Hőközponti fűtési szivattyúk energiahatékonysági csereprogramja (szivattyúrekonstrukció) 3. és 4. ütem

A felhasználóinkhoz távhővezetéken eljutatott hőt a saját tulajdonban levő  hőközpontokban alakítjuk át a fűtési és használati melegvíz célú felhasználásra alkalmas formába, amelyhez az épületben levő hőleadók, radiátorok fűtési vizének keringtetése is hozzá tartozik. A FŐTÁV-nak a hőközponti fűtési keringtető szivattyúk energiahatékonysága érdekében végzett korábbi vizsgálata szerint a kereken 2 MW összteljesítmény-felvétellel jellemezhető korszerűtlen, állandó fordulatszámú, az igényekhez túlméretezett fűtési szivattyúk villamosenergia-felvétele változó fordulatszámú hajtások bevezetésével mintegy 38 %-kal (3 370 MWh/év-vel) lenne csökkenthető. Az eredmények alapján a FŐTÁV 5 évre tervezett szivattyúrekonstrukciós programba kezdett 2012-ben, amelynek az első év sikere alapján 2014-ben a 3., 2016-ban pedig a 4. ütemét hajtotta végre.

A FŐTÁV fő tevékenysége a főváros 17 kerületére kiterjedő távhőszolgáltatás, amely tulajdonképpen a felhasználók fűtési és használati-melegvíz célú hőigényének kielégítéséhez szükséges hőszolgáltatást jelenti a kiépített távhőrendszereken keresztül. A távhőrendszerekben a saját fűtőművekben előállított, valamint a kis- és nagyerőművektől vásárolt hőenergia mintegy 546 km nyomvonal-hosszúságú, részben földbe fektetett primer távhővezeték hálózaton keresztül jut el a 238 000 lakossági- és 6 600 egyéb (intézményi, kommunális, szolgáltatási és ipari) fogyasztóhoz. Az épületekhez távhővezetéken eljuttatott forróvíz a hőközpontokban kerül átalakításra fűtési és használati-melegvíz célú felhasználásra alkalmas hőmérsékletre, amelyhez az épületekben levő hőleadók, radiátorok fűtési vizének keringtetése is hozzá tartozik.

A Társaság 2017. évi teljes villamosenergia-felhasználása 30 344 MWh volt, amelyből a mintegy 3 500 db saját tulajdonban álló hőközpont fogyasztása 20 977 MWh-t, azaz megközelítőleg 69 %-ot tett ki. Megjegyezzük, hogy a hőközpontok villamosenergia-felhasználása a 2014. évi értékhez képest kb. 850 MWh-val, a hőközponti felhasználás aránya pedig több mint 5%-kal csökkent, részben a szivattyúrekonstrukciós program korábbi ütemeinek köszönhetően.

A villamosenergia-felhasználás nagy része a hőközpontok többségében a fűtési és a használati-melegvíz keringtető szivattyúk működtetéséből ered. A fent említett, mintegy 21 GWh éves hőközponti villamosenergia-felhasználásnak kb. 40 %-át a használati-melegvíz termelésben, 60%-át pedig a fűtésszolgáltatásban használjuk fel.

Az épületekben levő szekunder rendszerek (fűtővezetékek, stb.) legtöbb problémája a hálózatok beszabályozatlanságából és más vízelosztási hibáiból következik, amely a keringtetéshez szorosan kapcsolódik. A problémákra korábban – elsősorban az átalánydíjas távhőszolgáltatás időszakában – gyors, és általánosan alkalmazott megoldást jelentett a meglévő keringtető szivattyúk teljesítményének a növelése.

Napjainkban azonban a fűtés korszerűsítések eredményeként a keringetett, illetve szükséges fűtési melegvíz térfogatáram folyamatosan és számottevően csökken, ezért modellszámítást készítettünk az egyes szekunder rendszerek elméleti keringetési villamosenergia-igényéről a jelenlegi állapotokat tükröző átlagos hálózati és szivattyú tulajdonságokat feltételezve. Megállapítottuk, hogy a hőközpontokban a ténylegesen megmért villamosenergia-felhasználás a vizsgált helyszínek kb. 50 %-ában a számított értéket jelentősen (közel 50 %-kal) meghaladja, és csak a címek kb. 20 %-ában kisebb a számítottnál. Egy hőközpont kapcsolási rajzát mutatja az 1. ábra.

