mőszaki menedzserek részére 2. témakörenergia.bme.hu/~kaszas/energetika...

Mőszaki menedzserek részére2. témakör

� Primer energiahordozók, megújulóenergiaforrások közti alapvetı különbség

� Megújuló energiaforrások jellemzıi, potenciál:◦ Napenergia◦ Szélenergia◦ Vízenergia◦ Biomassza◦ Geoterma

Primer energiahordozók Megújulóenergiaforrások

� „stock” azaz állomány jellegő

� Nagy energiasőrőségő� Jól tárolható� Rendelkezésre állás

kvázi folyamatos és biztonsággal elıre jelezhetı

� „flow” azaz áram jellegő

� Kis energiasőrőség� Általában rosszul

tárolható� Rendelkezésre állás

idıszakos és elırejelzése bizonytalan lehet

Primer energiahordozók Megújulóenergiaforrások

� Kimerülı� ÜHG kibocsátás

� Kvázi kimeríthetetlen� Politikailag CO2-

semleges

Mark Tiele Westra600 milli600 milli600 milli600 millióóóó t/s H t/s H t/s H t/s H 596 milli596 milli596 milli596 millióóóó t/s Het/s Het/s Het/s He

� Nap felszínének hımérséklete ~6000K� Stefan Stefan Stefan Stefan ---- Boltzmann tBoltzmann tBoltzmann tBoltzmann töööörvrvrvrvéééénynynyny: a sugárzás

intenzitása a hımérséklet negyedik hatványával arányosE(T)= σ T4

� Wien tWien tWien tWien töööörvrvrvrvéééényenyenyenye: a maximális intenzitás hullámhossza annál kisebb, minél nagyobb a sugárzó test hımérsékleteλm*T=const(3000)

NapNapNapNapáááállandllandllandllandóóóó::::1360 W/m1360 W/m1360 W/m1360 W/m2222

400-700nm

Θ: a napsugarak és a felület normálisa által bezárt szögβ: felület dılésszögeγ: felület tájolása a déli irányhoz képestδ: adott naphoz tartozómaximális napállásΦ: szélességi fok

reak.hu

reak.hu

� Solarimeter

Vízszintes felületegységre esı direkt és szórt sugárzás mérése.

Németország

Szudán

� HHHHóóóónapnapnapnap IIIITTTT IIIITTTT' ' ' ' IIIITTTT''''////IIIITTTT nnnn(MJ/m2)(MJ/m2)(MJ/m2)(MJ/m2)

� Január 341 105 31% 33%� Február 450 151 34% 37%� Március 731 318 44% 44%� Április 953 440 46% 43%� Május 1180 595 50% 48%� Június 1226 632 52% 47%� Július 1223 662 54% 53%� Augusztus 1063 574 54% 55%� Szeptember 799 398 50% 55%� Október 576 264 46% 46%� November 372 117 31% 33%� December 299 80 27% 26%� ÖÖÖÖsszegsszegsszegsszeg 9214921492149214 4336433643364336 47%47%47%47% 43%43%43%43%

� Napsugárzás mérése

� A szszszszééééllll a levegı vízszintes áramlása.� A szelet az eltérı légnyomások

kiegyenlítıdése okozza.� A légnyomáskülönbségek elsıdlegesen a

hımérsékletkülönbség miatt alakulnak ki.� A hımérsékletkülönbségek oka a

napsugárzásból adódó – szélességi fok, eltérı felszíni, domborzati viszonyok miatt –kisebb-nagyobb felmelegedés.

� A szél kinetikus energiája

� Levegı tömegáram adott keresztmetszetben

� Szélerı-potenciál

2

2

1mwE =

Awdt

dxAm ρρ ==&

[ ]

==3

332

3

2

02

1

2

1

s

mwmA

m

kgwmP ρ&

� Kanalas anemométerrel� Kellı magasságban� Minél hosszabb távon� Rögzítendı:◦ Szélsebesség◦ Szélirány(általában 10 perces átlag adatok)

Szélsebesség gyakorisága

Energia-tartalom

� Egyszerősített képlet: vref/v = (zref/z)α

v: sebesség a felszíntıl z méter magasságbanvref: ismert viszonyítási sebesség zref magasságbanαααα:::: HellmannHellmannHellmannHellmann----ffffééééle szle szle szle széééélprofil kitevlprofil kitevlprofil kitevlprofil kitevıııı; 0,1 (sík terep) - 0,8 között

Szélprofil különbözıterepeken

� A szél energiájának maximum 16/27-ed része nyerhetı ki.

