FENNTARTHATÓ FEJLŐDÉS ÉS ATOMENERGIA
TARTALOM
12. előadás A VILLAMOSENERGIA-TERMELÉSI MÓDOK ÖSSZEHASONLÍTÁSA
1. 2. 3.
2013/2014. tanév őszi félév
4. 5.
A villamosenergetika komplex elemzésének szempontjai Elemzés az ellátásbiztonság szempontjából Elemzés az ökológiai fenntarthatósági (incl. környezeti) hatások szempontjából Elemzés a gazdasági jellemzők szempontjából Összefoglaló megállapítások
Dr. Csom Gyula professor emeritus
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
Fenntartható fejlődés és atomenergia
12/ 1
1. A VILLAMOS ENERGETIKA KOMPLEX ELEMZÉSÉNEK SZEMPONTJAI Kiinduló követelmény: A FENNTARTHATÓ FEJLŐDÉS biztosítása, annak valamennyi dimenziója (ökológiai, gazdasági, társadalmi fenntarthatóság) tekintetében FENNTARTHATÓ ENERGIAGAZDÁLKOSÁS A villamos energetikára konkretizálva a követelményeket: - Ökológiai fenntarthatóság (incl. környezeti hatások) - Gazdasági fenntarthatóság (gazdasági versenyképesség) - Ellátásbiztonság - Energiához való hozzáférhetőség mindenki számára A KÜLÖNBÖZŐ VILLAMOSENERGIA-TERMELÉSI MÓDOKAT A FENTI SZEMPONTOK FIGYELEMBEVÉTELÉVEL KELL ELEMEZNI ÉS ÖSSZEHASONLÍTANI
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 3
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 2
2. ELEMZÉS AZ ELLÁTÁSBIZTONSÁG SZEMPONTJÁBÓL Az energetikai ellátásbiztonság jelentése: Adott valószínűséggel hozzájuthat a fogyasztó az általa igényelt valamennyi energiafajtához (vill.en., fűtési en., gépkocsi üzemanyag stb.) Az ellátásbiztonságnak az energiatermelési –átalakítási lánc valamennyi elemére érvényesülnie kell a primerenergia-beszerzésétől a fogyasztási pontig. Elemei: Forrásbiztonság (primerenergia-beszerzési biztonság) Szállítási biztonság (a primerenergia-forrástól a fogyasztóig) Maga is több elemű A stratégiai tárolás műszaki és gazdasági lehetőségei, ill. feltételei Forrásbiztonság függ A hazai primerenergia-források nagyságától, fajtáitól és arányától a teljes ellátáson belül. Általában a hazai források esetében a legnagyobb a forrásbiztonság Az importból származó primerenergia-beszerzés arányától és feltételeitől (a forrás országok forrásainak nagyságától, politikai-gazdasági stabilitásától, érdekeltségek szintjétől és kölcsönösségétől, a beszerzés diverzifikáltságától, ill. diverzifikálhatóságától stb.) Szállítási biztonság függ (különösen az importforrások esetében) Tranzit országoktól (kapcsolatuk a forrás országgal, politikai-gazdasági stabilitásuk, közös érdekeltség) A szállítási infrastruktúra műszaki színvonalától A szállítás diverzifikáltságától, ill. diverzifikálhatóságától Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 4
2. ELEMZÉS AZ ELLÁTÁSBIZTONSÁG SZEMPONTJÁBÓL - 2
FOSSZILIS TÜZELŐANYAGOK
Az energetikai ellátásbiztonság növelésének főbb lehetőségei
Konvencionális és nem konvencionális kőolajkészletek, termelés és fogyasztás regionális megoszlása, 2010
- A hazai források arányának növelése (a lehetőségek határain belül) - Import esetében: - Az import részarányának lehetőségek szerinti csökkentése - A forrás országok megfelelő megválasztása, a beszerzési források diverzifikálása - A szállítási útvonalak megválasztása és diverzifikálása (különösen a vezetékes energiafajtáknál – pl. földgáznál – nagy jelentőségű) - Kölcsönös gazdasági érdekeltségek és jó politikai kapcsolatok fenntartása a forrás- és a tranzit országokkal - Megfelelő nagyságú stratégiai készletezés biztosítása - A primerenergia-hordozó fajták és a villamosenergia-termelési módok kiválasztásánál a fenti szempontok figyelembevétele, azaz - Optimális primerenergia-szerkezet, optimális energiamix kialakítása és fenntartása
12/ 5
Dr. Csom Gyula, BME NTI
Mennyiség, EJ Készletek Régió
2. ELEMZÉS AZ ELLÁTÁSBIZTONSÁG SZEMPONTJÁBÓL - 4 FOSSZILIS TÜZELŐANYAGOK
Készletek
FÁK államok
Konvencionális
Nem konvencionális
Összes
187
-
187
11,4
2
<94,5
8,6
28,6
719
27,5
8,6
-
738
19,6
Európa
94
<0,5
FÁK államok
719
-
Afrika
738
Termelés
Fogyasztás
<1,04
5,22
17,38
7,93
16,71
5,22
6,4
8,14
11,91
3,89
Közép-Kelet
4391
-
4391
49,7
14,3
48,43
30,19
8,69
Ausztrália-Ázsia
253
-
253
16,7
52,6
2,79
10,15
31,96
Észak-Amerika
264
1125
1389
27,1
42,4
15,32
16,46
25,76
Latin-Amerika
600
886
1486
15,3
11,6
16,39
9,30
7,05
Világ
7056
2011
9067
164,6
164,6
100
100
100
OECD
375
1125
1500
36,6
84,0
16,54
22,24
51,03
EU-27 OPEC-12
51
-
51
4,0
25,9
0,56
2,43
15,74
5421
886
6307
67,7
16,0
69,56
41,13
9,72
Fenntartható fejlődés és atomenergia
12 / 6
Dr. Csom Gyula, BME NTI
2. ELEMZÉS AZ ELLÁTÁSBIZTONSÁG SZEMPONTJÁBÓL - 5
2404
Konvencionális szénkészletek, termelés és fogyasztás regionális megoszlása, 2010
30,0
Mennyiség, EJ
Fogyasztás
Összes készlet
Termelés
Fogyasztás
21,7
2,56
9,26
17,56
24,5
32,93
24,37
Afrika
558
-
558
8,2
4,0
7,64
6,66
3,24
2885
-
2885
17,5
13,9
39,52
14,22
11,25
Ausztrália-Ázsia
577
38
615
18,5
21,7
8,42
15,03
17,56
Észak-Amerika
289
88
377
31,4
32,2
5,16
25,51
26,05
Latin-Amerika
275
-
275
6,1
5,6
3,77
4,96
4,53
Világ
7173
128
7301
123,1
123,6
100
100
100
OECD
539
114
653
44,5
59,3
8,94
36,15
47,98
EU-27
106
-
106
7,2
19,7
1,45
5,85
15,94
OPEC-12
3458
-
3458
21,5
14,9
47,36
17,47
12,06
Kőszén
Lignit
Összes
Részarányok, % Termelés
Fogyasztás
Összes készlet
Termelés
Fogyasztás
Európa
477
635
1112
8,4
13,8
5,24
5,10
8,38
FÁK államok
3083
1363
4446
12,0
9,0
20,96
7,29
5,47
Afrika
711
<0,5
<711,5
6,1
4,7
3,35
3,71
2,86
Közép-Kelet
30
-
30
<0,05
0,4
0,14
<0,03
0,24
Ausztrália-Ázsia
7674
752
8426
110,5
111,3
39,72
67,13
67,62
Észak-Amerika
5820
391
6211
25,6
24,6
29,28
15,55
14,95
Latin-Amerika
237
43
280
<2,15
<0,95
1,32
<1,31
<0,58
Világ
18031
3185
21216
164,6
164,6
100
100
100
OECD
7457
1336
8793
42,9
47,1
41,45
26,06
28,61
EU-27
441
507
948
7,1
11,7
4,47
4,31
7,11
OPEC-12
62
<0,5
<62,5
0,1
0,1
0,29
0,06
0,06
