A környezetgazdálkodás alapjai III. évf. Földrajz BSC. 3. óra Energiagazdálkodás a nukleáris és a fosszilis energiahordozók környezeti hatásai
Ballabás Gábor Társadalom- és Gazdaságföldrajzi Tanszék
[email protected]
Alapkérdések a XXI. század elején: - egyre növekvő energiaigény kielégítése a világban - a növekvő energiafelhasználás okozta környezeti kibocsátásokat hogyan lehet csökkenteni A v ilág e ls ő dle g e s e ne rg iafo g y as ztás a 1965-2005 12000,0
10000,0 Világ tö bbi o rs z ág a (mto e ) Japán (mto e ) Kína (mto e )
6000,0
US A (mto e ) 4000,0
EU -25 (mto e )
2000,0
05
20
01
20
97
19
93
19
89
19
85
19
81
19
77
19
73
19
69
19
65
0,0 19
Mto e
8000,0
Adatok forrása: BP
Forrás: IEA
A v ilág fő bb e ne rg iaho rdo zó inak fo g y as ztás a 1965-2005 4500,0 4000,0 3500,0 Olaj fo g yas z tas (millio to nna) S z é nfo g yas z tás (mto e )
2500,0
Gáz fo g yas z tás (mto e )
2000,0
Nukle áris fo g yas z tás (mto e )
1500,0
Víz e ne rg ia fo g yas z tás (mto e )
1000,0 500,0
05 20
01 20
97 19
93 19
89 19
85 19
81 19
77 19
73 19
69 19
65
0,0
19
Mto e
3000,0
Adatok forrása: BP
A világ nagy térségeinek elsődleges energiafogyasztása abszolút (Mtoe) és fajlagos értékekben (toe/fő) , valamint az energiakereskedelem fő tendenciái (Mtoe) 2003.
Forrás: IEA
Megoldási útak a takarékosságra és a környezetvédelem kihívásaira: - energiafelhasználás csökkentése – jelenlegi tendenciák ennek ellenében hatnak - az energiatermelés és -felhasználás hatékonyságának növelése - új, eddig ismeretlen, vagy ipari méretekben nem alkalmazott energiaforrások és technológiák felfedezése, illetve kifejlesztése és alkalmazásba vétele Környezetvédelemben (pl.: fosszilis energiahordozók felhasználása) különösen fontos a: - levegőtisztaság védelem - vízszennyezés csökkentése - talajszennyezés csökkentése (hulladék) - üvegházhatás csökkentése Energiahatékonyság növelésének legfontosabb területei: - ipari technológiák energiahatékonyságának növelése - fűtési célú energiahatékonyság - szállítás energiaigényének csökkentése
A megtermelt villamos-energia energiahordozónként a világban, az EU-25 tagállamaiban (1992-2003)
Forrás: IEA
Az EU 15 majd 27 tagállamának villamosenergia-termelő kapacitása (1995, 2007)
Új termelő kapacitás 2000-2007
Forrás: EWEA
Forrás: GKM
Fő kihívások az EU és Magyarország energiapolitikájában - növekvő fogyasztói energiaigények - csökkenő, illetve csökkenő arányú belső energiahordozó kitermelés – importfüggőség növekedése – növekvő hagyományos energiaárak (pl.:olaj) - ellátásbiztonság garantálása – több lábon állás, tartalékok - környezetvédelmi szempontok érvényesítése Diverzifikáció irányai lehetnek: - megújuló energiák jelentős növelése - nukleáris energia szerepének növelése és kockázatai - szénféleségek szerepének újbóli előtérbe kerülése párhuzamosan a hatékonyság növelésével a termelésben - takarékosság és hatékonyság-növelése a fogyasztásban - (új technológiák: pl: fúziós erőmű)
Környezeti szempontból – fokozottan kockázatos az egész ciklus - teljes életciklusban – radioaktív sugárzás – jelentős környezeti és egészségkárosító veszély+kockázat (1945 óta a légkörben megnövekedett a radioktív anyagok aránya – Hirosima, Nagaszaki + kísérletek) - jelenleg fő problémakör: urán termelése és erőművi felhasználása - alacsony villamos energia termelési költségek, de nagy externáliák - emberi tényező 1979. Three Mile Island (Harrisburg), 1986. Csernobil - sugárzóanyag-hulladék nagy mennyiség – nincs rá megnyugtató megoldás (nagy, közepes, kis aktivitású hulladék) - súlyos hagyaték utódainkra – a fenntarthatóság eszméjének mond ellent!
