A megújuló energiaforrás. Fenntartható fejlıdés és atomenergia. A megújuló energiaforrások fajtái. A megújulók részaránya. Dr

A megújuló energiaforrás

Fenntartható fejlıdés és atomenergia

Definíció: A természetes környezetben folyamatos, illetve folyamatosan ismétlıdı energiaáramok formájában jelen lévı energiaforrások

9. elıadás Megújuló energiaforrások

Hasznosítása: A teljes áram egy részének mellékágakon történı kicsatolása, átalakítása, tárolása és felhasználása útján

2010/2011. tanév tavaszi félév

Megújuló elsıdleges energiahordozók:

Dr. Aszódi Attila

A felhasználás mértéke nem haladja meg a megújulásét → csak a keletkezés ütemében aknázhatók ki. Jellemzıjük, hogy nem, vagy csak részben tárolódnak

Igazgató, BME NTI


Dr. Aszódi Attila, BME NTI

#09 / 1


A megújulók részaránya


#09 / 2

A megújuló energiaforrások fajtái • • • • • •

Víz Biomassza Szél Nap Geotermikus Árapály, tengeri hullámzás A biomassza, víz-, szél- és napenergia a Nap földre sugárzott energiájának hasznosítása



#09 / 3



#09 / 4

Vízenergia

Vízenergia

Körforgás: a beesı napenergia elpárologtatja a felszíni vizet → felhı → kondenzáció → csapadék → felszíni vízfolyások → állóvizek Hasznosítható: a tengervízig vezetı út során a potenciális energia egy része

Duzzasztás: lelassul a vízfolyás (a súrlódásból adódó veszteség a sebesség négyzetével arányos)

Itaipu, Paraná folyón (20x700 MW), a brazil-paraguayi határon

Mesterséges medrek: súrlódás csökkentése • üzemvíz csatorna • csıvezeték



#09 / 5


Vízenergia


Három Szurdok Gát, Kína, Jangce 26(32)x700 MW

#09 / 6

Vízenergia • A világ potenciális vízenergia-készlete:

• Erımővek jellemzıi – Magas beruházásigények – Alacsony üzemeltetési költség – Nagy mértékő változás a környezetben (természet, települések) – Idıszakosság (hóolvadás, esızések)

– ~ 300 EJ, ebbıl mőszakilag hasznosítható: ~ 160 EJ – gazdaságosan kihasználható: ~ 40 EJ – Kiépített: • • • •

Japánban mintegy 64% Nyugat-Európában 60% USA 50% Világon: 31% (2004)

– Vízenergia termelés a világon 2004-ben: 2 809 TWh (2,2%) – Az IEA 2030-ra 2%/éves növekedéssel számol, így 2030ra ~4750 TWh lehet a vízerımővi áramtermelés. Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 7



#09 / 8

Vízenergia

Vízenergia • A potenciális energia hasznosítása – akár 90-95 %-os hatásfokkal – függ: • vízhozamtól – a terület csapadékviszonyaitól – hóolvadás lefolyásától – hosszú távú ingadozások (!)

• domborzattól • a folyóvíz kihasználtságától – vízgyőjtés módja – nem energetikai célú vízkivétel – további vízerımővek

P = ρ ⋅ g ⋅ H ⋅ Q ⋅η Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 9


Vízenergia

[W ]


#09 / 10

Vízenergia

• Nagyeséső (hegyvidéki) tározós erımő

• Közepes eséső (duzzasztott tavas) erımő

– H ≥ 50 m – Pelton turbina

– 50 m > H ≥ 15 m – Francis turbina

• max. 120 MW

Itaipu, Brazília

• max. 1200 MW

Három Szurdok Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 11



#09 / 12

Vízenergia

Vízenergia

• Kis eséső, tározótavas erımő

• Szivattyús-tározós erımő

– 15 m > H – Kaplan turbina

– nagy eséső, kis teljesítményő erımővek – szivattyúval a felsı tározóba nyomják a vizet, majd a terhelési idıszakban a turbinán keresztül leengedik az alsó tározóba – a hasznosított energetikai potenciált nem növeli, csupán az idıbeli átütemezésre ad módot; a veszteség mintegy 20-25% – alaperımővek (vízerımő, atomerımő) mellé