Összes készlet per termelés = 128,89; EU-27: Készlet per termelés = 133,52; Fogyasztás per termelés = 1,65 Forrás: DERA Rohstoffinformationen, Annual Report: Reserves, Resources and Availability of Energy Resources, 2011, Hannover, February 2012
Összes készlet per termelés = 59,31; EU-27: Készlet per termelés = 14,72; Fogyaztás per termelés = 2,74 Forrás: DERA Rohstoffinformationen, Annual Report: Reserves, Resources and Availability of Energy Resources, 2011, Hannover, February 2012
Dr. Csom Gyula, BME NTI
Készletek
Régió
19,82
Közép-Kelet
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Összes készlet
Összes
Részarányok, % Termelés
2402
Fogyasztás
Nem konvencionális
FOSSZILIS TÜZELŐANYAGOK
Mennyiség, EJ
Európa
Termelés
Konvencionális
Konvencionális és nem konvencionális földgázkészletek, termelés és fogyasztás regionális megoszlása, 2010
Régió
Részarányok, %
Összes készlet per termelés = 55,09; EU-27: Fogyasztás per termelés = 6,48 Forrás: DERA Rohstoffinformationen, Annual Report: Reserves, Resources and Availability of Energy Resources, 2011, Hannover, February 2012
FENTIEKET FIGYELEMBE VÉVE ELEMEZZÜK A KÜLÖNBÖZŐ PRIMERENERGIA-FAJTÁKAT ÉS VILLAMOSENERGIA-TERMELÉSI MÓDOKAT AZ ELLÁTSÁBIZTONSÁG SZEMPONTJÁBÓL Fenntartható fejlődés és atomenergia
2. ELEMZÉS AZ ELLÁTÁSBIZTONSÁG SZEMPONTJÁBÓL - 3
12/ 7
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12/ 8
2. ELEMZÉS AZ ELLÁTÁSBIZTONSÁG SZEMPONTJÁBÓL - 6
2. ELEMZÉS AZ ELLÁTÁSBIZTONSÁG SZEMPONTJÁBÓL - 7
Következtetések: - A szénhidrogén-fogyasztásban nagy részarányt (kőolaj: 51,03%, földgáz: 47,98%) képviselő OECD országok készletei (kőolaj: 16,54%, földgáz: 8,94%) nagyon kicsik. - Ugyanez a probléma az EU-27 esetében még súlyosabb (fogyasztásban a részesedés: kőolaj: 15,74%, földgáz: 15,94%, készletek: kőolaj: 0,56%, földgáz: 1,45%). IMPORTFÜGGŐSÉGÜK NAGYON MAGAS EZEKNÉL AZ ENERGIA-HORDOZÓKNÁL - A szénhidrogénforrások jelentős része politikailag érzékeny országokban (Közel-Kelet) van, amelyek ugyanakkor készleteik értékesítését diverzifikálni képesek. - A kőolaj- és földgázkészletek rendelkezésre állási ideje korlátozott (kőolaj:~55 év, földgáz: ~59 év). AZ ELLÁTÁSBIZTONSÁG KÉRDÉSE EZEKNÉL AZ ENERGIAHORDOZÓKNÁL KOMOLYAN VIZSGÁLANDÓ (KÜLÖNÖSEN HOSSZÚ TÁVON) - A szén esetében a helyzet sokkal jobb az ellátásbiztonság szempontjából.
Megítélés Magyarország szempontjából - Konvencionális szénhidrogén-készleteink nagyon kicsik - Egyetlen számottevő hazai fosszilis energiahordozó készletünk a lignit - Az olajbeszerzés ennek ellenére problémamentes a beszerzés jó diverzifikálhatósága és a megfelelő stratégiai tartalékok következtében. Fő felhasználási területe: a közlekedés és a szállítás Villamosenergia-termelésen belüli részesedése alapvetően visszaesett - A földgáz részesedése a primerenergia-ellátásban igen magas, 35-45% (az EU-27-en belül csak Hollandiában magasabb kissé, de ez az ország földgázexportáló) - Földgázfogyasztásunknak egyre növekvő részét – jelenleg ~80%-át – importból, döntően egyetlen országból (Oroszországból) szerezzük be, egyetlen (Ukrajnán átmenő), műszakilag amortizálódott vezetékrendszeren keresztül.
Megoldási lehetőségek: - Felhasználási részarányuk (különösen földgáznál) csökkentendő - Forrásdiverzifikáció: Kőolajnál: megoldott Földgáznál: korlátozottan lehetséges EU esetében: pl. új országok bekapcsolása (NABUCCO) - Szállításdiverzifikáció: Kőolajnál: megoldott Földgáznál: Új vezetékek építése (pl. EU esetében: NABUCCO, Déli Áramlat) LNG szállítási infrastruktúra kiépítése. - Nagyobb stratégiai készletek biztosítása- Drága (különösen földgáz esetében) Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 9
2. ELEMZÉS AZ ELLÁTÁSBIZTONSÁG SZEMPONTJÁBÓL - 8 MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK Hazai forrásnak tekinthető, ezért általában nem okoz ellátásbiztonsági problémát. Egyes megújulók esetében – jellegükből adódóan – bizonyos átmeneti ellátási nehézségek lehetnek. Az EU szorgalmazza növekvő felhasználásukat → EU-direktívák. Biomassza Alapanyaga itthon megtermelhető, ill. hulladékok formájában keletkezik. Felhasználásuk szinergikus előnyökkel járhat (pl. hulladékkezelés, vidékfejlesztés) Bizonyos problémák lehetnek (pl. egyenetlen alapanyag-ellátás) Szélenergia Egyértelműen hazai primerenergia Ellátási probléma: a szélviszonyok változékonyságából adódhat (rendszerszabályozási feltételek megfelelősége fontos) Vízenergia Nemzetközi viszonylatban a vízenergia-potenciál ~50%-a kihasznált Magyarországon: kb. 1000 MW vízenergia-potenciál van, de alig van kihasználva Bizonyos teljesítményegyenetlenségek felléphetnek (pl. szezonális, időjárási okokból) Közvetlen napenergia-hasznosítás Teljesítményük időben erősen ingadozik (szezonális, napi ingadozások) → Energiatárolás fontossága Geotermikus energia hasznosítása Nem okoz ellátásbiztonsági problémát
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 11
„FÖLDGÁZCSAPDA” - Kitörés lehetősége a földgázcsapdából: - felhasználáson belüli részarányának csökkentése - felhasználási hatékonyságának javítása - forrás- és szállításdiverzifikálás (NABUCCO, Déli Áramlat) - stratégiai gáztárolók kapacitásának növelése - hazai lignitvagyon fokozottabb energetikai felhasználása Fenntartható fejlődés és atomenergia
12 / 10
Dr. Csom Gyula, BME NTI
2. ELEMZÉS AZ ELLÁTÁSBIZTONSÁG SZEMPONTJÁBÓL - 9 ATOMENERGIA-HASZNOSÍTÁS, ATOMERŐMŰVEK Felhasználható nukleáris üzemanyagok: uránium tórium (ma még nem használatos) Uránkészletek és források: L. 3. előadás 3/18. és 3/21. oldalak A világ összes uránforrása (2005), tU Forrás kategóriája
< 40 USD/kgU
< 80 USD/kgU
< 130 USD/kgU
Bizonyított források
1947000
2643000
3297000
Becsült további források
799000
1161000
1446000
Bizonyított és becsült további források
2746000
3804000
4743000
Prognosztizált források
n.a.
