FENNTARTHATÓ FEJLŐDÉS ÉS ATOMENERGIA

FENNTARTHATÓ FEJLŐDÉS ÉS ATOMENERGIA

TARTALOM 1. Néhány alapfogalom 2. Az energiahordozók készletei és azok felhasználásának alakulása 3. Az energetika és a fenntartható fejlődés kapcsolata Főbb ellenőrző kérdések

3. előadás AZ ENERGETIKA ÁLTALÁNOS KÉRDÉSEI 2014/2015. tanév őszi félév (2014. október 1.) Dr. Csom Gyula professor emeritus

Fenntartható fejlődés és atomenergia

Dr. Csom Gyula, BME NTI

3/1

1. NÉHÁNY ALAPFOGALOM

1. Kimeríthető energiaforrások a) Megújuló energiaforrások: rövid idő alatt újratermelődnek (pl. fa) b) Nem megújuló energiaforrások: nem vagy csak évmilliók alatt termelődnek újra (pl. szén, szénhidrogének, urán) 2. Nem kimeríthető energiaforrások: pl. napenergia, földhő (geotermikus energia) Energiafogyasztók Ipar, mezőgazdaság Háztartások Közlekedés


3/2

Primer energiahordozók

Az energiaforrások csoportosítása



1. NÉHÁNY ALAPFOGALOM - 2

Az energiahordozók csoportosítása 1. Primer (elsődleges) energiahordozók A természetből kinyert energiahordozók (szén, kőolaj, földgáz, stb.) 2. Szekunder (másodlagos) energiahordozók Átalakítás során nyert más energiafajták (kőolajtermékek, villamos energia, hidrogén, stb.)

Energia-átalakító művek Erőművek Kőolaj-finomítók Kokszolók Hidrogén előállítók stb.


3/3

a) Emberi erő (energia) Őskortól napjainkig (egyre csökkenő részarányban) b) Állati erő (energia) I.e. 3200-tól napjainkig (egyre csökkenő részarányban) c) Fa Őskortól napjainkig (változó részarányban) d) Szél Bizonyíték a felhasználásra: már az I.e. 3. évezredből (vitorlás hajó) Utána: változó részarányban Ma: fellendülőben e) Víz I.e. 3000 körül: Duzzasztógátak Egyiptomban Utána: változó részarányban 1881: első vízerőmű Ma: a potenciálnak kb. 50%-a kihasználva



3/4

1. NÉHÁNY ALAPFOGALOM - 3

1. NÉHÁNY ALAPFOGALOM - 4 Primer energiahordozók (folyt. 3.)

Primer energiahordozók (folyt. 1.)

i)Megújuló energiák: Közvetlen napenergia (napkollektor, napelem)

f) Földgáz I.e. 400: Kis-Ázsiában már használták („láthatatlan éghető levegő”) 1884: Földgáz felhozatala 500 m mélyről Ma: Nagy jelentőségű g) Kőolaj 1823: első petróleumdesztilláló építése 1857: első olajkutató fúrások 1862: Francia szabadalom négyütemű motorra Ma: Fontos energiahordozó (különösen a közlekedésben) h) Szén I.e 4000 – I. sz. 852: Csak faszén 852-ben: Az angliai peterborough-i apátságot már külszíni fejtésből nyert szénnel fűtötték 1113-ban: Első földalatti szénbánya Ettől kezdve: nőtt a felhasználása Ma: csökkent részarány Fenntartható fejlődés és atomenergia


3/5

2. AZ ENERGIAHORDOZÓK KÉSZLETEI ÉS AZOK FELHASZNÁLÁSÁNAK ALAKULÁSA Ez határozza meg az ökológiai fenntarthatóságot az energiahordozó-készletek (mint ismert természeti tőke) nagysága szempontjából

Közvetett napenergia (szél, biomassza stb.) Földhő (geotermikus energia, pl. hőszivattyú stb.)

j) Atomenergia Első atomreaktor (fissziós): 1942 (USA) Első vill. en. termelő reaktor: 1952 (USA) Első atomerőmű: 1954 (Szovjetunió) Ma: a villamosenergia-termelés ~16%-a atomerőműben.

