Fenntartható fejlődés Kiss Endre Dunaújváros 2006. május 3.
Fenntartható fejlődés • Mi a fejlődés? – Jobb technológia? – Jobb egészségügy? – Jobb társadalom? – Jobb ember? – Nagyobb jólét? – Jobb környezet, szebb nyuszi, több tigris?
• Mi a fejlődés célja?
Technológia és ember • Ősember • Népességrobbanás a tyúk, vagy a technológiai fejlődés? • Éghajlatváltozás-alkalmazkodás • Létrejött-e nagy kultúra kellemes időjárási viszonyok között? • Az energiafelhasználás változása
Technológia és ember • • • • • •
Technológia és EMBER Technológia és fehér ember Technológia és attól „független” értékek Protestáns gondolat, vagy angolszász? A rendelkezésre álló végtelen források Mindenre képesek vagyunk!!!
Környezet és ember • Bukolikus erények • A régi szép idők • A gyökerek elvesztése, vagy kijövünk a vízből • A Föld űrhajó • Mi lesz az entrópiával? • Mi jön még? Kína, India, Afrika
Környezet és ember II. • Kirajzás, vagy szép zöld Föld és éljenek a (kutyák, hangyák, más főemlősök)….? • Technokrata, zöld, haragoszöld • Kell-e 20 Gfő a továbblépéshez? (lásd népvándorlás, telepesek Angliából, Hawai, Polinézia benépesítése, stb) • Vagy Dzsingisz és Timur Lenk?
Fenntartható fejlődés • Az unokáinktól kaptuk kölcsön a világot, visszaadjuk-e nekik? • És a szépunokáink?
Fenntarthatóság • A források kiapadnak, ha csak használjuk azokat • Pótolhatók-e a források • Körfolyamatok (oxigén, szén, stb) • Újrafelhasználás • Energia
Energia • Újrafelhasználás lehetséges? • Hatásfok (1-nél kisebb) • Hova lesz a hulladékhő?
Az energia II. A felszabadult energia • Az egyenletbe Q-ként lép be, majd munkaként, illetve hulladék hőként távozik • A Termodinamika II. törvénye • Nem készíthető olyan gép, amelynek hatásfoka 1 (100%) lenne
A felszabadítható energia E
gyújtás Alapállapot (kvázistacionárius egyensúly)
Kinyerhető energia
Alapállapot (kvázistacionárius? állapot)
Energia IV. Qfel
Qle
W’
Energia hatásfok • • • • • •
Nem 100% Nem 80% Sokszor 16% Szénerőmű-villamos energia-világítás 16% x 70% x 2% ? 0,22% 20MJ-ból 44kJ fény
Energiaforrások • • • •
Fosszilis tüzelőanyagok Atomenergia (maghasadás) Fúziós energia? Megújuló energiák
A globális energiafelhasználás változása
I. világháború
II. világháború
I. olajválság
II. olajválság
Olaj egyenérték (x millió tonna)
Atomenergia
Hidrogén
Földgáz Olaj
Szén
Globális energiafelhasználás a jövőben Olaj egyenérték (x milliárd tonna)
Megújuló energiák Atomenergia Földgáz
Olaj
Szén
Energia, széndioxid • Több energia, több CO • Energia = CO 2
2
Tények I.
Tények II.
Tények III. Fosszilis tüzelőanyag fogyasztás (100 Mt/év)
CO2 koncentráció
alakulása
A CO2 hozzájárulása a globális felmelegedéshez Egyéb
Óceánia
NOx
M. E.
Freon
Észak-
Ázsia
Amerika 27%
DélAmerika 5%
CH4 19%
CO2 64%
EU 28%
Afrika Regionális CO2 kibocsátás mértéke
Az üvegházhatású gázok hozzájárulása a globális felmelegedéshez
CO2 kibocsátás Magyarországon, Napjaink/Cél Összes üvegházhatású gázkibocsátás Millió tonna szén-dioxiddal egyenértékű
Magyarország
Cél
Jelenlegi kibocsátás Történelmi kibocsátás Kyotoi célkitűzés
CO2 kibocsátás mennyisége (tonna/év/fő 1995-ben): Magyarország- 7.8, Japán- 9.2, USA- 19.6, UK- 9.7, Világátlag-3.9
CO2 kibocsátás Japánban és az Egyesült Államokban, Napjaink/Cél (Célkitűzés: USA-7%, Japán-6%, EU-8%, 2012/1990 a COP-3 Kyotoi Jegyzőkönyv alapján)
IPCC : Éghajlatváltozási Kormányközi Testület (alapítva az UNEP & WMO által) UNFCCC : Egyesült Nemzeti Keretrendszer Egyezmény az Éghajlatváltozásért COP :Az UNFCCC részvevőinek konferenciája
Kyoto Protocol • Széndioxid kereskedelem
Fenntartható fejlődés • Avagy mivel járunk 20 év múlva?
