Magyar Energetikai Társaság
ENERGIA MŰHELY – 3. rendezvény 2012. február 7.
Körkép a megújuló energia hasznosításáról Dr. Korényi Zoltán
TARTALOM 1. A MEGÚJULÓ ENERGIA LÉNYEGÉRŐL 2. MERRE HALAD A VILÁG ? – A IEA jelentése 3. AZ ÜVEGHÁZHATÁSRÓL 4. A MEGÚJULÓ ENERGIA FORRÁSAI 5. A MEGÚJULÓ ENERGIA-HASZNOSÍTÁS MÓDOZATAI 6. INDIKÁTOROK 7. TÁRSADALMI HASZNA 2
1. A MEGÚJULÓ ENERGIA LÉNYEGÉRŐL
I.
II.
MI A MEGÚJULÓ ENERGIA?
•
„Kimeríthetetlen” energiaforrás.
•
Ősforrása: atomszerkezeti átalakulás (Nap, földhő)
Mi ADJA MEG A LÉTJOGOSULTSÁGÁT? (1) Fogyóban lévő fosszilis energia források. (2) A Föld üvegházhatása
(?)
(3) Közösségi (társadalmi) hasznosság.
3
2a. A VILÁG ELSŐDLEGES ENERGIA IGÉNYE - IEA
4
VILÁGENERGIA ELSŐDLEGES ENERGIA IGÉNYE - IEA 2b.1.AAVILÁG IGÉNYÉNEK NÖVEKEDÉSE - IEA
5
VILÁGENERGIA ELSŐDLEGES ENERGIA IGÉNYE - IEA 2c.1.AAVILÁG IGÉNYÉNEK NÖVEKEDÉSE - IEA A „WORLD ENERGY OUTLOOK 2011” megállapításai: 1. A világ lakossága és energia igénye nő. 2. Az olaj fogy - a gázkészletek nőnek - USA, Oroszország (mérés bevezetése). 3. Az „elfelejtett” szén újra jelentőséget kap – új erőművi techmológiák. 4. A megújuló felhasználás nő – fék: tőkeigényes, pénzhiány. 5. Fukushima utáni elbizonytalanodás.
6. A beruházási igény növekszik – a pénzügyi eszközök korlátozottak. 7. Aggódó tendenciák: •
CO2 kibocsátás nő (rekord magasságot ért el);
•
A Δt = 2°C felmelegedési ajtó záródik;
•
Az olajimport költségei rekord magasságúak (Közép-Kelet, Észak-Afrika, zavargások, bizonytalanságok …).
6
3a. FÖLDÜNK ÜVEGHÁZHATÁSÁRÓL Mitől melegszik a Földünk? – CO2-től? GRÖNLAND KLÍMAVÁLTOZÁSA: 1000 és 2000 évek között
JÉGKORSZAKOK ÉS MELEG KORSZAKOK VÁLTAKOZÁSA 28 0,5
26 24
0,4
350 CO2 [ppm (v)]
22
0,3
300
20 18
0,2
16
0,1
14 12
200 0 1000
10
1225
1360
1530
1628
1775
1895
150
-0,1
8
100
-0,2
6 4 -600
-500
-400
-300
-200
-100
0
-0,3
50
-0,4
0
Millió év
évek
(1)
A klímaváltozás fokmérője:
a hőmérsékletváltozás
(2)
Atmoszféránk hőmérséklete nő:
vita nincs
(3)
Mi az oka a hőmérsékletnövekedésnek?:
tényleg csak a CO2 az oka? - vitáznak rajta
(4)
A paleoklímatológusok vizsgálata:
kövek, glecser - klímarekonstrukció
(5)
Visszatekintés millió évekre:
ma egy jégkorszak meleg szakaszában élünk
(6)
Kulcskérdés:
Földünk energia mérlege
Forrás: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe – Dr. Ulrich Berner
7
ppm(v)
250 Δt [°C]
Hőmérséklet, [°C]
400 Δt [°C] :
3b. FÖLDÜNK ÜVEGHÁZHATÁSÁRÓL
CO2 mennyiségek a Földön I. Statikus CO2 mennyiségek FÖLDÖNK CO2 KÉSZLETEI, mrd. tonna 1.
