Energiaigények, ellátási Energiaigények, ellátási (termelési) lehetőségek(termelési) lehetőségek

Dr. Kovács FerencDr. Kovács Ferenc

egyetemi tanáregyetemi tanár

Miskolci EgyetemMiskolci Egyetem

Bányászati és Geotechnikai Intézeti TanszékBányászati és Geotechnikai Intézeti Tanszék

Az élethez szükséges „őselemek”Az életszínvonal, ásványi nyersanyag és energiafelhasználás

Az energiatermelés alapanyagaiFa 15 MJ/kgFeketeszén 30 MJ/kgKőolaj 40 MJ/kg

Természetes uránérc 500000 MJ/kg235-ö U izotóp 80000000 MJ/kgfúziós (H,D) 400000000 MJ/kg

Energiaigények, ellátási (termelési) lehetőségekEnergiaigények, ellátási (termelési) lehetőségek

Egy főre jutó GDP

I.gyors

növekedés

II.arányos

növekedés

III.stabilizációs

állapot

Az

ásvá

nyi a

nyag

ok e

gy fő

re e

ső fo

gyas

ztás

a

Az ásványi anyag felhasználás és a GDP alakulásaAz ásványi anyag felhasználás és a GDP alakulása

Az energia (fűtőanyag) fogyasztás és a nemzeti Az energia (fűtőanyag) fogyasztás és a nemzeti jövedelem kapcsolatajövedelem kapcsolata

Egy főre jutó GDP [103 USD]

Egy

főre

jutó

fűtő

anya

g (t)

Az egy főre jutó GDP értéke az egy főre eső Az egy főre jutó GDP értéke az egy főre eső energiafogyasztás függvényébenenergiafogyasztás függvényében

A gazdagság és a megelégedettség kapcsolata a világ A gazdagság és a megelégedettség kapcsolata a világ különböző régióibankülönböző régióiban

Konkrét adatok a primér tüzelőanyag felhasználásraKonkrét adatok a primér tüzelőanyag felhasználásra

USA, Kanada 325 GJ/fő/évAusztrália-Óceánia 205 GJ/fő/évNy-Európa 136 GJ/fő/évKözép-Dél-Amerika 35 GJ/fő/évÁzsia 24 GJ/fő/évAfrika 13 GJ/fő/év

Relatív arányok, a világátlag 1,00

USA 4,10Ny-Európa 2,20Magyarország 1,50Kína 0,33India 0,11Fekete-Afrika 0,01

• az emberiség létszáma• fajlagos energia fogyasztás

Ezredforduló (2000-2004)6,0-6,5 milliárd fő

0,6 ≈ 50-60 %-os „életminőség”60 GJ/fő/év fajlagos felhasználás

összes felhasználás 360-400 EJ/év (1018J)(387 EJ)

Várható energiaigények a 21. században Várható energiaigények a 21. században

Vajda Gy. Vajda Gy.

Lakatos J. □ Lakatos J. □

S.Kumár ●S.Kumár ●

Prognózisok a világ népességének alakulásáraPrognózisok a világ népességének alakulására

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1950 1970 1990 2010 2030 2050 2070 2090 2110 2130 2150

Évek

Ener

gia

igén

yek

EJ/é

v

erős

közepes

korlátos

erős

közepeskorlátos

Vajda Gy. Vajda Gy.

Lakatos I. Lakatos I. □□

Büki G. ΔBüki G. Δ

S. Kumár S. Kumár ○ ○ I. Yantovska I. Yantovska

Prognózisok a világ energia igényeinek alakulásáraPrognózisok a világ energia igényeinek alakulására

Kiinduló adat a fenti 400 EJ/év

Létszám 8 milliárd fő 2100-ra0,8-as (80 %-os) életminőség200 GJ/fő/évösszes igény 1600 EJ/év

