powerpoint bemutató - sze.huzseniani/km048_1_foldunk_km018_2_kae2/oraianyagok_ppt/km... ·...
TRANSCRIPT
2019.02.04.
1
Széchenyi
István
Egyetem
Környezetállapot-értékelés II. (NGB_KM018_2) és
Földünk környezeti állapota (NGB_KM048_1)
Környezetvédelmi
energetika
2018/2019-es tanév II. félév
Dr. habil. Zseni Anikó egyetemi docens
SZE, AHJK, Környezetmérnöki Tanszék
Széchenyi
István
Egyetem
Az energiaforrások csoportosítása
eredet szerint
Széchenyi
István
Egyetem
Az energiaforrások múltbeli és várható
jövőbeli megoszlása
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
XV. sz.
XIX. sz. közepe
XX. sz. eleje
XX. sz. vége
XXI. sz. közepe
Állati (emberi) Biomassza Szén Olaj Földgáz Atomenergai Alternatív
Széchenyi
István
Egyetem
A világ energiafelhasználásának
alakulása
Széchenyi
István
Egyetem
A világ energiaellátásának alakulása 1991-2016(BP Statistical Review of World Energy June 2017 nyomán)
Széchenyi
István
Egyetem
A világ energiafogyasztásának alakulása 2030-ig
régiók szerint
2019.02.04.
2
Széchenyi
István
Egyetem
A világ energia-termelésének és energia-felhasználásának alakulása a közelmúltban
(adatok: EU, 2017)
Széchenyi
István
Egyetem
A világ energiafogyasztásának alakulása 2030-ig
az energiahordozók megoszlása szerint
Széchenyi
István
EgyetemA világ energiaellátása
2004 2030 2004 2030
fejlődő és átalakuló országok iparilag fejlett országok
448
683
6,5
8,5
77%
23%
81%
19%
37%
63%
47%
53%
EJ: 1018J
Széchenyi
István
EgyetemAz egy főre jutó primer energiafelhasználás
Széchenyi
István
EgyetemEnergiafelhasználás
• az elmúlt 50 évben kétszer több energiát használtunk fel, mint
civilizációnk történelmében összesen
• ~10 ezer Mtoe energiafelhasználás (2003)
• (Mega tonna olajegyenérték: 106 kg oe, 1 kg oe = 41,869 MJ)
• az energiafelhasználás jövőbeni alakulását meghatározza:
– a világ népességének változása
– a világ gazdasági és társadalmi (szociális) fejlődésének mértéke,
iránya és szerkezete
– a fenntartható fejlődésre orientált technológia fejlődése és annak
széles körű elterjesztése
Széchenyi
István
Egyetem
A világ energiafelhasználásának
struktúrája
36%
21%
6%
2%
11%
24%
34%
24%
5%
2%
12%
23%
szén olaj gáz atom víz megújulók
Összesen 448 EJ Összesen 683 EJ
2019.02.04.
3
Széchenyi
István
EgyetemA világ jövőbeni energiaellátása
Széchenyi
István
Egyetem
0
50
100
150
200
250
1995
2005
2015
2025
2035
2045
2055
2065
2075
2085
2095
Mill
iárd
hor
dó o
laj e
gyen
érté
k/év
Hiányzó energia
Maghasadási és egyéb energia
Földgáz
Szén
Kőolaj
Várható energiaforrás megoszlás és hiány a 21. század folyamán
(feltételezve: I. Nem sikerül új energiaforrást találni II. 2050-re megáll az emberiség
növekedése azaz állandó marad a lélekszám)
(Forrás: Gerald L. Kulcinski, University of Wisconsin, USA)Magyar változat: Domokos Endre
2006 - Pannon Egyetem
Várható energiaforrás megoszlás és hiány a
21. században
Széchenyi
István
Egyetem
• nemcsak az energiaforrások előteremtéséről kell valahogyan gondoskodnunk
• hanem az energetika közvetetett és közvetlen környezeti (a bioszféra
terhelhetősége, az üvegházhatás felerősödése, globális felmelegedés, klímaváltozás),
valamint társadalmi, szociális hatásaival is!
• az energiaellátás drága lesz!
• fenntartható energiaellátás, megújuló energiaforrások fokozott hasznosítása
mindez elég lesz?
Problémáink
Széchenyi
István
Egyetem
Különböző energiahordozók napjainkban érvényes maximális és átlagos EROI
értéke
* a megtermelt villanyáram hálózatba
vezetésével vagy energiatárolásal** melegvíz-készítés esetén
*** cukornádból
energiamegtérülési mutató: EROI
(energy return on investment):
azt fejezi ki, hogy egységnyi energia
befektetésével mennyi egységnyi
energiához jutunk, beleszámítva az összes
kapcsolódó tevékenység energiaigényét
(kitermelő létesítmény létrehozása,
kitermelés, szállítás).
