Megújuló energiák
használata a mindennapi életben Győr 2010 január 27.
Pozsgai András okl.vill. mérnök, környezetvédelmi szakértő EU programok szakértője
1
A világ energia felhasználása 2060 ig
2
Miről is beszélünk? Üvegházhatásnak nevezzük azt a jelenséget, amely során a napsugárzás be tud hatolni a Föld légkörébe, a felszínről visszasugárzott energia egy része azonban nem jut ki belőle, mert a légkörben megtalálható por és üvegházhatású gázok nem engedik ki. Az üvegházhatás kialakulásának meghatározó mozzanata az, amikor a visszaverődés során az energia jellege megváltozik: fényből hőenergia lesz. A hőenergia egy része pedig bennreked, ezért a légkör felmelegszik. 3
Az üvegházhatás • A nap 98%-át kitevő hidrogénatomok termonukleáris fúzió során alakulnak át héliumatommá. • A felszabaduló energia a Nap felszínéről elektromágneses sugárzás formájában lép ki. • Ezen belül:7% röntgen és UV,46% látható fény, 47% infravörös • A magas légköri Ózon az UV és Röntgen sugárzás nagy részét elnyeli. • A vízgőz és a széndioxid az infra tartományban jelentős abszorbens • Ez a légkör hőmérsékletének növelésére fordítódik.
4
Elektromágneses hullámok Látható fény
5
AZ ÜVEGHÁZI GÁZOK JELLEMZŐI CO2
CH4
N 2O
CF
az ipari forradalom előtti koncentráció
280 ppm
700 ppb
275 ppb
koncentráció 1994-ben
358 ppm
1720 ppm
312 ppb
50-200
12
120
12
relatív üvegház-gáz hatékonyság
1
21
310
9700
változás %-ban
28
150
13
légköri tartózkodási idő (év)
0,27 ppb
6
A megújuló energiaforrások Folyamatosan,emberi mértékkel időtlenül megújulóan rendelkezésre álló, regenerativ energiaforrások Ilyenek: a napsugárzás,a földhő, a szél, a vízenergia a fotoszitézissel létrejövő szerves biomassza (fa, növények stb.) és annak másodlagos termékei.
7
Megújuló energia: • Azon energiahordozók, amelyek hasznosítása közben a forrás nem csökken, hanem újratermelődik, megújul vagy mód van az adott területről ugyanolyan jellegű és mennyiségű energia kitermelésére. Kedvező tulajdonságuk, hogy környezetszennyező hatásuk a fosszilis energiahordozókhoz képest lényegesen kisebb, felhasználásuk mérsékli a klímaváltozást okozó üvegházhatású gázok kibocsátását és a levegőszennyezést.
8
AZ EU IRÁNYELVEK 2001/77/EK irányelv Az EU-ban megújuló energiahordozóval előállított villamosenergia jelenlegi 14%-os arányát 2010-re 22,1%-ra kell növelni (erősen differenciált arányok szerint)
Fehér Könyv A megújuló energiahordozók EU-beli 5,3%-os részarányát 2010-re 12%-ra kell növelni.
2003/30/EK irányelv a bio motorhajtóanyagokról A 2005-ben felhasznált 2%-os arányt 2010-re 5,75%-ra kell növelni.
9
ELVÁRÁSOK MAGYARORSZÁG FELÉ A jelenlegi 3,6%-os megújuló energiahordozó részarány növelése - hosszú távú energiatakarékossági program
A megújuló forrásokkal termelt villamos energia 0,8%-ról 3,6%-os arányra történő emelése
10
GAZDASÁGI FEJLŐDÉS ÉS ENERGIAFELHASZNÁLÁS MAGYARORSZÁGON
11
Az energiaforrások szerkezete a fűtőérték alapján Magyarországon
Villamos energia import 1,7%
Nukleáris 11,6%
Szén 10,2%
Kőolaj 33,1%
Földgáz 39,4%
Az energiaforrások inport aránya: 66,7 %
Megújuló energiaforrás 4,0%
12
A MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK MAGYAROSZÁGON (PJ/ÉV)
13
Megújuló energia fajták • Napenergia: • Energiaforrásaink jelentős része a napsugárzásra vezethető vissza. A Föld felszínére érkező, sugárzás formájában fellépő energia nagy része hővé változik, a levegőben, a vízben és a talajban tárolva. Kisebb része kémiai úton átalakulva a növényekben elraktározott szerves vegyületekben és a fosszilis tüzelőanyagok formájában tárolódik, illetve meteorológiai energiává válik (szél, hullám, csapadék, víz). 14
Napenergia
15
Közvetett hasznosítás: • A hőenergia melegítésre, az elektromos energia mechanikai munkavégzésére használható. • Közvetlen hasznosítás: • Passzív: Kiegészítő eszköz, berendezés nélkül használják az energiát, az épületek kialakításával, tájolásával kapcsolatos. • Aktív: Erre a célra készített eszköz (napkollektor, napelem) segítségével alakítják át a nap sugárzó energiáját hővé vagy villamos energiává
16
Vízenergia • A folyók a különböző tengerszint feletti magasságból adódóan helyzeti energiával rendelkeznek • Magyarországon a vízenergia-felhasználás a múlt század végéig az egyik alapvető energiatermelési mód volt, különösen a malomiparban. A századfordulón néhány vízimalmot törpe vízerőműre alakítottak, amelyek csak elektromos energiát termelnek.