1700000
2519000
Spekulatív források Összes
n.a.
n.a.
4557000
2746000
5504000
11819000
Forrás: Uranium resources: plenty to sustain growth of nuclear power OECD AEN/NEA , June, 2006/
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 12
2. ELEMZÉS AZ ELLÁTÁSBIZTONSÁG SZEMPONTJÁBÓL - 10
Bizonyított és becsült uránkészletek (< 130 USD/kgU) országonkénti megoszlása 2006-ban
Üzemelő kereskedelmi uránércfeldolgozó üzemek kapacitása, 2006 Ország
Kapacitás, tU/év
Kanada Ausztrália Kazahsztán Oroszország Namíbia USA Niger Üzbegisztán Dél-Afrika Kirgízia Ukrajna Kína Csehország Brazília India Svédország
14890 9778 7000 4300 5000 4020 3800 3000 2472 2000 1000 840 400 340 175 120
Összes
59435
2. ELEMZÉS AZ ELLÁTÁSBIZTONSÁG SZEMPONTJÁBÓL - 11
Üzemeltetés induló éve 1975, 1983, 1999 1981, 1988, 2001, 2008 1958, 1978, 1982, 1985, 2001 1968, 2002 1976, 2007 1979, 1980, 1981, 1991, 1996, 2004 1970, 1978 1964 1977, 2007 1956 1959 1966, 1979, 1993, 1996 1957 1999 1968 1965
Forrás: Nuclear Fuel Cycle Information System, A Directory of Nuclear Fuel Cycles Facilities, 2009 Edition, IAEA-TEDCOD-1613, IAEA, April 2009.
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12/ 13
2. ELEMZÉS AZ ELLÁTÁSBIZTONSÁG SZEMPONTJÁBÓL - 12
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 14
2. ELEMZÉS AZ ELLÁTÁSBIZTONSÁG SZEMPONTJÁBÓL - 13
Az urántermelés országonkénti megoszlása 2006-ban, tU/év Az üzemelő kereskedelmi konverziós berendezések (UF6-tá) kapacitásának országonkénti megoszlása 2006-ban Ország Oroszország USA Franciaország Kanada Egyesült Királyság Kína Argentína
Kapacitás, tHM/év 24000 17600 14000 12500 6000 400 62
Üzemeltetés indulásának éve 1949, 1953 1959 1961 1984 1994 1980 1984
Forrás: Nuclear Fuel Cycle Information System, A Directory of Nuclear Fuel Cycles Facilities, 2009 Edition, IAEA-TEDCOD-1613, IAEA, April, 2009
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 15
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 16
2. ELEMZÉS AZ ELLÁTÁSBIZTONSÁG SZEMPONTJÁBÓL - 14
Kereskedelmi LWR fűtőelemgyárak termelésének országonkénti megoszlása 2006-ban, t/év
Az üzemelő kereskedelmi urándúsítók kapacitásának országonkénti megoszlása 2006-ban Ország
Kapacitás, MTSWU/év
Oroszország USA Franciaország Egyesült Királyság Hollandia Németország Japán Kína Pakisztán
15000 11300 10800 4000 3500 1800 1050 1000 5
Összes
48455
2. ELEMZÉS AZ ELLÁTÁSBIZTONSÁG SZEMPONTJÁBÓL - 15
Üzemeltetés indulásának éve 1949, 1950, 0954, 1964 1954 1979 1972 1973 1985 1992 1997, 2005 1984
Forrás: Nuclear Fuel Cycle Information System, A Directory of Nuclear Fuel Cycles Facilities, 2009 Edition, IAEA-TEDCOD-1613, IAEA, April 2009.
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12/ 17
2. ELEMZÉS AZ ELLÁTÁSBIZTONSÁG SZEMPONTJÁBÓL - 16
2400 2000 400
Összes
4800
12/ 18
2. ELEMZÉS AZ ELLÁTÁSBIZTONSÁG SZEMPONTJÁBÓL - 17 - Uránkészletek megoszlása viszonylag egyenletes és jelentős készletekkel rendelkeznek politikailag stabil országok. - A dúsító művek és fűtőelemgyárak főként politikailag stabil országokban vannak, s kellően diverzifikáltak.
Kapacitás, tHM/év Üzemeltetés indulásának éve
Egyesült Királyság Franciaország Oroszország
Dr. Csom Gyula, BME NTI
Következtetések előzőekből
Üzemelő kereskedelmi reprocesszáló művek kapacitásának országonkénti megoszlása 2006-ban Ország
Fenntartható fejlődés és atomenergia
1964, 1994 1967, 1990 1971
A nukleáris üzemanyag beszerzése könnyen és olcsón diverzifikálható. Fűtőelemek stratégiai készletezése: - A nukleáris üzemanyag energiasűrűsége igen nagy (Q0 = 35-45 MWnap/kg) P = 1000 MWe, 0,8-as kihasználási tényező → Évenkénti üzemanyag-fogyasztás ~20-25 tonna urán - Termelt villamos energia egységköltségének csak ~15-20%-a adódik a fűtőelem költségeiből.
Forrás: Nuclear Fuel Cycle Information System, A Directory of Nuclear Fuel Cycles Facilities, 2009 Edition, IAEA-TEDCOD-1613, IAEA, April 2009.