• Csıturbina, Straflo, Arno-Fisher • max. 120 MW



#09 / 13


Vízenergia


#09 / 14

Vízenergia

• Szivattyús-tározós erımő: Fekete-Vág, Szlovákia

• Szivattyús-tározós erımő: Fekete-Vág, Szlovákia

1148 m

722 m Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 15



#09 / 16

Vízenergia

Vízenergia • Kaprun Vízenergia kapacitás és villamosenergiatermelésbeli részesedés változása az USA-ban



#09 / 17


Vízenergia

#09 / 18

Vízenergia

• Kaprun



• Uruguay


#09 / 19



#09 / 20

Vízenergia

Vízenergia

• Magyarországon: – Tiszalök – 7,5 m szintkülönbség, Kaplan turbina, 3 db, beépített teljesítmény 12 MW

– Paksi melegvíz csatorna mint lehetséges vízturbina telepítési hely?

– Kisköre – 6,27 m, csıturbina, 3 db, 21 MW

– Kesznyéten (Hernád) – – – –

– 13,8 m, Kaplan, 2 db, 4,7 MW Gibárti Erımő (Hernád - 0,59 MW) Felsıdobszai vízerımő (Hernád - 0,51 MW) Ikervári vízerımő (Rába - 1,47 MW) Tassi erımő (Soroksári Duna-ág - 0,65 MW) Tiszalök



A melegvíz csatorna #09 / 21


Biomassza

Energiatörı mőtárgy Dr. Aszódi Attila, BME NTI

#09 / 22

Biomassza

• Egy adott biotopikus környezetben található – eleven és holt – szerves anyag – procudensek: víz + CO2 + napfény → cukor + O2 (fotoszintézis) – konzumensek: növényevık és az azokat fogyasztó ragadozók – lebontók: mikroorganizmusok, gombák; lebontják a szerves anyagot, és CO2-t, CH4-t termelnek

• A biomassza elégetése is termel füstgázt, de a keletkezı CO2 1-2 éven belül újra szerves anyagként jelenik meg, így nem okoz feldúsulást de egyéb szennyezık is kikerülnek Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 23



#09 / 24

Biomassza

Biomassza

• Föld éves biomassza hozama: ~ 165 Mrd tonna – szárazföldi: ~ 110 Mrd tonna

• Energetikai célú felhasználás: – – – –

• trópusi erdık: ~ 30 tonna/ha • kultúrnövények: ~ 6,5 tonna/ha

közvetlen eltüzelés pirolízis (elgázosítás) sajtolás (brikett, pellet, olaj) fermentálás (erjesztés - alkohol, biogáz)

leggyakoribb a közvetlen hıtermelés

– tengerek, óceánok: ~ 55 Mrd tonna Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 25


Biomassza


#09 / 26

Biomassza • Tüzelés: amit megtermelünk...

• Mezıgazdasági melléktermékek főtıértéke

Bálákban a mezıgazdasági melléktermék

Fa

Energiaültetvény gyorsan fejlıdı fajtákkal Fa brikett

... azt elégetjük... Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 27



#09 / 28

Biomassza

Biomassza

...a kazánokban

• Pirolízis: hı hatására megindul a szerves anyag bomlása • hagyományos: 300-500 °C-on, a végtermék gáz és faszén. A gáz magas illóolajtartalma kondenzálással kinyerhetı, így alkalmas főtıolajnak • gyors: 800-900 °C-on, a végtermék gázban fıleg CO van • 1970-es évekig Budapesten a „városi gáz” elıállítására • jelentısége csökken



#09 / 29


Biomassza


#09 / 30

Biomassza

• A mezıgazdasági melléktermékek sajtolása

• Fermentáció: a biomassza erjesztése

– térfogatcsökkentés, szállítási költsége csökkentése – brikett, pellet • széntüzeléső erımőben adalékként csökkenthetı a károsanyag-kibocsátás

– alkoholok elıállítása üzemanyag céljából • etilalkohol: benzinhez adalékként (Brazília) • metilalkohol

– növényi olajok



#09 / 31



#09 / 32

Biomassza

Biomassza

• Biogáz: oxigéntıl elzárt baktériumos erjedésbıl – valamennyi mezıgazdasági melléktermék és élelmiszeripari szerves hulladék alkalmas (szalma, szár, csutka, trágya, zsír, stb.) – összetétel: 50-70% CH4, 35-50 % CO2, 0-0,2% H2, H2S – átlagos energiatartalom: 22 600 kJ/Nm3 (a földgázé: 33 500 kJ/Nm3)