Szekunder energiahordozók a) Villamos energia 1829: első (egyenáramú) villanymotor (Jedlik Ányos) 1882: Villanylámpák Berlin utcáin 19. sz. vége: A váltóáram kiszorítja az egyedáramot Ma: Relatív jelenősége nő

b) Hidrogén 1836: Első hidrogén hajtású robbanómotor Ma: nagy jövő előtt álló energiahordozónak tekintik


2. AZ ENERGIAHORDOZÓK KÉSZLETEI ÉS AZOK FELHASZNÁLÁSÁNAK ALAKULÁSA - 2 Reláció

2.1. ábra. A világ primerenergia-felhasználása a 20. században ⇓

Hatalmas növekedés: kb. hússzoros De: azon belül igen nagy régiónkénti egyenlőtlenség

17:1

Magas és alacsony jövedelmű országok között (2005)1

11:1

USA és Kína között (2006)

6:1

USA és India között (2006)

21:1

Észak-Amerikán belül Kanada és Mexikó között (2006)2

6:1

Eurázsián belül Oroszország és Grúzia között (2006)2

7:1

Európán belül Izland és Albánia között (2006)2

17:1

Közép-Keleten Katar és Jemen között2

82:1

Közép- és Dél- Amerikán belül Trinidad & Tobago és Haiti között (2006)2

23:1

Afrikán belül Seychelle Szigetek és Csád között (2006)2

520:1

Földön Katar és Csád között (2006)2

3600:1

1/Földrészek,

3/7

Fajlagos értékek aránya

Észak-Amerika és Afrika között (2006)1

2/A


3/6

Egyenlőtlenségek az egy főre jutó primerenergia-fogyasztásban a 20. sz. végén

A világ primerenergia-felhasználása a 20. sz.-ban



illetve országcsoportok átlagértékeinek aránya

maximális és a minimális értékek aránya



3/8

2. AZ ENERGIAHORDOZÓK KÉSZLETEI ÉS AZOK FELHASZNÁLÁSÁNAK ALAKULÁSA - 3


2.3. ábra. A villamosenergia-termelés regionális megoszlása 2.2. ábra. Összes energiafogyasztás Fenntartható fejlődés és atomenergia


3/9


2.4. ábra. A világ energiafelhasználásának megoszlása energiahordozónként Fenntartható fejlődés és atomenergia




3 / 10


2.5. A villamosenergia-termelés üzemanyag szerinti megoszlása 3 / 11



3 / 12

2. AZ ENERGIAHORDOZÓK KÉSZLETEI ÉS AZOK FELHASZNÁLÁSÁNAK ALAKULÁSA - 7 A szénkészletek (R), -kitermelések (P), valamint ezek arányának országok, illetve régiók szerinti megoszlása, 2008 Sorrend

Ország, illetve régió

1

USA

Készlet (R), 109 tonna

Termelés (P) 106 tonna/év

R/P, év

237,295

1063,0

223

2. AZ ENERGIAHORDOZÓK KÉSZLETEI ÉS AZOK FELHASZNÁLÁSÁNAK ALAKULÁSA - 8 A kőolajkészletek (R), -kitermelések (P) és ezek arányainak országok, illetve régiók szerinti megoszlása, 2009 Sorrend


Készlet (R) 106 tonna

Termelés (P) 106 tonna/év

R/P, év

2

Oroszország

157,010

328,6

478

1

Szaúd-Arábia

38608

471

82

3

Kína

114,500

2802,0

41

2

Kanada

26065

159

164

4

Ausztrália

76,500

399,2

192

3

Irán

20825

227

92

5

India

60,600

515,9

117

4

Venezuela

16374

149

110

6

Németország

40,699

192,4

212

5

Egyesült Arab Emirátusok

14660

129

114

7

Ukrajna

33,873

n.a

n.a.

6

Oroszország

8479

502

17

8

Kazahsztán

33,600

111,1

302

7

Nigéria

4887

130

38

9

Dél-Afrika

30,156

252,6

119

8

USA

3111

336

9,3

10

Szerbia

Top 10 együttes készlete

Egyéb országok készlete

13,770

n.a.

n.a.

9

Kína

2294

200

11,5

798,003

-

-

10

Mexikó

1440

144

10

%

92,69

-

-

A 10 ország együttesen

136733(70,55%)

2447(61,59%)

56

109 tonna

62,935

-

-

Egyéb országok

57070

1526

37

Világ

193803

3973

49

109 tonna

% Világ


7,31

-

-

860,938

6795,0

127


3 / 13

2. AZ ENERGIAHORDOZÓK KÉSZLETEI ÉS AZOK FELHASZNÁLÁSÁNAK ALAKULÁSA -9

Közel-Kelet Észak-Amerika Közép- és Dél-Amerika Afrika Eurázsia Ázsia és Óceánia Európa Világ

