Környezetvédelem (KM002_1)

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem

Környezetvédelem (KM002_1) 8. Energia és környezet 2008/2009-es tanév, I. félév Dr. Zseni Anikó egyetemi docens SZE, MTK, BGÉKI, Környezetmérnöki Tanszék

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem A világ

energiaellátása

8,5 6,5

683

448

47%

81% 37%

77%

63% 23%

19%

2004

2030

fejlődő és átalakuló országok

2004

53%

2030

iparilag fejlett országok

EJ: 1018J

1

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Az egy főre jutó

primer energiafelhasználás


Műholdfelvételekből összerakott kép: a Föld éjszakai kivilágításban (a felvételek értelemszerűen nem egyidőben készültek!)

2

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Energiaforrások

A, Nem megújuló energiaforrások:

B, Megújuló energiaforrások:

• • • •

• • • • • •

szén kőolaj földgáz atomenergia

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Az

napenergia biomassza vízenergia geotermikus energia szélenergia gravitáció (ár-apály)

energia forrásai

¾ Nap: • fosszilis energiahordozók, biomassza, szél, beeső sugárzás ¾ Naprendszer keletkezését megelőző kozmikus evolúció folyamatai: • nukleáris energia ¾ Föld magja: • geotermikus energia ¾ Hold mozgása: • árapály-energia

3

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem A világ energiafelhasználásának

struktúrája 12% 11%

23%

2%

2%

24%

5%

6%

21%

24% 36%

34%

Összesen 448 EJ szén

olaj

gáz

Összesen 683 EJ atom

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem A világ jövőbeni

víz

megújulók

energiaellátása

4

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Energiafelhasználás

• az elmúlt 50 évben kétszer több energiát használtunk fel, mint civilizációnk történelmében összesen • ~10 ezer Mtoe energiafelhasználás (2003) • (Mega tonna olajegyenérték: 106 kg oe, 1 kg oe = 41,869 MJ) • az energiafelhasználás jövőbeni alakulását meghatározza: – a világ népességének változása – a világ gazdasági és társadalmi (szociális) fejlődésének mértéke, iránya és szerkezete – a fenntartható fejlődésre orientált technológia fejlődése és annak széles körű elterjesztése

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem A világ jövőbeni

energiaellátása: készletek

5


• nemcsak az energiaforrások előteremtéséről kell gondoskodni • hanem az energetika közvetetett és közvetlen környezeti (a bioszféra terhelhetősége, az üvegházhatás felerősödése, globális felmelegedés, klímaváltozás), valamint társadalmi, szociális hatásaival is! • ⇓ az energiaellátás drága lesz! • ⇓ fenntartható energiaellátás, megújuló energiaforrások fokozott hasznosítása

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Az energetika

környezeti hatásai: bányászat

¾ szén: • bányák alatt megsüllyedő talaj (települések) • meddők: erózió, tömegmozgás, öngyulladás, tájrombolás, élőhelyvesztés • a szén osztályozása ⇒ szennyvíz • sújtólégveszély, zaj-, porszennyezés ¾ kőolaj, földgáz: • nagy mennyiségű víz (jelentős sótartalmú) is felszínre jut • talajra, vízbe kiömlő kőolaj szennyezése

6

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Az energia

szállításának környezeti kockázatai

¾ csővezetéken: • csövek korróziója, repedése, törése • földgáz: emberi és technológiai hibák esetén gázrobbanások veszélye ¾ járművekkel: • tengerek olajszennyeződése, vasúti, közúti balesetek ¾ magasfeszültségű vezetékeken: • biotópok elszigetelődése, táj értéke csökken, egészségügyi hatások?