A teljes nukleáris ciklus - urántartalmú ércek bányászata – 300-1000 g/t felett gazdaságos jelenleg (mélységi magmás kőzetek, folyóvízi hordalék – homokkő) - mélyművelés főleg 40%, külszíni 25%, ISL technológia 25% (szulfátos vagy karbonátos vízzel oldott urán), meddőhányók feldolgozása 10% - környezeti hatások: általában a bányászat környezetromboló hatásai + háttérsugárzás erősebb, nagy mennyiségű kis mértékben sugárzó meddőanyag – por, talajvíz, radonná lebomlás - feldolgozás: bányászat közelében – őrlés – kénsavval(!) oldás – szűrés – oldatból kicsapatás - sárga pogácsa – konverziós eljárás – UF 6 (uránhexafluorid – rendkívül korrózív – különleges anyagok - drága) - környezeti hatás: nagy mennyiségű zagy kazettákban – nagy mennyiségű, savas közeg – kármentesítendő a kitermelés után – többszörös védelem hermetikus lezárás (Kővágószőlős – NKKP – Uránbányászati alprogram) -
- önfenntartó láncreakcióhoz: (moderátor) dúsítás+fűtőelemgyártás 235U 0,7%-ról két mód (tömegkülönbséget kihasználni): diffúziós (alumínium vagy teflonötvözet); centrifugálás – sokszoros megismétlés – kaszkád – rendkívül energiaigényes eljárás - UF 6 dúsított gáz – urán-dioxiddá alakítva – pasztillává préselés – pálcák - kazetták - maghasadás könnyen csak néhány urán- és plutóniumizotóp esetén megy végbe (235U, 233U, 239Pu) – neutronnal történő bombázás esetén katonai és békés célú felhasználás – ez utóbbi kontrollált – reaktorok – zárt egységek – szabályozás többszörös, automatizált (bór, kadmium) – szigetelés (túlmelegedés - 238U) - fűtőelemek kiégése – 3-5 év – kisebb részük újrahasznosítva, nagyobb részük tartós tárolás (nagy aktivitású radioaktív hulladék és problematikájuk – ideiglenes elhelyezés: hőtermelés+erős sugárzás, hűtés és szigetelés szükségeltetik vizes medencékben, kazettákban (5 év) – majd jelenleg a világban kizárólag ideiglenes tárolók! (több ezer év – tömeg 1%, radioaktivitás 99%-a)
Hagyományos fosszilis erőmű és atomerőmű működése
http://www.npp.hu/mukodes/tipusok/tipusok.htm
- végleges elhelyezés – SiO2-vel üvegesítés, hordók, betonba ágyazás (sugárvédelem+oldódásmentesség) – víz és földrengésbiztos kőzetekmélységi tárolók (2040 Bátaapáti) - külön kezelt kis- közepes aktivitású hulladék –nagy tömeg – 2008 Bátaapáti (előtte Püspökszilágy) - reprocesszálás – maradék fűtőanyag kivonása + 239Pu – pihentetés után salétromsavas közeg – maradék izotópok zöme – aktinidák – erősen radioaktívak, hosszú bomlási idejűek – egymillió év biztonságos lebomlás - atomerőművek 40-60 évre tervezve – elöregedés – baleseti kockázat megnövekedik (reaktortartály, hűtővízcsövek) – leállítás – alkatrészek jelentős része (prímer kör, neutronsugárzás) – lebontás, hulladéktárolóba szállítás – sugárveszély – különleges elővigyázatosság – 10-20 év, több milliárd dollár költség – 50-100 év várakozási idő – „hagyaték”
Atomváros a „szomszédban”: az ukrajnai Enerhodár
Hagyományos fosszilis tüzelőanyagú hőerőművek működésének környezetvédelmi kérdései - bányászat és problematikája - hagyományos, kondenzációs erőművek szerepe ma még meghatározó – alacsonyabb hatékonyság (25-40%) a kapcsolt vagy kombinált rendszerekkel szemben - szén vagy lignittüzelés esetén jelentős levegőszennyezés (Magyarországon utóbbi 20 évben jelentős tüzeléstechnikai és környezetvédelmi beruházások és kibocsátás csökkentés) - jelentős salak-, hamu- és pernyeképződés, ezek elhelyezése, biztonságos tárolása kiemelt feladat, akárcsak a környezetvédelmi berendezések veszélyes hulladékainak (pl.: leválasztott por) és jelenleg sajnos hulladékainak (pl.: gipsz) kezelése, újrahasznosítása; - élővizek, tározók hőterhelése - gázturbinás erőművek, vagy kombinált gőz- és gázturbinás erőművek – legmagasabb hatékonyság a hőerőművek közt (85-90%); tüzelőanyag ma Magyarországon – elsődlegesen földgáz vagy kéntelenített fűtőolaj
Esettanulmány: emisszió - légszennyező anyagok kibocsátása - SO2
Forrás: KVVM
Köszönöm a figyelmet!
