ENERGETIKA ÉS ENERGETIKA ÉS KÖRNYEZETKÖRNYEZET

Reményi KárolyReményi Károly

2012 október 182012 október 18

A SCFI-ből leváltak a katasztrófa tudományok, néhány:

- Napkoronakilökődés- Aszteroidák, meteoritok- Földrészek egyesülése (kb. 4 - milliárd év) - Tengerszint emelkedés, jégmezők elolvadása (összes jég 114m emelkedés)- A Golf áramlás leállása- A Föld pólusváltása- Az energiaforrások elfogyása (a realitásokon túl)- Klímaváltozás (a realitásokon túl)

Fosszilis és atomenergia a világon

EJ

Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 62. k. 6. sz. 2010. p. 7.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

1990 2000 2007 2008

pri

mer

ener

gia

-fel

haz

nál

ás, E

J/a

atomgázszénolaj

320354

435 443

41% 42% 38% 37%

31%31%

25%30%

23%26%

25% 26%

6%6%

7%6%

10. 15. Ábra. LNG gőz (nem ég) és meggyulladt LNG

Imagine: 20 Times the Volume of LNG that Incinerated One Square Mile of Clevelan

10. 16. Ábra. Cleveland-ot elborító LNG tűz

Egy szabványos tartályhajónak (125000m3) az energia-tartalma megfelel hét-tized megatonna TNT-nek vagy 55 Hiroshimai bombának, (Hirosima 13 kilótonna TNT, 54 TJ; Nagaszaki 21 kilótonna TNT, 88 TJ).

A magyar energiapolitika sarokpontjai

1. A hazai vízenergia hasznosítási lehetőségek korrekt bemutatása (Nagymaros kérdése)

2. A globális felmelegedéssel kapcsolatos

magatartás 3. A természeti közvetlen energiaforrások

(megújulók) szerepe és hatása (támogatás, beruházás stb.)

4. A nukleáris energia jövője, megoldások (a hozzáállás javuló)

5. Az energetikai fejlesztések finanszírozhatósága

A karbon nemszennyezőanyag.

-A karbon az univerzumban a negyedik legelterjedtebbelem.

-A földi élet alap-feltétele.

-A víz, az oxigén és a szén-dioxid az életfennmaradásánakhárom legfontosabb alkotója.

-A légköri CO2 lét-eleme mind a növényzet, mind azállatvilág és az ember létezésének.

-Forrása a protein-, a szénhidrát- , a zsír- és másorganikus molekuláknak, amelyekből az élet táplálkozik.

A jég átlagos vastagsága megközelítőleg 2000-2200 méter. Az antarktiszi jég térfogatát kb. 29 millió km³-re becsülik. Összehasonlításképpen Grönlandon csupán 2,6 millió km³ jég van, az Alpokban pedig az összes gleccser össztömege 290 km³.

terület(106 km²)

térfogat(106 km³)

tömeg(1015 tonna)

közepes vastagság

(km)

Antarktisz (belföldi jég + selfjég)

13,6 28,2 25,4 2,2

Grönland 1,7 2,7 2,4 1,6

Arktikus szigetek 0,35 0,2 0,2 0,6

Sarki területeken kívüli hegyvidékiés platógleccserek

0,23 0,04 0,04 0,25

Föld összesen 15,9 31,1 28,0 2,1

Az Antarktiszi jégmező kiterjedése kb. 13,3 millió km², míg az Északi-sarkot, a környező szigetvilágot és kontinensperemeket együttvéve is csupán 2,1 millió km²-nyi jég borítja.

A globális felmelegedés szokatlan mellékhatásának köszönhetően az utóbbi évtizedek során növekedett az Antarktisz körüli jégtakaróAz arktikus jégtakaró kiterjedése viszont negatív rekordot ért el 2007-ben.

Az időjárási űrszondák közvetlenül nem hőmérsékletet mérnek, hanem különböző hullámsávokban a sugárzást. Az eredményeket matematikailag kell hőmérsékletté konvertálni.

1978 óta működik mikrohullámú szonda (MSUs) a National Oceanic and Atmospheric Administration poláris pályájú szatelitjén, mérve a légköri oxigén mikrohullámú sugárzásának változását, amellyeka légköri rétegek hőmérsékletének változásával is arányosak.

Az infravörös sugárzás mérésével a tenger felület hőmérsékletének adatait 1967 óta gyűjtik.