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Az energiatermelés

környezeti

hatásai ¾ szén: • CO2, SO2 stb. ⇒ szférák szennyezése (ld. korábban), globális hatások • salakanyag • energiaátalakításkor hőveszteség (vizek hőszennyezése) ¾ kőolaj, földgáz: • ld. közlekedés, hőerőművek légszennyezése • energiaátalakításkor hőveszteség (vizek hőszennyezése)

7

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem A CO -emisszió

2


alakulása

Atomenergia

• először a nem megújuló hagyományos energiaforrások helyettesítőjének vélték (holott az uránérckészletek nem megújulóak) • II. világháború után rohamos fejlődés ⇒ 1998: 30 országban 473 db atomerőmű, 46 épülőben ¾ környezeti problémák: • kezdetben: a radioaktív anyagok tulajdonságainak (egészségügyi) hiányos ismerete: óvatlan alkalmazás ⇓ folyamatosan szigorodó határértékek • az erőművekből kikerülő használt fűtőelemek biztonságos elhelyezése: teljesen veszélytelen megoldás nincs (sokat a világtengerekben egyszerűen elsüllyesztettek – ezt ma már nemzetközi megállapodás tiltja) • az üzemelés biztonsága: nukleáris balesetek

8

Széchenyi István Egyetem

Forrás: Mindentudás Egyeteme, Bencze Gyula (2003)

Atomenergia aránya a villamosenergia-termelésben Franciaország Litvánia Belgium Szlovákia Ukrajna Bulgária Magyarország Dél-Korea Svédország Svájc Japán Örményország Németország Finnország Spanyolország Tajvan Egyesült Királyság Csehország USA

összkapacitás (MWatt) 60 313 2370 5713 2488 4884 3538 1729 12 949 9440 3077 43 650 376 21 107 2656 7289 4884 12 400 1680 10799572

% 76,4 73,7 56,8 53,4 47,3 45,0 42,2 40,7 39,0 38,2 33,8 33,0 30,6 32,1 27,6 23,6 21,9 20,1 19,8

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem A radioaktív

hulladékok elhelyezésének problémái

• az erőmű néhány évtizedig üzemel ⇔ a használt radioaktív anyagok több százezer évig is sugároznak • egy átlagos reaktorból évente 30 t kimerült fűtőelem kerül ki (150 m3 közepes, 400 m3 kis aktivitású hulladék) ⇒ 2000-re közel 200 ezer tonna hulladék • megsemmisítés: reprocesszálás (kimerült fűtőelemek újrahasznosítása) • átmeneti megoldás: felszíni vagy felszín közeli átmeneti tárolók (kockázatosabb, de állapota folyamatosan nyomon követhető, szivárgáskor gyors beavatkozás)

9

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem A radioaktív

hulladékok elhelyezésének problémái (folyt.)

• a legjobb megoldás olyan geológiai szerkezetekben való elhelyezés, amelyek: 9 földtörténetileg is nyugodtnak tekinthetők (nincs földrengés, földmozgás) 9 tömörek – szivárgó vizek nem érhetik el (víz: továbbszállíthatja a sugárzó anyagokat ill. a fűtőelemek még sokáig termelnek hőt → gőzzé váló víz a felszín felé mozog) • minden szempontból megfelelő hely kevés van, és ez is kockázatos: a földmozgást teljesen kizárni sehol sem lehet • szóba jöhető kőzetek: gránit, agyag, kősó, vulkáni tufák

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Nukleáris

balesetek

¾ több sokáig eltitkolt balesetre az 1986. áprilisi csernobili katasztrófa irányította rá a figyelmet • a csernobili események azokat az országokat bizonytalanították el, ahol még nem voltak atomerőművek ⇒ az atomerőművel rendelkező országok száma nem nőtt (csak a SZU szétesése miatt statisztikailag) • kevesebb reaktorral bíró országokra a szintentartás jellemző • néhány kitudódott, jelentősebb baleset: USA (1948, 1978, 1979), Nagy-Britannia (1952, 1953, 1985), Jugoszlávia (1958), Szovjetunió (1957, 1983, 1986), Kína (1966), Belgium (1978), Japán (2000)

10

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem EU: energia

és környezet

¾ Környezetvédelem, energiahatékonyság, energiatakarékosság az EU 25-ben • EU Fehér Könyv: megújuló energiaforrások teljesítménynövelése (6% → 12% (2010)) • 2001/77 Irányelv a megújulókból történő villamosenergia-termelésről (14% → 22% (2010)) • 2002/91 Irányelv az épületek energiahatékonyságáról • 2003/30 Irányelv a bioüzemanyagok felhasználásáról • 2005. évi Zöld Könyv: az energiahatékonyság javítása