Állattartáshoz kapcsolódó biogáz elıállítás

#09 / 33


Biomassza-szén párharc Svédországban • • •

•


#09 / 35

#09 / 34

Bioüzemanyag dilemma •



Túltermelés van mezıgazdasági árukból Szükség van környezetbarát energiaforrásokra Meg kell ırizni a vidéki emberek munkalehetıségét Élelmiszer túltermelés helyett állítsanak elı energetikailag hasznosítható biomasszát Meg kell akadályozni a klímaváltozás fokozódását, a biomassza felhasználás széndioxidsemleges


•

•

Nincs elegendı terület arra, hogy egyszerre elégítsük ki az emberiség élelem, növényi rost, energia szükségletét Energiamérleg? – Termesztés, betakarítás, szállítás, feldolgozás, konverzió

• •

Szén-dioxid megtakarítás? Az energetikai ültetvények célja a magas produkció,

– ezt ültetvényekkel lehet elérni – élıhely? – Ezt alacsony diverzitású rendszerekkel lehet elérni – faji diverzitás? – A fajokat az elınyös tulajdonságra szelektálni kell – genetikai diverzitás? Dr. Aszódi Attila, BME NTI – Nagy kiterjedést igényel – #09izoláció? / 36

Bioüzemanyag dilemma • • •

Az ültetvények Brazíliában, Ázsiában az esıerdık, mocsarak, mezık pusztításával növekednek → a Föld „tüdeje” összemegy Indonézia mára a 3. szén-dioxid kibocsátó a világon, mert olajpálma ültetvényeket létesítettek a kiirtott erdık helyén Nem mindegy, milyen növényt alkalmazunk bioüzemanyag gyártásra: – – – – –

• •

•

Szélenergia

cukornád :-) kukorica :-( repce :-( szója :-( hulladék! :-)

Napenergia különbözı mértékben melegíti fel a földfelszínt, vizeket, azok pedig más-más mértékben hevítik fel a vele érintkezésben levı levegıt. A melegebb levegı fel, a hidegebb leszáll...

Élelmiszerválság Ki lakjon jól: az ember vagy az autó? 300 kg kukorica = 100 liter etanol VAGY táplálék 1 fınek másfél évig (ezer kilométer, vagy másfél év élet) Magyarország: 2 milliárd liter benzin, 2,8 milliárd liter gázolaj fogyott 2005-ben. – Ennek helyettesítésére: kb. 2 millió ha-n kukorica (etanol), 2 millió ha repce (biodízel). Összes hazai szántóföld 4,509 millió hektár. Max. 400 ezer ha-ral, kb. 500 millió liter bioüzemanyaggal lehet számolni, ez 10% körüli helyettesítés Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 37


Szélenergia


#09 / 38

Szélenergia

• Globális szélrendszerek

• Helyi szelek – szárazföldi, tengeri, tavi, hegy-völgyi, fın jellegő szelek, bora, chinook, misztrál, nemere – kanyonszelek, hegyszorosi szelek – instabilitási szelek – zavartalan áramlás, nyomásgradiens eredménye



#09 / 39



#09 / 40

Szélenergia

Szélenergia

• A levegımozgás jellemzıi

• Gazdasági megfontolások:

– nem állandósul – befolyásolja:

– ott célszerő kiaknázni a szélenergiát, ahol az éves átlagsebesség a talajszint felett 10 m-rel meghaladja a 4 m/s-ot

• légkör stabilitása • földfelszín (mőtárgyak, domborzat, növényzet)

• Budapest: 1,8 m/s • Debrecen: 2,5 m/s • Magyaróvár: 4,9 m/s

– lokális jelenségek – a szélsebesség talaj feletti változása:

• Szélmotorok elméleti maximális hatásfoka: 60% – gyakorlatban maximum 45-50%



#09 / 41


Szélenergia

• Függıleges tengelyő szélmotorok

– kiforrott rendszerek – 100 – 200 – 600 kW egységenként (mára 1000-2000 kW tipikus)


#09 / 42

Szélenergia

• Vízszintes tengelyő szélmotorok



– Darrieus kerekek – jobban alkalmazkodik a változó szélirányhoz, de csak 5 m/s felett alkalmazható