1. ábra – Hőközpont egyszerűsített kapcsolási vázlata

A fejlesztés ismertetése

A FŐTÁV Zrt. tulajdonában lévő hőközpontok többsége az 1995-2010. közötti időszakban került felújításra, így a felújítások kezdetén beépített szivattyúk ma már semmiképpen sem nevezhetők korszerűnek, amint az 1. képen is látható.

A szivattyúk rekonstrukciójához kapcsolódóan az első ütem alapján aktualizált elméleti összes hőközponti szintű megtakarítási potenciál mintegy 3,37 millió kWh évente, amely egyben a jelenlegi árakon évi 110 millió Ft költségmegtakarítási potenciált is jelent.

1. kép – Korszerűtlen fűtési szivattyúk

A szivattyúrekonstrukciós program előkészítésének részeként, a jellemző gépek üzemével kapcsolatban a FŐTÁV Zrt. hőközponti üzemviteli méréseket bonyolított le. A 20 hőközpontra kiterjedő mérési sorozatok szerint az összesen 23,4 kW teljesítményfelvétellel jellemezhető érintett szivattyúk mintegy 103 MWh évi villamosenergia-felvétele korszerű szivattyúk és változó fordulatszámú hajtás bevezetésével mintegy 45 %-kal (46 MWh/év-vel) lenne csökkenthető.

Ezt egyrészt az teszi lehetővé, hogy a 15 évnél idősebb szivattyúk hatásfoka a korszerű szivattyúkéhoz képest – azonos munkapont mellett – kb. 20 %-kal rosszabb, másrészt a változó tömegáramú szabályozás kisebb vízforgalom mellett biztosítja az igények maradéktalan ellátását. Ezen „öreg” szivattyútípusok cseréje tehát energetikailag, illetve a szolgáltatás biztonsága érdekében is indokolt. A távhőrendszerben levő újabb (15 évnél fiatalabb) gépek összhatásfoka ugyan viszonylag jónak mondható, azonban cseréjük változó térfogatáramú rendszerek esetén (korszerűsített kétcsöves rendszerek) energetikailag ugyancsak megtérül.

A korábbi energetikai-gazdaságossági modellszámítások első ütem alapján aktualizált eredménye szerint a régebbi típusok cseréje esetén még állandó térfogatáramú keringetés esetén is 5 év alatti a szivattyúcsere egyszerű megtérülési ideje, főként a 200 W feletti teljesítménytartományban.

A 2012. és 2013. években végrehajtott szivattyúcserék a korábbi vizsgálatok eredményét megerősítették. Az 1. és 2. ütemben beépített szivattyúk eredményeképp a fűtési szivattyúk villamosenergia-felhasználása nagyjából a felére, az érintett hőközpontok éves felhasználása pedig átlagosan 32%-kal csökkent.

A szivattyúcsere programba az elméletihez képest jelentős mértékben túlfogyasztó szivattyúk közül kerültek kiválasztásra az üzemviteli és működési paraméterek alapján cserélendők.

A beruházási program 3. és 4. üteme keretében összesen 310 db szivattyú cseréjét szándékoztuk megvalósítani.  2014-ben a korábbi ütemeknek megfelelően 80 db, 2016-ban viszont már 230 db szivattyú cseréjét hajtottuk végre. A programban végzett cserék mellett a meghibásodott, illetve az átépítés miatt leszerelendő szivattyúkat is már korszerű berendezésekre cseréljük, amelyek száma évente ugyancsak 50-100 db-ot tesz ki.

A lecserélt szivattyúk helyére Grundfos Magna 3 típusú szivattyúk kerültek. Azokban a hőközpontokban, ahol voltak tartalék szivattyúk, ott azok megmaradtak, amint az a 2. képen is látható.

2. kép – Régi és új típusú szivattyú

Az 1. és 2. ütemek tapasztalatai és az aktuális villamos energia egységárak alapján pontosított kalkuláció szerint a 3. és 4. ütemben beépített szivattyúkkal évi 630 MWh villamosenergia-, illetve 20 millió forint költségmegtakarítás érhető el. Az egyszerű megtérülési idő 4-5 év közöttire adódik.

A rekonstrukciós program keretében lecserélt szivattyúk típusát és összes villamos teljesítményét az 1. táblázat mutatja.

1. táblázat – A szivattyúrekonstrukció 3. és 4. ütemében cserélt szivattyúinak névleges teljesítménye

Az 1. táblázatból látható, hogy az összesen 80, illetve 230 db szivattyú villamos teljesítményigénye összességében 41,7 illetve 102 kW-tal csökkent.

