A szakma legnagyobb regionális közössége, a pécsi székhelyű, száznál is több tagot számláló Gázközösség Egyesület áprilisban tartotta hagyományos szakmai napját a Tolna megyei Tengelicen, a Hotel Orchideában. Az egyesület profiljából adódóan domináltak a gázfelhasználáshoz kötődő témák, de fontos előadások hangzottak el a hidrogénfelhasználás és hőszivattyúzás témakörében is. A rendezvény főszponzora a Weishaupt Hőtechnikai Kft. volt.
A gáztervezést és gázszerelést érintő szabályozási kérdésekről három előadás is elhangzott. Ezek közül Bayer Károly gondolatait az ÉPÜLETGÉPSZ 2024/1. számában „A csatlakozóvezetékek, a felhasználói berendezések és a telephelyi vezetékek műszaki biztonsági szabályzatának módosításáról” című cikkben már közzétettük, Blazsovszky László erre reflektáló szakcikke pedig az ÉPÜLETGÉPÉSZ 2024/2. számában jelent meg. Mindkét írás elérhető híroldalunkon itt:
https://epuletgepesz.hu/2024/03/27/gaz-szabalyozas-muszaki-biztonsag
és
https://epuletgepesz.hu/2024/05/02/muszaki-biztonsagi-szabalyozas-gazkozosseg-bayer-karoly
A földgáz jövője
A világ és Magyarország primerenergia felhasználása, és az energiaigények változása
Az előadó, Dr. Szilágyi Zsombor elöljáróban ismertette a világ és Magyarország primerenergia-felhasználásának nagyságát és annak szerkezetét. A világ primerenergia felhasználása 2022-ben 604 EJ volt, amelyen belül a földgáz 142 EJ-t, azaz 23,5%-ot tett ki. A Magyarországra vonatkozó hasonló adatok, de 2023-ra vonatkozóan: primerenergia felhasználás 1001 PJ, földgáz felhasználás 249 PJ, azaz 24,9%, ami alig különbözik a világméretű adattól.
Ezután kitért arra, hogy 2040-ig az energiaigények nőni fognak, amelyet az alábbi változások indokolnak:
- a Föld népessége a 2023. évi 8,04 milliárd főről tovább fog nőni,
- több lakásra, több élelmiszerre, több közlekedésre, és több fogyasztási cikkre lesz szükség,
- új energiahordozó készleteket tárunk fel,
- a világban gyorsan terjed a villamos energia felhasználás,
- egyes országokban nő a GDP,
- nő a hűtési igény az extrém nyári hőség miatt.
Emellett érvényesülnek az energiaigényeket csökkentő tényezők is, amelyek a következők:
- az emberek energiatudatossága, energiatakarékossága nő,
- nő a földi átlaghőmérséklet, ami csökkenti a fűtési energiaigényeket,
- fejlődnek az építési technológiák,
- ugyancsak fejlődnek az Ipari termelési technológiák,
- egyre hatékonyabb közlekedési eszközöket használunk,
- a kormányok energiatakarékossági programjai eredményesek.
Prognózisok az energiafelhasználás jövőbeni alakulására
Az energiafelhasználás prognózisára vonatkozóan elmondta, hogy ezek készítői (az U.S. Energy Information Administration, az ERIRAS (The Energy Research Institute of the Russian Academy of Science), a BP (British Petrol) a Shell, az OPEC (Organization of the Petroleum Exporting Countries), és az IEA (International Energy Agency) mindegyike készít 2040-ig terjedő előrejelzéseket, de van olyan intézet is, amelyik 2050-ig, vagy akár 2100-ig is előre-tekint. Az előadó által legmegbízhatóbbnak tekintett BP-prognózis, a világ földgázfelhasználását 2050-re még 87 EJ-ra becsüli. Ugyancsak a BP előrejelzése szerint a megújulók világszintű felhasználása a 2022. évi 85-ről 2050-re 377 EJ-ra nő.