Több (3+5) éves stratégiai fűtőelemkészlet fenntartása az atomerőmű telephelyén műszakilag egyszerűen és olcsón lehetséges. AZ ATOMENERGIA AZ ELLÁTÁSBIZTONSÁG SZEMPONTJÁBÓL MINDEN ORSZÁGBAN HAZAI FORRÁSNAK TEKINTHETŐ
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12/ 19
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 20
3. ELEMZÉS AZ ÖKOLÓGIAI FENNTARTHATÓSÁG (incl. KÖRNYEZETI) HATÁSOK SZEMPONTJÁBÓL A FOSSZILIS ÜZEMANYAGOK ELÉGETÉSÉBŐL SZÁRMAZÓ KÖRNYEZETI KIBOCSÁTÁSOK ÉS AZOK HATÁSAI Szén-dioxid: üvegházhatású gáz → globális felmelegedés Kén-dioxid: savas eső, mely ártalmas a növényzetre, a vízben élő élőlényekre és az emberekre (légzőszervi megbetegedések és szívbetegségek, különösen a gyermekeknél) Nitrogénoxidok: emeli a felszín közeli ózonszintet (amely irritálja és károsítja a tüdőt) Részecskék: befolyásolják a légköri feltételeket és az ózonszintet, károsítják az emberi egészséget (krónikus bronchitis stb.) Nehéz elemek (pl. higany): veszélyes az élőlények egészségére Az energetika egésze: metánkibocsátás (erős üvegházhatású gáz)
3. ELEMZÉS AZ ÖKOLÓGIAI FENNTARTHATÓSÁG (incl. KÖRNYEZETI) HATÁSOK SZEMPONTJÁBÓL - 2 Fajlagos kibocsátások különböző fosszilis tüzelőanyagok elégetésénél, kg/TJ Szennyező Szén-dioxid Szén-monoxid Nitrogénoxidok Kén-dioxid Részecskék Higany
Földgáz
Kőolaj
Szén
50300 17,2 39,5 0,430 3,0 0,0
70500 14,2 192,6 482 36,1 0,003
89400 89,4 196,4 1114 1180 0,007
Forrás: EIA-Natural Gas Issues and Trends 1998
Fenntartható fejlődés és atomenergia
12 / 21
Dr. Csom Gyula, BME NTI
3. ELEMZÉS AZ ÖKOLÓGIAI FENNTARTHATÓSÁG (incl. KÖRNYEZETI) HATÁSOK SZEMPONTJÁBÓL - 3
1980
1985
1990
1995
2000
12 / 22
Dr. Csom Gyula, BME NTI
3. ELEMZÉS AZ ÖKOLÓGIAI FENNTARTHATÓSÁG (incl. KÖRNYEZETI) HATÁSOK SZEMPONTJÁBÓL - 4 A fosszilis tüzelőanyagok elfogyasztásából és elégetéséből származó CO2 emisszió egy lakosra jutó nagysága, tonna/év.fő
A fosszilis tüzelőanyagok elfogyasztásából és elégetéséből származó CO2 emisszió alakulása a világban 1980 és 2006 között, 106 tonna/év Régió ill. ország
Fenntartható fejlődés és atomenergia
2006
Régió ill. ország
1980
1985
1990
1995
2000
2006
Észak-Amerika Közép- és Dél-Amerika Eurázsia Közép-Kelet Afrika Ázsia és Oceánia
17,11 2,15 11,63 5,24 1,14 1,44
15,66 1,93 12,77 5,11 1,18 1,59
16,00 2,01 13,29 5,48 1,17 1,80
15,82 2,21 8,62 6,02 1,16 2,11
16,47 2,36 8,16 6,56 1,12 2,17
15,85 2,51 9,11 8,04 1,16 3,07 4,48
Észak-Amerika Közép- és Dél-Amerika Európa Eurázsia Közép-Kelet Afrika Ázsia és Oceánia
5488,11 627,76 4707,50 3092,69 490,76 537,76 3558,55
5344,38 625,17 4591,23 3547,09 579,29 641,98 4298,01
5806,56 716,95 4568,17 3834,05 730,05 728,00 5299,37
6157,47 858,41 4332,26 2506,26 901,63 828,24 6699,74
6810,19 992,81 4500,07 2355,98 1093,74 892,07 7365,81
6954,03 1138,49 4720,85 2600,65 1515,30 1056,55 11219,56
Világ
4,16
4,05
4,11
3,92
3,96
Világ
18503,12
19627,17
21683,16
22284,01
24010,66
29195,42
Európa
8,88
8,46
8,20
7,60
7,76
7,99
EU-27, 106 tonna/év világ %-ában
4442,46 24,01
4262,26 21,72
4204,26 19,39
4026,67 18,07
4121,40 17,16
4290,89 14,70
Magyarország
7,85
7,77
6,44
5,63
5,51
5,88
84,05
82,76
66,74
57,98
55,86
58,65
Magyarország
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 23
A világátlag 2011-ben: 4,50 tonna/év.fő Magyarország 2011-ben: 4,75 tonna/év.fő
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 24
3. ELEMZÉS AZ ÖKOLÓGIAI FENNTARTHATÓSÁG (incl. KÖRNYEZETI) HATÁSOK SZEMPONTJÁBÓL - 5 A fosszilis tüzelőanyagok elfogyasztásából és elégetéséből származó CO2 emisszió egységnyi GDP-re (vásárló erő paritásra átszámolt) jutó nagysága, tonna/1000 USD (2000) Régió ill. ország
1980
1985
1990
1995
2000
2006
Észak-Amerika Közép- és Dél-Amerika Eurázsia Közép-Kelet Afrika Ázsia és Oceánia
0,87 0,35 n.a. 0,52 0,55 0,79
0,73 0,34 n.a. 0,65 0,58 0,75
0,68 0,36 n.a. 0,80 0,57 0,70
0,64 0,35 1,77 0,86 0,60 0,68
0,58 0,36 1,54 0,85 0,54 0,61
0,51 0,34 1,14 0,87 0,48 0,66
Világ
n.a.
n.a.
n.a.
0,63
0,56
0,55
Európa
n.a.
n.a.
n.a.
0,43
0,39
0,36
Magyarország
n.a.
n.a.
n.a.
0,50
0,45
0,37
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12/ 25
3. ELEMZÉS AZ ÖKOLÓGIAI FENNTARTHATÓSÁG (incl. KÖRNYEZETI) HATÁSOK SZEMPONTJÁBÓL - 7 A kibocsátások csökkentésének lehetséges eszközei - A fosszilis üzemanyagok felhasználásának hatékonyságát erőteljesen javítani - A fosszilis üzemanyagok részarányát csökkenti az energiamixen belül - Fajlagos kibocsátásokat csökkenteni (kéntelenítés, füstgáztisztítás) - Szén-dioxid elnyeletése és geológiai formációkba történő végleges elhelyezése (CCS technológia – Carbon Capture and Geological Storage) - CO2-mentes energiatermelési technológiákat fokozottan alkalmazni.
CCS technológia - Az iparban évtizedek óta ismert technológia - A Föld CO2 tároló kapacitása geológiai tárolókban mintegy 2000 G tonna CO2 - A jövőben szén-, illetve lignittüzelésű erőmű csak CCS technológia alkalmazása mellett létesíthető → jelentős költségnövekedés
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12/ 27
3. ELEMZÉS AZ ÖKOLÓGIAI FENNTARTHATÓSÁG (incl. KÖRNYEZETI) HATÁSOK SZEMPONTJÁBÓL - 6 Következtetések a környezeti kibocsátások szempontjából: - A fosszilis tüzelőanyagok elégetése veszélyes környezeti kibocsátásokkal jár. - Közülük a CO2- és a metánkibocsátás Föld-i méretű problémákat okoz a globális felmelegedés gyorsítása révén. - A fajlagos kibocsátás a legnagyobb a szén, legkisebb a földgáz eltüzelése esetében. - Minden csökkentési erőfeszítés (l. Kiotói jegyzőkönyv, EU direktívák) ellenére az üvegházhatásúgáz-kibocsátás és a légkör CO2-koncentrációja folyamatosan nő (1990 és 2006 között 34,6%-kal nőtt a CO2-kibocsátás). ERŐTELJES VILÁGMÉRETŰ FORDULATRA VAN SZÜKSÉG
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 26
ELEMZÉS AZ ÖKOLÓGIAI FENNTARTHATÓSÁG (incl. KÖRNYEZETI) HATÁSOK SZEMPONTJÁBÓL - 8 A FOSSZILIS ÜZEMANYAG KÉSZLETEK (MINT TERMÉSZETI ERŐFORRÁSOK) KIMERÜLÉSE
Hivatkozva a 2. pontban írtakra: • A jelenleg ismert konvencionális és nem konvencionális kőolajkészletek a Földön: 9067 EJ, a jelenlegi évenkénti fogyasztás a Földön 164,6 EJ/év. → E feltételek mellett a készletek kb. 55 év alatt kimerülnének. • A jelenleg ismert konvencionális és nem konvencionális földgázkészletek a Földön: 7301 EJ, a jelenlegi évenkénti fogyasztás a Földön 123,6 EJ/év. → E feltételek mellett a készletek kb. 59 év alatt kimerülnének. • A jelenleg ismert szénkészletek (kőszén és lignit) a Földön: 21216 EJ, a jelenlegi évenkénti fogyasztás 164,6 EJ/év. → E feltételek mellett a készletek kb. 134 év alatt kimerülnének. • Jelenleg a kitermelt kőolaj és földgáz mennyiségek több, mint 10%-át nem energetikai, hanem más ipari célokra (főleg kémiaipar) használják, melyeknek jelenleg nélkülözhetetlen alapanyagai. → A jelenlegi feltételek mellett kb. 55-60 év múlva ezek az iparágak is alapanyag nélkül maradnának. Fontos kérdés: ésszerű ezen iparágak elől ilyen rövid idő alatt elégetni a jelenleg ismert kőolaj- és gázkészleteket? → Sértheti az ökológiai fenntarthatósági kritérium mellett a gazdasági fenntarthatósági kritériumot is.