Széchenyi
István
Egyetem
Nem megújuló
energiaforrások
Széchenyi
István
EgyetemAz energetika környezeti hatásai
Minden
tüzelőanyag eseténFöldgáz Olaj Szén
Bányászat,
kitermelés
CO2, CH4, N2O, NOX, CO,
HC, por, fém és
hőszennyezés
Fúrási balesetek,
fúróiszap tárolás
Fúrási balesetek, SO2,
fúróiszap tárolás
bánya
szerencsétlen-
ségek, tájkárosodás,
SO2
Olajfinomítás,
tüzelőanyag
feldolgozás,
átalakítás
CO2, CH4, N2O, NOX, CO.,
HC, por, fém- és
hőszennyezés
finomító balesetek,
finomító hulladékok
tárolása
SO2, finomító balesetek,
finomító hulladékok
tárolása
SO2
Szállítás
elosztás
CO2, CH4, N2O, NOX, CO,
HC, por, fém- és
hőszennyezés
csővezeték balesetek,
robbanások
csővezeték és tartály
balesetek, olajfolyások,
SO2
vonat szerencsétlen-
ségek, SO2
Felhasználás végső
felhasználás
CO2, CH4, N2O, NOX, CO,
HC, por, fém- és
hőszennyezés
hamu tárolás, SO2
hamu
tárolás,
SO2
2019.02.04.
4
Széchenyi
István
Egyetem
Az energetika környezeti hatásai:
bányászat
szén:
• bányák alatt megsüllyedő talaj (települések)
• meddők: erózió, tömegmozgás, öngyulladás, tájrombolás, élőhelyvesztés
• a szén osztályozása szennyvíz
• sújtólégveszély, zaj-, porszennyezés
kőolaj, földgáz:
• nagy mennyiségű víz (jelentős sótartalmú) is felszínre jut
• talajra, vízbe kiömlő kőolaj szennyezése
Széchenyi
István
Egyetem
Az energia szállításának környezeti
kockázatai
csővezetéken:
• csövek korróziója, repedése, törése
• földgáz: emberi és technológiai hibák esetén gázrobbanások veszélye
járművekkel:
• tengerek olajszennyeződése, vasúti, közúti balesetek
magasfeszültségű vezetékeken:
• biotópok elszigetelődése, táj értéke csökken, egészségügyi hatások?
Széchenyi
István
Egyetem
A hajó-balesetek miatt kiömlött olaj mennyisége 1970-től (a
7 tonnát meghaladó olajszennyezések)
Széchenyi
István
Egyetem
A legnagyobb olajszennyezést okozó
hajó-balesetek helyszínei
Széchenyi
István
Egyetem
Az energiatermelés környezeti
hatásai
szén:
• CO2, SO2 stb. szférák szennyezése, globális hatások
• salakanyag
• energiaátalakításkor hőveszteség (vizek hőszennyezése)
kőolaj, földgáz:
• ld. közlekedés, hőerőművek légszennyezése
• energiaátalakításkor hőveszteség (vizek hőszennyezése)
Széchenyi
István
EgyetemA CO2 emisszió alakulása
2019.02.04.
5
Széchenyi
István
Egyetem
Az energiahordozók felhasználásával okozott CO2
kibocsátás a teljes életciklusra
Széchenyi
István
Egyetem
A világ jövőbeni energiaellátása:
készletek
Probléma: nemcsak az a fontos, hogy még mennyi van, hanem mennyi kitermelhető van! (ld. EROEI)
Széchenyi
István
EgyetemKőolajkészletek a világban
Óceániai Ázsia;
41,1
Észak Amerika;
61
Dél-Amerika;
101,2
Afrika;
112,2
Eurázsia;
139,2
Közel-Kelet;
733,9
2006 - Domokos Endre - Pannon Egyetem
Olajtartalékok a világban 2005-ben (milliárd hordó)
(Adat-forrás: BP Global Report 2005)
Széchenyi
István
Egyetem
Kőolajkészletek a világban milliárd hordóban mérve
(OPEC, 2017)
Széchenyi
István
Egyetem
A világ nyersolajtermelésének földrészenkénti megoszlása
1960-tól napjainkig
Széchenyi
István
Egyetem A világ kőolajkitermelésének alakulása
2019.02.04.
6
Széchenyi
István
Egyetem
Az olajtermelés mennyiségének várható alakulása (exojoulban = 1018 J) egy pesszimistább és
egy optimistább forgatókönyv szerint. A fekete pöttyök történeti adatok, a görbék előrejelzések.