1880 – 89 ------------------------------------------------------------------------- 2000 – 09 NASA hőmérsékletváltozási térképek 1951 – 1980 átlagához viszonyítva

1960 – 69 NASA térkép 1951 – 1980 átlagához viszonyítva

2000 – 2009 NASA térkép 1951 – 1980 átlagához viszonyítva

Fotoszintézis

CO2 + 2H2O + fényenergia / CH2O / + O2 + H2O

Ahol / CH2O / szénhidrát ( glükoz, hat C cukor )

A van Niels általános egyenlet : CO2 + 2H2A + fényenergia / CH2O / + 2A + H2O

6CO2 + 12HyO + fényenergia C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

a glükoz szintéziséhez szükséges szabad energia: +2.870 kJ/mol.

6x8 darab vörös foton 7668 kJ Hatásfok= 38%6x8 darab kék foton 15330 kJ Hatásfok= 19%

C146

izotóp 5700 év felezési idővel bomlik le.

eNC 14146

1

2

T 5700év

A növények a szenet a légkörből veszik fel. A szén beépül a növényekbe, bennük nem termelődik több radioaktív szén. Az élő fában ugyanannyi az arány, mint a légkörben. Minél öregebb a minta, annál kevesebb radioaktív szenet tartalmaz. A friss minta és a lelet radioaktív széntartalmának (aktivitásának) arányából a lelet kora meghatározható. A módszer kb. 50000 évre visszamenőleg használható.

6. 5. Ábra. A különböző mérőhelyek mérési eredményei

6. 6. Ábra. Az Északi-félteke CO2 koncentráció változása 1812 – 1961 között, a történelmi mérések szerint,

138 éves-átlagnak az éves középértékei alapján, a Keeling-féle görbe, az Északi-félteke hőmérséklete (CRU 2006), a CO2 koncentráció az Antarktisz jég-furarokból Neftel 1984 alapján

6. 24. Ábra. A hőmérséklet arányok érzékelésére szolgáló ábra, a teljes üvegházhatás tartományban, és a legfelső tartományban való együttes ábrázolással.

6. 9 Ábra. Az O2 koncentráció változása az évmilliók során

A Keeling cikk fluxus táblázata:Folyamat Az O2 fluxus és a CO2 fluxus arányaFotoszintézis és a talajlégzés 1,05aCO2+ H2O ↔ CH2O + O2

Fosszilis tüzelőanyag égés 1,42bCHy + (1 + y/4) = y/2H2O + CO2 Az óceánok többletfelvétele 0H2O + CO2 + CO3═ 2HCO3─

Az óceáni fotoszintézis és légzés 2 – 8 c

106 CO2 + 16NO3─ + H2PO4─ + 17H+ ↔ C106H263O110N16 P + 138O2

6. 7. Ábra. Mauna Loa mérései

6. 11. Ábra. A légköri oxigén – nitrogén arány és a szén-dioxid változása.

6. 11. Ábra. A szezonális oxigén – nitrogén arány változása.

Antracit C 86%, H 3,7% 0,25 1,25 Lignit C 19,7% H 1,7% O 8,5% 0,26 1,0

Biológiai anyagokC6H12O6 + 6O2 =6H2O + 6CO2 (glükóz) 2 1 3814C2H6O + 3O2 = 3H2O + 2CO2 (etanol) 3 1,5 1513CH4O + 1,5O2 = 2H2O + CO2 (metanol) 4 1,5 878

Kérges fa C 47% H 6% 0,77 1,4

Tüzelőanyagok Hidrogén és karbon Oxigén fluxus és Fejlesztett hő és a reakciók arány H/C szén-dioxid fluxus aránya MJ/mól

arány O2/CO2

Fosszilis tüzelőanyag Fűtőérték Fajlagos oxigénigény MJ/kg

6

10. O2mól/MJ

Antracit C 86%, H 3,7% 35,3 2540 Lignit C 19,7% H 1,7% O 8,5 8,52 1813

Biológiai anyagokC6H12O6 (glükóz) 21,2 1573CH4O (metanol) 27,4 1710 C2H6O (etanol) 32,9 1980

Kérges fa C 47% H 6% O43% 18,1 1492 (Nedvesség és hamumentes)

“Everything should be made as simple as possible, but no simpler.” (Mindent olyan egyszerűen kell csinálni ahogyan

lehetséges, de nem egyszerűbben)

