Környezetvédelem

A földgázzal való energiatermelés környezetkímélő fűtési megoldást biztosít. Ez jól látszik a fatüzeléssel párhuzamba állítva, ahol a magas víztartalommal elégő fa miatt magas a környezeti terhelés is. 

Egységnyi (1 m3) földgáz teljes mértékű elégetéséhez megközelítőleg 10 m3 levegő szükséges. Égése során nem keletkezik füst, sem korom (tökéletes égés esetén), sem pedig hamu.

A keletkező égéstermék vizet (12-19%), szén-dioxidot (8-11%) és nitrogént (70-80%) tartalmaz. A fatüzelés viszonylag sok nitrogén-oxidot, szén-monoxidot, port és hamut bocsát ki, ezért legfeljebb 20% nedvességtartalmú fával szabadna fűteni. A frissen kivágott fa nedvességtartalma igen jelentős, akár 40-50 százalék is lehet.

A fa száradásához minimum 2 év szükséges. Rossz üzlet magas nedvességtartalmú fát venni, mert a fával együtt nagy mennyiségű vizet is vásárolunk, ugyanis a frissen kivágott fa nedvességtartalma akár 20-35%-kal is magasabb, mint az egy éven át szárítottnak.

Nedves fát eltüzelni gazdaságtalan és környezetterhelő. A nagy nedvességtartalom miatt az égési hőmérséklet alacsonyabb, növekszik a korom és a káros anyagok kibocsátása, megnő a kémény eltömődésének a veszélye. A füstköd, vagyis a szmog, a környezetszennyezés, elsősorban a fosszilis tüzelőanyagok (főként a szén, de a fatüzelés is ide tartozik) miatt alakul ki. A szmog kialakulásának feltételei (alacsony hőmérséklet, magas légnyomás, szélcsend) a téli időszakban adottak, amikor a fosszilis tüzelőanyagok elégetése fokozottan előidézi a kialakulásukat, amit elősegít a jelentős nedvességtartalommal rendelkező fával való fűtés is.


Víztartalom és fűtőérték

 

Víztartalom (%) 10 15 20 30 40 50
Fűtőérték (MJ/kg) 16,56 15,48 14,4 12,24 10,44 8,28
Fűtőérték (kWh/kg) 4,6 4,3 4 3,4 2,9 2,3

 

Víztartalom és fűtőérték

Víztartalom és fűtőérték

 


Szennyezőanyag-kibocsátás

A földgáztüzelés tiszta, biztonságos, a jól beállított, karbantartott készülék szén-dioxid- és vízgőzkibocsátással terheli a légkört. (A földgáz elégetésekor keletkezik szén-monoxid, nitrogén-oxid is, általában csak nyomokban. Ugyanezek a káros anyagok a fatüzeléssel már mérhető mértékben járnak együtt.) A fatüzelés égésterméke is alapvetően szén-dioxid és vízgőz, de megjelennek a füstben különböző mennyiségben elégetlen gázok is: aromások, nyílt szénláncú komponensek és szén-monoxid is. A fatüzeléssel szálló por is kerül a levegőbe.

A fatüzelést az üvegházhatású gázok kibocsátása szempontjából nem tekintik környezetet szennyező módszernek, mert a kibocsátott szén-dioxidot az élő faállomány megköti, és a fa szervezetébe beépíti. Globálisan helyes is ez a megállapítás, de földrajzi területenként ez a kibocsátási-megkötési egyensúly már nem biztos, hogy igaz, arról nem is beszélve, hogy a fával télen akarunk fűteni, amikor a növényi vegetáció nyugalomban van (nem köt le szén-dioxidot). A fatüzeléssel keletkezett hamu korlátozott mértékben valóban nagyon jó a kert talajának javításához, az ásványi só pótláshoz, de nem valószínű, hogy a kert korlátlanul felvesz fahamut.

(Forrás: Szilágyi Zsombor: Földgáz- vagy fatüzelés? http://www.vgfszaklap.hu)


Környezetbarát energiahasznosítás

­Földgázfelhasználás kombinált ciklusú gőzerőművekben

A hőerőgépek a tüzelőanyag elégetéséből származó hőenergiának csak egy részét (általában 50%-nál kevesebbet) képesek villamos energiává alakítani. A hőenergia többi része veszteség, általában a környezetet melegíti. A kombinált ciklusú erőműben (KCE) egy gázturbina-generátor egység elektromos áramot termel, a gázturbinából távozó még meleg gázzal (füstgázzal) pedig, amely egyébként veszteséget jelentene, gőzt termelnek. Ez gőzturbinát hajt, mely egy másik generátorral további áramot termel. Ezzel a kombinált megoldással az elektromos energiatermelés összhatásfoka javul. Ha az erőmű csak elektromos energiát szolgáltat, átlagosan 58%-os hatásfok érhető el, viszont hőszolgáltató erőmű esetén, ahol az elektromos energia mellett az erőmű ipari gőzt vagy fűtési melegvizet is kiad, az összhatásfok elérheti a 80-83%-ot is.