(Mohr et al., 2015 nyomán)
Széchenyi
István
Egyetem
Az Egyesült Államok kőolajtermelése Hubbert előrejelzései (kék görbe) és a
tényleges számítások (fekete pontok) alapján milliárd hordó/év egységben.
(Végh-Szám-Hetesi, 2009)
Széchenyi
István
Egyetem Új olajmezők felfedezése
Széchenyi
István
Egyetem
Széchenyi
István
Egyetem
Kőolaj árak és a világ politikai eseményei (1968-2017)
1. USA árszabályozás 2. Arab olajembargó 3. Iráni felkelés 4. Irak-Iráni háború 5. Szaúd-Arábia változtat kitermelés-politikáján 6. Irak lerohanja Kuvaitot 7. Ázsiai gazdasági válság 8.,12.,13. OPEC szabályozás 9. USA 9/11 10. Alacsony tárolási kapacitás 11. Gazdasági világválság (eia, 2017)
Széchenyi
István
Egyetem A kőolaj felhasználása
• közlekedés
• villamosenergia-termelés ( vízellátás, vízkezelés, hírközlés stb.)
• vegyipar (műanyaggyártás, gyógyszeripar stb.)
• mezőgazdaság (üzemanyag, műtrágyagyártás, vegyszerek)
• stb.
• (EROEI) energy return on energy investment:
egységnyi energia befektetésével mennyi egységnyi energiához jutunk
kőolaj: 100:1-ről indultunk, ma: 10-7:1
• az utolsó cseppig kitermelni nem lehet!
• az olajra nem szabad a jövőt alapozni!
• ? a közeljövőt sem vagy csak a távoli jövőt?
2019.02.04.
7
Széchenyi
István
EgyetemFöldgáztartalékok a világban
Dél-Amerika;
7,10
Észak Amerika;
7,32
Afrika;
14,06
Óceániai Ázsia;
14,21
Eurázsia;
64,02
Közel-Kelet;
72,83
2006 - Domokos Endre - Pannon Egyetem
Földgáztartalékok a világban 2005-ben (milliárd m3)
(Adat-forrás: BP Global Report 2005)
Széchenyi
István
EgyetemFöldgáztartalékok a világban 2016-ban (BP, 2017 adatai)
Széchenyi
István
Egyetem
A világ földgázfogyasztásának alakulása (1990 - 2016), régiónkénti
megoszlásbanFÁK: Független Államok Közössége, Orosz Föderáció (enerdata, 2017)
Széchenyi
István
Egyetem
Széchenyi
István
Egyetem
Széchenyi
István
EgyetemSzénkészletek a világban
Közel-Kelet; 0,4
Dél-Amerika;
19,9
Afrika; 50,3
Észak Amerika;
254,4
Eurázsia;
287,1
Óceániai Ázsia;
296,9
2006 - Domokos Endre - Pannon Egyetem
Széngáztartalékok a világban 2005-ben (milliárd tonna)
(Adat-forrás: BP Global Report 2005)
2019.02.04.
8
Széchenyi
István
Egyetem
14811,303
322430,673
529788,915
259767,468
13671,972
0
100000
200000
300000
400000
500000
600000
Közel-Kelet Európa és Eurázsia Ázsia Észak-Amerika Közép- és Dél-Amerika
millió tonna
Szénkészletek a világban 2016-ban (BP, 2017 adatai)
Széchenyi
István
Egyetem
A szénkitermelés
időbeli változása
(1996-2016) és
régiónkénti
megoszlása (BP, 2017
nyomán)
Széchenyi
István
Egyetem
Hetesi, 2009
Széchenyi
István
Egyetem
Függőségünk a fosszilis energiahordozóktól
Az áramtermelés
65%-a
Széchenyi
István
EgyetemAtomenergia
• először a nem megújuló hagyományos energiaforrások helyettesítőjének vélték (holott az
uránérckészletek nem megújulóak)
• II. világháború után rohamos fejlődés 1998: 30 országban 473 db atomerőmű, 46 épülőben
környezeti problémák:
• kezdetben: a radioaktív anyagok tulajdonságainak (egészségügyi) hiányos ismerete: óvatlan
alkalmazás
folyamatosan szigorodó határértékek
• az erőművekből kikerülő használt fűtőelemek biztonságos elhelyezése: teljesen veszélytelen
megoldás nincs (sokat a világtengerekben egyszerűen elsüllyesztettek – ezt ma már nemzetközi
megállapodás tiltja)
• az üzemelés biztonsága: nukleáris balesetek
Széchenyi
István
Egyetem A világ urán termelése és igénye
zöld: a bányászott uránkék: a villamos-energiahálózatba tápláló atomreaktorok urán igényelila: a haditengerészet és a villamos-energiahálózatba tápláló atomreaktorok urán igénye összesen
2019.02.04.