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem EU: energia

és környezet

• megújuló energiaforrások támogatása ⇐ környezetvédelmi szempontok ⇐ ellátási biztonság fokozása (kisebb egységekben termelt villamos energia) ⇐ kisebb a szállítási veszteség (közelebb a fogyasztókhoz) • fosszilis energiák veszíteni fognak árelőnyükből (internalizálódó környezetvédelmi költségek) • Kiotoi vállalás: 2003-2012: -8% emisszió 1990-hez képest

11


Magyarország primer energiatermelésének szerkezete (Mo körny. állapota 2005)

• vill. energia termelés: 432,5 PJ (2003) (42% atomE) • vill. energia felhasználás: 1092 PJ (2003) • import: kb. 60%, főleg földgáz

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Magyarország

energiapolitikája: prioritások

• a megújuló energiák felhasználásának növelése (most: 3,6%, 2010-ig: 6-7%) • üvegházhatású gázok kibocsátásának 6%-os csökkentése • energiaforrás diverzifikáció javítása • energiatakarékosság, energiahatékonyság javítása (energiaintenzitás csökkentése) • az energiaellátás biztonságának növelése, új földgáztároló kapacitások építése • légszennyezés savas komponenseinek (SO2, NOx) csökkentése • az üzemanyagok környezetvédelmi követelményeinek megfelelő minőség szabályozása • a megújuló energiaforrások részarányának növelése a hajtóanyagokban

12

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Megújuló

energiaforrások

¾ használatuk indokai: • üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentése, klímaváltozás megelőzése • az importfüggőség csökkentése, helyi energiaforrások kihasználása • munkahelyteremtés, vidék fejlesztése • mezőgazdasági túltermelés levezetése (energiaerdő, energetikai növénytermesztés) • innovatív, decentralizált energiatermelési technológiák elterjesztése


Napenergia

• A napenergia hasznosítása passzív (építészeti) eszközökkel – települési szinten – építményi szinten • A napenergia hasznosítása aktív (épületgépészeti) eszközökkel – napkollektoros berendezések – fotovillamos hasznosítás

13


napkollektor


Napelemek alkalmazása Berlinben

14


Hőszivattyú

• fűtésre, hűtésre és használati melegvíz előállítására • a hőszivattyú a működtetésére felhasznált energiát nem közvetlenül hővé alakítja, hanem a külső energia segítségével a hőt az alacsonyabb hőfokszintről egy magasabb hőfokszintre emeli, legtöbbször a föld, a levegő és a víz által eltárolt napenergiát hasznosítva


A hőszivattyú működésének elve (hasonlít a hűtőgép működéséhez)

15


Hőszivattyúk

talajkollektoros

talajszondás

talajvízkutas


Biomasssza

A BIOMASSZA CSOPORTOSÍTÁSA keletkezési szint szerint •elsődleges (mezőés erdőgazd. hulladék, energia célnövény term.) •másodlagos (állattenyésztés melléktermékei) •harmadlagos (élelmiszeripar melléktermékei, emberi hulladék)

átalakított energiahordozó fajtái MO – mobil berend. üzemanyaga (repceolaj, alkohol) EL – elektr. energia termelő aggregát üzemanyaga (biogáz, fagáz, gőz) HE – hőenergia ellátóberend. üzemanyaga (szalma, fahulladék)

végtermék szerint alkohol biodízel biogáz depóniagáz fagáz biobrikett, tüzipellet tüzelőanyag

tárolhatósága szerint •jól tárolható (tüzifa, biobrikett, biodízel, alkohol) •közepesen tárolható (szárított biomasszák, bálázott szalma) •nehezen tárolható (biogáz, nedves biomassza, állati trágyák)

16

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem A biomassza

alapú energiatermelés előnyei

• CO2 kibocsátása: zárt ciklus • melléktermék, „gyártása” nem igényel külön beruházást • szállítása kevésbé költséges és környezetszennyező • fűtőértéke (13–16 MJ/kg) megközelíti a barnaszenekét, és meddőt nem tartalmaz • hamutartalma 2–8%, amely közvetlenül felhasználható talajjavításra • homogén formában (brikett, pellett, faapríték) komfortossága azonos a szénnel, de annál sokkal környezetbarátabb • alkalmazásukkal elősegíthető a fenntartható fejlődés, kímélhető a földi bioszféra

lehetőségei biomasszából

Pécsi és Borsodi Hőerőmű

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Az E-termelés

17


Biogáz

¾ A biogáz előállításának alapanyagai: • mezőgazdaságból származó másodlagos biomassza (elsősorban állati eredetű szerves trágya) • mezőgazdasági melléktermékek • élelmiszeripari melléktermékek • biomassza céljára termelt növények • kommunális hulladék szerves része • települési szennyvíziszap