Átlagos becslés 2100-ra Létszám 2-szeresEnergia igény 4-szeres

Várható energiaigények a 21. században Várható energiaigények a 21. században

1,7 millió év fa, fűtés, világítás, stb.Cro Magnonnapszélvíz

12-13. század szén (Anglia, Liege)17-18. század szén, gőzgép19. század szén, gőzhajó, gőzmozdony(15. sz. kőolaj, lámpa, kenőanyag)19. sz. vége a villamos energia (dinamó, generátor, motor)1866-1874. kőolaj1878-1892 Ottó, dízel motoros20. sz. közepe földgáz1940-50. atomenergia

Az egyes energiahordozó féleségek szerepeAz egyes energiahordozó féleségek szerepe

Történelmi fejlődés Történelmi fejlődés

Tüzelőanyag Fűtőérték [kJ/kg](Hasznosítható hőtartalom)

Fa 10-15000

Barnaszén 20-25000

Feketeszén (antracit) 30-35000

Földgáz 20-40000

Olaj (tüzelőolaj, fűtőolaj) 40-42000

PB gáz 45-47000

Természetes uránérc 500000

235-ös U izotóp 80000000

Fúziós (D, T) 400000000

A világ teljes energiafelhasználás fajtánkénti arányai (2007) A világ teljes energiafelhasználás fajtánkénti arányai (2007)

Kőolaj

Földgáz Szén

Megújuló

Nukleáris

A teljes energia

felhasználás

15,9 Mrdtce

KőolajFöldgáz

Kőszén

Lignit

Víz + egyéb

Nukleáris

Teljes vill. áram

termelés

18 bn MWh

A világ teljes villamosenergia felhasználásban az egyes A világ teljes villamosenergia felhasználásban az egyes primér energiafajták aránya (2007) primér energiafajták aránya (2007)

Nukleáris

MegújulóSzén

KőolajFöldgáz

Teljes energia felhasználás

2,6 Mrdtce

Az EU 27 tagállamának teljes primér energiahordozó Az EU 27 tagállamának teljes primér energiahordozó felhasználási arányaifelhasználási arányai

A világ várható villamosenergia-termeléseA világ várható villamosenergia-termelése

Év USA (2008)

2004 2030

Energiafajta % EJ % %Kőolaj 40,1 174 37,5

86,2

33,0

84Földgáz 22,6 107 23,1 25,0Szén 22,8 119 25,6 26,0Nukleáris energia

8,1 28 6,0 6,0

Megújuló energiák6,4 36 7,5 10,0

Összes100,0 464

Kőolaj Földgáz Szén Összesen

Import arányok az EU energia felhasználásbanImport arányok az EU energia felhasználásban

Szerző2030 2050 2100

Fosszilis % Megújuló Fosszilis

% Megújuló Fosszilis % Megújuló

Büki Gergely 84 10

Pápai József 84 11

Sashi Kumar 51-73 22-39

A. Füst-R. Hargitai 86 14 70 30 43 57

IEA Cin 2000 30-40

Vajda György

Abszolut maximum 30

Reális maximum 3600 EJ/év

mellett

13-16

Reális maximum 1600 EJ/év

mellett

29-36

Megújuló

Kőolaj

Földgáz

Szilárd anyag

(Szén + bio)

Megújuló

Évek

Vill

amos

ener

gia

[TW

h]

Az EU 27 országa villamos energiatermelés primér Az EU 27 országa villamos energiatermelés primér energiahordozó fajtánkénti tervezett megoszlásaenergiahordozó fajtánkénti tervezett megoszlása

Növekedés prognózisok 1,6-1,7-2,2 %/évPrimér energia

2030 1,8 EJ2050 2,3 EJ

Vill. energia 2,5 %/év2030 78 TWh/év (1012)2050 102 TWh/év

Megújuló primér 2030 10-15 %2050 20-40 %

villamos 2030 2-4 %2050 4-6 %

M.o. vill. energia igényszén+lignit+atom 2030 46-48 TWh/év

2050 60-65 TWh/évA szén (lignit) atom arány változatlannak U évre)