2007

2009

109 hordó*

%

109 hordó*

%

727,314 210,090 104,793 114,716 126,000 40,049 13,801

54,36 15,70 7,83 8,57 9,42 2,99 1,03

745,998 209,910 122,687 117,064 98,886 34,006 13,657

55,58 15,64 9,14 8,72 7,37 2,53 1,02

1337,851

100

1342,207

100


3/ 15

Készlet (R) 1012 m3

Termelés (P) %

109 m3/év

%

R/P, év

1

Oroszország

47,570

25,02

654,00

21,65

73

2

Irán

33,500

17,52

111,90

3,70

299

3

Katar

25,470

13,39

59,80

1,98

426

4

Türkmenisztán

7,504

3,95

68,88

2,28

109

5

Szaúd-Arábia

7,461

3,92

75,90

2,51

98

6

USA

6,928

3,64

545,90

18,07

12,7

7

Egyesült Arab Emirátusok

6,071

3,19

48,71

1,62

124

8

Nigéria

5,246

2,76

34,10

1,13

153

9

Venezuela

4,983

2,62

26,50

0,88

188

10

Algéria

4,502

2,37

85,70

2,84

53

149,235

78,38

1309,53

56,65

114

Egyéb országok

40,928

21,62

1711,47

43,35

24

Világ

190,163

100

3021

100

63



3 / 14

2. AZ ENERGIAHORDOZÓK KÉSZLETEI ÉS AZOK FELHASZNÁLÁSÁNAK ALAKULÁSA -10

Sorrend

Megjegyzés: */1 hordó (barrel) = 139 kg



A földgázkészletek (R), -kitermelések (P) és ezek arányának országok, illetve régiók szerinti megoszlása, 2009

A becsült olajkészletek régiónkénti megoszlása 2007-ben és 2009-ben Régió




3 / 16

2. AZ ENERGIAHORDOZÓK KÉSZLETEI ÉS AZOK FELHASZNÁLÁSÁNAK ALAKULÁSA -11 Az uránkészletek (R), -kitermelések (P) és ezek arányának országok, illetve régiók szerinti eloszlása*, 2013 Sorrend


Készlet (R)

Termelés (P)

tonna U

%

tonna U

%

2. AZ ENERGIAHORDOZÓK KÉSZLETEI ÉS AZOK FELHASZNÁLÁSÁNAK ALAKULÁSA -12 A becsült tóriumkészletek országok szerinti megoszlása1,2, 2013 Sorrend

R/P, év

1

1

Ausztrália

1706100

28,90

6350

10,65

269

2

Kazahsztán

679300

11,51

22574

37,85

30

3

Oroszország

505000

8,56

3135

5,26

161

4

Kanada

493000

8,35

9332

15,65

53

5

Niger

404900

6,86

4528

7,59

89

6

Namíbia

382800

6,49

4315

7,24

89

7

Dél-Afrika

338100

5,73

540

0,91

626

8

Brazília

276100

4,68

198

0,33

1394

9

USA

207400

3,51

1835

3,08

113

10

Kína

199100

3,37

1450

2,43

137


5191800

87,96

54257

90,98

96

Egyéb országok

710700

12,04

5380

9,02

132

Világ

5902500

100

59637

100

99

Ország, ill. régió

India


%

846000

13,31

Sorrend 10

Ország, ill. régió

Készlet tonna Th

%

Dél-Afrika

148000

2,33

2

Brazília

632000

9,94

11

Kína

100000

1,57

3

Ausztrália

595000

9,36

12

Norvégia

87000

1,37

4

USA

595000

9,36

13

Grönland

86000

1,35

5

Egyiptom

380000

5,98

14

Finnország

60000

0,94

6

Törökország

374000

5,89

15

Svédország

50000

0,79

7

Venezuela

300000

4,72

16

Kazahsztán

50000

0,79

8

Kanada

172000

2,71

Egyéb országok

1725000

27,14

9

Oroszország

155000

2,44

Világ

6355000

100

Megjegyzés: 1/A természetes tórium egyetlen izotópból — Th-232-ből — áll. 2/A Th-232 nem hasadóképes izotóp, de a reaktorban neutronok befogását követően hasadóképes U-233 izotóppá alakul.