Ha átmeneti megoldásként nem megújuló energiaforrásokat használunk, akkor a földgáz használata környezetkímélőbb mintha szenet használnánk fel energiatermelésre.

A KCE erőművek körülbelül feleannyi szén-dioxidot termelnek, mint a korszerű széntüzelésű erőművek, a nitrogén-oxid szennyezés pedig legalább kétharmadával kisebb.

A technika fejlődése révén a korszerű, nagyteljesítményű gázturbinák kifejlesztésével és sorozatgyártásával, valamint a kombinált ciklusú gáz-gőz erőművek széles körű megjelenésével az atomerőművek hatásfokának növelése is napirendre kerülhet. A gázturbinából kilépő forró füstgázok hőjének hasznosítására beépített ún. hőhasznosító kazánok ugyanis jó lehetőséget kínálnak az atomerőművi gőzfejlesztőkből kilépő telített gőz túlhevítésére, ill. újrahevítésére.

Jelenleg Düsseldorf határában épül egy olyan kombinált ciklusú gázerőmű, amellyel építői és majdani üzemeltetői három világrekordot készülnek megdönteni.

A hatalmas gáz- és gőzturbina 595 megawatt áramot fog termelni, ez az energiamennyiség kb. egymillió 3 fős háztartás fogyasztása. Ez lesz a világ legnagyobb teljesítményű gázturbinája. A másik megcélzott rekord pedig a 61%-os hatékonyság elérése az elektromos áram előállítása során. Ez azt jelenti, hogy a földgázban levő kémiai energia kis híján kétharmada villamos energiaként hasznosul. A harmadik rekord a hulladékhő tervezett hasznosítása, a város akár 300 megawatt hőenergiát is nyerhet az erőműből, ez esetben az erőmű tüzelőanyag-átalakításának hatékonysága 85%-ra fog nőni.

(Források: 

http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop412A/2010-0017_34_energetika_2/ch04s02.html
http://hu.wikipedia.org/wiki/Kombin%C3%A1lt_ciklus
http://www.google.hu/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=web&cd=6&ved=0CD4QFjAF&url=http%3A%2F%2Fwww.enpol2000.hu%2Findex2.php%3Foption%3Dcom_resource%26task%3Dshow_file%26id%3D602&ei=d9QrVemrLcvLygPjrICgBg&usg=AFQjCNHJE2DP-pSa2_0XMjcVH84l5r8vKg&sig2=kx_DCfvatRvOj3hoWf1HLw
http://www.origo.hu/kornyezet/20140721-foldgaz-aram-meleg-viz-dusseldorf-siemens-ccpp-igy-epul-a-vilag-leghatekonyabb-hoeromuve.html
http://szegedma.hu/hir/szeged/2011/02/a-szegedi-gazeromu-greenpeace-forum-fotok.html)

­Kondenzációs kazánok használata fűtéshez

Kondenzációs kazánokban a földgáz kiemelkedő hatékonysággal tüzelhető el.

A kondenzációs gázkazán olyan, magas hatásfokkal üzemelő gázkazán, amely az égéstermékben lévő rejtett hőt is hasznosítja a füstgázban lévő vízgőz lecsapatásával. Így a távozó füstgázban lévő víz hőenergiáját visszanyerjük a gőz fázisból folyadék fázisba történő átváltoztatás során.

A kondenzációs kazánt ott lehet használni, ahol a tüzelőanyag sok hidrogént tartalmaz, mely az égés folyamán vízzé, pontosabban vízgőzzé ég el, és a visszatérő fűtővíz hőmérséklete alacsony, 40-50 °C. A földgáz magas metántartalma miatt kiválóan alkalmas kondenzációs kazánokban történő eltüzeléshez.

A kondenzációs kazánok használata akkor éri meg a leginkább, ha alacsony hőmérsékletű fűtést (felületfűtést: padlófűtést vagy falfűtést) alkalmazunk, de a túlméretezett, alacsony vízhőmérsékletű radiátoros fűtés esetén is jobb a hatásfok, mint a régi kazánoknál vagy konvektoroknál. A lényeg, hogy a kazán által felmelegített fűtővíz elegendően alacsony hőfokkal térjen vissza, mert erre a lehűtött vízre van szüksége a kazánnak a kondenzációhoz.

Ideális működési körülmények esetén felesleges energia alig távozik a szabadba az égéstermékkel együtt.