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12/ 28
3. ELEMZÉS AZ ÖKOLÓGIAI FENNTARTHATÓSÁG (incl. KÖRNYEZETI) HATÁSOK SZEMPONTJÁBÓL - 9
MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK FELHASZNÁLÁSÁNAK KÖRNYEZETI KIBOCSÁTÁSAI Általános megállapítások: Legtisztábbak környezeti szempontból Közvetlen kibocsátás: a megújuló típusától függ, de kevés Közvetett kibocsátás: esetenként eléggé jelentősek lehetnek Megújulók típusai szerint tárgyalandók Biomassza Elégetéskor szennyezők kerülnek a környezetbe, de kevesebb, mint a fosszilis tüzelőanyagok esetében (pl. ként nem bocsát ki) Elégetéskor CO2-t kibocsát, de az eltüzelésre szánt növények CO2-t nyelnek el. Optimális esetben CO2 semleges lenne, de ez nem valósul meg → Életciklus elemzés! Hulladékok eltüzelésekor veszélyes anyagok is környezete kerülhetnek (pl. textilfestékek, nyomdafestékek miatt higany vagy kadmium stb.) Biogáz: főleg metánból és szén-dioxidból áll. Metán az egyik leghatékonyabb üvegházhatású gáz Etanol (etilalkohol): benzinnél tisztább és biolebomló üzemanyag, de több „evaporatív emisszió” kerülhet ki a tankból, mint benzin esetében (közreműködhetnek a veszélyes felszín közeli ózonszint elérésében stb.) Biodízel: Biolebomló anyag. Kevesebb kéndioxid; részecske, szén-monoxid és hidrokarbonok kerülnek ki, mint a hagyományos dízelolajok elégetésénél, de több NOx. Elégetésekor feketébb és büdösebb füstgáz keletkezik.
ATOMENERGIA-FELHASZNÁLÁS KÖRNYEZETI KIBOCSÁTÁSAI Specialitás: Radioaktív anyagok keletkezése – L. 6. előadás 6/9-6/14. oldalak Radioaktív anyagok kibocsátása: Légnemű r.a. kibocsátások Folyékony r.a. kibocsátások Szilárd r.a. hulladékok. Üvegházhatású gázokat nem bocsát ki. Légnemű kibocsátások: L. 11. előadás 11/7-11/13. oldalak CO2 kibocsátás megtakarítás: L. 11. előadás 11/13. oldal. Átlagos sugárterhelés Európában: L. 11. előadás 11/12. old. Folyékony r.a. kibocsátások: L. 11. előadás 11/7. oldal Szilárd r. a. hulladékok: Kis-, közepes- és nagyaktivitású r.a. hulladékok Hulladékkezelés és végleges elhelyezés L. 11. előadás 11/14-11/40. oldalak. Következtetések: A globális felmelegedés elleni harc leghatékonyabb eszköze Normál üzemi körülmények között a légnemű és a folyékony r.a. kibocsátások jóval a megengedett szintek alatt (légnemű: kevesebb, mint a széntüzelésű erőműveknél) Szilárd r.a. hulladékok: Kis mennyiségek → Geológiai formációkban kis helyen elférnek (lokális jelleg) Transzmutálás Kulcskérdés: balesetek megelőzése → nukleáris biztonság prioritása! Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12/29
3. ELEMZÉS AZ ÖKOLÓGIAI FENNTARTHATÓSÁG (incl. KÖRNYEZETI) HATÁSOK SZEMPONTJÁBÓL - 11 Szélenergia Tiszta energia, nem bocsát ki környezetszennyező anyagokat, de a szélfarmnak negatív hatása lehet madárpopulációkra és vizuálisan hat a látképre. Vízenergia Nem bocsát szennyező anyagot a vízbe és a levegőbe, de környezetre gyakorolt hatásuk jelentős lehet (nagy gátak, víztározók stb.). Megváltoztathatja a vízhőmérsékletet és a vízáramlást, ami hatással lehet az élőhelyekre és a növényzetre (pl. halak mozgási lehetőségére). Bizonyos feltételek mellett metán keletkezhet a tározóban, ami környezetbe kerül. Közvetlen napenergia Nem termel levegő- és vízszennyezést, nincs közvetlen CO2 kibocsátás. Közvetve azonban hat a környezetre (pl. közvetett CO2-emisszió, néhány toxikus anyag, illetve vegyszer, különböző oldatok a fotovoltaikus cellák gyártása során). A nagy sivatagi naperőművek sérthetik a sivatagi ökorendszert, ha nem megfelelően irányítják. Madarak pusztulhatnak el a koncentrált napfény hatására. Hővé alakításkor veszélyes folyadékokat kell használni, amelyek sajátos kezelést és elhelyezést igényelnek. Geotermikus energia Környezeti hatása függ a felhasználási módtól. Közvetlen felhasználáskor alig van környezeti hatása Geotermikus erőmű kibocsátásai nagyon kicsik. A gőzben és a meleg vízben lévő hidroszulfidok miatt gázmosót kell használni. Visszasajtolási követelmény Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
3. ELEMZÉS AZ ÖKOLÓGIAI FENNTARTHATÓSÁG (incl. KÖRNYEZETI) HATÁSOK SZEMPONTJÁBÓL - 10
12 / 31
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12/ 30
3. ELEMZÉS AZ ÖKOLÓGIAI FENNTARTHATÓSÁG (incl. KÖRNYEZETI) HATÁSOK SZEMPONTJÁBÓL - 12 Legfontosabb következtetések - Az energetika környezeti hatásai alapvetően függnek, az alkalmazott primerenergia-hordozó fajtájától és az energiatermelés és felhasználás módjától és műszaki hatékonyságától (hatásfokoktól) - Nincs olyan energiatermelési, energiafelhasználási mód, amelynek semmilyen káros környezeti hatása nincsen. - A káros környezeti hatások, kibocsátások csökkentésének számos eszköze van. - Az energiahatékonyság javítása mellett a leghatékonyabb eszköz a megfelelő energiaszerkezet „energiamix” alkalmazása. Ennek során elemezni kell a hidrogén lehetséges szerepét is a különböző módok szimbiózisa szempontjából. - Az egyik legnagyobb globális veszély a globális felmelegedés fokozódása → a légkör üvegházhatásúgáz-koncentrációját (CO2, CH4-koncentrációt) drasztikusan csökkenteni kell → A lebomlás lassúsága miatt, a kibocsátásokat még radikálisabban kell csökkenteni. - Eddig minden erre vonatkozó törekvés sikertelennek bizonyult (CO2-kibocsátás folyamatosan nő). Ennek okai szerteágazóak. - Minden országnak (Magyarországnak is) kötelessége erőfeszítéseket tenni. → Energetika felelőssége nagy. Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 32
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL A villamos energia fogyasztói árának komponensei és azok részesedése - Előállítási költség: ~35-50% - Vill.en. szállítási és elosztási költségek: ~45-55% - Kiskereskedői költségek, árrés: ~6-10% A villamos energia termelési mód alapvetően csak az előállítási költséget befolyásolja.