17
Vízenergia hasznosítás
18
Szélenergia: • A napenergiából származik azáltal, hogy a földet érő napsugarak a légkört különböző mértékben felmelegítve légnyomáskülönbséget okoznak. Ez a nyomáskülönbség és a Föld forgásából eredő kitérítő erő hatására a levegő mozgásba jön, szél támad. • A gazdasági megfontolások azt mutatják, hogy a szelet elsősorban azokon a vidékeken érdemes kiaknázni, ahol a szélsebesség évi átlaga meghaladja a 4-5 m/s értéket. Ez többnyire csak tengerparti helyeken van így, a szárazföld belseje felé haladva a belső súrlódás erősen csökkenti a szél sebességét
19
Széltérkép • A gazdasági megfontolások azt mutatják, hogy a szelet elsősorban azokon a vidékeken érdemes kiaknázni, ahol a szélsebesség évi átlaga meghaladja a 4-5 m/s értéket. Mosonmagyaróváron, hazánk legszelesebb részén sem haladja meg az 5 m/s értéket. Nyíregyházán van 4-5 m/s, sőt ennél nagyobb szélsebesség is, de nem tart annyi ideig , hogy ezt tartósan ki lehessen használni. • Az utóbbi időben elkészült Magyarország nagyobb magasságra jellemző széltérképe is. Eszerint az ország nagy részén mérhető a szükséges szélsebesség. (10 m magasságban 2-3 m/s, 100 m-en 5-7 m/s)
20
Szélenergia hasznosítás
21
Geotermikus energia: • A Föld szilárd kérgét alkotó kőzetek belső hője, melynek forrása a magma felől folyamatosan működő hőáramlás. Villamos energiatermelés termálvíz ill. gőz hőjének átalakításával • Közvetlen hő hasznosítás - átalakítás nélkül (pl. gyógyfürdői termálvíz)
22
Bioenergia: • Biomassza (valamely élettérben egy adott pillanatban jelen lévő szerves anyagok és élőlények összessége) segítségével állítják elő. A biogáz előállítás nyersanyagaként felhasználható az állati trágya, a mezőgazdasági élelmiszer- és takarmánynövények, valamint hulladékaik. Az élelmiszeripari hulladékok, szennyvíziszap, és a kommunális zöld hulladék. 23
Bioenergia hasznosítás • Energiatermelésre nemesített fák (pl. akác, ezüstjuhar) és lágyszárú növények (pl. káposztarepce, bambusz), takarmánynövények, faipari hulladékok tüzelése: • - gázmotorban való elégetése → elektromos áram • - közvetlen elégetés → épületek fűtése
24
Bioenergia termelés
25
A szilárd biomassza energetikai célú hasznosítását szolgáló kapacitások várható bővülése 2015-ig Magyarországon
520
600 500 400
176
MW 300 200 100 0 2005
évek
2015 26
A mezőgazdasági eredetű energetikai célú biomassza potenciál és hasznosítási lehetőségei Magyarországon
Trágyák, Biogáz, Szubsztrát 11,6%
Szalmák, energiafű, nyesedék 33,0%
Gabonafélék 27,0% Olajosnövények 6,0%
Energetikai faültetvény 22,4% 27
Biodízel • A legkedvezőbb tulajdonságú olajnövények közé sorolhatjuk a repcét, a napraforgót, a szóját és egyes pálmafajtákat. Az európai kontinensen az éghajlati viszonyokból adódóan elsősorban a repce és a napraforgó termeszthető.
28
Bioetanol • A motoralkoholok közül a világon a legelterjedtebben alkalmazott bioüzemanyag a bioetanol (víztelenített alkohol). • A bioetanolt használhatják a kőolaj alapú üzemanyag helyettesítőjeként, vagy a benzinbe keverve. • Így jön létre a bioetanol tartalma miatt • bioüzemanyagnak tekinthető etil-tercier-butil-éter (ETBE).