A különböző fajtájú megújuló energiák jövője az IEA prognózisában TWh-ban a következő táblázat szerinti számadatokkal van megadva.
| Évek: | 2021 | 2030 | 2040 | 2050 |
| napenergia | 1003 | 4838 | 11767 | 18761 |
| szélenergia | 1870 | 5816 | 12300 | 17416 |
| vízienergia | 4327 | 5213 | 6460 | 7543 |
| bioenergia | 746 | 1355 | 2288 | 3179 |
| geotermia | 97 | 237 | 479 | 686 |
| tengeri (ár-apály) | 1 | 15 | 64 | 122 |
Látható, hogy a legnagyobb növekedés a nap- és a szélenergia területén várható.
Magyarország háztartási energiafogyasztása
A továbbiakban az előadó áttekintette a háztartási energiafogyasztás adatait felhasználási célok és energiahordozók szerint.
A háztartások energia fogyasztása 2021-ben felhasználási célok szerint
| A háztartások energia fogyasztása 2021-ben felhasználási célok szerint | |
| fűtés | 195,6 PJ |
| hűtés | 0,8 PJ |
| HMV-termelés | 31,9 PJ |
| főzés | 13 PJ |
| elektromos készülékek | 27,4 PJ |
| összesen | 268,7 PJ |
| A háztartások energia fogyasztása 2021-ben energiahordozók szerint | |
| villamos energia | 44.453 TJ |
| távhő | 19.181 TJ |
| földgáz | 119.814 TJ |
| szén | 1.181 TJ |
| olaj | 2.768 TJ |
| megújulók | 55.416 TJ |
| összesen | 242.812 |
Látható, hogy a háztartások energiafogyasztásában a legnagyobb aránnyal a földgáz szerepel (49%), és örvendetesen magas a megújulók részaránya is (23%).
A földgázárak jövőbeni alakulása
A földgázárak jövőjéről szólva bemutatta a földgáz tőzsdei árak alakulását az elkövetkező évekre vonatkozó kötések szerint úgy a TTF-, mind a HUDEX-tőzsde esetében.
| Földgáz tőzsdei árak 2024. március 18.-án (Euro/MWh) | ||
| év | TTF | HUDEX |
| 2025 | 31,41 | 32,54 |
| 2026 | 29,23 | 29,84 |
| 2027 | 27,18 | – |
| 2028 | 25,95 | – |
A táblázat adataiból látható, hogy a földgázárak mindkét tőzsde esetében csökkenő tendenciát mutatnak.
Az Európai Unió klímacéljai
Befejezésül Szilágyi Zsombor ismertette az Európai Unió klímacéljait.
Eszerint a lakóépületek primer energiafogyasztását 2030-ra min. 16%-kal, 2035-re pedig 20-22%-kal kell csökkenteni. Nem lakás célú épületek felújítása esetén ezek a célértékek 2030-ig 16% 2033-ra pedig 33%. További cél, hogy 2030-ra az új lakóépületeket napelem telepítésre alkalmas módon kell kialakítani, valamint, hogy 2025-től államilag nem támogatható fosszilis kazánok telepítése, és 2040-ig pedig a meglévő a fosszilis tüzelésű kazánokat környezetbarát hőtermelőkre kell lecserélni.
Az Európai Parlament és Tanács 2016/426 rendelete a gáztüzelő berendezésekről (GAR 2018) pedig azt írja elő, hogy 2030-ra minden új épület zéró CO2-kibocsátású legyen, 2050-re pedig a meglévő épületállomány is. A földgáz azonban nem fog egycsapásra eltűnni az energiahordozók közül. Az elkövetkező években egyre nagyobb teret hódítanak a gázkazánok és hőszivattyúk bivalens üzemén alapuló hibrid rendszerek, és ezzel összefüggésben a becslések szerint 2025-ig évi 25-35%-kal nőhet a hőszivattyúk piaca.
Lehetőségek és korlátok a hidrogén tüzelési célú felhasználásában
Vizsgálatok a gázellátó és gázfogyasztó rendszer egyes komponensein
Az előadó, Dr. Vajda József először azokat a vizsgálatokat ismertette, amelyek Németországban kerültek elvégzésre, és a különböző gáztechnikai rendszerkomponensek földgáz-hidrogén keverékekhez való alkalmasságának igazolását célozták.
