Energia- és Minőségügyi Intézet Tüzeléstani és Hőenergia Intézeti Tanszék
Energiahordozók
2
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
Energia - energiahordozók Ø
Ø
Ø Ø
Energiának nevezzük valamely anyag, test vagy szerkezet munkavégzésre való képességét. A szén, a fa, a kőolaj és a földgáz kémiai energiát tárol, ami a helyzeti (potenciális) energia egyik formája. A mozgó víznek, a szélnek mozgási (kinetikus) energiája van. A Nap, hő és fény formájában sugároz energiát.
3
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
Elsődleges energiahordozók csoportosítása Fogyó energiahordozók
Nem, vagy csak évmilliók alatt termelődnek újra, emiatt a kitermeléssel a készleteik fogynak: pl. szén, földgáz
Megújuló energiahordozók
A természet gondoskodik a folyamatos újratermelődésről: pl. nap, biomassza, szél
4
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
Energiahordozók csoportosítása
Primer, elsődleges
A természetből kinyert energiahordozók: pl. szén, kőolaj, földgáz, megújuló
Szekunder, másodlagos
A primer energiahordozó átalakításából nyert energiahordozók: pl. villamosenergia, üzemanyagok
5
Primer energiahordozók
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
Feketeszén, antracit Barnaszén
Szenek
Tőzeg, lignit
Fosszilis Szénhidrogének
Kőolaj Földgáz
Primer
Nukleáris
Fissziós Fúziós Nap
Megújuló
Biomassza Óceán Geotermikus Víz Szél
Olajpala, bitumenes homok
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
6
Szekunder energiahordozók Kigázosítás Szén
Elgázosítás
Koksz, kokszkemencegáz Szintetikus földgáz
Hidrofrakcionálás, pirolízis Kőolaj
Atmoszférikus desztilláció Krakkolás
Benzin Petróleum Gázolaj Pakura
Folyékony üzemanyag Gázolaj, kenőolaj, bitumen Vákuumdesztilláció
Benzin, tüzelőolaj, gázolaj Olajpala Földgáz
Pirolízis
Tüzelőanyag, üzemanyag
Propán-bután Termikus bontással vegyipari alapanyag
7
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
Szilárd energiahordozók átalakítása Ø
Szilárd tüzelőanyaggá: kigázosítás A szenet levegő kizárásával külső fűtésű, keramikus anyagból készült kamrás kemencékben nagy hőmérsékleten hevítve párolják. Termék: koksz, kokszkemencegáz
•
•
Ø
Gáznemű tüzelő- v. alapanyaggá: elgázosítás • •
Ø
A szilárd tüzelőanyagot nagy hőmérsékleten hevítik, és levegő, vízgőz, vagy mindkettő hozzáadásával elgázosítják. Termék: éghető gáz (CO, H2)
Folyékony tüzelő- v. üzemanyaggá: hidrofrakcionálás, pirolízis •
A hőbontás (pirolízis) során a szenet megfelelően kialakított reaktorban, hő hatására, oxigénszegény vagy oxigénmentes közegben szabályozott körülmények között bekövetkező kémiai lebontása. A pirolízis folyamatban rendszerint magas nyomást és magas, 500 °C feletti hőmérsékletet alkalmaznak.
8
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
Folyékony energiahordozó átalakítása Ø
Atmoszférikus desztilláció: •
Ø
A különböző forráspontú komponensekből álló elegyeket légköri nyomáson forrpontjuk szerint frakciókra választják szét.
Kőolaj krakkolása: •
nagyobb molekulatömegű szénhidrogéneknek nagy nyomáson és magas hőmérsékleten való átalakítása kisebb móltömegű és kisebb szénatomszámú szénhidrogénekké.
9
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
A világ energiaigénye forrásonként, 2010
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
10
A világ energiafelhasználása, 19902035, 1018 J (EJ) 2015
2020
2025
2030
2035
Átlagos évi változás,
Régió
2007
OECD
245,7 246,0 254,2 263,2 271,4 280,7
0,5
Észak Amerika
123,7 124,3 129,4 134,9 140,2 146,3
0,6
2007-2035, %
Európa
82,3
82,0
83,0
85,0
86,5
88,2
0,2
Ázsia
39,7
39,7
41,8
43,3
44,8
46,3
0,5
249,5 297,5 336,3 375,5 415,2 458,0
2,2
Nem OECD Európa és Ázsia Ázsia
51,5
52,4
54,2
56,2
57,8
60,2
0,6
127,1 159,3 187,8 217,0 246,9 277,3
2,8
Közép Kelet
25,1
32,9
36,5
39,1
41,8
45,7
2,2
Afrika
17,8
20,8
22,5
24,6
26,5
29,0
1,8
Közép és Dél Amerika
28,0
32,1
35,5
38,7
42,2
45,7
1,8
495,2 843,5 590,5 638,7 686,5 738,7
1,4
Világ összesen
11
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
Szektoronkénti végleges energiaszükséglet
12
A primer energia szükséglet alakulása az EU-ban
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
13
Szén-dioxid (CO2) kibocsátás Magyarországon ezer tonna
70 000 60 000 50 000 40 000 30 000 20 000 10 000 0 2004
2005
2006
összesen ipar háztartások
2007
2008
2009
2010
2011
energiaipar szállítás/közlekedés
14
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
Fosszilis energiahordozók - szén Ø Ø
Ø
A világ fosszilis energiahordozó készleteinek legalább 70%-a szén. Szénből állítják elő a világon a villamos energia 33%-át és a szén képviseli a felhasznált primer energiahordozók 27%-át. A szén a világ energiaellátásában jelenleg és a jövőben is fontos szerepet fog betölteni.
