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.

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.

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.

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.

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.

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 kWértékkel járult hozzá a Virtuális erőmű megépítéséhez.