)(2

1 2

2

2

121 vvmPPPelm −=−= &

A víz helyzeti (a), illetve mozgási (b) energiájának átalakítása mechanikai – majd villamos energiává.

a; b;

A víz levezetéséhez szükséges vízfelszín lejtésének csökkentése, ezzel esés létrehozása és annak energetikai hasznosítása.

duzzasztduzzasztduzzasztduzzasztóóóóggggáááátttt

alvíz

felvízüüüüzemvzemvzemvzemvíííízcsatornazcsatornazcsatornazcsatorna

folyómeder

� Vízerı-potenciál (elméleti teljesítıképesség):

[ ]mHs

mV

s

mg

m

kgW

s

J

s

Nm

s

kgmWTo

=

===

3

233

2

&& ρ

Esés-tartóssági görbe

Teljesítménytartóssági görbe

Vízhozam-tartóssági görbe

biológiai eredető szervesanyag-tömeg, a szárazföldön és vízben található élı és nemrég elhalt szervezetek (növények, állatok, mikroorganizmusok) testtömege; biotechnológiai iparok termékei; és a különbözı transzformálók (ember, állatok, feldolgozó iparok stb.) összes biológiai eredető terméke, mellékterméke, hulladéka.

� Elsıdleges biomassza: a nnnnöööövvvvéééénynynynyi fotoszintézis által elıállított szervesanyag; a természetes vegetáció, a szántóföldi és kertészeti növények, az erdı, a rét és legelı, a vízben élı növények.

� Másodlagos biomassza: áááállatllatllatllatvilág, gazdasági haszonállatok összessége, továbbá az állattenyésztés fıtermékei, melléktermékei és hulladékai.

� Harmadlagos biomassza: biológiai eredetőanyagokat felhasználó ipar ipar ipar ipar melléktermékei, hulladékai, települések szerves eredető szilárd és folyékony hulladékai, biotechnológiát alkalmazóipar egyes melléktermékei.

Fotoszintézis

C6H12O6 + 6 O26 CO2 + 6 H2Onapfény

légkör

Glükóz (szılıcukor)

répacukor, keményítı, cellulóz

zsírok, fehérjék

� ÉÉÉÉlelmiszeriparlelmiszeriparlelmiszeriparlelmiszeripar� KKKKöööönnynnynnynnyőőőőiparipariparipar◦ RuhRuhRuhRuháááázatzatzatzat◦ PapPapPapPapíííírrrr◦ BBBBúúúútortortortor…………stb.stb.stb.stb.

� EnergetikaEnergetikaEnergetikaEnergetika◦ Mechanikai energia Mechanikai energia Mechanikai energia Mechanikai energia

/k/k/k/köööözlekedzlekedzlekedzlekedéééés/s/s/s/◦ HHHHıııı◦ Villamos energia Villamos energia Villamos energia Villamos energia

(+ h(+ h(+ h(+ hıııı).).).).

Elıállítás, keletkezés

Begyőjtés, szállítás, tárolás, elıkészítés

Feldolgozás:szek. en.h. elıállítása

Hı

Vill.en.

Üzemanyag

� Aprítás� Bálázás� Préselés� Alkoholos fermentáció

� Pirolízis� Anaerob fermentáció

Szilárd

Folyékony

Gáz

Kazán, gızerımő

Üzemanyag

Gázmotor

� Föld keletkezésekor az anyag mozgási energiája hıvé alakultJelenleg a tárolt hıleadása történik.

� A földkéregben található radioaktív izotópok bomlása. ◦ thórium 232, ◦ uránium 238, ◦ kálium 40

� A kızetek hıtartalmából származó energia

� A Föld magjának hımérséklete kb. 7000K

� Hıáram függ:◦ Földkéreg vastagsága

(hıvezetés) vagy◦ hıhordozó közeg (víz)

jelenléte (konvekció)

Forrás: Godfrey Boyle

� Hımérséklet-emelkedés értéke a Föld belseje felé haladva [°C/km]

� Átlag: 3 °C/100m

A talaj felsı rétegének hımérsékletét a napsugárzás jelentısen befolyásolja

Mélység [m]

Hımérséklet [°C]

� Hımérséklet◦ kis entalpiájú (t<90 oC),◦ közepes entalpiájú (t=90-200 oC),◦ nagy entalpiájú (t>200 oC).

� Nyomás� Tároló nagysága� Víz utánpótlás

� Gáztartalom � Sótartalom

Forrás:

World Energy Council