Energia és környezetvédelem

2008. Augusztus 29.

BSC II.évf

Dr. Bank Klára, egyetemi docens

Alapfogalmak • energia : munkavégző-képesség

• energia-termelés: (→folyamat!)az ember ÖNMAGA és a TERMÉSZET közé eszközöket illeszt

ezek olyan ügyes eszközök: amelyek transzfor-málják a természeti adottságokat abba az új formába, amelyik alkalmas arra, hogy munkavégzésre használjuk fel!

(eszközök például: tűz, napkollektor, hőszivattyú, stb.)

• Energiahordozó -► energiaforrás:Olyan természetben előforduló anyag, (vagy jelenség), amelyből az ember képes a

mindennapi élete során, a számára szükséges energia-fajtát előállítani. (pl.fűtés,világítás)

• Energiaforrások alaptípusai: 1. A természethez való viszonya, és az emberi közreműködés szerint (fogyó, megújuló) 2. A felhasználás módja, mikéntje szerint (elsődleges, másodlagos)

Természeti erőforrások osztályozásaFogyó erőforrások

(stock jellegűek, mennyiségük véges)Megújuló erőforrások

(flow jellegűek, term törvényei szerint regenerálódnak,ember által érzékelhető idő alatt)

A felhasználással elfogyasztott

Elméletileg (részben gyakorlatilag) újrahasznosíthatók

A kritikus zóna kockázata nélkül

A kritikus zóna kockázatán

belüliekFosszilis fűtőanyagok:kőszénfajták,tőzeg,kőolaj,földgáz.Nem égő gázok.Hasadó anyagok.Ércek.Felszín alatti vizek egy része

Ércből kivont fémekElemi és nemfémes ásványok

NAPENERGIAGeotermikus energiaLégkör, légköri energiák (szél).Víz (vízi energia)Tengerjárás.Hullámzás.Tengeri áramlatokBiomassza

Növényvilág.Erdő.Állatvilág.Vizek élővilága.A vízkészletek egy része.Talaj.

A világ primerenergia termelésének alakulása

(Millió tonna olajegyenérték= Mtoe)

Az világ primerenergia-termelésének szerkezete

A világ primerenergia termelésének alakulása

1971 és 2005 között

CO2 emisszió tüzelőanyag-típusok

szerint

Globális átlaghőmérséklet növekedés

Comission staff working document, Impact Assessment Summary (COM(2007) 2 final; SEC (2007) 8

A földi átlaghőmérséklet változása 1880–2006 között, a 20. század átlagához

képest

Forrás: National Climatic Data Center NOAA, 2007 http://www.ncdc.noaa.gov/oa/climate/research/anomalies

0

1 000

2 000

3 000

4 000

5 000

6 000

1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030

Mto

e

OlajFöldgáz

Szén

Nukleáris energia

Megújulók (vízenergia nélkül)Vízenergia

A bizonyított fosszilis energia hordozó készletek megoszlása jelenleg a világon

• egyszerűen szállítható • nagy szénkészletek, geopolitikailag megbízható körzetekben• a szénpiac biztonságos és sokoldalú kínálattal rendelkezik • a szén könnyen tárolható, biztonsági tartalékként használható• a szénalapú energiatermelés nem időjárás-függő

A világ primerenergia felhasználásának valószínű trendje

A világ népességszámával kapcsolatos trendek (1950-2300)

Előrejelzés a hagyományos energiatermelés és a megnövekedett

energia igények eltávolodására

A világ primerenergia-felhasználása az utóbbi száz

évben

Energia használattal kapcsolatos CO2-kibocsátás 1850-1994

http://www.kankalin.bme.hu/Dok/energia4.pdf

A világ energia-felhasználásának legvalószínűbb

deklarált trendjei

A gazdaságosan kitermelhető készletek nagysága, ezek árarány változásai hangsúlyozzák a szénfelhasználás jelentőségét, jövőbeni ismételt előtérbe kerülését.

A táblázatban a földben lévő, gazdaságosan kitermelhető készletek élettartalmát látjuk:(forrás: World Energy Council, London / Geneva).

Rámutat: a szűkös kőolaj és földgáz készlettel takarékosan kell bánni, illetve ezek további áremelkedése várható, aminek már most tanúi vagyunk.

Nem véletlen, a szén a világ bányászatában hogy változatlanul főszereplő és az is marad.

