Az energiagazdálkodás aktuális kérdései Csernai László Fellow, iAS Kőszeg, Hungary & University of Bergen Norway
XXIII. Nemzetközi Energia és Innovációs fórum 2016. feb. 17‐19 Visegrád, Hungary
Köszönet illeti: EASAC – ESP tagjait, Susanne Spinnangr, Papp István, Yilong Xie, Sindre Velle, Mészáros Csaba, Szőllősi‐Nagy András, Stuart Holland, Csermely Péter
Két fontos nemzetközi felhívás a közelmúltban ENSz EU 70. Általános Közgyűlés, Szeptember 2015 7. Cél az Energiáról Biztosítsunk hozzáférést a megengedhető, megbízható, fenntartható és modern energiához mindenki számára. ‐ növeljük a megújuló energia arányát az energiaellátásban ‐ Duplázzuk meg 2030‐ig az energiatermelés hatásfokát
Energy Union ‐ 2015 2009‐ben az EU egy vonzó képet mutatott be, hogyan egyesíthető az európai energiaellátó hálózat, az egész EU előnyére, „Új” megújuló energiák elterjesztésével. Ezek az elképzelések nem gondolták, hogy az erősen támogatott megújuló energiák nem várt problémákat okozhatnak.
‐ Nukleáris energiát direkt NEM említik, viszont a Modern energiaforrasokat sűrűn.
Energia Tárolás és energia átvitel EASAC: 2015/16‐os program
“Új” megújuló energiaforrások Szél: ‐ Nem szabályozható, random változó ‐ Teljes átvételi szerződés ‐ Installált telj. 25‐30 %‐a TU Feb. 4. 2016 ‐ Sérül a természetes környezet, túrizmus, … ‐ Nem ad extra megújuló energiát (NO: 96.5%) ‐ A max. installált kapacitást vizenergiával (NO) fedezni kell a kiesések esetére A
B
Napenergia ( Jobb!! ): ‐ Nem szabályozható, változó, (Dél‐EU ok!) ‐ Teljes átvételi szerződés ‐ PV hatásfok 15‐25 % ‐ A: Nem sérül a természetes környezet, melegviz tárol is ‐ B: Sérül a természetes környezet & értékes mezőgazd. ‐ A max. installált kapacitást fedezni kell a kiesések esetére
További megújuló energiaforrások •
•
• • • • • • • •
Oceán energia, árapály, áramlatok, energiasűrűség több mint 1000-szerese a szélenergiának, de csak kisebb sebességek. Kisebb méret adott energia esetén. Geotermikus, már ahol van és természetesen fennmaradó, pl. Izland, M.O. Gyógyvizként értékesebb (!) Hőszivattyú, villanyfűtés esten átmeneti hideg klimában gazdaságos Bioenergia – Élelmiszerként, táptakarmányként, vagy trágyaként értékesebb Nem elektromos energiák: Hidrogen, bio-dizel Transzport: Elektromos autók Elektromos repülők Nehéz transzport - földgáz
EASAC – Energy Steering Panel EPS – Energy Working Group • Az Elektromos Energia Tárolása – Kis léptékű, elosztott (Nyugat Europa) akkumulátorok gáztárolók, kémiai tárolók – Nagy léptékű (Észak, Közép és Kelet Europa) Vizenergia, Nagynyomású és térfogatú gáztárolók
F(T,V) = E – TS dF = ‐SdT – pdV 1: Adiabatikus felmelegedés 2: Lehűlés a tároloban veszt.