Kedvező üzemeltetési körülmények esetén a kondenzációs gázkazán 20-35% megtakarításra képes egy régebbi típusú, hagyományos gázkészülékkel szemben. Azaz minden eddig elégetett 5 m3 földgáz helyett egy ilyen gázkazán csak 4 m3-t fogyaszt, ugyanannyi hőmennyiség előállításához.

Ez többek között azért is lehetséges, mert az átmeneti +5 °C - 0 °C hőmérsékletű időszakokban különösen magas a kondenzációs gázkazán hatásfoka a többivel szemben. A teljes fűtési idényt figyelembe véve pedig ez sokkal gyakrabban előforduló hőmérséklet, mint a -15 °C.

Lakásfűtésre használt kondenzációs kazánoknál gyakorlatban a zárt égésterű kondenzációs kazánok terjedtek el, mivel levegőt nem a lakásból kell venniük, és ezért biztonságosabbak, valamint lehetőség van a beszívott levegő és a kimenő égéstermék közötti hőcserére (koaxiális égéstermék-elvezető), ami tovább javítja a hatásfokot.

A kondenzációs kiskazánok speciális előkeveréses égővel rendelkeznek. A ventilátor a hőigénynek, illetve a fűtésszabályozónak megfelelően változtatja a fordulatszámot, és ezen keresztül a kazán teljesítményét. Egy arányszabályozó a mindenkori levegőmennyiséggel arányos gázmennyiséget juttat a gázarmatúrán keresztül az égőhöz. A gáz-levegő aránya állandó, és ez igen jó égési hatásfokot, nagyon kismértékű levegőszennyező károsanyag-kibocsátást eredményez.

Egy uniós rendelet alapján – kevés kivételtől eltekintve – 2015. szeptember 26-tól csak kondenzációs gázkazánokat lehet forgalomba hozni.

(Források: 
http://hu.wikipedia.org/wiki/Kondenz%C3%A1ci%C3%B3s_g%C3%A1zkaz%C3%A1n
http://www.hajdurt.hu/products/11-kondenzacios-gazkazanok.html
http://www.kondenzacios.com/
http://statisztikus.hu/kondis/mukodes/
http://ezermester.hu/cikk-2446/Kondenzacios_kazanok)

Földgázfelhasználás üzemanyagcellákban gépjárművek működtetéséhez.

Tüzelőanyag-cellák segítségével a tüzelőanyagban – nagyrészt hidrogéntartalmú szerves vegyületekben, vagy magában a hidrogénben – tárolt kémiai energiát vegyi reakciókkal, környezetbarát módon alakíthatjuk elektromos árammá.

Ez a technológia jelenleg is fejlesztés alatt áll, egyelőre meglehetősen költséges. A fő probléma az, hogy a legideálisabbnak tekintett üzemanyagot, a hidrogént, nem lehet hatékonyan előállítani, ezért nem használható alternatív üzemanyagként.

A gyakorlati megoldások szerint hidrogénben gazdag üzemanyag alkalmas a célra, amelyet szükség esetén gázzá alakít egy arra alkalmas berendezés. Minél alacsonyabb hőmérsékleten bomlik az üzemanyag, annál jobban megfelel a célra. Az eddigi kísérletek szerint a metán tűnik a legalkalmasabbnak, ugyanis már 260 °C-os hőmérsékleten elbomlik, míg a benzin, az etanol, és a propán erre csak 600-900 °C-on képes.

Mivel az üzemanyagcella nem égésen alapul, hanem elektrokémiai reakción, az emissziója mindig jóval kisebb lesz, mint az eddig használt üzemanyagok legtisztább égési folyamatainál. Az így felhasznált gázok teljes egészében elégnek, csak víz és szén-dioxid képződik.

Üzemanyagcelláról leggyakrabban az autóipar legkorszerűbb fejlesztései kapcsán hallhatunk, mivel az autógyártók lázasan keresik azokat a megoldásokat, amelyekkel a szigorodó környezetvédelmi előírásoknak meg tudnak majd felelni.

Az alapelv tehát az, hogy az üzemanyagcellában lejátszódó elektrokémiai reakció termeli az autó villanymotorjának működéséhez szükséges áramot.

A hagyományos tüzelőanyaggal működő autók a felhasznált üzemanyag mindössze 20-25%-át képesek mozgási energiává alakítani, ez az arány viszont az üzemanyagcellás autók esetében akár 60% is lehet. A nitrogénoxid-kibocsátás is jelentősen, akár 70-100%-kal alacsonyabb az üzemanyagcellás autók esetében, mint a hagyományos benzines autóknál.

