ENERGIA
FORRADALOM Az energiagazdálkodás és környezeti hatásai
Primary energy 2006 (IEA szerint)
INFORSE – VISION 2050
INFORSE – VISION 2050
Az elsődleges energiaszükséglet és a „negajoule” alakulása az EU 25-ben. A „negajoule” az 1971. évi energiaintenzitás alapján számolt energiamegtakarítás
Brüsszel, 2008. január 23. Az Európai Bizottság javaslatcsomagja az éghajlatváltozás elleni küzdelemre és a megújuló energiaforrások alkalmazására vonatkozóan.
A javaslatcsomag lényege - az üvegházhatást okozó gázok 20 %-os csökkentése (amennyiben sikerül az éghajlatváltozásról egy új nemzetközi megállapodást megkötni, úgy a 2020-ra elérendő kibocsátás-csökkentési cél 30 %-ra emelkedik); - a megújuló energiaforrásoknak a teljes energiafelhasználáson belüli arányának 20%-ra történő emelése 2020-ig. A Bizottság szerint: - a kitűzött célok technológiai és gazdasági értelemben is elérhetők, - egyedülálló üzleti lehetőséget kínálnak európai vállalatok ezrei számára - intézkedések valamennyi országban drámai mértékben meg fogják növelni a megújuló energiaforrások alkalmazását, - jogilag számonkérhető célokat fognak meghatározni a kormányok számára.
Gazdasági és társadalmi fenntarthatóság
Magyarország energiaimportja ~ 1000 milliárd Ft/év
A magyar valóság – a szabályozás csődje ► Megújuló energiaforrások és energiatakarékosság
támogatása nevetségesen alacsony
4,4 milliárd Ft (2006) – 11 nap alatt elfogyott a pályázati pénzalap
► Környezetre káros támogatások + externáliák!
Villamos áram támogatás (100 mrd Ft nagyságrend – 2005): ►a
szociális tömbtarifa évi 1320 kWh (saját: 1344 kWh - 2005) fogyasztásig mind a 4,8 millió lakossági "villanyórának" automatikusan jár és csak e fölött kell a piaci árat megfizetni
Földgáz ár támogatás (100 mrd Ft nagyságrend – 2005): ►lakossági
hőtermelő és -szolgáltató cégek, oktatási, egészségügyi, szociális és kulturális intézmények; ►Háztartások:
az első 3 ezer köbméter földgáz eltüzeléséhez mind a 2,58 millió háztartás megkapta a kompenzációt; ►Nem
kap támogatást, aki palackos gázt vagy tűzifát használ!
Távhő árának kompenzációja - kisnyugdíjasoknak
A 2006-os választási kampányban az észérvek, a hosszú távú szempontok helyett a demagógia uralkodott – ennek eredménye többek között a környezetre káros támogatási rendszerek továbbélése
Környezeti fenntarthatóság
Kitermelés
Tüzelőanyag előállítás
Szállítás
Az erőmű
Villamos energia előállítás
Szén (és mészkő)
- élőhelyek és a tájkép rombolása; - a felszíni és felszín alatti vízrendszer megzavarása
- kiporzás (aprítás, tisztítás és szárítás); - felszín alatti vizek szennyezése (kilúgozásos mosási technológiánál)
- jelentős energiaigény és ebből fakadó levegőszennyezés (interkontinentális kereskedelem, közúti szállítás)
- építés és bontás - tájképrombolás
- levegőszennyezés; - szilárd hulladék: salak, elektrofilterrel megkötött hamu, por és pernye, illetve ennek kiporzása; füstgáz kéntelenítés gipsziszapja; - a hűtővíz hatása
Kőolaj
- talaj- és vízszennyezés a technológiai hiányosságokból fakadó szivárgás és kiömlés miatt
