ENERGIA MŰHELY – 3. rendezvény

2012. február 7.

Körkép a megújuló energia hasznosításáról

Dr. Korényi Zoltán

Magyar Energetikai Társaság

2

TARTALOM

1. A MEGÚJULÓ ENERGIA LÉNYEGÉRŐL

2. MERRE HALAD A VILÁG ? – A IEA jelentése

3. AZ ÜVEGHÁZHATÁSRÓL

4. A MEGÚJULÓ ENERGIA FORRÁSAI

5. A MEGÚJULÓ ENERGIA-HASZNOSÍTÁS MÓDOZATAI

6. INDIKÁTOROK

7. TÁRSADALMI HASZNA

3

1. A MEGÚJULÓ ENERGIA LÉNYEGÉRŐL

I. MI A MEGÚJULÓ ENERGIA?

• „Kimeríthetetlen” energiaforrás.

• Ősforrása: atomszerkezeti átalakulás (Nap, földhő)

II. Mi ADJA MEG A LÉTJOGOSULTSÁGÁT?

(1) Fogyóban lévő fosszilis energia források.

(2) A Föld üvegházhatása (?)

(3) Közösségi (társadalmi) hasznosság.

4

2a. A VILÁG ELSŐDLEGES ENERGIA IGÉNYE - IEA

5

1. A VILÁG ELSŐDLEGES ENERGIA IGÉNYE - IEA 2b. A VILÁG ENERGIA IGÉNYÉNEK NÖVEKEDÉSE - IEA

6

1. A VILÁG ELSŐDLEGES ENERGIA IGÉNYE - IEA 2c. A VILÁG ENERGIA IGÉNYÉNEK NÖVEKEDÉSE - IEA

A „WORLD ENERGY OUTLOOK 2011” megállapításai:

1. A világ lakossága és energia igénye nő.

2. Az olaj fogy - a gázkészletek nőnek - USA, Oroszország (mérés

bevezetése).

3. Az „elfelejtett” szén újra jelentőséget kap – új erőművi techmológiák.

4. A megújuló felhasználás nő – fék: tőkeigényes, pénzhiány.

5. Fukushima utáni elbizonytalanodás.

6. A beruházási igény növekszik – a pénzügyi eszközök korlátozottak.

7. Aggódó tendenciák:

• CO2 kibocsátás nő (rekord magasságot ért el);

• A Δt = 2°C felmelegedési ajtó záródik;

• Az olajimport költségei rekord magasságúak

(Közép-Kelet, Észak-Afrika, zavargások, bizonytalanságok …).

7

Mitől melegszik a Földünk? – CO2-től?

JÉGKORSZAKOK ÉS MELEG KORSZAKOK VÁLTAKOZÁSA

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

-600 -500 -400 -300 -200 -100 0

Millió év

Hő

mérs

ék

let,

[

°C]

GRÖNLAND KLÍMAVÁLTOZÁSA: 1000 és 2000 évek között

-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

1000 1225 1360 1530 1628 1775 1895

évek

Δt

[°C

]

0

50

100

150

200

250

300

350

400

pp

m(v

)

Δt [°C] :

CO2 [ppm (v)]

Forrás: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe – Dr. Ulrich Berner

(1) A klímaváltozás fokmérője: a hőmérsékletváltozás

(2) Atmoszféránk hőmérséklete nő: vita nincs

(3) Mi az oka a hőmérsékletnövekedésnek?: tényleg csak a CO2 az oka? - vitáznak rajta

(4) A paleoklímatológusok vizsgálata: kövek, glecser - klímarekonstrukció

(5) Visszatekintés millió évekre: ma egy jégkorszak meleg szakaszában élünk

(6) Kulcskérdés: Földünk energia mérlege

3a. FÖLDÜNK ÜVEGHÁZHATÁSÁRÓL

8

FÖLDÖNK CO2 KÉSZLETEI, mrd. tonna

1. Óceánokban 37 000 93,08 %

2. Talajban 1400 3,52 %

3. Légkörünkben 750 1,89 %

4. Vegetációban 600 1,51 %

Összesen: 39 750 100 %

Kibcsátók, mrd. t/a Nyelők, mrd. t/a Egyenleg

(1) Óceánok 96 98,5 - 2,5

(2) Vegetáció 50 110 - 60

(3) Talaj ? ? ?

(4) Emberi tevékenység 25 1 + 24

???

I. Statikus CO2 mennyiségek

II. Éves CO2 tömegáramok

CO2 mennyiségek a Földön

3b. FÖLDÜNK ÜVEGHÁZHATÁSÁRÓL

V. Magenergia

(0,00004%)

4a. A FÖLD ENERGIA FORRÁSAI

9

I. MAGFÚZIÓ A NAPBAN

Földhő,vulkánok, geotermikus

(0,18%)

II. IZOTÓP-BOMLÁS A FÖLDBEN

Apály / dagály energia

( 0,0017%)

III. BOLYGÓK MOZGÁSA

IV. Fosszilis tüzelőanyagok

szén, olaj, gáz

(0,006%)

• Hőtermelés: 45%

• Vízpárologtatás:23%

• Szél, hullámok,

áramlatok: 2%

• Fotoszintézis: 0,023%

Légkör

Reflexió: 30% Hősugárzás !!!