2030 18-20 TWh/év2050 24-26 TWh/év

Hazai energia igény prognózisHazai energia igény prognózis

megbízhatóságkategóriák: ipar, földtani, reménybeli

ipari 800-1000 · 109 t (milliárd)földtani 6000-10000 · 109 treménybeli10000-35000 · 109 t

Magyar Geológiai Szolgálat

ipari feketeszén 519062 · 106 t 3460 · 106 t/év 150 évbarnaszék, lignit 465391 · 106 t 853 · 106 t/év 545 év

Szén-erőmű technikai fejlődés

Szénkészletek és ellátottságSzénkészletek és ellátottság

Hőmérséklet [ºC]

Term

ikus

hat

ásfo

k [%

]

A szén-bázison előállított villamos energia hatékonyságaA szén-bázison előállított villamos energia hatékonysága

1970

V OF

1990 2010

2050-ig a SZÉN arány ≈ 20 % (45 év)

700 EJ/év Szén 122 EJ/év 5500 EJ 1000 EJ/év Szén 152 EJ/év 7000 EJ

Ellátottság 700 EJ/év mellettipari készlet 1000 · 109 t = 25000 EJ : 5500 4,5-szeresföldtani 10000 · 109 t = 250000 EJ : 5500 45-szörös

Ellátottság 1000 EJ/év mellettipari készlet 1000 · 109 t = 25000 EJ : 7000 3,6-szeresföldtani 10000 · 109 t = 250000 EJ : 7000 36-szoros

Kedvező helyzet: A készletek megoszlása egyenletes (kivéve Európa)Helyzet: Hosszútávú ellátottság biztosítottCél: Hatásfok növelése 35 % - 50-60 %-ra

Gazdaságosság növeléseCO2 csökkentése

Szénfajta

Ipari Tartalék Nem műrevaló Összes

Tömeg Mt

Hővagyon EJ

Tömeg Mt Tömeg Mt Tömeg Mt Hővagyon

EJ

Feketeszén 200 3,0 450 1300 1950 31,7

Barnaszén 195 2,6 180 1795 2170 28,2

Lignit 2930 22,0 730 740 4400 33

Összesen 3325 27,6 1360 3835 8520 92,9

Mo. helyzet Mo. helyzet SzénvagyonSzénvagyon

Mo. helyzet Mo. helyzet SzénvagyonSzénvagyon

Lignit 3-3,5 · 109 t Hőtartalom 7500 MJ/kg22 EJ ellátottság 200 év

Szénalapú 5200-5400 PJ hőtartalom

szeresJ

J

4

10540052001022

15

18

Múlt prognózisai

1918 (Oil Trade Journal) néhány év1919 USGS 9 év1939 (USA) 17 év1900 USA készlet 2,9· 109 bbl2000 22,0 · 109 bblMiközben 100 év alatt kitermeltek 174 · 109 bbl

Fritz Baade (1963): „amit a kőolajjal kapcsolatban meg kell jegyeznünk az, hogy az ilyen aggodalmak, amelyeket nagyon hozzáértő és

tekintélyes helyeken újra meg újra hangoztattak, mindig hamisnak és megalapozatlannak bizonyultak.”

Kőolaj ellátottságKőolaj ellátottság

Készlet [109t] Termelés [109t/év] Ellátottság [Év]

MGSz 143 3,7 39Vajda György 140 3,6 41Büki Gergely 1293 · 109 bbl 26,3 · 109 bbl/év 49EURACOAL 318,1 · 109 tce 5,1 · 109 tce 62Shaski Kumar 143 3,6 41Lakatos István 170 3,9 44(Reménybeli készlet BGR (Német) 155 43

Klaus Bendow 200 · 109 tce 40

USGS 165 3,9 43EIA 156 3,9 43

Pápay József 261 67Pápay József (USGS) 5 % valószínűség 374 96

EIA (Új mező+tech. fejl.) 368 95

World Oil (2004) 220-290

Konvencionális készlet a jelenlegi termelési szint mellett (4 · 109 t)

40-60 éves ellátottságot biztosít.