Egy, még 2016-ban elvégzett DVGW kutatási projekt célja annak megerősítése volt, hogy a hidrogén maximum 10 térfogat%-os koncentrációban a háztartási és kisfogyasztói gázfelhasználás területén hozzákeverhető a földgázhoz. A vizsgálatba egy gázellátási körzetben található, összesen 174 darab gázkészüléket vontak be, amelyek többsége (139 db) kondenzációs gázkazán volt, de volt köztük átfolyós vízmelegítő, gáztűzhely, és blokkégős készülék is. A hidrogén-betáplálás időtartama változó hidrogénkoncentrációk mellett (2, 3, 4, 6,5 és 9 térfogat%) összesen 2683 órát tett ki.
Az üzemi vizsgálatok fontosabb megállapításai a következők voltak:
- A gyakorlatban semmilyen negatív hatás nem jelentkezett a gázkészülékek üzemében.
- Átlagban csökkentek a szénmonoxid-emissziók.
- Problémamentes indítási, leállítási, üzemi és szabályozási viselkedést tapasztaltak magas hidrogénkoncentrációk és a legrosszabb feltételek mellett is.
- A maximális teljesítmény néhány százalékponttal csökkent, amelynek oka a földgáz-hidrogén-keverék kisebb égéshője a tiszta földgázéval összehasonlítva.
Egy másik vizsgálat, vagyis acél szállítóvezetékek vizsgálata során a szakemberek azt tapasztalták, hogy a csőanyag mikrorepedései a hidrogénatomok kristályrácsba való behatolásához, és ezzel ridegedéshez vezetnek. Ugyanakkor a kompresszor indítása és leállítása miatt jelentkező ciklikus terhelések a repedések gyorsabb növekedését okozzák. Fontos megjegyezni, hogy a csőanyag tulajdonságai már néhány százalékos hidrogén-betáplálásnál is változhatnak, ezért ügyelni kell arra, hogy az alkalmazott csőanyag alkalmas legyen a hidrogén szállítására.
A településeken belüli műanyag elosztóvezetékek vizsgálata során tett megállapítások a következők voltak:
- A hidrogén műanyagcsőanyagokba való diffúziója elhanyagolható mértékben befolyásolja a cső mechanikai tulajdonságait.
- A hidrogént szállító vezetékek öregedése révén nem jön létre szignifikáns változás a kristályszerkezetben.
- A PE 80, PE 100, PE 100-RC és PA-U12 szerkezeti anyagokból készült csőanyagok alkalmasak a hidrogén szállítására.
Külön vizsgálat tárgyát képezte a műanyag elosztóvezetékek időnként szükséges elszorítása során jelentkező gázátszivárgás mennyisége is. Az ezzel kapcsolatban rendelkezésre álló 190 vizsgálati eredmény azt mutatja, hogy az átszivárgó gázmennyiség függ a gázösszetételtől (illetve az ettől függő sűrűségtől és viszkozitástól), és hogy az átszivárgó gázmennyiség 30 térfogat% hidrogéntartalomig alig különbözik a tiszta metánnál mért értékektől, efölött viszont jelentősen nő.
Hidrogéngyártás, definíciók
A továbbiakban az előadó felsorolta a hidrogéngyártás lehetőségeit, azaz a földgázbontás, a metanol reformálása és a víz elektrolízíse révén történő eljárásokat. Megállapította, hogy az utóbbi – bár környezetbarát – eljárás energiaigénye két nagyságrenddel nagyobb a másik két gyártási módszer energiaigényénél. Ehhez kapcsolódóan az alábbiak szerint megadta a zöld, a szürke és a kék hidrogén definícióját is:
Zöld hidrogén: elektrolízissel, 100%-ban megújuló energiaforrásból állítják elő.
Szürke hidrogén: Földgáz reformálása révén állítják elő, a keletkező széndioxidot a légkörbe vezetik.
Kék hidrogén: Földgáz reformálása révén állítják elő, a keletkező széndioxidot nem vezetik a légkörbe, hanem leválasztják és arra alkalmas geológiai képződményekben tárolják.
A hidrogéngyártás témaköréhez kapcsolódóan elmondta, hogy már többféle, és különböző teljesítményű elektrolizáló készülék is kapható a piacon, kezdve az 500 l/h hidrogéntermelési kapacitású készülékkel, és bezárva a sort a 4920 m3/h teljesítményűvel.