15
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
A szén felhasználása Ø
Ø
A század elején a széntüzelésű erőművek hatásfoka kicsi volt (max. 10%) és igen sok tüzelőanyag ment kárba a kéményeken keresztül, vagy a salakkal. Az 1920-30-as években bevezetett új technológia a porszéntüzelés volt. Ø Ø
Ø
Ø
nagyobb hőmérséklet, nagyobb gőznyomás.
A 40-es évekre már elérték a 20%-os hatásfokot. Magyarországi erőművek belépése a magyar villamosenergia termelésbe. A 60-as években már elérték a 33%-os hatásfokot.
16
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
A szén felhasználása Ø
Legújabb erőművek (nyomás alatti fluidágyas tüzelés, vagy a különböző kombinált ciklusú megoldások)
Hatásfok: 45-47% (tovább növelhető)
17
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
18
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
19
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
Széntelepek Magyarországon
20
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
Szén villamosenergia termelés energiaveszteségek Az erőműbe betáplált szénenergia töredéke jut el elektromosság formájában a fogyasztóhoz. Az alábbi ábra a szénből, mint fűtőanyagból nyerhető energia veszteségeket mutatja be.
21
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
Szén jövője az energiaellátásban Ø
Ø
Ø Ø Ø Ø Ø
A villamosenergia termelésben napjainkban is jelentős szerepet játszik (kb. 40%), ez a közeljövőben nem fog változni. Mintegy 70 országban vannak feltárható készletek, amelyek több mint 160 évre elegendők a jelenlegi termelési szint mellett. A szén szállításához és tárolásához nem kellenek hatalmas beruházások. Kitermelése és felhasználása független az időjárástól, nem úgy, mint a megújuló energiaforrásoké. A világpiaci árváltozások is mérsékeltebbek és kiszámíthatóbbak. Az erőműi hatásfokok növelése A kibocsátások mérséklése
22
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
Fosszilis energiahordozók - kőolaj Ø Ø Ø Ø Ø Ø
A kőolaj több mint 75%-át szénhidrogének alkotják. A szénhidrogének meghatározó szerepe a jövőben növekedni fog. Főszerep a közlekedésben. Felmerülő olaj-válságok. Helyettesítése nem megoldott (hidrogén, villamosenergia). Alternatív meghajtású járművek problémái.
23
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
Kőolaj tartalékok a világban
24
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
Kőolaj termelés régiónként
25
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
A Világ kőolajfogyasztása, 2011
26
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
Magyarország kőolaj- és földgáz lelőhelyei
27
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
Fosszilis energiaforrások - földgáz Ø Ø Ø Ø
A legelőnyösebben felhasználható primer energiahordozó. Döntően szénhidrogén gázokat tartalmaz. További gázösszetevői lehetnek a szén-dioxid, a nitrogén és a kén-hidrogén. A szénhidrogénkészletek közel 1/3-ában a kőolaj és a földgáz együtt van jelen.
28
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
29
A jelentős földgáz készletekkel rendelkező országok rangsora, 2010 Készlet Rangsor
Ország
1012
m3
Részesedés, %
1.
Oroszország
47,6
25,02
2.
Irán
29,6
15,57
3.
Qatar
25,5
13,39
4.
Türkmenisztán
7,5
3,95
5.
Szaud-Arábia
7,5
3,92
6.
USA
6,9
3,64
7.
Egyesült Arab Emírség
6,1
3,19
8.
Nigéria
5,2
2,76
9.
Venezuela
5,0
2,62
10.
Algéria
4,5
2,37
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
30
A jelentős földgáztermeléssel rendelkező országok rangsora, 2009 Rangsor
Ország
Termelés 109 m3
Részesedés, %
1.
USA
593,4
20,2
2.
Oroszország
527,5
18,0
3.
Kanada
161,4
5,5
4.
Irán
131,2
4,5
5.
Norvégia
103,5
3,5
6.
Qatar
89,3
3,0
7.
Kína
85,2
2,9
8.
Algéria
81,4
2,8
9.
Szaud-Arábia
77,5
2,6
10.
Indonézia
71,9
2,4
31
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
32
A legnagyobb földgáz felhasználó országok rangsora, 2009 Felhasználás Rangsor
Ország
109 m3
Részesedés, %
1.
USA
646,6
20,2
2.
Oroszország
389,7
12,2
3.
Irán
131,7
4,1
4.
Kanada
94,7
3,0
5.
Kína
88,7
2,8
6.
Egyesült Királyság
86,5
2,7
7.
Németország
78,0
2,4
8.
Szaúd Arábia
77,5
2,4
9.
Olaszország
71,6
2,2
10.
Mexikó
69,6
2,2
33
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
34
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
35
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
A földgáz kereskedelem várható alakulása 2035-re
36
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
37
Magyarország földgáztermelése
Földgáztermelés (bruttó) em
3
8 000 000 Földgáztermelés (bruttó) em3 7 000 000 6 000 000 5 000 000 4 000 000 3 000 000 2 000 000 1 000 000
19 37 19 40 19 43 19 46 19 49 19 52 19 55 19 58 19 61 19 64 19 67 19 70 19 73 19 76 19 79 19 82 19 85 19 88 19 91 19 94 19 97 20 00 20 03 20 06
0
38
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
A földgáz cseppfolyósítása, az LNG Ø
Ø Ø
Ø
A cseppfolyós állapothoz atmoszferikus nyomáson -161°C hőmérsékletre kell hűteni a gázt. Kisebb térfogat. Célja a fogyasztói helyektől nagy távolságra lévő földgázkészletek gazdaságos szállítása (földrészek között tankerekben). Pl. Ausztráliából Japánba
39
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
Az LNG részesedése a világ földgázfelhasználásában
40
2014/2015 II. félév Energiagazdálkodás