- a finomítás energiafelhasznál ása és légszennyezése (pl. szénhidrogének)
- építés és bontás - tájképrombolás
- légszennyezés; - korom, pernye nehézfémtartalma miatt veszélyes hulladék; - a hűtővíz hatása
Földgáz
-élőhelyek
és a tájkép rombolása; -légszennyezés
- légszennyezés (metán)
- a csővezetékek szivárgása; - tankerek karbantartása, takarítása során a tengerbe kerülő olaj, - tanker katasztrófák - a csővezetékek szivárgásából származó metánkibocsátás
- építés és bontás - tájképrombolás
- légszennyezés; - a hűtővíz hatása
Uránium
- élőhelyek és a tájkép rombolása; - a felszíni és felszín alatti vízrendszer megzavarása - radonterhelés
- őrléskor kiporzás; - ionizáló sugárzás a feltárási, átalakítási és dúsítási folyamatok során
- ionizáló sugárzás
-építés
- radioaktív hulladékok széles skálája; - a hűtővíz hatása; - balesetek kockázata
és bontás (élettartama végén az egész épület radioaktív hulladék) - tájképrombolás
F E N N T A R T H A T Ó E N E R G IA G A Z D Á L K O D Á S Hatékonyság és takarékosság fokozása
1)
Egyfelől ugyanazt a szolgáltatást kevesebb energia felhasználásával; Másfelől az igények visszaszorításával;
Megújuló energiaforrások terjedésének elősegítése
2)
decentralizálás - biztonságosabb ellátás, kisebb szállítási veszteség; importfüggőség csökkentése – biztonságosabb ellátás, kevesebb kiadás és több bevétel; hazai munkaerő alkalmazása – különösen a biomassza hasznosítása esetén; nagyobb egyéni és közösségi felelősség– autonomitás és demokrácia erősödése; összehasonlíthatatlanul kisebb környezeti terhelés
Elsődleges energiahordozóból → jólét (ENERGIALÁNC) JÓLÉT az életmód hatékonysága
életstílus, életmód
energia szolgáltatások
a felhasználás hatékonysága
az ellátás hatékonysága
munka, kikapcsolódás, étkezés, háztartás mérete Tv-t nézni, közlekedni, világítani, főzni, fűteni
felhasználó oldali technológiák
villamos berendezések, kályha, gépjármű
másodlagos energiahordozó
villamos áram, benzin, pellet, tűzifa
energia-ellátás technológiái
elsődleges energiahordozó
bányák, erőművek, motorok, finomítók, kogeneráció szén, kőolaj, uránérc, nap, szél
Energiatakarékosság – energiahatékonyság az emberi tényező
Afrikai politikusok, üzletemberek
Asmara - Eritrea
Oran - Algeria
Nairobi - Kenya
Afrikai épületek
DUBAI
SZINGAPÚR
Karácsony Sanghajban
GM Escalade Sport Utility Vehicle (SUV) 21,5 l/100 km 5375 Ft/100 km
Human Power Hybrid 5 millió Ft 250 Ft/100 km
Extended Sport Utility Vehicle
Energiahatékonyság
Ellátás oldali Felhasználó oldali
Folyamat
Hasznos energia
Hatásfok (%)
Tüzelés kazánban
Gőz vagy forró víz
60-90
Áramtermelés Villamos energia hőerőműben Kapcsolt energiatermelés Villamos energia és hő
25-50
Gépjármű hajtás
Mozgási energia
15-25 (benzin)
Hajtás villamos motorral Mozgási energia
25-30 (gázolaj) 80-98
Főzés gáztűzhelyen
Étel felmelegedése
30-35
Melegítés mikrosütőben
Étel felmelegedése
40-50
Főzés szabad tűzön
Étel felmelegedése
5-10
Világítás izzólámpával
Fényenergia
1-4