Megjegyzés: */A természetes urán 0,72%-a U-235 (hasadóképes), 99,28%-a U-238 (tenyészanyag); Az U-238-ból a reaktorban plutóniumizotópok keletkeznek Fenntartható fejlődés és atomenergia

Készlet tonna Th

2.11. 3 / 17




3 / 18


Energiahordozó készletek (műrevaló energiahordozó-vagyon) rendelkezésre állása Energiahordozó

Termelési csúcs ideje (peak of production)

Készlet élettartama

Kőolaj*

2005-2020

49 év

Földgáz*

2015-2035

63 év

Szén*

2020-2035

127 év

Urán

Tórium

Mai termikus reaktorokkal

n.a.

~99 év

4. generációs atomerőművekkel (zárt ü.a. ciklus)

n.a.

Néhány ezer év

4. generációs atomerőművek (zárt ü.a. ciklus)

n.a.

Néhány ezer év

Következtetés: - A XX. sz. elején az összes felhasználható ismert eneriahordozó-készlet kb. 200 évre lett volna elég a világ mai fogyasztása mellett. - Mára ez az időtartam két nagyságrenddel megnőtt a nukleáris energia megismerésével és felhasználhatóvá tételével. - Mindez a humán tőke (fizikusok, vegyészek, mérnökök stb. tudása és munkája) révén valósulhatott meg.

*Forrás: Eckhard Rebhan: Challenges for Future Energy Usage http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/AKE_Archiv/AKE2008FHeraeus/Vortraege/AKE2008F_E1_Rebhan_challenges-forFutureEnergy.pdf



3 / 19



3 / 20

2. AZ ENERGIAHORDOZÓK KÉSZLETEI ÉS AZOK FELHZASZNÁLÁSÁNAK ALAKULÁSA - 15

Következtetés:

A világ primenergia-felhasználásának szektoronkénti megoszlása 2000-ben és 2008-ban Végfelhasználás megoszlása* Szektor

TWh

A fosszilis energiahordozók energetikai felhasználása során figyelemmel kell lenni arra, hogy azok egyben más iparágak (főleg kémiai ipar) nélkülözhetetlen alapanyagai is (ma még nem ismert, hogy meddig) Kockázatos a jövő szempontjából azok nagymértékű energetikai felhasználása, amelyre más források is rendelkezésre állnak.

%

2000

2008

2000

2008

Ipar

21733

27273

26,5

27,8

Közlekedés és szállítás

22563

26742

27,5

27,3

Háztartás és szolgáltatás

30555

35319

37,3

36,0

Nem energetikai felhasználás

7119

8688

8,7

8,9**

Teljes*

81970

98022

100

100

Megjegyzés */Az adatok végfelhasználást jelentenek. A teljes felhasználás pl. 2008-ban 14851 TWh **/Az olaj és földgáz együttes felhasználásának 16,4%-a Forrás: IEA 2010



3 / 21

2. AZ ENERGIAHORDOZÓK KÉSZLETEI ÉS AZOK FELHASZNÁLÁSÁNAK ALAKULÁSA - 17 A felhasználás és a primerenergia-források nagysága jelentősen csökkent, régiónkénti eloszlása nagyon egyenlőtlen

⇓ A 20. század öröksége: Műrevaló fosszilis energiahordozó-vagyon jelentős mértékű csökkenése De: új energiaforrás – nukleáris energia - megjelenése Importfüggőség növekedése Ellátásbiztonság csökkenése A környezetszennyezés növekedése ⇓ Feszültségek Nemzetközi konfliktusok Fenntartható fejlődés és atomenergia


2. AZ ENERGIAHORDOZÓK KÉSZLETEI ÉS AZOK FELHZASZNÁLÁSÁNAK ALAKULÁSA - 16

3 / 23



3 / 22

3. AZ ENERGETIKA ÉS A FENNTARTHATÓ FEJLŐDÉS KAPCSOLATA Szoros kétirányú kapcsolat van az energetika és a fenntartható fejlődés három dimenziója között: 1. Energetika és környezet - Természeti erőforrásokat fogyaszt (ennek ellenére: ma az össz energia készletek nagysága 2 nagyságrenddel nagyobb mint a 20. sz. elején) - Szennyező anyagokat bocsát a környezetbe 2. Energetika és gazdaság - Energiafelhasználás nélkül nincs termelés Ez költségeket igényel Árbevételt eredményez - Technikai eszközöket igényel Elősegíti a technikai, gazd-i fejlődést 3. Energetika és társadalom - Munkahelyeket teremt - Terheli a lakosság költségvetését Fenntartható fejlődés és atomenergia


3 / 24

3. AZ ENERGETIKA ÉS A FENNTARTHATÓ FEJLŐDÉS KAPCSOLATA - 2

3. AZ ENERGETIKA ÉS A FENNTARTHATÓ FEJLŐDÉS KAPCSOLATA - 3 Az energetika és a környezet kapcsolata (folyt.1.)

Az energetika és a környezet kapcsolata:

A környezetszennyezés mértéke és formája függ:

a) Fosszilis energetika környezeti kibocsátásai: pl. Atmoszféra kénszennyezése

85% !