Einstein

A Föld termikus egyensúlya

A Föld energetikai egyensúlyát meghatározó paraméterek:

-A Föld forró belsejéből a föld felszín felé áramló hőtől -A Napból érkező sugárzástól (napkitörések, föld pálya, stb.)-A föld felszín által visszavert sugárzás spektrumától (albedó, növényzet, vízfelület, stb.)-A Földről az űrbe visszatérő hosszúhullámú sugárzástól (jelentős az üvegház gázok szerepe) -A Földre érkező hősugárzásból a vegyileg megkötött részaránytól-A Földre érkező hősugárzásból a biológiailag megkötött részaránytól.

Abszolút fekete TF

Hőmérs.

Abszolút tükörTT Hőmérs.

TF>TT

Indulás

Tökéletesen hőszigetelt rendszer. TF hirtelen megnő. Mi történik?

Mi lesz a termodinamika 0-ik főtétele szerint? Reményi dilemma

A két test esetén különböznek a hőmérsékletek, az abszorpciós- és emissziós tényezők. Az egyéb geometriai és fizikai jellemzők megegyeznek.

Az elemzés alptételei

1.A Föld, a világűrben termikus egyensúlyban van. A Napból kapott energiát teljes egészében visszasugározza a világűrbe. Ez azt jelenti, hogy a Földnek a világűrbe való kisugárzasát jellemző globális-, vagy átlaghőmérséklete nem változik (amennyire a Nap-állandó állandó).

2. általában nem tisztázott minek a hőmérsékletéről beszélünk.

3. Ha egymás mellé helyezett sík, abszolút fekete testre és sík, abszolút visszaverő (fényes) testre beső sugárzásból a visszavert sugárzással állapítunk meg hőmérsékletet, azonos értéket kapunk.

4. A légkör felmelegedésének alapjául szolgáló hőenergiát helyesen az alkotó gázok abszorpciójának ismeretében számíthatjuk ki.

5. A légkör összetételének megállapításához legfontosabb a teljes szénciklus ismerete.

6. A szén az életfolyamatok legfontosabb eleme.

7. A szén-dioxid koncentráció mérése körültekintően megválasztott mérési hellyel viszonylag jól megoldható (gáztörvények érvényesülése).

8. Viszonylag jó alapadatként tehát a Nap-állandó és a szén-dioxidkoncentráció áll rendelkezésre.

9. Az átlagszámításokhoz - pl a hőmérsékletnél - a viszonylag legegyszerűbb fizikai számításokat kell használni.

10. A monumentális modellek eredményeiben nagyon nagy az eltérés (jelen évszázadra 1,1 – 6,4 oC felmelegedés, IPPC), nagyon bizonytalan intézkedéseket lehet ezekre alapozni.

11. A reális értékekhez való alkalmazkodás, biztonságosabbnak látszik.

A globális mértékű, a szén-dioxid szerepének elméleti számításaihoz, mérésekkel is alátámaszthatóan használható adatok a következők:

A légkör határán a napsugárzás (Napállandó)

A légkör tömege és összetétele

A CO2 abszorpciós tényezője

A gázon áthaladó sugárzás-gyengülésegyenlete.

gg

gg

plg

CO

kplg

a

a

ea

Mitorpl

T

plk

ea

712,01

712,0

100038,01

8,0

1

2

6.20. Ábra. A szén-dioxid emisszió-képességének változása a koncentráció és a légköri nyomás függvényében (Reményi 2012)

A Föld felületére írva fel a mérleg egyenletet a gázréteg közbeiktatása miatt magasabb hőmérséklet adódik.S=1385 W/m2; Te=279,5 K

290,10,1380,7854,640,091600

289,60,1330,7553,90,076500

289,40,130,7363,50,068450

288,60,1220,692,70,053350

287,80,1140,652,170,0425280

KBeer koeff.m.bartömeg%ppm

TeεgagplCO2

Ahol S - a Napállandó W/m2

pl – a Föld felületére redukált CO2 rétegvastagság és a nyomás szorzata m.barag – a CO2 rétegen áthaladó sugárzás intenzitásának gyengülése εg – a CO2 relatív emissziós tényezőjeTe – a Föld felületén a hőmérséklet,