A fosszilis tüzelőanyagok és ásványok várható „élettartama” Szén
Olaj
Földgáz
Urán
Összesen
R [Ttoe]
0.329
0.142
0.131
0.045
0.647
E [Ttoe]
3.42
0.311
0.295
----
4.03
P [Gtoe]
2.29
3.15
1.91
0.60
7.95
R / P [év]
144
40
69
75
81
E / P [év]
1493
99
154(?)
----
507
R:biztos készlet, E: becsült készlet, P: éves termelés
A kitermelt olaj mennyiségének változása x milliárd olajhordó
évek
Biztos készlet /Éves termelés
Biztos készlet
Éves termelés
1995
A C. Cambell-féle olajcsúcs elmélet (ASPO, 2004) Éves olajkiermelés (milliárd hordó)
Világ Világ kivéve Perzsa-ö.
Perzsa-öböl USA, Kanada Volt Oroszország Nagy-Britannia, Norvégia
Kitermelési csúcs
2004
Lehetőségek • Újrafelhasználás • Hulladék mint nyersanyag • Expanzió?
Hidrogén technológia Ár
Ár
Költség
Költség
0 szint
Energiamenedzsment és Energia megtakarítási technológiák
Energia megtakarítás a szállítási szektorban Még hatékonyabb autók (elmozdulás a kisebb és könnyebb autók felé) Hybrid autók, elektromos autók, üzemanyag cellás autó. Gyújtás-stop mechanizmus A közlekedési dugók csökkentése (vics rendszer stb.) Vics =[Intelligens gépjármű vezérlési rendszer] A tömegközlekedés használata
Új Energiák A „tiszta energiák” fejlesztése
Új energiák fejlesztése 1. Nap és Szélenergia felhasználása az energiatermelésben 2. Biomassza Energia felhasználása az energia és a hőtermelésben (CO2 semleges) 3. Hidrogént alkalmazó tüzelőanyag cella által termelt energia (a jövő ideális energiája) 4. Új & tiszta fosszilis tüzelőanyagok (cél; ultratiszta) 1) Tiszta Szén Technológia: Folyadékosítás, Elgázosítás, IGCC (integrált szénelgázosításos és égetéses ciklusú eljárás), IGFC (integrált szénelgázosításos tüzelőanyag cella) 2) GTL Tüzelőanyag: “Gázból folyékony” tüzelőanyag (Továbbfejlesztett folyékony tüzelőanyag) 3) DME Tüzelőanyag: “Dimetil-éter” (CH3OCH3)(Tiszta új tüzelőanyag) 4) Metán hidrát: (Nagy jövőbeni potenciál)
Biomassza Energia „Zöld energia” technológia --A legreménytkeltőbb új energia--
A biomassza energia felhasználása Biomassza Fa, Forgács, Faszén Metán erjesztés Égetéssel keletkező energia és hő
Folyékony tüzelőanyag
Tüzelő gáz
Helyi
Gázmotor és gáz turbina
Metanol, Etanol és Biodízel üzemanyag
Tüzelőanyag cella
Energia, Hő, Gépkocsi
Keverés kőolajjal
Benzin és dízel motor
Az EU Új energia stratégiája 1998-ban az EU Bizottsága javasolta a „Az új energiákra vonatkozó stratégia és akcióterv„ kidolgozását. Célja: “Az új energiák arányának 6%-ról 12%-ra növelése 2010-ig.” - Ezen cél teljesítésének várható hatásai; 1) A 400 millió tonna feletti CO2 kibocsátás csökkentése (a Kyoto-i Egyezmény célkitűzése szerint: kb. 266MT szükséges) 2) A limitált természetes erőforrások megőrzése 3) Az energia ipar előmozdítása és új technológiák fejlesztése 4) Az energiaforrások importfüggőségének csökkentése 5) A mezőgazdaság és az ipar reaktiválása 6) 500 000 új munkahely képződése -A biomasszából nyert energia hasznosítás 1995-ös mértékének háromszorosára növelésével mindez elérhető.