Fosszilis anyagok égetése

Széndioxid kibocsátása az atmoszférába

75% !


Óceánok olajszennyezése

44%

Olajkitermelés, feldolgozás és -szállítás

Atmoszféra ólomszennyezése

41%

Fosszilis anyagok és dúsítók égetése

Részecskék kibocsátása az atmoszférába

35%


Nem metán jellegű szénhidrogének kibocsátása az atmoszférába

35%

Fosszilis anyagok feldolgozása és égetése

Nitrogénlekötés nitrogénoxid és ammónium formájában

30%

Fosszilis anyagok égetése.

Higanykibocsátás az atmoszférába

20%


Metánkibocsátás az atmoszférába

18%

Fosszilis anyagok kitermelése és égetése

Atmoszféra kadmiumszennyezése

13%


Nitrogénes oxidok kibocsátása az atmoszférába

12%


az energiahordozó formájától a fogyasztás mértékétől a termelés, szállítás, fogyasztás hatásfokától. A hatás lehet: helyi, regionális és globális ⇓

Hatása az ökoszisztémára jelentős

b) Atomenergetika radioaktív kibocsátásai



3 / 25

3. AZ ENERGETIKA ÉS A FENNTARTHATÓ FEJLŐDÉS KAPCSOLATA - 4 Az energetika és a gazdaság kétirányú kapcsolata •

•

Az energiahordozókhoz való hozzáférés lehetőségei és az energiafelhasználással kapcsolatos költségek alapvetően hatnak egy ország gazdaságára, az iparra, a mezőgazdaságra és a szállításra, azok költségére és a színvonalra. A gazdaság és az ipar műszaki színvonala és költségei alapvetően befolyásolják az energetika lehetőségeit.

Az energetika és a társadalom kapcsolata Az energetika alapvető hatással van az emberek mindennapi életére (fűtés, világítás, kulturális lehetőségek stb.) és életszínvonalára (szerepe a háztartások költségvetésében, az emberek életszínvonalában). Bármilyen zavar az energiaellátásban azonnal társadalmi, politikai következményekkel jár.



3 / 27



3 / 26

Főbb ellenőrző kérdések 1. Mik a primer energiahordozók? 2. Mik a szekunder energiahordozók? 3. Fontosabb energiaátalakító művek 4. Energiafogyasztók szektorai 5. Energiaátalakítási hatásfok 6. Energiahatékonyság és energiaigényesség 7. Az energetika és a környezet kapcsolatának jellege 8. A főbb kereskedelmi energiarendszerek hozzájárulása környezet szennyezéshez 9. Az emberi és az állati erő (energia) felhasználásának alakulása a történelem folyamán 10. A fa, a szél és a vízenergia felhasználásának alakulása a történelem folyamán 11. A fosszilis energiahordozók (szén, kőolaj, földgáz) felhasználásnak alakulása a történelem folyamán 12. A nap- és az atomenergia alkalmazásának alakulása 13. A villamos energia felhasználás alakulása a történelem folyamán 14. A primerenergia-felhasználás alakulása a 20. században 15. Az összes energiafogyasztás regionális megoszlásának alakulása a 20. század utolsó negyedében 16. A villamosenergia-termelés regionális megoszlásának alakulása a 20. század utolsó negyedében 17. A világ energiafelhasználásának primerenergia-hordozók szerinti megoszlása a 20. század utolsó szakaszában 18. A világ villamosenergia-termelésének üzemanyag szerinti megoszlása a 20. század utolsó szakaszában Fenntartható fejlődés és atomenergia


3 / 28

19. A világ műrevaló szénvagyonának régiónkénti megoszlása 20. A világ műrevaló kőolajvagyonának régiónkénti megoszlása 21. A világ műrevaló földgázvagyonának régiónkénti megoszlása 22. A világ műrevaló uránvagyonának régiónkénti megoszlása 23. A világ műrevaló tóriumvagyonának régiónkénti megoszlása 24. A primerenergia-hordozók forrásainak egyenlőtlen regionális megoszlásából adódó főbb feszültségek



3 / 29

FENNTARTHATÓ FEJLŐDÉS ÉS ATOMENERGIA

Recommend Documents