Forrás: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe 2004Bárdossy György nyomán

Fosszilis energiapotenciál (becslés

1998-ra, frissítve: 2004-re)

Kőolaj 67 év

Földgáz 150 év

Szén 1500 év

Uránium 500 év

A világ várható primerenergia-felhasználása 2060-ig

Klímaváltoztatási célkitűzések összehasonlítása

(a CO2 csökkentési elképzeléseik alapján)

Comparison of Legislative Climate Change Targets in the 110th Congress, 1990-2050 (2007)

Az üvegházgáz-kibocsátások 2000-ben (eredetük szerint)

Forrás: Stern-jelentés, az adatok a World Resources Institute Climate Analysis Indicators Tool (CAIT) on-line adatbázisából származnak.

Üvegházhatású gáz kibocsátás

(t/fő)

Comission staff working document, EU Energy Policy Data (SEC (2007) 12)

Eddigi eredmények

Comunication from the Commission to the Council and the European Parliament; Grean Paper follow-up action(COM(2006) xxx final)

Megoldási lehetőségek

Comission staff working document, Impact Assessment Summary (COM(2007) 2 final; SEC (2007) 8)

Fenntartható Fenntartható energiagazdálkodás:energiagazdálkodás:

A környezetvédelmi szabályozás önmagában nem elegendő

•Az energiapolitikának a Az energiapolitikának a környezetvédelmi környezetvédelmi szempontok figyelembevételévelszempontok figyelembevételével kell felépülnie kell felépülnie•Igen fontos az energiahasználók Igen fontos az energiahasználók környezettudatosságának fejlesztésekörnyezettudatosságának fejlesztése is. is.

Ha ezeket szem előtt tartjuk gyermekeinkre, Ha ezeket szem előtt tartjuk gyermekeinkre, unokáinkra élhető világot hagyhatunk.unokáinkra élhető világot hagyhatunk.

EU - kihívások, célok, kérdések

Kihívások

• Fenntarthatóság (+2C fok átlaghőmérséklet, +5% CO2 növekedés veszélye)• Ellátásbiztonság (2030-ban gáz 85%-a, olaj 93%-a import lesz• Versenyképesség (drága munkaerő, nagy energiaszámla 100$/barrel feletti olajár

2030-ban)Stratégiai célok

• Üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentése 2020-ig 30%-al, 2050-ig 50%-al, ebből fejlett országokban 60-80%-al

• EU kötelezettségvállalása mindenképpen 20% csökkentésre 2020-ig 1990-hez viszonyítva (ez hozzájárul a versenyképességhez is, mivel így jelentősen csökkenteni kell a primerenergia felhasználást is)

Kérdések:• Megvalósíthatóság, versenyképesség, egyenlőtlenségek

kezelése igazságosság

SZÉNTÜZELÉS I.Mindenekelőtt fontos a szén összetételének ismerete

A szenek éghető és nem éghető anyagokból állnak.Éghető részek: karbon (C), hidrogén (H), nitrogén (N) és a kén (S) éghető formája. A maradékban van oxigén (O), víz (H2O) és hamu.

A szénből illórészek távoznak el, amelynek egy része nem éghető. Az idősebb szenek kevesebb illórészt tartalmaznak. A nagy illótartalom jobb gyullékonyságot jelent. A karbonhoz (C) kötött hidrogén (H), vagyis a szénhidrogén az illórész fontos része. A szabadon lévő hidrogén (H) vízzé ég el a tűztérben.Az illórész tartalom összefügg a szenek gyulladási hőfokával:

fordítottan aránylanak egymáshoz.

A szén éghető-kén tartalma káros, mert elégésekor SO3 ill. SO2 keletkezik,

mely érintkezik az égéskor keletkező vízgőzzel és kénsavat ill. kénessavat alkot. (kémény bélelés, kazán tönkremenetel, környezetvédelmi bírság, konzekvenciák). A nem éghető kén a hamuban marad.

SZÉNTÜZELÉS II.A szén oxigén tartalma segíti a gyulladást. A magasabb oxigéntartalmú alacsonyabb hőmérsékleten gyullad. A szabadon történő tárolás hátrányos ebből a szempontból is, nem beszélve a porladásról, amit részben az oxidáció A szén nitrogén tartalma NO-NOx formában a füstgázzal távozik, mint légszennyező anyag a tüzeléshez használt levegő nitrogénjével (N2) együtt.