Óceánokban
37 000
93,08 %
2.
Talajban
1400
3,52 %
3.
Légkörünkben
750
1,89 %
4.
Vegetációban
600
1,51 %
39 750
100 %
Összesen: II. Éves CO2 tömegáramok
Kibcsátók, mrd. t/a
Nyelők, mrd. t/a
Egyenleg
(1)
Óceánok
96
98,5
- 2,5
(2)
Vegetáció
50
110
- 60
(3)
Talaj
?
?
?
(4)
Emberi tevékenység
25
1
+ 24
???
8
4a. A FÖLD ENERGIA FORRÁSAI I. MAGFÚZIÓ A NAPBAN
II. IZOTÓP-BOMLÁS A FÖLDBEN Földhő,vulkánok, geotermikus (0,18%)
Reflexió: 30%
Hősugárzás !!! III. BOLYGÓK MOZGÁSA Apály / dagály energia ( 0,0017%)
Légkör
• Hőtermelés: 45% • Vízpárologtatás:23% • Szél, hullámok, áramlatok: 2% • Fotoszintézis: 0,023%
IV. Fosszilis tüzelőanyagok szén, olaj, gáz (0,006%)
V. Magenergia (0,00004%)
9
4b. A FÖLD ENERGIA FORRÁSAI – A NAP Napenergia felületigény az összes energiaigény kielégítéséhez Földre érkező globál sugárzás:
1500
kWh / m2, év
A Föld szárazföldi részére: 220 000 PWh / év (A világ éves energia igénye 6 óra alatt fogható be)
Megnevezés 1. Lakosság száma 2. Primér energiaigény 3. Felületigény:
Dim.
Világ
Magyarország
millió
7 000
10
TWh/év
150 000
300
-
-
-
Termikus hasznosítás
(=50%)
km2
200 000
400
Napelemek
(=15%)
km2
666 666
1 333
Fotoszintézis
(=0,5%)
km2
20 millió
40 000
Európa területe: 10 millió km2
1 km2 = 100 ha
10
5. A MEGÚJULÓ ENERGIA HASZNOSÍTÁSÁNAK TECHNOLÓGIÁI (1) Passzív napenergia hasznosítás (2) Napenergia gyűjtő berendezés (napkollektor) – termikus hasznosítás (3) Fényelemes (fotovillamos) hasznosítás (4) Szélerőművek (5) Vízerőművek (6) Biomassza: kazán és erőmű •
Fatüzelés, szalmatüzelés, energianövények
•
Biogáz: szennyvíztisztító, szeméttelep, …
(7) Geotermikus hasznosítás •
Termikus hasznosítás (vízmelegítés, hőszivattyú)
•
Áramtermelés: ORC, Kalina-körfolyamat
(8) Hulladék (szemét) ártalmatlanítása: hagyományos elégetéssel, pirolízis, „thermoselect”, plazma eljárás. (9) Ár-apály erőmű (10) Hidrogén (11) Bioüzemanyag ENERGIA TÁROLÁS!!!
11
5a. PASSZÍV NAPENERGIA HASZNOSÍTÁS
T1 = 6000 K
I0 = 1353 W/m2
Teljes (szórt+diffúz) sugárzás: 200 – 950 W/m2 Éves beeső napenergia: 1200 kWh/év 12
5b. NAPKOLLEKTOROK ÉS NAPELEMEK
Napkollektor: • hatásfoka: 20 – 80 % Napelem: • hatásfoka: 6 – 20 %
Vákuumcsöves napkollektor
13
5c. Egy 7 éve működő napelemes rendszer
Napelemek a Debreceni Egyetemen – 10 kW
14
5d. MAGAS HŐMÉRSÉKLETŰ NAPKOLLEKTOROK
15
5e. AZ ELSŐ MAGYAR SZÉLTORNYOK (közcélú hálózatra)
KULCS: 600 kW 2001. május 23.