#09 / 43



#09 / 44

Szélenergia

Szélenergia kapacitás a világban

• Gyenge pontok:

Összes beépített teljesítmény (MW)

– nem csak szélcsendben, de kis szélsebesség mellett sem képesek teljesítményt leadni – nagy sebesség esetén biztonsági okokból le kell állítani (a nagyobb berendezés darabszámmal megszaporodtak a szélkerékhez köthetı balesetek ⇐ pózna kidılés)

• Nem kiszámítható rendelkezésre állás a villamosenergia-rendszerben → gyakorlatilag csak tüzelıanyag-megtakarítást eredményeznek • A kapacitás 80-90%-ának megfelelı egyéb (tipikusan fosszilis) forgó tartalék szükséges!

Beépített kapacitások országonkénti megoszlása

ROW = Rest of World

Beépített szélerımővi teljesítmény a világon (World Wind Energy Association) 2005:

58.982 MW

2010: 175.000 MW Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 45

Magyarországon 2006 október végén 26 szélerımő mőködött, összesen 36,46 MW kapacitással, 2008 elején 112 MW. Jelentıs fejlesztés van folyamatban, a kiadható szélerımővi kapacitásengedélyek korlátja 330 MW (Magyar Energia Hivatal). Dr. Aszódi Attila, BME NTI


#09 / 46

Példa: Németország, 2003

Szélenergia - Magyarország



#09 / 47

• Németország világelsı szélenergia-hasznosításban • 2004 végén 16 394 MW beépített szélerımővi kapacitás (Paks: 1860 MW, arány 8,81:1) • 26 TWh termelt elektromos energia, ez a német áramigény 4,7 %-a (paksi átlagos termelés 14 TWh/év, arány 1,85:1; arányok aránya 4,76) • Az üzemeltetık 9 eurocent / kWh áron tudták értékesíteni a „széláramot”, az „atomáram” ~3 eurocent / kWh Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 48

Szélerımővek terjedése

Nehézségek

www.eon-netz.com/Ressources/downloads/EON_Netz_Windreport2005_eng.pdf

Telepített szélerımővi kapacitás Németországban, 1990-2004 Fenntartható fejlıdés és atomenergia

Telepített szélerımővi kapacitás Németországban, elırejelzés 2020-ig


#09 / 49

• 2004-ben a német szélerımővek átlagos kihasználtsága 20% volt • Az E.ON területén 2004 folyamán a maximális szélenergiabetáplálás 85%-a volt a beépített teljesítménynek • Az átlagos betáplálás 20%-át tette ki az átlagos kapacitásnak, az év több mint felében a kapacitás 14%-át sem érte el • A szélerımővek mögé a kapacitás 80-90%-ának megfelelı tartalék (hagyományos, tipikusan fosszilis) kapacitást kell biztosítani a termelés ingadozása miatt – 2003-ban az E.ON-nak 100 millió euró többlet költség • Pontatlan a szélerısség elırejelzése, így rossz a termelt energia és a villamos rendszer tervezhetısége Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 50

Probléma: alacsony kihasználtság

Probléma: pont amikor kellene…

• Az erısen változó szélerısség miatt erısen ingadozik a termelés is (az E.ON területén a napi hálózati csúcsterhelésnek 0-30%-a) • Néhány óra alatt több ezer MW-os termelés-ingadozások is lehetnek (példa: 2004.12.24. – 4024 MW csökkenés 10 óra alatt, a csökkenés elérte a 16 MW/perc-et is! Valamint két nap múlva 40 MW alá esett!)

• A nagy nyári hıség (nagy légkondicionálási igény) és a tartós téli hideg (nagy főtési igény) közös jellemzıje a stabil nagynyomású idıjárási rendszerek jelenléte. Ilyenkor általában nem fúj a szél…

Szélerımővi részesedés a 2003-as nyári hıhullám alatt Szélerımővek termelésének aránya a napi csúcsterhelésben Fenntartható fejlıdés és atomenergia