OOOOOOOO
Az energiatárolás lehetőségei
Distributed Small Scale • Wind power & PV
Distributed Small Scale • Storage
Distributed Small Scale • Compressed Air Energy Storage (CAES)
Distributed Small Scale • Compressed Air Energy Storage (CAES)
Large Scale • Norway, Sweden, East & Central Europe
Large Scale
Magashegyi vizerőmű = Szivattyús energiatározó
Norvég Energia‐adatok
Fogyasztás ~ 120 TWh / year 13.7 GWav (max inst. ~ 25‐30 GW)
Ár: ~ 10‐20 eurocent / kWh háztartásoknak
Nagy tárolási és átviteli kapacitás
Norvég Energiatárolási Kapacitás (ma)
Pillanatnyi Teljesitmény és Fogyasztás
Norvég Export‐Import
Északi Energiaátvitel (pillanatnyi) Azonos árrendszer, nincs extrém támogatási rendszer! 1‐2 GW energiatranszfer, változó területi árak Pillanatnyi transzfer Németország felé kb. 4 GW, ebben a pillanatban
Közép/Kelet Európai és Magyar Helyzet • Elosztott, kisléptékű energiatárolás kevéssé aktuális, mind a lakosság mind az állami támogatás korlátozott lehetőségei miatt • Nagyléptékű energiatárolás még lehetséges, különösen a vízenergia kisfokú kihasználtsága miatt (különösen Románia és Szlovákia esetében, de még Magyarországon is) • Un. megújuló energiaforrások kihasználtsága még növelhető, de ebben a pillanatban nem nagyon gazdaságos
Pillanatnyi Magyar Export ‐ Import Helyzet
Magyar Szélerőmű Termelés 100‐200 MW
Magyar Rendszeradatok (napi)
Az Energiatárolás Fontossága • Az atomenergia jelenleg (kb. 2GW) az ország energia‐ szükségletének 40‐50%‐át adja, es a két új 1.6 GW‐os blokkal ez 60% fölé emelkedhet. • A: Az atomerőművek termelése csak kis mértékben szabályozható (5‐10%). • B: A megújuló energia források teljesítménye nem szabályozható (*) • A fogyasztás változó (becsülhetően), és A, B • Az energiatárolás fontos • Mik M.O. tartalékai ezen a téren ( EASAC – ESP )
A Duna hossz‐szelvénye
CSERNA
A Duna németországi szakasza Ezen a szakaszon még most sűrítik, +3
A Duna magyarországi szakasza • 100 km‐enként 10m esés • 100‐200 MWav teljesitm. nem jelentős • Vízhozama Bp: 2300m3/s árvíz ~ 9500m3/s, 891cm • Bős: ~20m ‐ 720MW 7(8)x90 MW, • Nagymaros, Adony, Fajsz: ~10m 150‐200MW • Csúcsra járatás lehetséges ±50‐100MW • Szivattyús energiatározó: 500m 50x Prédikáló. 1000m 100x kevesebb víz.
A Bős‐Nagymarosi Vízlépcső rendszer
A Bős‐Nagymarosi Vízlépcső rendszer • Korábbi ellenérvek: ‐ Kis teljesítmény az árhoz képest (igen, de a szélenergia is!) ‐ Környezetvédelmi okok \ (ma, Bős megépült az ellekezője) ‐ Vízminőség, stb. \ lásd Tiszató • • • • • • •
Mai helyzet megváltozott: 1. Energiatározó (Atomenergia, Szélenergia, PV, miatt !) 2. Viz tározás, ivóvíz, öntözés, ipar (Bős Csallóköz) 3. Árvízvédelem (Bős Győr 70cm, Bp. 31cm, Baja 10cm) 4. Hajózás, a Bécs – Budapest szakasz nem hajózható egész évben 5. Híd 6. Túrizmus, Vizi sport
Hajózás
A helyzet romlik a vízkivétel miatt a felső szakaszon
Energiaellátás Az energiaigény nem csökken, különösen nem a fejlődő országokban. Víztisztítás, Légkondicionálás, Műtrágya‐gyártás, stb. Megengedhető árú energiára nagy szükség van Az energiaellátás új és fontos problémákat vet fel. Ezek a nemzetközi kapcsolatokban is elsődlegesek. Pl.: a jelenlegi olajár. A kérdések egy része tudományos, atomenergia, fúziós energia, amelyek alapvetően megváltoztathatják a jelenlegi helyzetet.
Jövő: atomerőművek, thorium, fúzió ITER épülőben:
ITER épülőben: ITER construction in Cadarache (France), started in 2008 planned to operate in 2018 (2020?) Cost ~ 10∙ 109€ Heating: 73 MW‐Output: 500 (700*) MW Q = 10 for t = 8 min (*) for short plasma duration Steady state operation at Q > 5 Reactor Height: 57 m Plasma minor radius (a): 2.0 m Plasma major radius (R): 6.2 m Plasma volume: 830 m3
ITER
ICF ‐ Lézer fúzió
Lézerfúzió és CERN Quark gluon plasma New ideas: Felületi plazmonok kis arany gömbökön a pellet anyagában [N.Kroo, L.P.Cs.]
*