MOSONSZOLNOK: 2×600 kW 16 2002. december 19.
5f. A Kulcsi szélerőmű alapozása
17
5g. NAGY VÍZERŐMŰVEK
Kariba gát, 1959
Geisling Wasserkraftwerk, 1985
Zimbabve
Bajorország
Zambézi folyón, 1300 MW
Dunán, 19 MW 18
5h. BIOMASSZA – BIOGÁZ - GÁZMOTOR Biomassza: silókukorica + trágyalé
BIOMASSZA ERŐMŰ Ausztria • Telephely:
• Villamos teljesítmény: • Mezőgazdasági beszállítók:
≈ 80 x 50 m
500 kW ≈ 300 ha 19
5i. GEOTERMIKUS KISERŐMŰ - ORC
Organic Rankin Cycle (ORC) erőmű : Termálvíz hőmérséklete: Hatásfok:
250 kW 150 °C < 10 %
Ausztria, Blumenau (Hundertwasser) 20
5j. HULLADÉKÉGETŐ ERŐMŰ Mannheimi Hulladékégető Fűtőerőmű
• Szelektált háztartási és ipari hulladék (pénzbevétel a szemétért!):
550 000 t/év
• Hulladékégető kazánok száma:
3 db
• Bunkerkapacitás:
34 000 m3
• Füstgáztisztítás:
elektrofilter,
nedves leválasztás aktívszén, katalizátor
• Gőzturbinák száma:
4 db
• Ipari gőz:
65 t/h (25 bar, 80 bar)
• Villamos teljesítmény:
50 MW
21
6a. INDIKÁTOROK – Erőművi beruházási költségek
Erőműfajta
Teljesít-mény MWel
Fajl. beruh. EUR / kWel
Relatív beruh. ktsg.
1.
Kombinált ciklusú gázerőmű
50-400
1200 - 800
1,0
2.
Széntüzelésű erőmű
400-800
2000 - 1500
1,8
3.
Atomerőmű
1600
3000
3
4.
Vízerőmű
1 -2
3000
3
5.
Szélpark
25
1500
1,5
6.
Biomassza – fatüzelésű erőmű
20
3000
3
7.
Biomassza – kukorica, trágyalé + gázmotor
0,5
6000
6
8.
Szeméttüzelésű erőmű (2 blokk)
25
8000
8
9.
Geotermikus erőmű (ORC), 4 db
1,0
4000
4
10.
Fotovillamos erőmű
0,01
5000
5
22
6b. INDIKÁTOROK – Erőművek helyigénye Globális értékelés:
az előállítás teljes láncolatának a figyelembe vétele. Bányafeltárástól, a létesítmény lebontásáig JELLEMZŐ HELYIGÉNY, m2 / MWel
Erőmű fajtája
Integrált helyigény
ERŐMŰ helyigénye
teljes techn. láncolat
1.
Kombinált ciklusú erőmű - földgáz
150
5 000
2.
Gőzkörfolyamatú erőmű – fekete szén
250
30 000
3.
Atomerőmű
280
20 000
4.
Szélpark
2000
50 000
5.
Biomassza, fatüzeléssel
300
3 millió + ?
6.
Biomassza: silókukorica + gázmotor
5000
2 millió + ?
7.