9
Széchenyi
István
Egyetem
A világ energiatermelésének (összesen 13805 Mtoe) energiahordozónkénti
megoszlása 2014-ben (ec.europa.eu, 2016)
Széchenyi
István
Egyetem
Az EU 2015-ös összes energiatermelésének (781,9 Mtoe) és Magyarország összes energiatermelésének (11,3 Mtoe) energiahordozónkénti százalékos megoszlása
(adatok: ec.europa.eu)
Széchenyi
István
Egyetem
A radioaktív hulladékok
elhelyezésének problémái
• az erőmű néhány évtizedig üzemel a használt radioaktív anyagok több
százezer évig is sugároznak
• egy átlagos reaktorból évente 30 t kimerült fűtőelem kerül ki (150 m3 közepes,
400 m3 kis aktivitású hulladék) 2000-re közel 200 ezer tonna hulladék
• megsemmisítés: reprocesszálás (kimerült fűtőelemek újrahasznosítása)
• átmeneti megoldás: felszíni vagy felszín közeli átmeneti tárolók
(kockázatosabb, de állapota folyamatosan nyomon követhető, szivárgáskor
gyors beavatkozás)
Széchenyi
István
Egyetem
A radioaktív hulladékok
elhelyezésének problémái (folyt.)
• a legjobb megoldás olyan geológiai szerkezetekben való elhelyezés,
amelyek:
földtörténetileg is nyugodtnak tekinthetők (nincs földrengés, földmozgás)
tömörek – szivárgó vizek nem érhetik el (víz: tovább-szállíthatja a sugárzó
anyagokat ill. a fűtőelemek még sokáig termelnek hőt → gőzzé váló víz a felszín
felé mozog)
• minden szempontból megfelelő hely kevés van, és ez is kockázatos: a
földmozgást teljesen kizárni sehol sem lehet
• szóba jöhető kőzetek: gránit, agyag, kősó, vulkáni tufák
Széchenyi
István
EgyetemNukleáris balesetek
több sokáig eltitkolt balesetre az 1986. áprilisi csernobili katasztrófa irányította rá a
figyelmet
• a csernobili események azokat az országokat bizonytalanították el, ahol még nem
voltak atomerőművek atomerőművel rendelkező országok száma nem nőtt (csak a
Szovjetunió szétesése miatt statisztikailag)
• kevesebb reaktorral bíró országokra a szinten tartás jellemző
• néhány kitudódott, jelentősebb baleset: USA (1948, 1978, 1979), Nagy-Britannia
(1952, 1953, 1985), Jugoszlávia (1958), Szovjetunió (1957, 1983, 1986), Kína (1966),
Belgium (1978), Japán (2000)
Széchenyi
István
Egyetem
Megújuló energiaforrások,
napenergia, biomassza
2019.02.04.
10
Széchenyi
István
Egyetem
Megújuló energiaforrások,
napenergia, biomassza
használatuk indokai:
• üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentése, klímaváltozás megelőzése
• az importfüggőség csökkentése, helyi energiaforrások kihasználása
• munkahelyteremtés, vidék fejlesztése
• mezőgazdasági túltermelés levezetése (energiaerdő, energetikai
növénytermesztés)
• innovatív, decentralizált energiatermelési technológiák elterjesztése
Széchenyi
István
EgyetemMegújuló energiatermelés az EU-ban 1990-2015
Széchenyi
István
Egyetem
Megújuló energiaforrások részesedése az EU egyes országainak teljes
energiafogyasztásából
Magyarország 2014-ben (és 2015-ben is) 9,5%-ot ért el (eurostat)
Széchenyi
István
Egyetem Napenergia
• A Napból egy év alatt érkező sugárzás több mint 10 000-szeresen haladja meg a világ jelenlegi
energiafelhasználását
• Az eredeti, a Napból érkező sugárzásnak csak 47,4%-a éri el a földfelszínt
– ha ennek 0,0005%-át technikailag hasznosítani tudnánk, akkor megoldódnának
energiaellátási gondjaink
• Jelenleg a napenergia energetikai hasznosítása a világban mintegy 1,11106 MWh-ra tehető
• Magyarország területére a Napból évente beérkező energia 1,161011 MWh, ami Magyarország
éves villamos energia felhasználásának 2900-szorosa
Széchenyi
István
Egyetem Napenergia
• A napenergia hasznosítása passzív
(építészeti) eszközökkel
– települési szinten
– építményi szinten
• A napenergia hasznosítása aktív
(épületgépészeti) eszközökkel
– napkollektoros berendezések
– fotovillamos hasznosítás
Széchenyi
István
Egyetem
napkollektor
2019.02.04.