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Biogáz:

előnyök

• szerves hulladékok ártalmatlanítása • hulladéklerakók tehermentesítése • káros emissziók csökkentési lehetősége • környezetszennyezés csökkentése • energiatermelés hulladékokból • decentralizált energiatermelés, kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés • integrált hulladékgazdálkodás, anyag és energia körfolyamatok helyi, kistérségi zárása • gazdasági, pénzügyi előnyök

18

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Biogáz termelése,

hasznosítása

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Bio-motorhajtóanyag

tervek Magyarországon 2003/30/EK Irányelv alapján

• a bio-üzemanyagok magyarországi felhasználását a 2233/2004 (IX.22.) korm. határozat írja elő • 2010: a forgalmazott üzemanyagokban a bioüzemanyagok energiatartalomra vetített részaránya el kell, hogy érje a 2%-ot • a jövedéki adó visszatérítése 2010. december 31-ig érvényben marad • meg kell vizsgálni az elhasznált étolaj-hulladékok biodízel gyártásra történő felhasználásának lehetőségét

19

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Bioüzemanyagok

tervezett felhasználása Magyarországon 2010-ig

Bio-ETBE (etil-tercier-butil-éter): bioetanolból előállított benzinkomponens RME (repcemetil-észter): biodízel, a repceolaj észteresített formája


• • ¾ •

• ¾ ¾ ¾

Vízenergia

néhány ország esetében jelentős tényező vízerőművek, ár-apály energia környezeti problémák gátak mögötti tó: 9 megemeli a talajvízszintet 9 gyorsan feltöltődik 9 alatta a folyók kevesebb hordalékot szállítanak ⇒ pusztuló deltatorkolatok 9 értékes területek kerülnek víz alá, emberek áttelepítése folyók ökológiai értéke csökken magas építési költségek káros anyag kibocsátás nincs műszakilag hasznosítható készlet 11-20%-át hasznosítják

20

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Kiskörei


Forrás: Mindentudás Egyeteme, Kovács Ferenc (2003)

vízerőmű

Vízerőművek aránya a villamosenergia-termelésben (2000) % 1. Norvégia 99,45 2. Izland 82,47 3. Luxemburg 71,67 4. Ausztria 70,37 5. Új-Zealand 66,41 6. Kanada 60,97 7. Svájc 58,01 … 15. Franciaország 13,37 19. USA 6,86 27. Magyarország 0,51 Világ OECD 14,39

21

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Geotermikus

energia

• geotermikus grádiens (Mo: 50°C/km) • fűtés, mezőgazdaság, balneológia • a hőpazarlás elkerülésére komplex hasznosítás kellene minél inkább: a még nem teljesen lehűlt vizeket is használni kellene! fűtőradiátorok ⇒ használati melegvíz ⇒ padlófűtés, strandfűtés • energiatermelés: forró vízzel egy hőhordozó közeget elgőzöltetnek ⇒ kitáguló gőz meghajt egy turbinát ⇒ villamos energia termelés (kevés helyen)

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Termálkutak

Magyarországon

22

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem A geotermikus

energia környezetvédelmi előnyei

• helyi viszonylatban egy adott fogyasztó igényét akár 100%ban is kielégíti • komplex hasznosításra, környezetbarát technológiák megvalósítására sokféle lehetőséget kínál • CO2 kibocsátás elhanyagolható • használata nem tartalmaz semmilyen szállítási kockázatot • a termálvíz üzemű erőmű nem zavarja a természetes tájképet, így a természetbe történő beavatkozás a lehető legkisebb mértékű • az alacsonyabb hőmérsékletű termálvizek hasznosításánál – mint hőforrás – tág tere nyílik a hőszivattyúk alkalmazásának