Világítás fénycsővel
Fényenergia
10-25
Világítás LED-del
Fényenergia
20-30 (mai gyakorlat)
60-90
90 (elvi)
Megújuló energiaforrások
NAP
Passzív hasznosítás – építészeti megoldások Fotovillamos hasznosítás (napelem) Fototermikus hasznosítás - használati melegvíz előállítás (napkollektor) - közvetett villamosenergia-előállítás • napvályú, naptorony, naptányér, napkémény • Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC), Szél Szélerőmű Víz Folyóvíz (mikro vagy makro) • hegyvidéki (magas völgyzáró gátak, de kis hatásterület) • síkvidéki (alacsonyabb duzzasztóművek, de nagyobb hatásterület) Tengervíz • hullámzás • ár-apály • áramlások Biomassza Energiaültetvény • fa, gyorsan növő lágyszárúak • olajos magvak • cukortartalmú növények Hulladék-biomassza • erdészeti és faipari hulladék • mezőgazdasági hulladék (trágya, napraforgószár stb.) Geotermikus Hőenergia energia Villamos áram Háztartási hulladék
M e g ú ju ló e n e r g ia h o r d o z ó k r é s z a r á n y a a z ö s s z e s e n e r g ia te r m e lé s b e n E U -á tla g 2 0 0 0 -b e n : 6 %
M a g y a r o r s z á g o n : 3 ,6 %
E U -á tla g 2 0 1 0 -b e n : 1 2 %
M a g y a r o r s z á g o n : 7 ,2 %
E U -á tla g 2 0 2 0 -b a n : 2 0 %
M a g y a ro rs z á g o n : 1 3%
M e g ú ju ló e n e r g ia h o r d o z ó k r é s z a r á n y a a v illa m o s e n e r g ia -te r m e lé s b e n E U -á tla g 2 0 0 0 -b e n : 1 4 %
M a g y a r o r s z á g o n : 0 ,6 %
E U -á tla g 2 0 1 0 -b e n : 2 2 ,1 %
M a g y a r o r s z á g o n : 3 ,6 %
A megújuló energiák szerepének változása az EU 25 villamosenergia-termelésében 1990 és 2003 között
Napenergia-hasznosítás ► ►
passzív aktív Fototermikus – hőenergia Naptűzhely ► HMV előállítás, fűtés – hatásfok 60% ►
Fotovillamos – villamos energia - PV (photo-voltaic) – hatásfok 15% BIPV (Building Integrated PV), SPV (Security PV) ► CPV „koncentráló” fotovillamos rendszerek (+100%) ► Napkövető fotovillamos rendszerek (+35-50%) ►
Kombinált megoldások (fototermikus megoldás közvetetten villamos áramot szolgáltat) ► ► ► ► ►
Napvályú Naptányér Naptorony Napkémény OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion)
Passzív napenergia-hasznosító rendszerek típusai az egyes funkciók térbelisége alapján: A) Direkt Egyszerű építészeti megoldások INGYEN!
B) Indirekt Bonyolult építészeti és gépészeti megoldások.
Nyáron a besugárzás 40%-a a tetőre érkezik
Télen a besugárzás 47,5%-a déli oldalra érkezik
dél
tető keletnyugat észak
Ablakok délre + Pufferzónás alaprajz + Hőszigetelés
A napenergia-hasznosítás figyelembe vétele a településtervezésben
A k tí v h a s z n o s í tá s
eszköze Teljesítmény összes kapacitás a világon Beépített kapacitás Magyarországon
fotovillamos
fototermikus
napelem
napkollektor
8 m2 – 1 kW (4 kW/rendszer = = 30-35 m2/háztartás) 4000 MW
1,5 m2 – 1 kW (3-6 kW/rendszer = = 4,5-9 m2/háztartás) 77000 MW ~ 110 millió m2
500 - 1000 kWp
~4375 kWth
Fotovillamos
Fototermikus
A meleg víz a mosógépbe is betölthető, ezáltal a mosás energiaigénye 75%-kal csökkenthető!!!