A fejlesztéssel elért eredmények ismertetése

A szivattyúcserékkel elért megtakarítást a beépítés előtti 3 év (2011-2013, illetve 2013-2015) hőközponti éves villamosenergia fogyasztások átlagához, mint bázishoz viszonyítottuk. A bázis évek fogyasztási adatai, valamint a szivattyúcseréket követő évek (2014-2017.) fogyasztási adatai a FŐTÁV Zrt. éves mérőleolvasásaiból kerültek meghatározásra. A hőközpontokban a szivattyúcserén kívül, a szükséges karbantartáson túl más fejlesztések nem voltak, így a számítható villamosenergia-megtakarítások a szivattyúrekonstrukciós cseréknek köszönhetőek. A megtakarításokat a 2. táblázat szemlélteti.

2. táblázat - Hőközponti fűtési szivattyúcsere program 3. és 4. ütemének megtakarítása

A szivattyúrekonstrukciós program 3. és 4. ütemében részt vevő hőközpontokban a fejlesztés előtti együttes beépített szivattyú teljesítmények 397,3 kW-ot tettek ki, míg a fejlesztés után a beépített 310 db új szivattyú villamos teljesítménye összesen 253,6 kW-ot, amely 143,7 kW beépített teljesítménycsökkenést jelent.

A projekt hozzájárulása a Virtuális Erőmű programhoz.

Fentiek alapján a fejlesztés eredményeként 143,7 kW mértékű beépített villamos teljesítménycsökkenés mellett 630,9 MWh fűtési keringtetésben jelentkező villamosenergia-megtakarítást sikerült elérni.

A VEP szempontjából elfogadható villamos teljesítménycsökkenés (2014. és 2016. évi fejlesztések összesen):

PVEP= ΣPbázis – ΣPfejlesztés = 397,3 kW – 253,6 kW = 143,7 kW

ahol:

PVEP – a VEP szempontjából értékelt villamos teljesítmény csökkenés,

ΣPbázis – a fejlesztés előtti villamos teljesítmény hőközpontokra összesen,

ΣPfejlesztés – a fejlesztés utáni villamos teljesítmény hőközpontokra összesen,

a villamos teljesítmények a hőközpontok éves villamosenergia-felhasználásából a fűtési keringtető szivattyúkra eső mennyiségnek a felhasználási profilnak megfelelően számított értékek,

a fejlesztés előtti teljesítmények, valamint a 2014. évi beépítések esetén a fejlesztés utáni teljesítmények három év átlagát jelentik.

Összegezve a hőközponti fűtési szivattyúk energiahatékonysági csereprogramjának 3. és 4. üteme 143,7 kW értékkel járult hozzá a Virtuális erőmű megépítéséhez.

Energia irányítás, elengedett kézzel a Continental Automotive Kft. veszprémi gyárában

A Continental Automotive Kft. azon ritka vállalatok egyike, amelyek nem vettek igénybe tanácsadói szolgáltatást az MSZ EN ISO 50001:2012 szerinti energia irányítási rendszer kiépítéséhez és működtetéséhez. Ennek oka a felső vezetés teljes körű elkötelezettségében, és az energia irányítási csoport  szakmai kompetenciájában keresendő. A rendszerfejlesztés már a szabvány hazai adaptálásának évében, 2011-ben elkezdődött, jóval korábban, mint hogy a vonatkozó corporate szintű előirányzatok napvilágot láttak volna. Már a kezdetekben is rendszeresek voltak a munkacsoport ülések, noha az első formális kinevezések csak 2015-ben születtek meg. Mára az energia irányítási feladatokért felelős team létszáma elérte a 14 főt, az egyes szabályozók aktív, mért és dokumentált alkalmazásának gyakorlata pedig a szervezet minden szintjébe beivódott. A szervezeti felépítést, azon belül pedig a munkacsoport elhelyezkedését az 1. ábra mutatja be.

1. ábra: A Continental Automotive Kft. veszprémi üzemegységének organigramja

Ez az önszerveződő folyamat csak úgy lehetett sikeres, hogy az operatív felelősök szakmai ambíciói, hozzáértése és tenni akarása találkozott a felső vezetés környezet- és klímatudatos gazdálkodásról alkotott elképzeléseivel. Ahogy mondani szokás: „ A jó gazda szeme hízlalta a jószágot.”