α = f(p,n): az évi – kamatos – leírási tényező (annuitás) B a = PBT : a fajlagos beruházási költség, Ft/kWe B = i·B0: az építés alatti kamatokkal terhelt beruházási költség, Ft B0: az építés alatti kamatokkal nem terhelt beruházási költség, Ft i = f(p,né) >1: interkaláris tényező PBT: beépített teljesítőképesség, kWe p: reál kamatláb (diszkont ráta), %/év n: a beruházási költség leírásának (visszafizetésének) élettartama, év né: az építés időtartama, év p Ft p Q = ü : a tüzelőanyag hőára, kWh Hü pü: egységnyi tömegű tüzelőanyag ára, Ft/kg kWh Hü: a tüzelőanyag fajhője, kg η : az erőmű évi átlagos hatásfoka
ELEMZÉSÜNKBEN CSAK EZZEL FOGLALKOZUNK Villamos energia termelési költsége (egységköltsége): k=
Cö α ⋅ aPBT p Q = k a + k v + k ex = + + k ex , Ft/kWh E E η
ahol Cö : az előállítás 1 évi összes költsége, Ft/év E : az 1 év alatt megtermelt nettó villamos energia KWh/év αaPBT ka = E : az állandó költségkomponens, Ft/kWh pQ kv = η : a változó költségkomponens, Ft/kWh kex: külső (externális) költség, Ft/kWh Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12/ 33
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 3 A kex externális költségkomponens: a termeléstől független ama költségek összege, amelyet a termelés okozta külső hatások (károk) kompenzálására kell kifizetni.
A kex meghatározása során figyelembe veendő károsodások típusai: - Emberi egészségre gyakorolt hatás – megbetegedések - Az épületekre gyakorolt hatás - A mezőgazdasági terméshozamra gyakorolt hatás - A globális felmelegedésre gyakorolt hatás - Az emberek kényelmének romlása - Hatás az ökoszisztémára
Dr. Csom Gyula, BME NTI
Fenntartható fejlődés és atomenergia
12/ 34
Dr. Csom Gyula, BME NTI
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 4
Az elemzés nehézsége: A termelési költséget megszabó gazdasági adatok folyamatosan változnak, nagyrészt a piaci viszonyok változása miatt is. Lehetőség: Pillanatfelvétel a pontos aktuális és konzisztens adatokkal Előrebecslések készítése becsült (prognosztizált) adatokkal
- Emberi egészségre gyakorolt hatás – halálozás
Fenntartható fejlődés és atomenergia
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 2
Az elemzések eredményei jelentősen változhatnak az idő előrehaladtával
12/ 35
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 36
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 5 Fajlagos beruházási költségek (Bo/P a közelmúltban épült és jelenleg épülő erőművek esetében (különböző országokból származó információk alapján): Kokrét típustól, építési feltételektől, országtól, időponttól függően. Széntüzelésű erőművek: ~2000-5000 USD/kWe Gáztüzelésű erőművek: ~ 600-2600 USD/kWe Atomerőművek: ~ 1800-5800 USD/kWe Szélerőművek - Onshore: ~1900-3700 USD/kWe - Offshore: ~3800-6100 USD/kWe Vízerőmű: ~1500-19000 USD/kWe Naperőmű: ~3300-7400 USD/kWe Kapcsolt hő- és vill. erőmű: ~1000-10000 USD/kWe Forrás: Project Costs of Generating Electricity, 2010 Edition, IEA, NEA
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
Építési időtartam (közelítően): Megújulók (vízerőmű kivételével): ~1 év Gáztüzelésű erőmű: ~2 év Széntüzelésű erőmű: ~4 év Atomerőmű: ~7 év Feltételezett diszkont ráták: 5, ill. 10%/év Külső (externális) költségeknél feltételezett CO2 költség: 30 USD/tonna CO2 Kihsználási tényező: Fosszilis és atomerőműnél: 85% Megújulóknál: erősen változó, ~15-45% (vízerőmű kivételével)
Forrás: Project Costs of Generating Electricity, 2010 Edition, IEA, NEA
12/ 37
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 7 Feltételezett üzemanyagárak
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 38
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 8 Villamosenergia-egységköltségek különböző erőművek esetében (5% diszkontráta)
Kőszén: 0,82-3,32 USD/GJ Legalacsonyabb: Dél-Afrikában Legmagasabb: Mexikóban USA: 2,12 USD/GJ Kína: 2,95 USD/GJ Oroszo.: 2,60 USD/GJ Ausztrália: 1,25 USD/GJ OECD bázisár: 3,60 USD/GJ Földgáz: 4,53 (Kína) – 7,58 (Ausztrália) USD/GJ OECD (Európa) bázisár: 9,76 USD/GJ OECD (Ázsia) bázisár: 11,09 USD/GJ Nukleáris üzemanyag – front end (bányászat, ércdúsítás, konverzió, izotópdúsítás, fűtőelemgyártás): 1,94 USD/GJ back end (kiégett üzemanyag pihentetés, tárolás, reprocesszálás, kezelés, végleges elhelyezés): 0,65 USD/GJ Együtt: 2,59 USD/GJ Forrás: Project Costs of Generating Electricity, 2010 Edition, IEA, NEA Fenntartható fejlődés és atomenergia
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 6
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 39
Forrás: Projected Costs of Generating Electricity, 2010 Edition, International Energy Agency (IEA) and Nuclear Energy Agency (NEA) Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 40
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 9
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 10
Villamosenergia-egységköltségek különböző erőművek esetében (10% diszkontráta)
Energia-egységköltségek különböző típusú erőművekben 5% diszkontráta esetében (Németország)
Forrás: Projected Costs of Generating Electricity, 2010 Edition, International Energy Agency (IEA) and Nuclear Energy Agency (NEA)
Forrás: Projected Costs of Generating Electricity, 2010 Edition, International Energy Agency (IEA) and Nuclear Energy Agency (NEA)
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 41
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 11
Fenntartható fejlődés és atomenergia
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 12
Energia-egységköltségek különböző típusú erőművekben 10% diszkontráta esetében (Németország)
Energia-egységköltségek különböző típusú erőművekben (Franciaország) Disztkontráta: 5%
Dr. Csom Gyula, BME NTI
Disztkontráta: 10%
Forrás: Projected Costs of Generating Electricity, 2010 Edition, International Energy Agency (IEA) and Nuclear Energy Agency (NEA)
Forrás: Projected Costs of Generating Electricity, 2010 Edition, International Energy Agency (IEA) and Nuclear Energy Agency (NEA) Fenntartható fejlődés és atomenergia
12 / 42
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 43
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 44
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 13
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 14
Energia-egységköltségek különböző típusú erőművekben 5% diszkontráta esetében (Kína)
Energia-egységköltségek különböző típusú erőművekben 10% diszkontráta esetében (Kína)
Forrás: Projected Costs of Generating Electricity, 2010 Edition, International Energy Agency (IEA) and Nuclear Energy Agency (NEA) Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