11
Széchenyi
István
Egyetem
Napelemek
Széchenyi
István
Egyetem Napelemek
• Hasznosításuk korlátja: alacsony hatásfok
• A sorozatban gyártott napelemek hatásfoka csak 15% körüli
• 15%-os hatásfok mellett a világ jelenlegi energiafogyasztását teljes mértékben
napelemekkel biztosítva 350 000 km2 (kb. 4 Magyarországnyi vagy egy
Németországnyi) területet kellene erre felhasználni
• Ha a teljesítményt 50%-ra sikerülne emelni, akkor a területigény 105 000 km2-re
(valamivel több, mint 1 Magyarország) csökken
• A Föld összes városa jelenleg körülbelül 546 000 km2-nyi területet foglal el
Széchenyi
István
Egyetem Szélenergia
megelőző évszázadokban: igen sok szélmalom
• Mo. Alföld: 1906-1920: ~500 db
• Dánia 20. szd. eleje: 30 ezer db
• Németo. 1875: 30 ezer, 1933: 4500 db
robbanómotorok elterjedése visszaszorította
1970-es évek olajválsága: kis teljesítményű szélturbinák üzembe állítása
napjainkban: jelentős fejlődés
• technológia is gyorsan fejlődik
• lokális felhasználás (szélmotorok, kis teljesítmény)
• nagyteljesítményű szélerőművek (hálózatra csatlakoznak)
technikailag hasznosítható éves szélenergia: 53 000 TWh
• a világ összes villamos energia igénye 2020-ban: kb. 26 000 TWh
Széchenyi
István
Egyetem Szélenergia: előnyök
• A szélenergiára alapozott villamos energiatermelés „tiszta technológia”. Szinte nincs
üvegházhatású gáz kibocsátás
• A legújabb kutatási eredmények szerint kontinentális feltételek mellett is gazdaságos
lehet
• A szélerőművek működése nem akadályozza, hogy a felállítás helyén továbbra is
mezőgazdasági tevékenységet folytassanak
• A teljes életciklus analízis alapján az „offshore” szélerőműveknél a szélerőmű teljes
életciklusában felhasznált villamos energia a szélerőmű 9 havi villamos energia
termelésével, míg „onshore” szélerőműveknél 8 havi villamos energia termeléssel
fedezhető
Széchenyi
István
Egyetem
Offshore (tengerre telepített) szélpark,
Temze-torkolat, Nagy-Britannia
Onshore (szárazföldi telepítésű)
szélerőművek, Ausztria
Széchenyi
István
EgyetemSzélenergia: hátrányok
• Egyenetlen: a leadott teljesítmény sem időben, sem mennyiségben nem megbízható.
• A szélpotenciál területi eloszlása is elég egyenetlen.
• A szélerőműveket nem lehet egymásra halmozni korlátozás nélkül azokon a helyeken sem, ahol
állandó, erős szelek fújnak, mert egymás elől fognák el a szelet.
• Ami energiát így megtermelünk, azt valóban a szelekből vesszük el, csökkentjük tehát a légmozgást
az adott területen.
• A szélerőművek zavarnak egyes költöző madár-fajokat is, ezért azok vonulási útvonalában nem
telepíthetőek
2019.02.04.
12
Széchenyi
István
Egyetem
Évente épült szélerőmű-kapacitás a világban 1997-2014
Évente épült szélerőmű-kapacitás régiónként 2006-2014
Széchenyi
István
EgyetemÖsszesített szélerőmű-kapacitás a világon 1997-2014 között
TOP10 az összes
telepített
szélerőmű-
kapacitás alapján
• Beépített szélenergia kapacitás 2014-
ben:
• Világ: 370 GW (világ E igényének
3%-a)
• EU: 130 GW (EU E igényének
10%-a)
• Magyaro: 330 MW
Széchenyi
István
Egyetem
Szélenergiából származó áramtermelés a legnagyobb beépített
kapacitással rendelkező országokban
Széchenyi
István
EgyetemSzélenergia Európában
• szélgenerátorok telepítése: a szél intenzitása és megbízhatósága
• Nyugat-Európa tengerparti sávjában koncentrálódik
• terjeszkedés a selfekre és a szárazföld belsejébe is
• (tengeri szélfarmok: nagyobb szélerősség, de nagyobb a beruházás költsége is)
• lehetőségek: tengeri szélenergia-kapacitások kihasználása (egész Európa vill. E igényét
fedezni lehetne velük elvileg)
• Szélenergiából történő villamosenergia-termelés részesedése az EU villamos energia
felhasználásának százalékában:
2005-ben 2,8%, 2010-ben 5%, 2030-ban ~30%
Széchenyi
István
EgyetemA szélpotenciál eloszlása Európában
Széchenyi
István
Egyetem
Összes szélerőmű kapacitás Európai Unióban 2014-ig
A szélenergiából termelt villamos energia részaránya 2012-ben az EU-ban
2019.02.04.
