Energiáról – „pontosan, szépen, ahogy a Nap megy az égen... ”
Gyulai József MTA Műszaki Tudományok Osztálya 2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
Operating Manual for Spaceship Earth - Buckminster Fuller (1969)
Biosphere, Montreal, 1967
2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
Operating Manual for Spaceship Earth - Buckminster Fuller (1969)
• "One outstandingly important fact regarding Spaceship Earth, and that is that no instruction book came with it…"
• …, hogy nem kaptunk hozzá Használati utasítást… 2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
Globális keret: tudomány és túlélés • A ma tudományának nem lehet magasztosabb missziója, mint hogy kutassa, megkeresse: élhet-e 6-10 G ember a Földön – és úgy, hogy a tigrisek is megmaradnak… • Képes lesz-e a társadalom ezt az életforma receptet idejében magáévá tenni? • Én az „elviselhetővé” tételt a humanióráktól, ill. kiknek-kiknek a vallástól remélem …
2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
A Föld: napmotor – „Solar engine” • A ‘Spaceship Earth’ mély értelmű: a kékesszürke Föld termikus egyensúlyban lebeg az Űrben. Ekkor az érkező és az űrbe kisugárzott hőmennyiség azonos (+ a radioaktivitásból származik néhány %-nyi geotermikus hő)
• a Római Klub analízise a hetvenes évekből: ha az érkező napenergia 5/10000-ét (!) többletként felszabadítjuk – bármilyen tiszta módon – a földi átlaghőmérséklet kb. egy fokkal megemelkedik! • Ezt szokta a napenergia lobbi úgy mondani, hogy pár óra alatt megérkezik a Földre az emberiség teljes éves energiaszükségletét kitevő napenergia. • Az emberiség fejlett fele kb. ennyit szabadít fel a saját szállásterületén 2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
Még egy fontos körülmény: • A Föld csodája, hogy a felszín hőmérséklete évszázmilliók óta a víz olvadáspontja körül oszcillál. • A Föld termikus egyensúlyát akkor zavarjuk meg legkevésbé, ha az energia érkezése és a végül hőt eredményező felhasználása (közel) egyidejű („real time” – „valósidejű”), • Amit nem „használ fel az emberiség” az jön és megy, a természet egyensúlyát tartja fenn – mintha nem lenne ember… • A fosszilis hordozók abból a napenergiából lettek, amely évszázmilliókkal ezelőtt, teljesen „más színű” (sok volt a CO2), másként sugárzó Földre érkezett… 2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
A globális keret • Létrejön-e a válság után egy új ipari forradalom • nem "csak" anyag- és energia-takarékos, • hanem „reciklizáló” • Biztosan működő modell, ha minden termelési, fogyasztási folyamatot zárt ciklusba tudnánk kapcsolni (Drozdy-Gyulai, 1980 táján) • AZ EU-ban pár hete végre hallottam ezt a gondolatot „Recycling Economy” néven • Kritikus műszaki tudományok: • energetika, -gazdálkodás • anyagtudomány és • számítástudomány, -technika (logisztika) • infrastruktúra: víz, közlekedés, meteo, stb. 2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
Mi az, hogy „megújuló” energia? • Tehát nem csak a „megújulás”, hanem a keletkezésfelhasználás időbeli egymásutánja is fontos („real time”) • „Valósidejű” a PV, a napkollektor, a szélerőmű, „Kvázivalósidejű” a vízenergia, „Majdnem valósidejű” a bioenergia • A természet egyensúlya miatt azonban aligha szabad ezekből többet az „emberi csatornákba” terelni, mint amit a Római Klub kiszámolt a hőmérsékletnövekedésre: az érkező napenergia 5/10000-ét! • A gazdaságosságot a gyártás/előállítás energiaigénye (hány év múlva lesz nettó energiatermelő?) kontra a tárolás, hálózatba táplálás energiahányadával kell szembeállítani –
• Lobbiérdek-mentesen 2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
És a többi? • A fosszilis energiával két baj van: • nem „valósidejű”: az a napenergia évszázmilliókkal ezelőtt érkezett, majd az anaerob „processzálást” a geotermia végezte, hozzáadódik a ma érkezőhöz, • a végtermék a vitatott CO2... • A nukleáris és a geotermia rokonok: még ősibb energiaforrásból származnak, a szervetlen elemek „evolúciójából” • Előnyük, hogy • felhasználásuk végterméke nem CO2 • egy meteorbecsapódás utáni télben is működnének.... • Hátrányuk: hozzáadódnak a „napmeleghez”, azaz érvényes rájuk is az „5/10000-ed szabály”! – igaz, ezen határ még nagyon messze van! És egy-egy tűzhányó nem törődik ezzel... 2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
Az energiafilozófia bifurkációi • • • • • • • •
Hő- vagy elektromos, ill. kombinált Koncentrált, koncentrálható vagy diffúz energia Szénháztartást befolyásoló, ill. neutrális Mennyi az „időkésleltetése”? Erőmű-kombinációk Mindez lehet helyi vagy nagyhálózatos Mekkora költséggel érhető el a mai állapotból? Ezek miatt nehéz az optimálás, a lobbiérdek elkerülése – Mi lesz a palagáz versenyével?
2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
Termékfilozófia hibái • Változtatni kell a termékfilozófián: pl. a hibrid gépkocsik tervezői ne a sportautók gyorsulását igyekezzenek másolni! A „közlekedés” az „odaérést” is jelenti... • Vagy: a szélerőművek a visszavásárlási kötelezettséget kihasználva, sok MW-os erőművek és nem a tanyák helyi ellátását célozzák… • Komoly gond az energia tárolása (Sandia: 20% megújuló mix felett kell tárolás): – Hő – helyi hőtartály – Elektromos – H2, (Accuseal, MFA projekt) – Akkumulátor, szuperkondenzátor? – kérdéses (közel a fizikai korlát; a lítium is gond – USA becslés 2025-re a ma ismert készletek 20%-át jelöli éves igénynek – csak reciklizálva közelíthetünk ehhez.