Forrás: Projected Costs of Generating Electricity, 2010 Edition, International Energy Agency (IEA) and Nuclear Energy Agency (NEA) 12 / 45
12 / 46
Energia-egységköltségek különböző típusú erőművekben 10% diszkontráta esetében (UK, 2018 évi projektindítás feltételezésével)
Energia-egységköltségek különböző típusú erőművekben 10% diszkontráta esetében (UK, 2012 évi projetkindítás feltételezésével)
Forrás: Department of Energy&Climatechange, Electricity Generation Costs, October 2012, URN 12D/383
Forrás: Department of Energy&Climatechange, Electricity Generation Costs, October 2012, URN 12D/383
Dr. Csom Gyula, BME NTI
Dr. Csom Gyula, BME NTI
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 16
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 15
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Fenntartható fejlődés és atomenergia
12 / 47
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 48
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 17
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 18 Következtetések
Hazai termelői áramárak 2004-ben
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
- A különböző energiahordozókhoz tartozó külső költségek nagyon eltérnek egymástól - Szén- és lignittüzelés esetében a külső költségkomponens esetleg nagyobb lehet, mint az anélküli egységköltség → a külső költség figyelembevétele megduplázhatja a termelési költségeket → A CCS technológia alkalmazása kifizetődik - Az atomenergia-hasznosításra vonatkozó külső költség (mivel annak nagy része már internalizálva van) lényegesen kisebb, mint a gáztüzelés esetében - Olajtüzelés esetében még nagyobb az externális költségkomponens - A külső költségek figyelembevételével az atomerőművi villamosenergia- termelésnek árelőnye van a fosszilis erőművi termeléssel szemben. - A tüzelőanyag-költségkomponens részaránya az egységköltségen belül nagyon eltérő különböző energiahordozók esetében. Ahol ez kicsi ott nagyobb a hosszú távú árstabilitás. - A diszkontráta jelentősen befolyásolja az egységköltséget, különösen azoknál a típusoknál, amelyeknek a fajlagos beruházási költsége magas. 12/ 49
12/ 50
A GAZDASÁGI ELEMZÉSEK EREDMÉNYEIT BEFOLYÁSOLÓ FELTÉTELEK VÁLTOZÁSA AZ UTÓBBI NÉHÁNY ÉVBEN
Várható változások: - Változnak a fajlagos beruházási költségek mind a fosszilis, mind az atomerőművek esetében. - A fosszilis tüzelőanyagok ára jelentős ingadozásoktól kísérve trendszerűen nő. - Általában a villamosenergia-termelés termelési költségeinek (egységköltség) növekedése prognosztizálható. - Előtérbe kerülnek a CO2-mentes villamosenergia-termelési módok (megújulók, atomenergia, CCS technológia alkalmazása stb.) - Megváltoznak az árarányok, várható, hogy a megújuló energiaforrások alkalmazásának mai árhátrányai csökkennek, esetenként meg is szűnnek. - Változnak a beruházási költség banki meghitelezésének feltételei→ p diszkont ráta változik. Stabil pénzügyi feltételek esetében p < 10%, válság idején p ≥10%
Dr. Csom Gyula, BME NTI
Dr. Csom Gyula, BME NTI
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 20
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 19
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Fenntartható fejlődés és atomenergia
12/ 51
Megélénkült az atomenergia iránti érdeklődés Hatása: A természetes urán spot árai meredeken nőttek, majd erősen visszaestek, de a korábbi áraknál magasabb szintre 2003: ~10 USD/lbU3O8, 2007 máj: ~135 USD/lbU3O8, ma: ~45-50 USD/lbU3O8 az egységköltség kv változó komponense nő. 1997 óta csak 3. generációs atomerőművek épülnek Majdnem mindegyik típus esetében demonstrációs atomerőművek (teljesen vagy részben) Hatása: Kezdeti hibák → építés elhúzódik (pl. Finnországban) → építési költséget növeli Az egységköltség ka állandó komponense nő Ennek hatása a következő blokkoknál várhatóan csökken. 2008-tól pénzügyi világválság: A bankok nehezen és drágán adnak pénzt a beruházásra Hatása: a reál kamatláb ~6-8%-ról 10% körülire nőtt, interkaláris tényező nőtt → Fajlagos beruházási költség nőtt az egységköltség ka állandó komponense nőtt.
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 52
4. ELEMZÉS A GAZDASÁGI JELLEMZŐK SZEMPONTJÁBÓL - 21 Széntüzelésű erőmű csak CCS technológiával együtt építhető Hatása: a fajlagos beruházási költség jelentősen nő, elérheti, esetleg felülmúlhatja az atomerőművekre jellemző értéket Az olaj ára jelentősen változott, s megfelelő időkéséssel követte a gáz ára Hatása: jelentősen változik az egységköltség kv változó komponense → jelentősen változik a villamos energia termelési költsége. Következtetés a jövőre nézve: Valószínű, hogy e változások egy része átmeneti perturbáció. Nem tudni, hogy ez milyen részarányt képvisel, s mennyi a maradandó változás. Nehéz a jövőre vonatkozó megbízható gazdasági előrejelzés elkészítése. Mindig a konkrét megoldásokat, ajánlatokat kell elemezni.
Ami biztos: Az ellátásbiztonság növelése folyamatos követelmény. A globális felmelegedés növekedését lassítani, ill. leállítani szükséges. Olyan megoldási változatok nem jöhetnek szóba, amelyek nem segítik e követelmények teljesítését. Előzőek csökkentik ama megoldási változatok számát, amelyekre indokolt gazdasági elemzést végezni.
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 53
5. ÖSSZEFOGLALÓ MEGÁLLAPÍTÁSOK - Az ellátásbiztonsági, a környezetvédelmi és a gazdasági szempontokat összehangoltan figyelembe véve folyamatosan változtatni kell az energiaszerkezetet (figyelembe véve az üzemelő erőművek élattartamát). - A földgáz energiafelhasználáson belüli részarányát határozottan csökkenteni kell - leállított erőművek pótlására csak lényegesen magasabb hatásfok mellett szabad gáztüzelésű erőművet építeni - új kapacitásokat elsősorban más energiahordozóra kell alapozni - lakossági felhasználásnál folyamatosan megújulókkal kell felváltani - A megújulók felhasználását fokozni kell ugyan a villamosenergia-termelésben is, de különösen a lakossági igények (pl. fűtés) kielégítésében. - A támogatási rendszert korszerűsíteni kell. - Figyelembe kell venni a többi energiahordozó árelőnyének csökkenését (különösen bizonyos megújulóknál). - Újra kell gondolni a hazai vízenergia-potenciál energetikai hasznosítását. - Az atomenergiára alapozott villamosenergia-termelés részarányának további növelése indokolt. - Új lignittüzelésű erőmű létesítése indokolt, de csak nagy hatásfokú, korszerű blokkokkal, CCS technológia alkalmazásával.