A szén nedvesség tartalma két formában van jelen: felszívott (higroszkópikus) és a felületre tapadt durva nedvesség. A szén égéshőjéből hőt von el, ami az elpárolgásához szükséges, akár csak a hidrogén égésekor keletkezett víz esetében. A nedvesség elősegíti az öngyulladást, csökkenti a tűztér hőfokát. Kis nedvesség tartalom előnye, hogy katalizátorként működik gyújtásnál és égetésnél, segíti a korommentes égést.

A szén hamutartalma keletkezési körülményei, alkotói által adottak: ez a kötötthamutartalom. A szén szállítmányok tartalmazhatnak idegen, ún. kívülről hozzákerült hamut (pl. meddőkőzet). A hamutartalom összetétele ad választ arra, hogy a tűztéri salak (hamu) könnyen vagy nehezen kezelhető. A hamu jellege lehet meszes, azaz széteső salakot eredményező, mert döntően kalcium - oxidokat tartalmaz. A szilikátos, agyagos hamu összesül, mert sok benne a szilícium - oxid. Az összesült hamu sokszor zárványként közrefogja a ki nem égett szénszemeket, különösen ha az kevés időt tartózkodik a tűztérben.

SZÉNTÜZELÉS III.Törekednünk kell a tökéletes égésre, azaz a szén alkotó részei legmagasabb oxiddá égjenek el és a hamu ne tartalmazzon éghetőt. Ez azt is jelenti, hogy a füstgázban se legyen éghető gáz. Vagyis minden éghető rész a tűztérben égjen el.Kiemelt jelentőséggel bír az oxigén és levegőszükséglet biztosítása. Egyrészt azért, hogy az égést fenntarthassuk, másrészt, hogy megfelelő gáz-levegő keverék kialakuljon ahhoz, hogy az éghető gázok begyulladjanak. Huzatszabályozással biztosítsunk légfelesleget.Indokolt a tüzelés ellenőrzése egyrészt a füstgázok összetételének vizsgálatával(maradt-e éghető rész benne, légszennyezési tényezők mértéke), másrészt nemtartalmaz-e a hamu ki nem égett szénszemeket (hamu éghető meghatározás).Fontos, hogy az égési hőfokot (tűztérfokot) lehetőleg magasan tartsuk, ami nagyobb teljesítőképességet biztosít a kazánnál, de a gazdaságosság is ezt kívánja, a jobb hőátadási viszonyok miatt is. Itt is nagy szerepe van a kazán és szén összhangnak, akárcsak az elégetésre kerülő szén szemnagyságának.

A tüzelőberendezésnek az eltüzelendő szén tulajdonságaihoz kell igazodnia és viszont.

Olyan tüzelőberendezést még nem gyártottak, amelyben valamennyi szénféleség egyaránt gazdaságosan eltüzelhető lenne.

Greenhouse gas emissions: historical perspective

The crucial issue is how coal is used, not the fuel itself.Technologies have already been developed that are capable of almost entirely eliminating local and regional pollutants from coal-fired power generation – particulates, oxides of nitrogen and sulphur dioxide – the challenge with these technologies being to increase the extent of their global use. New, more efficient power plants reduce emissions of carbon dioxide, and research and development into CO2 capture and storage is

Ugye milyen szép? Jó lenne, ha ezt a szép éjszakai világítást már főképpen a megújuló energiaforrásokból fedezhetnénk!

K Ö S Z Ö N Ö M A F I G Y E L M E T !

Elméleti felkészülésen kívül + EGYÉNI FELADAT MINDENKINEK! (írásban kell leadni a szóbeli vizsgán):

Valamilyen energiahordozó használatával kapcsolatos környezeti károkozás illetve

„havaria-esemény” leírása, és bemutatása/leadása !

(…Csernobili atomerőmű katasztrófa kizárva!!!...ezen kívül bármi lehet választani a megadott témában.)

Primerenergia-felhasználás várható változása a világon

IEA World Energy Outlook 2005, Mavir Zrt. . Dr. Bank Klára

Javasolt irodalom és elektronikus forrásanyagok:

• Vajda György: Energiaellátás ma és holnap Bp.,2004, MTA Társadalomkut.Központ

Al Gore: Kellemetlen igazság c. filmje és könyve (Göncöl Kiadó)

ELEKTRONIKUSAN: www. klimavaltozas.lap.hu• www.greenergy.hu• www.kekenergia.hu/• Stb. www.energia.lap.hu –ról továbblinkelve!

A megújuló források energiakínálata évente