Idővel a Continental központjában is megfogalmazódtak, és minden üzemegység felé delegálásra kerültek az energiagazdálkodás fejlesztését szolgáló célelőirányzatok, az ezeknek való megfelelés azonban a veszprémi gyár esetében már nem volt kérdés. Az kérdés igazából az volt, hogy hogyan, és milyen mértékben szárnyalják túl az elvárásokat.

A rendszer kiépítése a kezdeti lépésektől a sikeres tanúsító auditig – időrendben – az alábbi mérföldkövekből állt:

1. 2011 04.- A vállalat helyi vezetésének elkötelezettsége

2. 2012.01. – Az Energia Menedzsment team létrehozása

3. 2012.03. – A team tagjainak képzése

4. 2013.01. – Operatív, ütemezett beruházások meghatározása

5. 2013.06- A beruházások megkezdése prioritás alapján

6. 2013.09. – A vállalat dolgozóinak bevonása a hatékony energia felhasználás érdekében

7. 2014.01. – A vállalat vezetésének megerősített elkötelezettsége a Corporate Energy Policy publikálásával

8. 2014.04. – Teljes körű energia átvizsgálás, állapotrögzítés, MSZ EN 16247 szerint

9. 2015.01. – A beruházások megvalósítása, kiértékelése

10. 2015.06. – Visszacsatolás a célok, előirányzatok és a vállalati energiapolitika felé

11. 2015.09.-ISO 50001 szabvány tanusításának előkészítő operatív munkái

12. 2015.11. – Harmadik feles tanúsító audit, dokumentált nem megfelelőség nélkül

Az ún. alapállapot-rögzítésben már definiáltuk a viszonyítási alapot jelentő bázisévet (2010), és azokat az energiateljesítmény-mutatókat (ETM), amelyekhez viszonyítva a fejlődést mérni szándékoztunk. A bázisév megválasztása sem volt véletlen: ekkor kezdődtek a tervezett energetikai beruházások a vállalatnál, és ettől az időponttól datálható a cég életében a termelési struktúra, valamint a volumen jelentős átalakulása. A bázisévtől mostanáig a gyártóterület 19%-kal, gyártott termékek száma mintegy 50%-kal nőtt, ezzel fordított arányban pedig a termékegységre vetített fajlagos energiafelhasználás (ETM1) 0,36 kWh/db-ról 0,25 kWh/db-ra csökkent. Az ETM-ek alakulását a bázisévtől mostanáig a 2. ábra mutatja be.

2. ábra: Az energia teljesítmény-mutatók százalékos alakulása

A fajlagosak csökkenése, természetesen, jórészt csak jelentős invesztíciók árán volt lehetséges, ezt azonban minden szempontból támogatta a példaértékű termék- és szolgáltatás-beszerzési eljárás, ami – nem mellesleg – szintén az energia irányítási rendszer kiépítésének eredményeként került átdolgozásra. A jelenleg érvényben lévő szabályzó az ún. LCCA (Life Cicle Cost Assessment) elv alapján szerveződik, tehát azokat az ajánlati tartalmakat részesíti előnyben, amelyek teljes életciklusuk alatt a legalacsonyabb anyag- és energiafelhasználást eredményezik. Ez odáig terjed, hogy számos esetben a magasabb beruházási költségű opció került kiválasztásra, amennyiben azok üzemeltetési költségei – azokkal arányosan pedig energiafelhasználásuk és károsanyag-kibocsátásuk – alacsonyabb. Néhány példa az elmúlt évek jelentősebb beruházásai közül:

1. A födémszigetelés teljes cseréje, alacsonyabb hővezetési tényezőjű szerkezettel

2. A kazánház és a fűtési rendszer átfogó rekonstrukciója

3. A gyártócsarnokok általános világításának cseréje LED fényforrásokra

4. A sűrítettlevegő-kompresszorok hulladékhőjének hasznosítása HMV termelésre

5. Az elavult légkezelő berendezések cseréje, forgódobos hővisszanyerővel szerelt egységekre

6. Evaporatív adiabatikus szabadhűtés kiépítése technológiai hűtőkörökre

A megvalósult beruházások hatását az energia fogyasztás alakulására a jobb szemléltetés végett egy „mi lett volna, ha a beruházások nem realizálódnak” vs. tényleges energiafogyasztás kimutatás szemlélteti a 3. ábrán.