13
Széchenyi
István
Egyetem
Széchenyi
István
Egyetem
A szélenergiából termelt villamos energia
részarányának várható változása - EU
74
• 2012-ben az villamos energia-felhasználás Európában 2798TWh
(EUROSTAT)
• A 2014 évi szélerőmű kapacitás egy átlagosan szeles évben 284TWh
villamos energia termelésére képes, amely az EU teljes villamos
energiafelhasználás 10,2%-nak a fedezésére elegendő.
Széchenyi
István
Egyetem
Éves átlagos szélsebesség
75m-en
Fajlagos szélteljesítmény (W/m2)
75 m magasságban
Széchenyi
István
Egyetem
Évente telepített szélerőmű kapacitás Magyarországon (MW)
172 db szélerőmű
329MW
Széchenyi
István
EgyetemSzélerőművek Magyarországon
Széchenyi
István
Egyetem
Szélenergiából termelt villamos energia (GWh)
hazánkban
2019.02.04.
14
Széchenyi
István
EgyetemA szélenergia hasznosítás rekordere
2007 Enercon E-126első 7.5MW szárazföldi szélturbina
Névleges teljesítmény: 7,500 kW
Rotor átmérő: 127 m
Magasság: 135 m
http://www.enercon.de/en-en/66.htm
Széchenyi
István
EgyetemVízenergia
• Földünk műszakilag hasznosítható vízenergia készlete 10-19 ezer TWh/év
• üzemben lévő vízerőművek villamosenergia-termelése kb. 2 ezer TWh/év
• a kihasználás Európában meghaladja a 40%-ot, Afrikában 2% alatti
• Magyarország műszakilag hasznosítható vízerőpotenciálja kb. 1000 MW
Chirkeyskaya vízerőmű, Dagesztán (Észak-Kaukázus)
Széchenyi
István
EgyetemVízenergia
• néhány ország esetében jelentős tényező
• vízerőművek, ár-apály energia
környezeti problémák
• gátak mögötti tó:
megemeli a talajvízszintet
gyorsan feltöltődik
alatta a folyók kevesebb hordalékot szállítanak pusztuló deltatorkolatok
értékes területek kerülnek víz alá, emberek áttelepítése
• folyók ökológiai értéke csökken
magas építési költségek
káros anyag kibocsátás nincs
Lásd a kurzus vizes ppt-jét!! (vízerőművek)
Széchenyi
István
Egyetem
Hullám-energia kinyerő rendszer elméleti
vázlata
Széchenyi
István
EgyetemPelamis hullámenergia-hasznosító
Széchenyi
István
EgyetemGeotermikus energia
• geotermikus grádiens (Mo: 50°C/km, földi átlag: 25°C/km)
• fűtés, mezőgazdaság, balneológia
• a hőpazarlás elkerülésére komplex hasznosítás kellene minél inkább: a még nem teljesen
lehűlt vizeket is használni kellene!
fűtőradiátorok használati melegvíz padlófűtés, strandfűtés
• energiatermelés: forró vízzel egy hőhordozó közeget elgőzöltetnek kitáguló gőz meghajt
egy turbinát villamos energia termelés (kevés helyen: Izland, USA, Új-Zéland, Olaszország,
Oroszország, Japán)
2019.02.04.
15
Széchenyi
István
Egyetem Termálkutak Magyarországon
Széchenyi
István
Egyetem
A geotermikus energia
környezetvédelmi előnyei
• helyi viszonylatban egy adott fogyasztó igényét akár 100%-ban is kielégíti
• komplex hasznosításra, környezetbarát technológiák megvalósítására sokféle
lehetőséget kínál
• CO2 kibocsátás elhanyagolható
• használata nem tartalmaz semmilyen szállítási kockázatot
• a termálvíz üzemű erőmű nem zavarja a természetes tájképet, így a természetbe
történő beavatkozás a lehető legkisebb mértékű
• az alacsonyabb hőmérsékletű termálvizek hasznosításánál – mint hőforrás – tág tere
nyílik a hőszivattyúk alkalmazásának
Széchenyi
István
EgyetemHőszivattyú
• fűtésre, hűtésre és használati melegvíz előállítására
• a hőszivattyú a működtetésére felhasznált energiát nem közvetlenül hővé
alakítja, hanem a külső energia segítségével a hőt az alacsonyabb
hőfokszintről egy magasabb hőfokszintre emeli, legtöbbször a föld, a levegő
és a víz által eltárolt napenergiát hasznosítva
Széchenyi
István
Egyetem
A hőszivattyú működésének elve
Széchenyi
István
Egyetem Hőszivattyúk
talajkollektoros
talajszondás
talajvízkutas
Széchenyi
István
Egyetem
2019.02.04.