Szélenergia

¾ megelőző évszázadokban: igen sok szélmalom • Mo. Alföld: 1906-1920: t. m. 500 db • Dánia 20. szd. eleje: 30 ezer db • Németo. 1875: 30 ezer, 1933: 4500 db ¾ robbanómotorok elterjedése visszaszorította ¾ 1970-es évek olajválsága: kis teljesítményű szélturbinák üzembe állítása ¾ napjainkban: jelentős fejlődés • technológia is gyorsan fejlődik • lokális felhasználás (szélmotorok, kis teljesítmény) • nagyteljesítményű szélerőművek (hálózatra csatlakoznak)

23

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Szélenergia

hasznosítás a világon

Forrás: Tóth P. 2006

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Szélenergia:

előnyök

• A szélenergiára alapozott villamos energiatermelés „tiszta technológia”. Szinte nincs üvegházhatású gáz kibocsátás • A legújabb kutatási eredmények szerint kontinentális feltételek mellett is gazdaságos lehet • A szélerőművek működése nem akadályozza, hogy a felállítás helyén továbbra is mezőgazdasági tevékenységet folytassanak • A teljes életciklus analízis alapján az „offshore” szélerőműveknél a szélerőmű teljes életciklusában felhasznált villamos energia a szélerőmű kilenc havi villamos energia termelésével, míg „onshore” szélerőműveknél 8 havi villamos energia termeléssel fedezhető

24

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Beépített szélenergia

kapacitások



Szélerőművek Ausztriában

25


Európában

• Európa: a világ beépített szélerő-kapacitásának kb. 70%-a • szélgenerátorok telepítése: a szél intenzitása és megbízhatósága • ⇓ Nyugat-Európa tengerparti sávjában koncentrálódik • terjeszkedés a selfekre és a szárazföld belsejébe is • (tengeri szélfarmok: nagyobb szélerősség, de nagyobb a beruházás költsége is) • lehetőségek: tengeri szélenergia-kapacitások kihasználása (egész Európa vill. E igényét fedezni lehetne velük elvileg) • Szélenergiából történő villamosenergia-termelés részesedése az EU villamos energia felhasználásának százalékában: 2005-ben 2,8%, 2010-ben 5%, 2030-ban ~20%

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Az EU szélenergia

kapacitása


26

Széchenyi Környezetvédelem István Egyetem Szélenergia:

Magyarország


Széchenyi Erőmű helye István Várpalota -Inota Egyetem Kulcs Mosonmagyaróvár Mosonmagyaróvár Mosonszolnok Mosonszolnok Erk Újrónafő Szápár Vép Bükkaranyos Mosonmagyaróvár Mosonmagyaróvár Mosonmagyaróvár Mosonmagyaróvár Mosonmagyaróvár Mezőtúr Törökszentmiklós Mosonmagyaróvár Felsőzsolca Csetény Ostffyasszonyfa

Beépített telj. MW 0.250 0.600 0.600 0.600 0.600 0.600 0.800 0.800 1.800 0.600 0.225 2.000 2.000 2.000 2.000 2.000 1.500 1.500 10.000 1.800 4.000 0.600

Kereskedelmi üzem 2000 2001. május 23. 2003 2003 2002. december 19. 2002. december 19. 2005. május 1. 2005. június 2005. augusztus 9. 2005. július 10. 2004 2005. december 2005. december 2005. december 2005. december 2005. december 2006. augusztus 2006. augusztus 2006 augusztus 2006szeptember 2006 szept., okt. 2006. augusztus

27


hasznosítás Magyarországon

12

Megtermel villamos energia (GWh)

9.8

10 8 6

5.4 3.74

4 2 0 GWh

0.92

1.12

2001

2002

2003

2004

2005



A vízenergia nélkül!

Forrás: Mindentudás Egyeteme, Kovács Ferenc (2003)

A megújuló energiaforrások aránya a villamosenergia-termelésben (2000) % 1. Dánia 11,71 2. Luxemburg 2,50 3. Németország 1,60 4. Spanyolország 1,58 5. Görögország 1,52 6. Hollandia 1,01 7. Írország 0,96 … 13. Franciaország 0,12 19. Belgium 0,02 23. Svájc 0,02 Világ OECD 0,30

28

Környezetvédelem (KM002_1)

Recommend Documents