3.ábra:Valós energia fogyasztás vs. beruházások nélküli energia fogyasztás

vállalat kiemelt hangsúlyt helyez az elért eredmények kommunikációjára és disszeminációjára. Nem titkolt cél, hogy a corporate szintű benchmark – amelyet egyébként rendszeres, gyáregységek közötti keresztauditok is támogatnak – referenciaüzemmé nőjük ki magunkat. Rendszeresek a belső oktatások és tudatformáló intézkedések, kiválóan működik a dolgozói javaslatok elbírálását és megvalósítását szolgáló „ötletdoboz” rendszer, és hogy a társadalmi felelősségvállalásról, illetve a közösségi kommunikációról is essék szó: családi nap keretén belül mutatjuk be az elért eredményeket, ezzel is támogatva az energiatudatosság minél szélesebb körű térnyerését. Szoros az együttműködés a Veszprémi Egyetemmel és más felsőoktatási intézményekkel, kutatóhelyekkel, a gyakornoki program pedig az új energetikus generáció tapasztalatszerzését segíti. Említésre méltó, hogy a szabványos EIR kiépítésében is segédkezett egy végzős környezetmérnök hallgató.

A Continental Automotive Kft. jó példa arra az esetre, amikor egy szervezeten belül minden szükséges kompetencia rendelkezésre áll a transzparens és jól tervezhető energiagazdálkodás megvalósításához. Ebben a cégkultúrában a személyes ambíciók hajtóereje alulról tolja, a felső vezetés támogatása pedig felülről húzza a fejlődési folyamatot, így tanácsadói támogatás nélkül, „elengedett kézzel” is meg tud valósulni a hatékony energia irányítás.

Épületenergia ellátás 100 %-ban megújuló forrásból

Az Aqua-K Kft. 2014. november 01-től létezik, az Aqua-K Bt. jogutódjaként. Szerkezete folyamatosan korszerűsödik, ennek egy lépése volt a Betéti Társaságból Korlátolt Felelősségű Társasággá való átalakulás. A jogelőd cég 1997-ben alakult 100 %-os magántulajdonnal, amelyet a mai napig megtartott.

Az alapító tulajdonos célja az volt, hogy létrehozzon egy olyan mérnöki irodát, amely komplex szolgáltatást nyújt a partnereinek. A cél elérése lépésről-lépésre történt. Ennek szellemében lett felépítve a cég tevékenységi köre. A megnövekedett rendelésállomány és a folyamatos eszközállomány növekedése miatt a régi iroda már nem tudta biztosítani a megfelelő munkakörülményeket, ezért szükségessé vált egy új, nagyobb iroda kialakítása.

Az új irodánk kialakítása során fontos szempont volt számunkra, hogy az unokáinktól kölcsön kapott földünket, ha már nem is tudjuk abban az állapotban visszaadni, amibe megkaptuk, de legalább törekedjünk rá. A megvásárolt épületen elvégeztük a teljes hőszigetelést, nyílászáró cseréket, és gépészeti átalakítást.

Az épület hőszigetelése

Anyagi forrásaink nem tették lehetővé, hogy egy lépésben mindet megoldjunk. Első lépés volt a fenn felsorolt épület felújítási munkálatok, valamint az energia takarékos megvilágítás kiépítése. Ekkor még korszerű gázkazán került beépítésre a fűtés és melegvíz biztosítására.

Felújított világítás, split hűtő-fűtők

Második lépésként 2015. októberében beépítettük a hűtő-fűtő berendezéseket, és a teljes villamos energia biztosítását szolgáló napelemes cellákat, melynek összteljesítménye 4 kW. Ezzel irodánk fűtési és egyéb elektromos energia szükségletét teljes egészében megújuló energiából biztosítjuk.

Napelemek és split készülékek beépítve

Az elért megtakarítást számszerűsítve kimutatható, hogy a beruházási kb. 5 éven belül megtérül, de van egy olyan haszon, ami nehezen számszerűsíthető, hogy nem foszilis energiát használunk, ezzel kínélve környezetünket.

A programunk megvalósítása közben egyik partnercégünk az EUROADVANCE Kft. felhívta figyelmünket a Virtuális Erőmű programra, és segítséget nyújtott az első lépésekben. Cégünk mikrovállalkozás, és csak apró porszem az energia felhasználók körében, de a sivatag is kicsi homokszemekből áll.

A megvalósított projekttel az üzem fűtési- és HMV-ellátása teljes mértékben megújuló energiából fedezhető és a korábban kíépített áramellátó és földgázos fűtési rendszer csak biztonsági tartalékként szolgál. A vázolt megoldással 25 848 kWh villamos áram és földgáz beszerzésétől mentesült a vállalkozás, amivel 4 kW teljesítménnyel járul hozzá a Virtuális Erőműhöz.