16
Széchenyi
István
Egyetem Biomasssza
A BIOMASSZA CSOPORTOSÍTÁSA
keletkezési szintszerint
átalakított energiahordozó fajtái
végtermékszerint
tárolhatóságaszerint
elsődleges (mező- és erdőgazd. hulladék, energia célnövény term.)
másodlagos
(állattenyésztés melléktermékei)
harmadlagos(élelmiszeripar
melléktermékei, emberi hulladék)
MO – mobil berend. üzemanyaga (repceolaj, alkohol)
EL – elektr. energia termelő
aggregát üzemanyaga (biogáz, fagáz, gőz)
HE – hőenergia ellátóberend. üzemanyaga
(szalma, fahulladék)
alkoholbiodízelbiogáz
depóniagázfagáz
biobrikett, tüzipellettüzelőanyag
jól tárolható (tüzifa, biobrikett, biodízel, alkohol)
közepesen tárolható (szárított biomasszák,
bálázott szalma)
nehezen tárolható
(biogáz, nedves biomassza, állati trágyák)
Széchenyi
István
EgyetemAz E-termelés lehetőségei biomasszából
Pécsi é
s B
ors
odi H
őerő
mű
Széchenyi
István
EgyetemBiomassza erőművek
• Energiaültetvények (nyár, fűz, akác, kínai nád)
• Élelmiszer termeléstől veheti el a helyet
• Tüzelőanyag jelentős térfogata
• Begyűjtés, szállítás, tárolás költségei
Széchenyi
István
Egyetem
A biomassza alapú energiatermelés környezetvédelmi előnyei
a hagyományos erőművi energiatermeléssel szemben
• Ha tudatos emberi tervezés van mögötte, akkor megújuló energiaforrás.
• CO2 kibocsátása zárt ciklusú.
• Ha melléktermék, „gyártása” nem igényel külön beruházást.
• Szállítása kevésbé költséges és környezetszennyező.
• Fűtőértéke (13–16 MJ/kg) megközelíti a barnaszenekét, és meddőt nem tartalmaz.
• Hamutartalma 2–8%, talajjavításra felhasználható.
• Biomassza égetésekor kevesebb kéntartalmú gáz keletkezik, mint a szén égetésekor savas
esők csökkenése.
• Homogén formában (brikett, pellett, faapríték) komfortossága azonos a szénnel, de annál sokkal
környezetbarátabb:
pora nem szennyező
kéntartalma alacsony
nem tartalmaz egyéb környezetszennyező anyagot.
Széchenyi
István
Egyetem Biogáz
A biogáz előállításának alapanyagai:
• mezőgazdaságból származó másodlagos biomassza
(elsősorban állati eredetű szerves trágya)
• mezőgazdasági melléktermékek
• élelmiszeripari melléktermékek
• biomassza céljára termelt növények
• kommunális hulladék szerves része
• települési szennyvíziszap
Széchenyi
István
EgyetemBiogáz: előnyök
• szerves hulladékok ártalmatlanítása
• hulladéklerakók tehermentesítése
• káros emissziók csökkentési lehetősége
• környezetszennyezés csökkentése
• energiatermelés hulladékokból
• decentralizált energiatermelés, kapcsolt hő- és
villamosenergia-termelés
• integrált hulladékgazdálkodás, anyag és energia
körfolyamatok helyi, kistérségi zárása
• gazdasági, pénzügyi előnyök
2019.02.04.
17
Széchenyi
István
Egyetem Biogáz termelése, hasznosítása
Széchenyi
István
Egyetem
Magyarországi biogáz, depóniagáz és
szennyvízgáz erőművek, 2012
Széchenyi
István
Egyetem
A világ bioüzemanyag termelése (BP, 2014) és megoszlása
kontinensenként és fajtánként
Széchenyi
István
Egyetem Energiamérleg a világban
Széchenyi
István
Egyetem Megújuló energiaforrások aránya
Széchenyi
István
Egyetem
A megújulók aránya a villamos energia
termelésben
2019.02.04.