Minden nagy gyártó rendelkezik saját üzemanyagcellás autó-programmal, a kérdés csak az, melyikük dobja először piacra saját konstrukcióját, és kezdi meg a szériagyártását.

Összesen több mint 170 tüzelőanyag-cellás prototípust készítettek eddig a különböző gyártók. Az 1 kilowatt és 100 kilowatt teljesítmények közötti sávot elsősorban az autóipari cégek fejlesztik. Két nagy csoport figyelhető meg: a Delphi-rendszer: Toyota, General Motors, Fiat, BMW, míg a másik a Ballard-rendszer: Honda, Volkswagen, Volvo, Ford, DaimlerChrysler.

Mivel a hagyományos motorokat is működtetni képes sűrített földgáz (CNG) töltőállomásokat 2020-ra Európa egész területén ki kell építeni, ez az infrastruktúra biztosítani tudja majd az üzemanyagcellás autók földgáz üzemanyaggal történő ellátását is.

(Források:
http://hu.wikipedia.org/wiki/%C3%9Czemanyagcella
http://people.inf.elte.hu/raprabi/uzemanyagcella.html
http://www.google.hu/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=web&cd=3&ved=0CC8QFjAC&url=http%3A%2F%2Fenergia.bme.hu%2F~kaszas%2FEnergetika%2520%2528menedzsereknek%2529%2Fbesz%25C3%25A1mol%25C3%25B3k%2F%25C3%259Czemanyagcella.pptx&ei=aJQrVe-9D4GjsgHXzoGACw&usg=AFQjCNH21zwsaeHSWbIfmzwkdHueswFWbg&sig2=qY_u-Wd8YuE3Fyp4_Rv-5g
http://ekh.kvk.uni-obuda.hu/tuzeloanyagcella/21-tuzeloanyagcellak.html)

Hagyományos gépjármű üzemanyagok kicserélése sűrített földgázra (CNG)

A közelmúltban elfogadták az új uniós stratégiát a tiszta üzemanyagokról. Az ambiciózus csomag tartalmazza az alternatív üzemanyagokat elosztó töltőállomások hálózatának európai szintű fejlesztését, valamint az ilyen töltőállomások tervezésére és használatára vonatkozó közös előírások kidolgozását. A csomag a tagállamok számára kötelező célokat állapít meg a tiszta üzemanyagok – például a villamos energia, a hidrogén és a földgáz – elosztására szolgáló, és a jövőben kialakítandó minimális infrastruktúra tekintetében, valamint EU-szintű közös előírásokat határoz meg az üzemeltetéshez szükséges felszereléseket érintően. A Bizottság javaslata biztosítani fogja, hogy 2020-ra Európa egész területén kiépüljön a közös szabványokon alapuló, nyilvánosan hozzáférhető töltőállomások olyan hálózata, ahol az egyes állomások közötti távolság legfeljebb 150 km.

A csomag kidolgozását egyrészt a környezetvédelmi, másrészt gazdasági/versenyképességi okok motiválták.

A CNG-t Otto-motorokban (benzinüzemű), valamint Diesel-motorokban is lehet használni. A megfelelően kialakított, sűrített földgázzal működő motor a benzinmotorral összehasonlítva a legmagasabb tengelyteljesítményt nyújtja, mert a sűrített földgáz oktánszáma magasabb, mint a benziné.

Ha megvizsgáljuk a benzinnel, gázolajjal, autógázzal (LPG) vagy földgázzal (CNG) 1000 forintból megtehető távolságot, akkor jelenlegi átlagárakkal számolva földgázzal kétszer olyan messzire tudunk eljutni, mint 95-ös benzinnel.

A metánmolekula rendkívül jó hatásfokkal oxidálódik: ennek során szén-dioxid (CO2) és víz (H2O) keletkezik, egészségre káros anyagok viszont csak elenyésző mértékben. Minél nagyobb a szénhidrogén-molekulában a lánc, mint például a benzinben és a gázolajban, annál tökéletlenebb az égés, annál több az égés során keletkezett káros anyag. Sűrített földgázzal történő működés esetén az Euro 5 vagy az Euro 6 szabvány követelményeinek biztosítása sokkal egyszerűbb műszaki megoldásokkal is elérhető mint a Diesel- vagy benzinüzemű motoroknál. Ez az üzemeltetésben, a jármű teljes élettartama során sokszorosan megtérül.

(Források:
http://cng-lpg-auto.hupont.hu/6/a-foldgaz-haromszor-biztonsagosabb-mint-a
http://europa.eu/rapid/press-release_IP-13-40_hu.htm
http://www.autogazklub.hu/kotelezo-lesz-olcso-foldgazkutakat-epiteni/
www.alternativenergia.hu
http://www.cngport.hu/tudastar/a-cng-es-a-buszok.html)