Geotermikus, ORC
1300
10 000 23
6b. INDIKÁTOROK – Erőművek energia hozama 1. Kérdés: kell-e fosszilis tüzelőanyag a megújuló alapú villamos-energia termeléshez? 2. Válasz: igen. Miért?: Külső energiát igényel: bánya, acélgyártás, szállítás, építés, karbantartás
Időjárásfüggő erőművek (szél, nap): tartalék erőmű szüks. (dupla beruházás!) 3. Energiahozam tényező (EHT) :
életében hányszor termeli meg az erőmű a globálisan felhasznált idegen energiát
Erőmű
Csúcskihasználás
EHT
1.
Széntüzelésű erőmű
6000 h/év
120
2.
Gázturbinás erőmű
6000 h/év
140
3.
Atomerőmű
6000 h/év
100
4.
Szélerőmű
2000 h/év
7
5.
Napelemes erőmű
1000 h/év
5 24
6c. INDIKÁTOROK – Működtetési költségekről 1. „Üzemanyag költségek” • • • • •
Nap, szél: ingyen van (koncessziós díj?). Folyóvíz: vízdíj az államnak. Biomassza: termelés, szállítás, hulladék ártalmatlanítás. – környezeti terhelés? Geotermia – termelés, visszasajtolás. Hulladék – a hulladék pénzt hoz, ártalmatlanítás
2. Karbantartási költségek – külföldi gyártók „vastagon” számítják. 3. Személyi költségek – automatizáltság ?. 4. Finanszírozási költségek – banki finanszírozás, garanciák, rövid távú hitelek. 5. Hatósági díjak
6. Adók 25
6d. MEGÁLLAPÍTÁSOK (1) CSÖKKENTIK AZ ELSŐDLEGES ENERGIA FELHASZNÁLÁST. (2) CSÖKKENTIK A CO2 KIBOCSÁTÁST.
(3) Magas a beruházási költsége – támogatást igényel !!! (4) Kitörési irány: decentrális, lakossági és önkormányzati felhasználás. (5) Nagy lehetőség: agrár-energetika. (6) A megújuló technológiák sem feltétlenül környezetbarátok. (7) A szélerőmű időjárás függő! Dupla termelői beruházás! (8) A friss biomassza hajszolása megbonthatja az ökológiai egyensúlyt. (9) Energetikai célú hulladékhasznosítás növendő! (10) DÖNTŐ KRITÉRIUM: van-e közösségi haszna?
26
7. TÁRSADALMI HASZNOSSÁG TÉZISEK: I.
A versenypiacon életképes megújulókkal nem kell foglalkozni.
II.
Ha a közösségi (fogyasztói) támogatást igényel, akkor legyen közösségi haszna.
MI A KÖZÖSSÉG HASZNA? 1. Oktatás
15. Menedzsment Részvétel az értékteremtő láncban!
2. Kutatás
14. Karbantartás CÉL:
3. Fejlesztés
13. Üzemeltetés
(1) Hazai pénzbevételek gyarapítása
4. Tervezés
(2) Exportra termelés
11. Szerelés
5. Alkatrész gyártás 6. Berendezés gyártás 7. Szakértés
12. Üzembe helyezés
10. Építés 8. Engedélyezés
9. Logisztika
ESZKÖZ: munkahelyek az értéklánc minden egységében!
27
8. KÉRDÉSEK A HOZZÁSZÓLÓKHOZ
(1) Mekkora a reális hazai potenciál kihasználtsága és jövője? (2) Milyen a befektető esélye, versenyképessége? (3) Mi a hazai társadalmi haszna (értéklánc, munkahelyteremtés, adófizetés, hazai nyereség, export, ökológia)? (4) Milyenek a mostani és a várható nemzetközi/hazai szabályozási feltételek? (5) Mit csinálna másképp, ha újra kezdené a beruházását?
28
Magyar Energetikai Társaság
KÖSZÖNÖM SZÉPEN MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET!
Dr. Korényi Zoltán E-mail:
[email protected]
29
Magyar Energetikai Társaság
HÁTTÉR - ANYAG
30
TARTALÉK ANYAG Előadáson kívüli érdeklődés esetére: ….. …..
…..