10

Megnevezés Dim. Világ Magyarország

1. Lakosság száma millió 7 000 10

2. Primér energiaigény TWh/év 150 000 300

3. Felületigény: Termikus hasznosítás (=50%) Napelemek (=15%) Fotoszintézis (=0,5%)

- km2

km2

km2

- 200 000 666 666

20 millió

- 400

1 333 40 000

Földre érkező globál sugárzás: 1500 kWh / m2, év

A Föld szárazföldi részére: 220 000 PWh / év

(A világ éves energia igénye 6 óra alatt fogható be)

Európa területe: 10 millió km2

Napenergia felületigény az összes energiaigény kielégítéséhez

1 km2 = 100 ha

4b. A FÖLD ENERGIA FORRÁSAI – A NAP

11

(1) Passzív napenergia hasznosítás

(2) Napenergia gyűjtő berendezés (napkollektor) – termikus hasznosítás

(3) Fényelemes (fotovillamos) hasznosítás

(4) Szélerőművek

(5) Vízerőművek

(6) Biomassza: kazán és erőmű

• Fatüzelés, szalmatüzelés, energianövények

• Biogáz: szennyvíztisztító, szeméttelep, …

(7) Geotermikus hasznosítás

• Termikus hasznosítás (vízmelegítés, hőszivattyú)

• Áramtermelés: ORC, Kalina-körfolyamat

(8) Hulladék (szemét) ártalmatlanítása: hagyományos elégetéssel, pirolízis, „thermoselect”, plazma eljárás.

(9) Ár-apály erőmű

(10) Hidrogén

(11) Bioüzemanyag

ENERGIA TÁROLÁS!!!

5. A MEGÚJULÓ ENERGIA HASZNOSÍTÁSÁNAK TECHNOLÓGIÁI

12

I0 = 1353

W/m2

T1 = 6000 K

Teljes (szórt+diffúz) sugárzás:

200 – 950 W/m2

Éves beeső napenergia:

1200 kWh/év

5a. PASSZÍV NAPENERGIA HASZNOSÍTÁS

13

Napelem:

• hatásfoka: 6 – 20 % Vákuumcsöves napkollektor

5b. NAPKOLLEKTOROK ÉS NAPELEMEK

Napkollektor:

• hatásfoka: 20 – 80 %

14 Napelemek a Debreceni Egyetemen – 10 kW

5c. Egy 7 éve működő napelemes rendszer

15

5d. MAGAS HŐMÉRSÉKLETŰ NAPKOLLEKTOROK

16

KULCS: 600 kW

2001. május 23. MOSONSZOLNOK: 2×600 kW

2002. december 19.

5e. AZ ELSŐ MAGYAR SZÉLTORNYOK (közcélú hálózatra)

17

5f. A Kulcsi szélerőmű alapozása

18

5g. NAGY VÍZERŐMŰVEK

Kariba gát, 1959

Zimbabve

Zambézi folyón, 1300 MW

Geisling Wasserkraftwerk, 1985

Bajorország

Dunán, 19 MW

19

BIOMASSZA ERŐMŰ

Ausztria

Biomassza: silókukorica + trágyalé

5h. BIOMASSZA – BIOGÁZ - GÁZMOTOR

• Telephely: ≈ 80 x 50 m

• Villamos teljesítmény: 500 kW

• Mezőgazdasági beszállítók: ≈ 300 ha

20

Organic Rankin Cycle (ORC) erőmű : 250 kW

Termálvíz hőmérséklete: 150 °C

Hatásfok: < 10 %

Ausztria, Blumenau (Hundertwasser)

5i. GEOTERMIKUS KISERŐMŰ - ORC

21

Mannheimi Hulladékégető Fűtőerőmű

5j. HULLADÉKÉGETŐ ERŐMŰ

• Szelektált háztartási és ipari hulladék

(pénzbevétel a szemétért!): 550 000 t/év

• Hulladékégető kazánok száma: 3 db

• Bunkerkapacitás: 34 000 m3

• Füstgáztisztítás: elektrofilter,

nedves leválasztás

aktívszén,

katalizátor

• Gőzturbinák száma: 4 db

• Ipari gőz: 65 t/h

(25 bar, 80 bar)

• Villamos teljesítmény: 50 MW

Erőműfajta Teljesít-mény MWel

Fajl. beruh. EUR / kWel

Relatív beruh. ktsg.