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Rövidítések jegyzéke
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 54
Ellenőrző kérdések 1. Milyen követelményeket támaszt a fenntartható energiagazdálkodás a villamos energetikában? 2. Mit jelent az energetikai ellátásbiztonság: 3. Mik az ellátási biztonság elemei? 4. Miktől függ az ellátásbiztonság forrásbiztonsági komponense? 5. Miktől függ a szállítási biztonság importforrások esetében? 6. Melyek az ellátásbiztonság növelésének főbb lehetőségei? 7. A konvencionális kőolajkészletek, a termelés és a fogyasztás regionális eloszlásainak összehasonlításából milyen következtetés vonható le az import függésre vonatkozóan? 8. A konvencionális földgázkészletek, a termelés és a fogyasztás regionális eloszlásainak összehasonlításából milyen következtetés vonható le az import függésre vonatkozóan? 9. A konvencionális szénkészletek a termelés és a fogyasztás regionális eloszlásainak összehasonlításából milyen következtetés vonható le az import függésre vonatkozóan? 10. Miért indokolt vizsgálni az ellátásbiztonság kérdését a kőolaj, a földgáz és a szén esetében az EU-27 és Magyarország vonatkozásában? 11. Milyen megoldási lehetőségek vannak az ellátásbiztonság növelésére a kőolaj, a földgáz és a szén esetében. 12. Hogy ítélhető meg Magyarország ellátásbiztonsága a kőolaj, földgáz és a szén esetében? 13. Mit értünk azon, hogy Magyarország, „földgázcsapdából való kitörésre? 14. Értékelje a biomassza energetika felhasználását az ellátásbiztonság szempontjából! 15. Értékelje a szélenergia felhasználását az ellátásbiztonság szempontjából!
AP, APR – Advanced Power (Reactor) Bk – Black coal Br – Brown coal (incl. lyíignit) CCGT – Combined cycle gas turbine CCS – Carbon capture and storage CC(S) – Carbon capture where currently no storage is included CHP – Combined heat and power EPR – European pressurised reactor EPWR – European pressurised water reactor FOAK – First of a kind IGCC – Integrated gasification combined cycle LNG – Liquefied natural gas PCC – Pulverised coal combustion PV – Photovoltaic
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 55
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 56
16. Értékelje a vízenergia felhasználását az ellátásbiztonság szempontjából! 17. Értékelje a napenergia és a geotermikus energia felhasználását az ellátásbiztonság szempontjából! 18. Miért megnyugtató az uránkészletek országonkénti eloszlása az ellátásbiztonság szempontjából? 19. Miért megnyugtató az üzemelő uránércfeldolgozó üzemek országonkénti eloszlása az ellátásbiztonság szempontjából? 20. Miért megnyugtató az üzemelő urándúsító üzemek országonkénti eloszlása az ellátásbiztonság szempontjából? 21. Miért megnyugtató a kereskedelmi LWR fűtőelemgyárak országonkénti eloszlása az ellátásbiztonság szempontjából? 22. Mi jellemzi a nukleáris üzemanyagot a stratégiai készletezés szempontjából? 23. Mennyi időre elegendő stratégiai készletezésre van lehetőség a nukleáris fűtőelemek esetében? 24. Az atomenergia az ellátásbiztonság szempontjából hazai vagy import forrásnak tekinthető? Miért? 25. Melyek a fosszilis üzemanyagok elégetéséből származó környezeti kibocsátások. Mik a legfontosabb hatásaik? 26. Hasonlítsa össze a földgázt, a kőolajat és a szenet a fajlagos környezeti kibocsátások szempontjából? 27. Hogyan alakult a CO2 kibocsátás 1980 és 2006 között a világon, az EU-27-ben és Magyarországon? 28. Hozzávetőlegesen mennyi CO2-t bocsátottak ki 2006-ban világviszonylatban, az EU-27-ben és Magyarországon? 29. Mely országokban a legmagasabb az egy lakosra jutó CO2 kibocsátás? 30. Melyek a legfontosabb következtetések a fosszilis tüzelőanyagok elégetéséből származó CO2 kibocsátás tekintetében? Milyen következtetés vonható le ebből? Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 57
31. Melyek a környezeti kibocsátások csökkentésének lehetséges eszközei a fosszilis üzemanyagok eltüzelése esetében? 32. Milyen radioaktív kibocsátások vannak az atomerőműből? 33. Mennyi CO2-t bocsátanak ki az atomerőművek? 34. Hogyan jellemzi az atomerőműből történő légnemű és folyékony radioaktív kibocsátásokat? 35. Milyen általános megállapítások tehetők a megújuló energiaforrások felhasználásából adódó környezeti kibocsátások szempontjából? 36. Milyen környezeti kibocsátások vannak a különböző biomassza felhasználások esetében? 37. Milyen környezeti kibocsátások vannak a szél- és a napenergia felhasználása esetében? 38. Milyen környezeti kibocsátások vannak a vízenergia felhasználása esetében? 39. Milyen környezeti kibocsátások vannak a geotermikus energia felhasználása esetében? 40. Melyek a legfontosabb következtetések az energetikával kapcsolatos környezeti kibocsátások tekintetében? 41. Melyek a villamos energia fogyasztói árának komponensei, mekkora azok részesedése? 42. Írja fel a villamos energia termelési költségét (egységköltségét) meghatározó összefüggést! 43.Mi az egységköltség állandó költségkomponense? 44. Mi az egységköltség változó költségkomponense? 45. Mi a kex externális költség ? 46. Melyek a kex meghatározása során figyelembe veendő károsodások típusai? Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 59
31. Melyek a környezeti kibocsátások csökkentésének lehetséges eszközei a fosszilis üzemanyagok eltüzelése esetében? 32. Milyen radioaktív kibocsátások vannak az atomerőműből? 33. Mennyi CO2-t bocsátanak ki az atomerőművek? 34. Hogyan jellemzi az atomerőműből történő légnemű és folyékony radioaktív kibocsátásokat? 35. Milyen általános megállapítások tehetők a megújuló energiaforrások felhasználásából adódó környezeti kibocsátások szempontjából? 36. Milyen környezeti kibocsátások vannak a különböző biomassza felhasználások esetében? 37. Milyen környezeti kibocsátások vannak a szél- és a napenergia felhasználása esetében? 38. Milyen környezeti kibocsátások vannak a vízenergia felhasználása esetében? 39. Milyen környezeti kibocsátások vannak a geotermikus energia felhasználása esetében? 40. Melyek a legfontosabb következtetések az energetikával kapcsolatos környezeti kibocsátások tekintetében? 41. Melyek a villamos energia fogyasztói árának komponensei, mekkora azok részesedése? 42. Írja fel a villamos energia termelési költségét (egységköltségét) meghatározó összefüggést! 43. Mi az egységköltség állandó költségkomponense? 44. Mi az egységköltség változó költségkomponense? 45. Mi a kex externális költség ? 46. Melyek a kex meghatározása során figyelembe veendő károsodások típusai? Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12 / 58
47. Hogyan jellemzi a különböző típusú erőműveket a fajlagos beruházási költség szempontjából? 48. Hogyan jellemzi a különböző típusú erőműveket az egységköltség üzemanyag-komponense szempontjából? 49. Hogyan jellemzi a különböző típusú erőműveket az egységköltség állandó költségkomponense szempontjából? 50. Hogyan jellemzi a különböző típusú erőműveket az externális költségkomponens szempontjából? 51. Melyek a legfontosabb következtetések a különböző erőműtípusok gazdasági jellemzői szempontjából? 52. Milyen változások várhatók a jövőben a gazdasági jellemzők tekintetében?
Fenntartható fejlődés és atomenergia
Dr. Csom Gyula, BME NTI
12/ 60