A tároláshoz négy nagy szén-tároló áll rendelkezésre: a növényzet, a száraz-földi bioszféra (beleértve a folyókat és a talajt), az óceánok és az üledékek, beleértve a fosszilis tüzelőanyagokat.A tárolók közötti karbon mozgást különböző kémiai, fizikai, geológiai és biológiai folyamatok idézik elő. A legnagyobb karbon készlet az óceánokban van. A Földön körül-belül 46793 GtC

(gigatonna karbon, 109 t) karbon van a tárolókban. Ennek megoszlása: Tároló GtC

Légkör 750Vegetáció 610Talaj 1580Tenger biológiai 3Mély tenger 38100Fosszilis és cementgyártás 4000Nem-oldódó organikus karbon 700Folyók, óceánok felülete 1020Összesen: 46793Az éves körforgásban részt vesz: Tároló csoport GtC/évTalaj + vegetáció 121,6 Tenger 92Összesen 213,6Emberi tevékenység kb. 6,6

The compiled proxy records generally show that

atmospheric CO2 levels during the late Miocene (~12-

5 myrs ago) were near pre-industrial values.

This modeling effort indicated that global temperatures 11.61-7.25 myrs ago

may have been as much as 4.5°C warmer than modern.

La Riviere, et al (2012): Late Mioccene

Decoupling of Oceanic Warmth and Atmospheric Carbon Dioxide Forcing. Nature, Published 06 June 2012

 

6. 14. ábra. Arrhenius által számolt adatok és a valóság

6. 15. Ábra. A rövid-távú oszcillációk szemléltetése ( UAH MSU: UAH University of Alabama in Huntsville - MSU Micowave Sounding Units, 2011)

Kiragadva talán a legfontosabb sávot, az alsó troposzférát megállapítható, hogy szignifikáns változási jelleg nem igazolható. Inkább váltakozva 2 éves, majd 4 éves melegedési és hülési szakaszok figyelhetők meg, ami a Föld igen jó termikus egyensúlyi állapotára utal.

Lehetőségek a Földnek a globális felmelegedéstől való megmentésére ?BBC Exclusiv 2008. 04. 20.

1. Sokmillió üveg korongot feljuttatni a súlytalansági határig, hogy visszatükrözze a napsugarakat (napernyő)

2. Sok ezer hajót a tengerekre, amelyek vizet

porlasztanának, mesterségesen felhőt képezve

3. A vulkánok mintájára a sztratoszférába ként (kénszulfát aeroszolt ?) juttatva leárnyékolni a Földet (Paul J. Crutzen, az ózon pajzzsal kapcsolatban Nobel díjat kapott tudós, 1997-ben Teller Ede is támogatta az ötletet ).

4. A zöld algák szaporítása a tengerekben nitrogén vegyületekkel a CO2 lekötésére (fotoszintézis)

5. Mű fák készítése a CO2-nek a levegőből való

leválasztására és tárolókban történő elhelyezésre. (miért jobb, mint a nagy koncentrációjú forrásnál VALÓ leválasztás ?)

Magyarország 2012 januárjában halasztást kért a kvóták bevezetésére, de az sem teszi elkerülhetővé hogy a villamosenergia-ár, 2013-ban emelkedjen a CO2 költségek villamosenergia-árba való beépítése után.

Költségvetési szempontból jelentős, mintegy 100 milliárd forintos nagyságrendű hatása lehet 2020-ig számolva a kvótakereskedelmi rendszer változásának.

China is building two large power stations every week

"

Mr Ashton told, UK„We need to convince China that they don't have to make a choice between prosperity and protecting the climate”.

1. Energiaforrások (szén, olaj, gáz, egyéb) pár év-századra rendelkezésre állnak 2. Ha a növekedési ütem 1,5%-os, akkor az energiaigény 10 év múlva 1,16 20 év múlva 1,35 50 év múlva 2,1 100 év múlva 4,43-szoros lesz

3. A jelenlegi 1milliárd gépjármű plusz 1 milliárddal szaporodik 2035-re

4. A megújulók drágák, és az élelmiszerárakat is növelik (bioenergia)

5. A megújulók el kell viseljék a támogatás csökkenését, önmagában gazdaságosak kell legyenek

6. A társadalmat korrektül kell tájékoztatni az alternatívák közötti választáskor (energia-árak)

KÖVETKEZTETÉSEK

12.

A jóslatok még soha

nem valósultak meg