1. Kombinált ciklusú gázerőmű 50-400 1200 - 800 1,0

2. Széntüzelésű erőmű 400-800 2000 - 1500 1,8

3. Atomerőmű 1600 3000 3

4. Vízerőmű 1 -2 3000 3

5. Szélpark 25 1500 1,5

6. Biomassza – fatüzelésű erőmű 20 3000 3

7. Biomassza – kukorica, trágyalé + gázmotor 0,5 6000 6

8. Szeméttüzelésű erőmű (2 blokk) 25 8000 8

9. Geotermikus erőmű (ORC), 4 db 1,0 4000 4

10. Fotovillamos erőmű 0,01 5000 5

22

6a. INDIKÁTOROK – Erőművi beruházási költségek

23

JELLEMZŐ HELYIGÉNY, m2 / MWel

Erőmű fajtája ERŐMŰ helyigénye

Integrált helyigény teljes techn. láncolat

1. Kombinált ciklusú erőmű - földgáz 150 5 000

2. Gőzkörfolyamatú erőmű – fekete szén 250 30 000

3. Atomerőmű 280 20 000

4. Szélpark 2000 50 000

5. Biomassza, fatüzeléssel 300 3 millió + ?

6. Biomassza: silókukorica + gázmotor 5000 2 millió + ?

7. Geotermikus, ORC 1300 10 000

Globális értékelés: az előállítás teljes láncolatának a figyelembe vétele.

Bányafeltárástól, a létesítmény lebontásáig

6b. INDIKÁTOROK – Erőművek helyigénye

24

Erőmű Csúcskihasználás EHT

1. Széntüzelésű erőmű 6000 h/év 120

2. Gázturbinás erőmű 6000 h/év 140

3. Atomerőmű 6000 h/év 100

4. Szélerőmű 2000 h/év 7

5. Napelemes erőmű 1000 h/év 5

1. Kérdés: kell-e fosszilis tüzelőanyag a megújuló alapú villamos-energia termeléshez?

2. Válasz: igen. Miért?:

Külső energiát igényel: bánya, acélgyártás, szállítás, építés, karbantartás

Időjárásfüggő erőművek (szél, nap): tartalék erőmű szüks. (dupla beruházás!)

3. Energiahozam tényező (EHT) : életében hányszor termeli meg az erőmű a

globálisan felhasznált idegen energiát

6b. INDIKÁTOROK – Erőművek energia hozama

25

6c. INDIKÁTOROK – Működtetési költségekről

1. „Üzemanyag költségek”

• Nap, szél: ingyen van (koncessziós díj?).

• Folyóvíz: vízdíj az államnak.

• Biomassza: termelés, szállítás, hulladék ártalmatlanítás. –

környezeti terhelés?

• Geotermia – termelés, visszasajtolás.

• Hulladék – a hulladék pénzt hoz, ártalmatlanítás

2. Karbantartási költségek – külföldi gyártók „vastagon” számítják.

3. Személyi költségek – automatizáltság ?.

4. Finanszírozási költségek – banki finanszírozás, garanciák, rövid távú

hitelek.

5. Hatósági díjak

6. Adók

26

(1) CSÖKKENTIK AZ ELSŐDLEGES ENERGIA FELHASZNÁLÁST.

(2) CSÖKKENTIK A CO2 KIBOCSÁTÁST.

(3) Magas a beruházási költsége – támogatást igényel !!!

(4) Kitörési irány: decentrális, lakossági és önkormányzati felhasználás.

(5) Nagy lehetőség: agrár-energetika.

(6) A megújuló technológiák sem feltétlenül környezetbarátok.

(7) A szélerőmű időjárás függő! Dupla termelői beruházás!

(8) A friss biomassza hajszolása megbonthatja az ökológiai egyensúlyt.

(9) Energetikai célú hulladékhasznosítás növendő!

(10) DÖNTŐ KRITÉRIUM: van-e közösségi haszna?

6d. MEGÁLLAPÍTÁSOK

27

TÉZISEK:

I. A versenypiacon életképes megújulókkal nem kell foglalkozni.

II. Ha a közösségi (fogyasztói) támogatást igényel, akkor legyen közösségi haszna.

MI A KÖZÖSSÉG HASZNA?

Részvétel az értékteremtő láncban!

CÉL:

(1) Hazai pénzbevételek gyarapítása

(2) Exportra termelés

ESZKÖZ: munkahelyek az értéklánc minden egységében!

7. TÁRSADALMI HASZNOSSÁG

2. Kutatás

6. Berendezés gyártás

5. Alkatrész gyártás

3. Fejlesztés

4. Tervezés

1. Oktatás

13. Üzemeltetés

12. Üzembe helyezés

10. Építés

8. Engedélyezés

11. Szerelés

14. Karbantartás

15. Menedzsment

7. Szakértés 9. Logisztika

28

8. KÉRDÉSEK A HOZZÁSZÓLÓKHOZ

(1) Mekkora a reális hazai potenciál kihasználtsága és jövője?

(2) Milyen a befektető esélye, versenyképessége?

(3) Mi a hazai társadalmi haszna (értéklánc, munkahelyteremtés,

adófizetés, hazai nyereség, export, ökológia)?

(4) Milyenek a mostani és a várható nemzetközi/hazai

szabályozási feltételek?

(5) Mit csinálna másképp, ha újra kezdené a beruházását?

29

KÖSZÖNÖM SZÉPEN

MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET!

Dr. Korényi Zoltán

E-mail:

korenyi.zoltan.2@t-online.hu

Magyar Energetikai Társaság

30

HÁTTÉR - ANYAG

Magyar Energetikai Társaság

TARTALÉK ANYAG

Előadáson kívüli érdeklődés esetére:

…..

…..

…..