18
Széchenyi
István
EgyetemEnergiaforrások az EU-ban
Az EU-ban 2010-ben felhasznált
fűtőanyagok
Az Unión kívülről importált
energiahordozók részaránya
2010-ben
Forrás:
http://europa.eu/abc/euslides/index_hu.htm
Széchenyi
István
EgyetemEU célkitűzések 2020-ra (Klíma csomag)
• 20%-kal csökkenti az ÜHG kibocsátását
• 20%-ra növeli a megújulók részarányát a teljes energiamixből
a szénszegény energiára való áttérés meggyorsítása
a bio-üzemanyagoknak külön célkitűzésként legalább 10%-os
arányt el kell érniük
• 20%-kal csökkenti a teljes primer energiafogyasztást
energiahatékonyság
Széchenyi
István
EgyetemÚj EU célkitűzések 2030-ra
• EU-n belüli kötelező 40% üvegházhatású gáz csökkentési cél (1990-es
bázis)
• EU-szintű minimum 27%-os kötelező megújuló energia részarány,
tagállami lebontás nélkül, a tagállamoknak rugalmasságot hagyva
• Indikatív, önkéntes 27%-os energiahatékonysági célszám
• Párizsi klímakonferencia (2015) után felülvizsgálat
Széchenyi
István
Egyetem
34
13
16
13 13
30
25
38
23
18 18
1617
42
23
1110
1415
31
24
14
25
20
49
15
13
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Auszt
ria
Belgium
Bulgá
ria
Cip
rus
Cse
hors
zág
Dán
ia
Észto
rszá
g
Finno
rszá
g
Franc
iaor
szág
Ném
etors
zág
Gör
ögors
zág
Mag
yaro
rszá
g
Írors
zág
Olasz
orsz
ág
Letto
rszá
g
Litván
ia
Luxe
mbu
rg
Mál
ta
Hol
land
ia
Leng
yelo
rszá
g
Portu
gália
Rom
ánia
Szlov
ákia
Szlov
énia
Spany
olor
szág
Svédo
rszá
g
Nag
y-Brit
anni
a
[%]
A megújuló energiák tervezett részaránya
2020-ban az EU-ban
Széchenyi
István
Egyetem
Villamosenergia-előrejelzések
2020-ra az EU-ban
EC, 2007 Megújuló energia-útiterv
Széchenyi
István
Egyetem
Hazánkban a megújuló energiaforrásokból
termelt energia hőértékben, energiaforrások
szerint
2019.02.04.
19
Széchenyi
István
Egyetem
A bruttó villamosenergia-termelés megoszlása
energiaforrások szerint hazánkban
Széchenyi
István
Egyetem
Széchenyi
István
Egyetem
Megújuló energiaforrásokból megtermelt
villamos energia részesedése hazánkban(forrás: KSH-STADAT)
Széchenyi
István
Egyetem
Megújuló energiamennyiség, előrejelzés
2020-ra
112
http://2010-
2014.kormany.hu/download/2/b9/30000/Meg%C3%BAjul%C3%B3%20Energia_Magyarorsz%C3%A1g%20Meg%C3%BAjul%C3%B3%2
0Energia%20Hasznos%C3%ADt%C3%A1si%20Cselekv%C3%A9si%20terve%202010_2020%20kiadv%C3%A1ny.pdf
Széchenyi
István
Egyetem
Megújuló energiaforrások felhasználása 2010
és 2020-ban
113http://2010-
2014.kormany.hu/download/2/b9/30000/Meg%C3%BAjul%C3%B3%20Energia_Magyarorsz%C3%A1g%20Meg%C3%BAjul%C3%B3%20Energia%20Hasznos%C3%ADt
%C3%A1si%20Cselekv%C3%A9si%20terve%202010_2020%20kiadv%C3%A1ny.pdf
Széchenyi
István
Egyetem
Magyarország villamos energia igényének napi változása
Menetrend tartó erőművek (zömmel gázerőművek lennének)
Csúcserőművek (gyorsindítású erőművek, zömmel gázerőművek lennének)
Alaperőművek: Paks, Mátraalji lignit hőerőmű
De! Drága a gáz a gázerőművek állnak importáljuk az áramot: Ukrajna (szénerőmű), Cseho (atom és szén), Németo (megújuló)
2019.02.04.
20
Széchenyi
István
Egyetem
Hazánk teljes energia felhasználása
• Fogyasztás: 87 kWh/fő/nap
• Ebből zöld energia: 7 kWh/fő/nap
• Hogyan lehet a fogyasztást csökkenteni egyénileg:
– lakások, házak hőszigetelése
– közlekedés: részben elektromos, részben alacsony fogyasztású
– villamos energia fogyasztás egyéni csökkentése
• Hogyan lehet a zöld energiát növelni:
– hőhasznosítás: geotermikus energia a távhőellátásban
– mezőgazdaság: kukorica szár és csuhé elégetése (hamu visszajuttatás problémája)
– egyedi hőszivattyúk
– napelem kapacitás növelése
– szélerőművek bővítése
– ártéri területeken ártéri gazdálkodás fakitermelés