Bruttó lakossági energiafelhasználás Magyarországon Bruttó lakossági energiafelhasználás Magyarországon, összesen 1052 PJ (1998) (13% )
(4%) (29%) Olaj és olajszármazékok
Szén Földgáz Atomenergia Megújuló en. források
(39% )
(15% )
Fosszilis tüzelőanyagokból származó energia : 83%
Az FCV fejlesztési háttere 1. 2. 3. 4.
A fosszilis erőforrások felhasználásának csökkentése A CO2, szénhidrogének, szálló por és más káros anyagok kibocsátásának csökkentése az ultra-tiszta tüzelőanyag (H2) által. A járművek üzemanyag fogyasztásának továbbfejlesztése Különböző fejlesztési projektek: -Japán : Toyota & Honda FCV teszt használat (2002.12 ---) -USA : „Szabad Autó Projekt Kaliforniában (Az FCV földgáz üzemanyagot használt) -EU : “CUTE” (7 ország, 9 város), “ECTOS” (Reykjavik, busza
Izland) <2001 - 2005> a Daimler-Chrysler üzemanyagcellás
(a cél a jövőbeni H2 energia társadalom)
Az tüzelőanyag cella különböző típusai 1. PAFC : Foszforsavas tüzelőanyag cella (kisebb teljesítményű erőművekben 200 , Hatásfok ; 3642%) 2. SOFC : Szilárd oxidos tüzelőanyag cella (800-1000 ) (hagyományos erőművekben, Hatásfok; 45-65% ) 3. MCFC : Olvasztott Karbonátos tüzelőanyag cella (kis erőművekben 650 , Hatásfok ; 45-60% ) 4. PEFC : Polimer Elektrolitos tüzelőanyag cella (könnyű, mozgó erőforrás, 70-90 , Hatásfok ; 30-40%, a legreménykeltőbb a tüzelőanyag cellás járművek esetében) [1. és a 4.; kereskedelembe került, a 2. és a 3.; fejlesztés alatt áll. ]
A geotermikus energia felhasználás fejlesztése
A geotermikus energia felhasználási módjának és mértékének sokfélesége 1. Hagyományos geotermikus erőművek 2. Közepes-kismértékű felhasználás, GHP 3. Energiaként közvetlen vagy széleskörű felhasználása 4. Cascade felhasználás 5. A helyi feltételeknek megfelelő hasznosítási rendszer 6. Sokoldalú természetes energia rendszer (Például: geotermikus forrásokat hasznosító rendszer Erdingben, Németországban ---helyi fűtésre, hőszivattyú, ipar, termálfürdő, ivásra 80m3/h, 66 )
A különféle áramfejlesztő telepek és tüzelőanyagok CO2 kibocsátása Üzem tervezés
Tüzelőanyag elégetése energiatermelés céljából
Szén Olaj
Vízenergia Geotermikus Szélenergia Napenergia
CO2 kibocsátás mértéke
A különféle áramfejlesztő telepek és tüzelőanyagok CO2 kibocsátása A különböző áramfejlesztő telepek általi CO2 kibocsátás mértéke(g/kWh)
Szénerőmű Olajtüzelésű e. LNG power P. Naphő e. Óceáni termál Árapály erőmű Naperőmű Szélerőmű Hullámenergia Napenergia (otthoni)
Geotermikus en.
Atomerőmű
Vízierőmű
AAkkülönböző ülönböző ffényforrástípusok ényforrástípusok öösszehasonlítása sszehasonlítása Lámpa teljesítménye
[W]
A felvett teljesítmény
[W]
Fényáram
Fényhatásfok
[lm]
[lm/W]
60
60
810
40
43
3,000
32
35
3,200
400
427
22,000
Nátriumgőz lámpa
400
444
40,000
90.1
Fehér LED
40
44
4 000
100 felett
Izzólámpa Neoncső Nagyfrekvenciás neon Higanygőz lámpa
13.5 69.8 91.4 51.5
Hulladékhő felhasználása • Alacsonyhőmérsékletű elfolyó vizek • Hőszivattyús technológiák • Magasabb hőmérsékletű elfolyó vizek, gázok – Hőszivattyú-gőz-villamos energia-hűtés