Tanúsítványok, konformitási nyilatkozatok, és hidrogén-deklarációk
A gáztechnikai rendszerkomponensek gyártóinál egyre növekvő számban állnak rendelkezésre tanúsítványok, konformitási nyilatkozatok, és hidrogén-deklarációk, amelyek ezek bizonyos hidrogénkoncentrációk melletti használhatóságát bizonylatolják. Vonatkozik ez csatlakozó- és fogyasztóvezetéki csővezetékekre, idomokra, gömbcsapokra, gáznyomásszabályozókra, gázmérőkre, és gázkazánokra. Az utóbbiaknál például a Weishaupt WTC-GB 470-A és 620-A, valamint a Viessmann Vitodens 100-W, és Vitodens 111-W kondenzációs gázkazánok tüzelésénél 20 % hidrogéntartalom megengedett.
A nagyléptékű hidrogénfelhasználás korlátai
Ezzel kapcsolatban az előadó egyrészt ismertette a Miskolci Egyetem kutatóinak tanulmányát, amely szerint a Magyarországon beépített 2591 MW-nyi villamos-energia kapacitással 2720 GWh/év villamosenergia termelhető, amellyel kb. 49 ezer tonna hidrogén állítható elő, ami gáztechnikai normál köbméterben 578 millió m3-t jelent. Ezzel a 2021 évben hazánkban felhasznált földgázmennyiség mindössze 1,9 %-a váltható ki. Megjegyzendő, hogy a kapacitások számbavételénél a fotovoltaikus erőművek esetén csak az 500 kW feletti teljesítményűek kerültek figyelembevételre. Az ezzel kapcsolatos publikáció1 az ÉPÜLETGÉPÉSZ 2022. évi 6. számában, és itt is olvasható:
Másrészt az előadó a német Gebaeude Energieberater szaklapban megjelent egyik cikkre hivatkozva elmondta, hogy a hidrogén alkalmazása a zöld áram többszörösét igényli az elektromos üzemű hőszivattyúval összehasonlítva.
Amig ugyanis hőszivattyúk alkalmazása esetén ökölszabályként 1 kWh villamosenergiából 3 kWh hőenergiát tudunk előállítani, addig ez az arány hidrogénes gázfűtés esetén a tetemes átalakítási veszteségek miatt 1 kWh villamosenergiából 0,5 kWh hőenergia. Vagyis ahhoz, hogy hidrogénből ugyanannyi hőenergiát megtermeljünk, hatszor annyi szél- és napelemes-erőművet kellene létesítenünk, mintha az így megtermelt árammal hőszivattyúkat hajtanánk meg. A hőszivattyús hőtermelés előnyét a hidrogéntüzeléssel szemben tovább növeli az a tény, hogy újabban már megjelentek a piacon A++ kategóriába sorolt levegő-víz hőszivattyúk is, az egyik ilyen konkrét gyártmány SCOP-értéke már 4,70. Ez pedig tovább javítja az előbbi energiamérleget a hőszivattyúk javára.
Németországi szakmai körök állásfoglalása szerint a náluk is szűkében lévő zöld hidrogént inkább az olyan energiaintenzív iparágak karbonmentesítésére kellene felhasználni, mint az acél- és cementipar, ahol egyéb lehetőségek arra nem adódnak. Az előadó véleménye szerint a közeljövőben hazánkban sem kerülhet sor a hidrogén nagyléptékű, háztartási és kisfogyasztói területeken való felhasználására, így a fűtéstechnikai célú felhasználás azokon a földrajzi területeken jöhet szóba, ahol a hőszivattyúk tömeges alkalmazásához szükséges villamos infrastruktúra-fejlesztés akadályokba ütközik, vagy túl nagy költségekkel jár.
A fentieken túl a szakmai nap programját Farkas Róbert, Bahtó Zsolt (Gienger) és Murányi Sándor (Gázközösség) előadásai gazdagították.
B. B.
- Galyas Anna Bella, Dr. Szunyog István, Dr. Vadászi Marianna: A földgázfelhasználás hidrogénnel történő helyettesítésének elméleti potenciálja Magyarországon ↩︎
