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