Energia prognózis szerint 2050-ig (45 év)

Kőolaj igény 7500-9400 EJ 188-235 · 109 t

(700-1000 EJ/év összes igény)

Ilyen volumenű termelést a becsült ipari készlet NEM biztosít

Kőolaj ellátottságKőolaj ellátottság

Jövő reményeiJövő reményei

új területek (Afrika, D-Amerika, Mexikói öböl

USGS optimista prognózis

260-375 · 109 t

kitermelési hatásfok, technikai fejlődés

ma 30-32 % optimum 40-50 %

nem konvencionális készletekolajpala, kerogén, bitumen, karbonát kőzetben0,05-0,40 t/t 20 l/t-400 l/t tartalom0,01-0,25 % kitermelési hatásfokLakatos J. 190 · 109 t olajVajda Gy. 0,1 t/l 50-250 · 109 t

0,4 t/l 200-1000 · 109 t

MódszerInsitu ex situolajhomok vizes kvarchomok 8-12 % olaj (bitumen)Venezula, Kanadakőzet 600 · 109 t 10 % 60 · 109 t olaj

A magyarországi széntermelés alakulása 1987-2007. közöttA magyarországi széntermelés alakulása 1987-2007. között

Évek

Szén

term

elés

[106 t]

Kőszén

Barnaszén

Lignit

1965 Felhasználás 4 mt Termelés 2 mt

2005 8 mt

MGSz 20 Mt ipari, 4 Mt nem műrevaló: 20 év

földtani 220 Mt

reménybeli 30-200 Mt

kihozatal 29-36 %

Földgáz vagyon és ellátottságFöldgáz vagyon és ellátottság

Ipari készlet [Tm3]

Évi termelés [Tm3] Ellátottság [Év]

MGSz 156 2,6 59Vajda György 147 2,5 59Büki Gergely 156 2,5 62EURACOAL 193 · 109 tce 55Shaski Kumar 138 · 109 tce 2,3 · 109 tce 61Lakatos István 180 2,4 77

(Reménybeli készlet Pápay József

(150)171

(+122)

73(125)

Klaus Bendow 160 · 109 tce 60

Földgáz vagyon és ellátottságFöldgáz vagyon és ellátottság

Ipari készlet 140-190 · Tm3

50-60-75 éves ellátottsága jelenlegi termelési szinten

Energia összetétel szerinti igény 2050-ig (45 év)5700-7300 EJ fedezhető

Reménybeli készlet 300-330 · Tm3

2-3 évi növekedés, 5 · Tm3/év termelés mellett a 100 éves igény 40 %-a fedezhető.

Nem konvencionálisgázpala tömött homokkő 0,1 m Darcy

kihozatal max. 20 %gázhidrát

két komponensű anyag víz+gáz Csendes Atlanti Óceánmélység < 400-600 T < 10C

p > 20 bar 180 m3/thidrát 5000-50000 Tm3 0,4-0,6 %-os kihozatal

50-500 · Tm3

A kőolaj import és hazai termelés az 1965-2007. évekbenA kőolaj import és hazai termelés az 1965-2007. évekbenM

enny

iség

[103 t/

év]

Évek

Import

Hazai termelés

Men

nyis

ég [1

03 t/év

]

Évek

Import

Hazai termelés

A földgáz import és hazai termelés alakulása A földgáz import és hazai termelés alakulása az 1965-2007. évekbenaz 1965-2007. években

Import 5-10 %-ról 70-80 %-ra

MGSz 65-70 Mrd m3 ipari

12 Mrd m3 nem műrevaló

40-130 Mrd m3 reménybeli

55-65 % kihozatali tényező

Szénhez kötött 120-140 Mrd m3

30-50-70 m3/t

Hazai földgázHazai földgáz