29
Bio-motorhajtóanyag gyártó kapacitások várható bővülése 2015-ig Magyarországon
tonna×1000
1050
1200 1000 800 600 82
400 200 0 évek
12
162
Bioetanol Biodízel
2005 2015 30
A biogáztermelő kapacitások várható bővülése Magyarországon 2015-ig
13,7
MW 14 12 10 8 6
2
4 2 0 2005 évek
2015 31
32
Hidrogén energia • Az üzemanyagcella (olyan készülék vagy berendezés, amely bizonyos éghető anyagokat és oxidáló anyagokat olyan módon reagáltat, amely folyamat eredményeképpen a készülék belső felületein elektromos feszültség-különbség lép fel, valamint hő és égéstermék keletkezik) az elemekhez hasonlóan vegyi reakciókkal közvetlenül elektromosságot állítanak elő, a különbség az, hogy míg az elemeket lemerülésük után el kell dobni, az üzemanyagcella mindaddig üzemel, amíg üzemanyagot töltünk bele.
33
Hidrogén energia telep
34
Két éves energiafa
35
Pellet prés
36
Fa pellet
37
Pellet kazán
38
Fűtés környezeti energiával Hőszivattyú elve elektromos energia kompresszor szívó vezeték
nyomó vezeték
(gáz állapotú munkaközeg)
előremenő
környezeti energia
fűtési energia
elpárologtató
kondenzátor
expanziós szelep (adagoló szelep) befecskendező vezeték
visszatérő
folyadék vezeték (folyadék állapotú munkaközeg)
39
• A környezeti hőt a föld, a levegő, a napsütés, a szennyvíz vagy bármilyen más hőforrás szolgáltathatja. Ezeknek a hőforrásoknak a hőmérséklete azonban viszonylag alacsony (nem minden esetben) ahhoz, hogy azt közvetlenül tudjuk hasznosítani, ezért azt meg kell emelni. Erre való a hőszivattyú.
40
Kompakt-talaj/víz- hőszivattyúk
41
Melegvíz + fűtés napenergiával
Kollektorfelület
•
10 – 15 m² sík kollektor
• Tároló térfogat – 500 – 1.200 liter Éves energia megtakarítás
• •
70 – 75 % a melegvíz előállítás költségeiből 29-35 % a fűtési költségből
42
Napkollektorok teljesítménye
Melegvíz / nap
Melegvíz / nap
Melegvíz / nap
Melegvíz / nap
Február
Április
Október Augusztus
Napi 45°C fokos melegvíz termelés 6 m2 napkollektor felülettel
43
Az EURO C20-AR sík kollektor jellemzői
Méret: 2151×1215×110 mm Bruttó felület: 2,61 m²
Tömeg: 48 kg Üvegborítás: reflexiómentes edzett üveg Üzemi nyomás: 10 bar
Nyugalmi hőmérséklet: 232°C Hatásfok: 85,4 % Garancia: 10 év Élettartam: 25-30 év
Beépíthetőség: ferde tetőre, tetőszerkezetbe vagy sík tetőre Karbantartási igény: nincs
44
Egyszerű szerelés tetőre
45
Meleg víz termelés napenergiával • Javasolt kollektor felület: • 1,2 – 1,5 m² /személy Javasolt tároló térfogat: 75 – 100 liter / személy Éves energia megtakarítás: 65 - 70 % a melegvíz előállítás költségeiből
46
Villanyáram termelés napenergiával • Solar napelem – Monokristály szerkezet, – Magas, 17% hatásfok – Különböző méretek, teljesítmények, feszültségek
47
Villanyáram termelés napenergiával • •
Gridpower rendszerek hálózatba történő visszatáplálásra – Mono- vagy polikristály napelemek, hálózatba tápláló készülék -8 nm felülettel segítségével, 1kW teljesítménnyel 230 voltos el. villanyáramot kapunk.
48
Villanyáram termelés napenergiával
49
Passzív épület
Szellőzés hővisszanyeréssel:
-
80% hővisszanyerés – az elhasználódott levegőből elvonják a hőt mellyel a friss levegőt felmelegítik
-
A friss levegőt talajkollektorokon keresztül előmelegítik 50
Passzív épület
-
65 nm sík kollektorral 85 000 literes tárolót fűtenek max. 95°C hőmérsékletre
-
A szezonális tárolón 500 mm vastag hőszigetelés található 51
Nyugat Európa első passzív fűtésű irodaépülete
-
A kiváló hőszigetelés 95 % energia megtakarítást jelent A jelenlegi szabványok szerint épülő épületekhez képest 10 % energiaigény
52
KÖSZÖNÖM a megtisztelő FIGYELMÜKET! 53