– alternatív tárolások igénye – Gravitációs tárolás – itt társadalmi ellenállás 2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
Hazai helyzet, I • A lemaradtak előnye, hogy az EU-belinél jóval kisebb • az abszolút fejenkénti fogyasztás, • a CO2 emisszió, • sosem álltunk el a nukleáris energiától • de az energia-hatékonyság is, valamint • a „földgázolás” bekövetkezte – ez súlyos kényszerpálya – mind gazdaságilag, mind politikailag • A lignitvagyon felhasználása is korszerűtlen, de hasonlóan kényszerpálya 2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
Hazai helyzet, II • Szabadulás a kényszerpályáról… 1. Nukleáris fejlesztés 2. Hőszigetelés!!! Intelligens ház 3. Háztartási fűtést gáz-nap kombinációra 4. Geotermia szélesebb kihasználása - visszasajtolás 5. Naptelepek, hő vagy PV? 6. Vízvagyonnal, szállítással közös felhasználási stratégia 7. Biomassza felhasználás? 8. Erőműfajták helyi kombinációja!
2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
A széndioxid • Egyre többször hallottam érvelést arról, hogy a Föld éppen lehűlő ciklusban van... • Ha ez igaz, a széndioxid még jót is tesz... • Ahogy azonban értettem ezeket és a széndioxid-veszélyt bizonyító érveket, és a modellek megbízhatóságát, az a stratégia maradt bennem helyesnek, hogy • biztonsági játékot kell játszani és hinni – a jó energiamixben – „magyar mixben” – azaz nukleáris-földgáz-nap-geo-szél-bio-víz
2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
A bioenergia dilemmája, I • A növényi életnek, azaz a fotoszintézisnek az evolúciós célja nem a villamosenergia-termelés, hanem új élő anyag létrehozása. • Ennek következtében a növények a villamosenergiatermelés számára „túlprocesszálják”, elrejtik a napenergiát cellulózba, keményítőbe, stb. • A napkohó erőműhöz képest gyenge hatásfokkal – a fotoszintézisé csak 3-6% … • De – „parallel processzálással”, azaz mezőgazdasági módszerekkel – összegyűjti a szétszórt napenergiát és – ugyan kis energiasűrűséggel –, de szállíthatóvá teszi. • Nemrég olvastam, hogy olyan növényeket génmanipuláltak energia-célra, amelyek alig termelnek cellulózt, éppen csak képesek „állva” maradni... 2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
A bioenergia dilemmája, II • Az energianövény tehát úgy fogandó fel, hogy az egy alacsony hatásfokú átalakító és olyan energiatároló, amelyből az energia visszanyerése (szállítás, elégetés vagy bioüzemanyaggá változtatás) is energiaigényes. • A gépi mezőgazdasági munkát, kemizálásos talajrongálást is a mérlegbe kell tenni • A mérnöki energiamérlegben tehát a bioenergia folyamatait a direkt naperőművel (hő- vagy PV) plusz annak a „naptalan” időkre való tárolásával a fogyasztónál kell összemérni! 2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
A bioenergia dilemmája, III • A biomassza helyi felhasználásban nagyon hasznos, de csak hulladékhasznosításnak tekinthető, • a bioetanol, -dízel konverzió viszont sok extra energiát emészt, noha szénháztartásban jobb a fossziliseknél. • Ehhez hozzájönnek az etikai gondok, • Inkább szociális kérdés: a mezőgazdasági munka antropomorf – szemben, mondjuk, a naptükrök takarításával • Meggondolandó tehát, hogy – a rossz talajok felett inkább napkohókat hozzunk létre – és az éjszakai áramot vagy hőtárolókkal (só), gravitációs erőművel, vagy ugyanarra a turbinára dolgozó geotermikus, biomassza hőerőművel biztosítsuk! 2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
Eddig kevéssé hangsúlyozott stratégia: Erőmű kombinációk • A vízerőmű hatásfokban nem optimális, de rendkívül flexibilis, fenntartása olcsó (néhány vízlépcső elkerülhetetlen lesz…) • Emiatt célszerű lenne tudatosan kombinálni más, időszakosságuk miatt gondot okozó erőművekkel • pl. a nap-, szél-villamos erőművek időszakossága kezelhetőnek látszik, ha fölös áramukkal nem csak hidrogént, vagy hegyi tárolókba, de a vízlépcsők alvizének visszaszivattyúzására használjuk. • A napkohó a kiszámítható ‘naptalan’ időkben kombinálható geotermikus, vagy biogáz erőművel, stb. 2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
„Kotnyeleskedés” a konferencia témájába • Hőszigetelés a legelső, ami biztosan megéri – vigyázat: volt nálam bírálatra „szabadalom”, ami a vákuumnál is jobbat ígért, speciális „festékkel”...
• Optika – intelligens ablakok – Fényérzékelők – áramtermelők
Chen; Xianhai (San Jose, CA) December 29, 2009
• Földrengés-álló, • stb. – erről szól a konferencia 2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
Köszönöm a meghívást és a figyelmet A feleségem megkért, hogy irtsam ki a gyomokat a teraszunk kövei közül, hmm…
Elég „zöld” vagyok?
2013. május 22.
11. Intelligens Épület, Épületautomatizálási konferencia
