ENERGETIKA ÉS KÖRNYEZET Reményi Károly 2012 október 18.

Az előadások a következő témára: "ENERGETIKA ÉS KÖRNYEZET Reményi Károly 2012 október 18."— Előadás másolata:

1 ENERGETIKA ÉS KÖRNYEZET Reményi Károly 2012 október 18

2

3

4 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)

5 Fosszilis és atomenergia a világon EJ Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 62. k. 6. sz. 2010. p. 7. 320 354 435 443 41% 42% 38% 37% 31% 25% 30% 23% 26% 25% 26% 6% 7% 6%

6 10. 15. Ábra. LNG gőz (nem ég) és meggyulladt LNG

7 Imagine: 20 Times the Volume of LNG that Incinerated One Square Mile of Clevelan 10. 16. Ábra. Cleveland-ot elborító LNG tűz

8 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).

9 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

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19 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,Grönlandon az Alpokban pedig az összes gleccser össztömege 290 km³.Alpokban terület ( 10 6 km ²) térfogat ( 10 6 km ³) tömeg ( 10 15 tonna ) közepes vastagság (km) Antarktisz (belföldi jég + selfjég) 13,628,225,42,2 Grönland1,72,72,41,6 Arktikus szigetek0,350,2 0,6 Sarki területeken kívüli hegyvidéki és platógleccserek 0,230,04 0,25 Föld összesen15,931,128,02,1 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.Északi- sarkot A globális felmelegedés szokatlan mellékhatásának köszönhetően az utóbbi évtizedek során növekedett az Antarktisz körüli jégtakaró Az arktikus jégtakaró kiterjedése viszont negatív rekordot ért el 2007-ben.

20

21

22 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 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.

23

24 1880 – 89 ------------------------------------------------------------------------- 2000 – 09 NASA hőmérsékletváltozási térképek 1951 – 1980 átlagához viszonyítva

25 1960 – 69 NASA térkép 1951 – 1980 átlagához viszonyítva

26 2000 – 2009 NASA térkép 1951 – 1980 átlagához viszonyítva

27 Fotoszintézis CO 2 + 2H 2 O + fényenergia  / CH 2 O / + O 2 + H 2 O Ahol / CH 2 O / szénhidrát ( glükoz, hat C cukor ) A van Niels általános egyenlet : CO 2 + 2H 2 A + fényenergia  / CH 2 O / + 2A + H 2 O 6CO 2 + 12HyO + fényenergia  C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O 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%

28 izotóp 5700 év felezési idővel bomlik le. 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.

29

30

31

32

33 6. 5. Ábra. A különböző mérőhelyek mérési eredményei

34 6. 6. Ábra. Az Északi-félteke CO 2 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 CO 2 koncentráció az Antarktisz jég-furarokból Neftel 1984 alapján

35

36

37

38

39

40

41

42 6. 24. Ábra. A hőmérséklet arányok érzékelésére szolgáló ábra, a teljes üvegházhatás tartományban, és a legfelső tartományban való együttes ábrázolással.

43

44

45

46

47 6. 9 Ábra. Az O 2 koncentráció változása az évmilliók során

48 A Keeling cikk fluxus táblázata: Folyamat Az O2 fluxus és a CO2 fluxus aránya Fotoszintézis és a talajlégzés 1,05a CO2+ H2O ↔ CH2O + O2 Fosszilis tüzelőanyag égés 1,42b CHy + (1 + y/4) = y/2H2O + CO2 Az óceánok többletfelvétele 0 H2O + CO2 + CO3═  2HCO3─ Az óceáni fotoszintézis és légzés 2 – 8 c 106 CO2 + 16NO3─ + H2PO4─ + 17H+ ↔ C106H263O110N16 P + 138O2

49 6. 7. Ábra. Mauna Loa mérései

50 6. 11. Ábra. A légköri oxigén – nitrogén arány és a szén-dioxid változása.

51 6. 11. Ábra. A szezonális oxigén – nitrogén arány változása.

52

53

54 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 anyagok C6H12O6 + 6O2 =6H2O + 6CO2 (glükóz) 2 1 3814 C2H6O + 3O2 = 3H2O + 2CO2 (etanol) 3 1,5 1513 CH4O + 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

55 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 anyagok C6H12O6 (glükóz) 21,2 1573 CH4O (metanol) 27,4 1710 C2H6O (etanol) 32,9 1980 Kérges fa C 47% H 6% O43% 18,1 1492 (Nedvesség és hamumentes)

56

57 “Everything should be made as simple as possible, but no simpler.” ( Mindent olyan egyszerűen kell csinálni ahogyan lehetséges, de nem egyszerűbben ) Einstein

58 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.

59 Abszolút fekete T F Hőmérs. Abszolút tükör T T Hőmérs. T F >T T Indulás Tökéletesen hőszigetelt rendszer. T F 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.

60

61

62 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-gyengülés egyenlete.

63

64 6.20. Ábra. A szén-dioxid emisszió-képességének változása a koncentráció és a légköri nyomás függvényében (Reményi 2012)

65

66

67 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

68

69

70

71

72

73

74 6. 14. ábra. Arrhenius által számolt adatok és a valóság

75 6. 15. Ábra. A rövid-távú oszcillációk szemléltetése ( UAH MSU: UAH University of Alabama in Huntsville - MSU Micowave Sounding Units, 2011)

76 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.

77

78

79

80

81

82

83

84 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 (naperny ő ) 2. Sok ezer hajó t 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 CO 2 lekötésére (fotoszintézis) 5. Mű fák készítése a CO 2 -nek a leveg ő b ő l való leválasztására és tárolókban történ ő elhelyezésre. (miért jobb, mint a nagy koncentrációjú forrásnál VALÓ leválasztás ?)

85

86 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.

87 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”.

88 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

89