Szélerımővi részesedés egy téli hétköznapon

Szélerımővek termelésének aránya a napi csúcsterhelésben


#09 / 51



#09 / 52

Probléma: elırejelzés

Hálózat-fejlesztés

• A hálózati frekvencia tartásához minél pontosabb termelési és terhelési (fogyasztási) elırejelzés kell • A szélerımővi termelés elırejelzése a szélerısségelırejelzés pontatlansága miatt nagyon rossz, igen pontatlan (a rekord -2500 és +4000 MW eltérés)



• Németország szeles részein a villamos hálózat terhelése elérte határait: pl. Schleswig-Holsteinben nagyobb szélerımővi termelés lenne lehetséges, mint amennyit el tudnak szállítani az ottani távvezetékek • Ok: a hagyományos erımőveket a fogyasztókhoz közel telepítették, a szélerımőveket azonban oda, ahol szél van • Elektromos hálózat kiépítése szükséges a „szeles” környékeken • A hálózatépítés költségeit is be kell tervezni a szélerımőpark bıvítésekor, ami tovább növeli a villamosenergia-rendszer költségeit #09 / 53

Szélerımővi projektek régiónkban • A nyugat-európai szélkerék gyártók jól megerısödtek a német és osztrák zöld kormányok alatt. • Magyarországon csak néhány helyszín van, ahol a széljárás kielégítı a szélkerék építés szempontjából. • Szélerımővi projektek nem rentábilisak a beruházások állami támogatása és a magas garantált átvételi áramár nélkül. • Komoly lobbitevékenység zajlik a háttérben. • A német 9 eurocent/kWh széláram-ár nagy berendezés számra vonatkozik ez jelentısen már nem csökkenthetı. • A fogyasztói villamosenergia-ár jelentısen nıne magas rendszerszintő szélerımővi arány esetén, és a rendszer szabályozhatóságának biztosítása (ha egyáltalán lehetséges) tovább növelné a költségeket. • Magas szélerımővi arány esetén a rendszer villamosenergia-tárolás nélkül gyakorlatilag szabályozhatatlan lenne. (Tározós vízerımő kell.)



#09 / 55



#09 / 54

Vízenergia - Magyarországon ... Bıs-Nagymarosi vízlépcsı-rendszerrıl most ne beszéljünk… Szivattyús energiatároló – Energia-túltermelés idején vizet szivattyúznak egy magasan fekvı víztározóba – Szükség esetén turbinákon keresztül leeresztik – 75-80 %-os tárolási hatásfok – Feketevág (Szlovákia) • 445 m magas • 3,7 millió köbméter

– Magyarországon lehetséges: Prédikálószék • 500 m magasság • 1200 MW teljesítmény Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 56

Szélenergia

Ha csıdöt mond a védelmi rendszer...

A szélkerekek mőködése ki van szolgáltatva a széljárás szeszélyének (ha nem fúj a szél, nem mőködik)

Dánia, 2008. február

– Kihasználtsága maximum 25-30 %

Hány szélkerék kell a Paksi Atomerımő kiváltásához? Szélerımővek

Paksi Atomerımő

Újabb szélerımővek: 2 MW névleges teljesítmény 85 %-os telj. kihasználási tényezı 16-25 %-os tervezett telj. kihasználási tényezı Atomerımővi áramár: 10 Ft/kWh Szélerımővi áramár: 27 Ft/kWh 4×500 MW teljesítmény

Wind turbine topples, kills worker, The Oregonian, August 26, 2007 12:20PM http://blog.oregonlive.com/breakingnews/2007/08/wind_turbines_column_snaps_kil.html

~1 000 szélerımő kellene (2 MW-os, 16% teljesítmény kihasználási tényezıjő egységekbıl 5 000 darab) + Biztosítani kell 90%-nyi (fosszilis) forgótartalékot vagy az energia tárolását a szélcsendes és viharos órákra + drágább! Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 57


Napenergia


#09 / 58

Napenergia

• A legnagyobb jelentıségő megújuló energiaforrás – A földfelszínre jutó átlagos teljesítmény: 1,35 kW/m2 – A Földre jutó napenergia 1 ‰-énél többet nem lehet energetikai célokra elvonni anélkül, hogy ökológiai zavarokat ne okoznánk

• Alkalmazások: – mezıgazdaság (fotoszintézis) • melegházhatás kihasználása • gyorsan növı növényi tüzelıanyagok termesztése: energiaültetvények → biomassza

– hı „begyőjtése” Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 59



#09 / 60

Napenergia

Napenergia

• Hátrányok:

• Földi megoszlás

– a napsugárzás változékony és szakaszos jellege → energiatárolásra van szükség – kis energiasőrőség • a felhasználástól és az energiaátalakítástól függıen 1 kWhoz 10-50 m2 szükséges → 1 GW: 10-50 km2 ! másra nem alkalmazható területekre

– ott lehet versenyképes, ahol nagy a napos órák száma, és nagy az intenzitás • beesı évi átlagos sugárzási energia: – Magyarország: 1168-1305 kWh/ m2 – Afrika: 2250-2500 kWh/ m2 – Ausztráliában a maximum: 2500 kWh/ m2 Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 61


Napenergia

• Síkkollektor – fényáteresztı felület alatt abszorbens felület, alatta munkaközeg (pl. víz) szállítja a termelt hıt – a víz akár forráspontig melegíthetı – max. hatásfok 40-50%, de párás idıben lecsökkenhet 0%-ra



#09 / 63


#09 / 62

Napenergia • Magas hımérséklető kollektorok villamosenergia-termelés céljára – Parabolatükrök • „vályú” • „tányér”



#09 / 64

Napenergia

Napenergia

– Naptornyok

– Összehasonlítás

• Solar 2 (USA, Mojave-sivatag) sóolvadékos torony, 10 MWe – sóolvadék melegági hımérséklete: 565 °C – hidegági hımérséklet: 288 °C

forrás: www.cancee.org - Climate Action Network Central and Eastern Europe Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 65


Napenergia

#09 / 66

Napenergia

• Fotovoltaikus elemek

– Gyártás, felhasználás

– napenergia közvetlen villamos energiává alakítása – gyenge hatásfok, de erıs fejlıdés: • • • • • •


1978: ~ 1% (26 USD/Wpeak) 1986: ~ 7% (7,5 USD/Wpeak) 1996: ~ 16% (5 USD/Wpeak) 2002: ~ 18% (2 USD/Wpeak) 2007: ~ 20% (25% laboratóriumban) elméleti korlát: ~ 31%

• 20%-os éves növekedés • 2007-ben a világon legyártott cellák: 3800 MW • termelt villamos energia egységára még mindig nagyon magas (gyártási költségek - félvezetı technológia) • tendencia: hatásfok csökkenése az olcsó gyárthatóság érdekében – Si: olcsóbb, de rosszabb hatásfokot ad – GaAs, CdTe, AlSb, InP: drágább, jobb hatásfok

http://www.earthpolicy.org/Indicators/Solar/2007_data.htm

• megfelelıen alacsony ár esetén erımővi alkalmazás is megoldható (50-75 km2/GW területigény), de alacsony éves kihasználás! http://www.earthpolicy.org/Indicators/Solar/2007_data.htm



#09 / 67



#09 / 68

Napenergia

Napenergia • • • •

• Napkollektor: használati melegvíz elıállítása

Őrtechnika (MIR, ISS) kismérető alkalmazások ellátása épületek ellátása erımővek kiegészítı energiaforrásaként, mellékberendezésekhez (< 1kW)

– Jó kiegészítés a gázzal vagy az árammal elıállított melegvíz mellett – Villamos energia elıállítására gyakorlatilag nem alkalmas

• Fotovoltaikus cellák: napenergia közvetlen árammá alakítása – Őrtechnika – Kis mérető alkalmazások ellátása (karóra, kisegítı világítás, parkolóóra, kommunikáció biztosítása a villamos hálózattól távoli helyeken) – Az áram akkumulátoros tárolásában nagyon környezetszennyezı anyagokat alkalmaznak!

• A nap- és szélenergia fejlıdéséhez a költségek csökkenése mellett forradalmi energiatárolási megoldásra lenne szükség! Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 69

Geotermikus energia



#09 / 70

Geotermikus energia • Nagy geotermikus potenciál, de:

• Óriási mennyiségő hı a bolygóban

– csak véges számú helyen lehet megcsapolni – reálisan megközelíthetı mélységben a hı viszonylag alacsony hımérsékleten van jelen → 10-15%-os hatásfok

– radioaktív bomlás! – földfelszínnél:3 °C/100 m

• Lokálisan: – vulkanikus övezetekben: gızdómok, forrásvizek – Magyarország: az ország területének 70%-án a geotermikus gradiens kétszerese az átlagosnak Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 71