Légkollektor „a sörös ló”
Naperőművek fototermikus rendszerből kiinduló villamosenergiaelőállítás
Szélenergia
Szélturbina ► Teljesítmény:
1-3 MW/db (~8000 MW teljes magyar villamosenergia-termelő kapacitás) ► Hatásfok: 20-30% ► Energiatárolás, rendszerbe illesztés ► Magasság: 100-140 m - tájképvédelem ► Onshore - offshore ► repowering ► Gyártók: dán, német, spanyol, indiai, kínai
Szélerőművek Németországban új erőmű
termelés
20 000
40
18 000
36
16 000
32
14 000
28
12 000
24
10 000
20
8 000
16
6 000
12
4 000
8
2 000
4
0
0
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Kihasználás: 1850
1760
1880
1690
1540
1730
Forrás: BWK – Brennstoff-Wärme-Kraft, 58. k. 4. sz. 2006. p. 86.
1450
1620
1440
1610
1520 h/a
kiadott energia, TWh
teljesítőképesség, MW
összes teljesítőképesség
A szélerőművek áramtermelése és a villamosenergiafogyasztás Dánia nyugati felében (ELTRA) 2008. március 22-én 3000,0
2500,0
szélerőművek termelése
1500,0
villamosenergia-fogyasztás
1000,0
23
21
19
17
15
13
9
7
5
3
0,0
11
500,0
1
MWh
2000,0
óra
Forrás: w3.energinet.dk - Market data
60 nap alatt 10 alkalommal közelítette, illetve lépte túl a villamos energia igényeket a szélturbinák termelte energia. Megfigyelni: napi és heti ritmus, illetve Karácsony és Szilveszter közötti időszak
N é m e to r s z á g ta r to m á n y a ib a n á tla g o s a n : S c h le s w ig -H o ls te in 3 6 ,3 % ; M e c k le n b u r g -E l őp o m e r á n ia 3 1 ,0 1 % ; S z á s z -A n h a lt 2 7 ,7 2 % F o r r á s : D E W I M A G A Z IN
S p a n y o lo r s z á g ta r to m á n y a ib a n á tla g o s a n : N a v a rra 2 5 % ; G a lí c ia 2 5 % .
Vízenergia Nagy esés
+
Nagy vízhozam = nagyerőmű Kis vízhozam = kiserőmű (<10 MW)
Ata türk - gátrendszer
Villamosenergia-termelésben vízenergia Norvégia - 100%-a Lettország - 60% Ausztria – 54% Svédország - 40%
Jelenleg 45 000 darab nagy teljesítményű vízerőmű ► ► ► ► ►
Kína – 22 000 Egyesült Államok - 6400 India – 4000 Spanyolország – 1000 Japán - 1000
10 MW-nál nagyobb 10 MW-nál kisebb Teljes villamos kapacitás
80%
Kapacitás a világban (GW)
Kapacitás a fejlődő térségben (GW)
730 (17% a teljes kapacitásnak)
340
47 (1-2%), ebből 31,2 GW Kínában
25
3700
1300
Építés alatt álló nagy vízerőművek
Biomassza (szerves anyag)
Típusai Halmazállapot szerint ► Szilárd
(tűzifa) ► Folyékony (bioetanol) ► Gáznemű (biogáz)
Eredet szerint 1
Eredet szerint 2
► Kifejezetten
► Elsődleges
energetikai célra előállított ► Hulladék
biomassza (növényi) ► Másodlagos biomassza (állati) ► Harmadlagos biomassza (emberi)
Méretezés problematikája Tüzelőanyag minősége Tüzelőanyag forrása
Geotermikus energia
A geotermikus energia ajánlott felhasználási területei, ill. komplex hasznosítása – Lindal-diagramm
Egyes országok geotermikus villamosenergia-termelő kapacitása ► USA:
2230 MW ► Fülöp-szgk.: 1910 MW ► Olaszo.: 785 MW ► Mexikó: 755 MW ► Indonézia: 590 MW ► Japán: 550 MW ► Új-Zéland: 437 MW ► Izland: 170 MW