Rudas fürdı #09 / 72

Geotermikus energia

Geotermikus energia

• Termálvizek hasznosítása

• Mesterséges források

– balneológia – forró termálvíz/termálgız energetikai hasznosítása

– Hot-Dry-Rock eljárás • kísérleti erımővek: pl. Los Alamos mellett (5 MW) Brandenburg (5 MW)

Az elzászi Soultz-sous-Forêts erımő (1,5 MW)

Takigami - termálgız hasznosítás, 25 MW Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 73

Geotermikus energia



#09 / 74

Árapály, tenger hullámzása

• Hasznosíthatóság

• Hullámzás:

– termálvizek lokálisan alkalmazhatók – kiaknázás fokozza a kimerülés veszélyét (a legtöbb geotermikus erımőben fokozatosan csökken a gıznyomás) – a megvalósított erımővek 70%-át száraz gız táplálja

– elméleti számítások szerint 1 m hosszú hullámfront teljesítménye • 1 m magas hullám esetén 1 kW • 2 m magas hullám esetén 10 kW • 13 m magas hullám esetén 1 MW

– Északi-tenger: átlagos hullámmagasság 1,5 m, 6 s periódusidıvel – túl erıs hullámzás veszélyezteti a berendezést – kisteljesítményő (100-500 W) bóják ellátása Japán Alpok, Nagano



#09 / 75



#09 / 76



– koncepciók: Óriás Bálna (120 kW) oszcilláló hullám oszlop (180 kW)



• Árapály – Hold 24 óra 50 perces keringési ideje, árapály 12 óra 25 perces ciklusa, illetve a maximumok szinuszos változása 14 napos ciklussal – lokálisan változó mértékő: néhány cm-tıl 15-20 m-ig – számítások szerint a földi árapály teljesítménye 2,6-3 TW

#09 / 77




#09 / 78


– erımővek

– La Rance

• Kanada, Új-Skócia (16 MW) • Oroszország, Fehér-tenger (1 MW) • Franciaország, St. Malo mellett a La Rance folyón (240 MW)

• 1967 óta évente 600 millió kWh termelt energia, összesen 16 milliárd kWh • 24, két irányba is üzemeltethetı turbina (Kaplan jellegő), egyenként 10 MW • 750 m hosszú, 13 m magas gát • 1996: 18,5 centime/kWh (8 Ft/kWh)

La Rance, St. Malo (EDF) Fenntartható fejlıdés és atomenergia


#09 / 79



#09 / 80

Óceáni hıenergia-átalakítás

Fıbb ellenırzı kérdések és témakörök

• OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion)

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

elméleti max. hatásfok: 6-7% Fenntartható fejlıdés és atomenergia

A 100 MWe erımőkoncepció egy 25 MWe-os blokkja; átmérıje 100 m Dr. Aszódi Attila, BME NTI

#09 / 81

Fıbb ellenırzı kérdések és témakörök 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21.

Szélenergetikai megfontolások a hálózat-fejlesztéssel kapcsolatosan A napenergia fogalma, alkalmazásának módjai, gazdasági és mőszaki megfontolások A síkkollektor jellemzıi A magas hımérséklető kollektor jellemzıi A naptorony jellemzıi A fotovoltaikus elemek ismertetése A geotermikus energia fogalma, jellemzıi Az árapály energia, a tengeri hullámzás energetikai felhasználása Az óceáni hıenergia-átalakítás


A megújuló energiaforrás definíciója, hasznosítása és a megújuló elsıdleges energiahordozók A megújuló energiaforrások fajtái A vízenergia hasznosítás elve, a vízkörforgás A vízerımővek jellemzıi A Pelton turbina rövid jellemzése A Francis turbina rövid jellemzése A Kaplan turbina rövid jellemzése A szivattyús-tározós erımő A biomassza fogalma A biomassza energetikai célú felhasználásának módjai és azok rövid ismertetése A szélenergia fogalma és a légköri áramlások jellemzıi A szélenergiával kapcsolatos gazdasági és mőszaki megfontolások


#09 / 83



#09 / 82

A megújuló energiaforrás. Fenntartható fejlıdés és atomenergia. A megújuló energiaforrások fajtái. A megújulók részaránya. Dr

Recommend Documents