Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Energiahordozók és -források. „Erőforrás és adottság” természeti erőforrás: az ember által hasznosítható természeti adottság; „in situ” erőforrás: csak.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Energiahordozók és -források. „Erőforrás és adottság” természeti erőforrás: az ember által hasznosítható természeti adottság; „in situ” erőforrás: csak."— Előadás másolata:

1 Energiahordozók és -források

2 „Erőforrás és adottság” természeti erőforrás: az ember által hasznosítható természeti adottság; „in situ” erőforrás: csak a helyszínen hasznosítható, nem kitermelhető és nem szállítható természeti adottság: ami a környezetben rendelkezésre áll.

3 Természeti erőforrások

4 Alapfogalmak alap (primer) energiahordozók: energetikailag hasznosítható ásványi anyagok (pl. szén, kőolaj); alap (primer) energiahordozók: energetikailag hasznosítható ásványi anyagok (pl. szén, kőolaj); alap (primer) energiaforrások: munkavégzésre használható természeti erők (pl. napsugárzás, szél, víz); alap (primer) energiaforrások: munkavégzésre használható természeti erők (pl. napsugárzás, szél, víz); átalakított (szekunder) energiahordozók: a primer energiahordozóktól fizikai tulajdonságaikban különböző anyagok (pl. brikett, benzin, gázolaj). átalakított (szekunder) energiahordozók: a primer energiahordozóktól fizikai tulajdonságaikban különböző anyagok (pl. brikett, benzin, gázolaj).

5 Alapfogalmak végső energiahordozók: az átalakított (szekunder) energiahordozóktól fizikai és kémiai tulajdonságaikban különböző energiahordozók (forró víz, gőz, villamos energia stb.); végső energiahordozók: az átalakított (szekunder) energiahordozóktól fizikai és kémiai tulajdonságaikban különböző energiahordozók (forró víz, gőz, villamos energia stb.); hasznos energiahordozók: a fogyasztó szempontjából hasznos energiaformák (mozgási-, helyzeti-, fényenergia stb.); hasznos energiahordozók: a fogyasztó szempontjából hasznos energiaformák (mozgási-, helyzeti-, fényenergia stb.);

6 Energiaátalakítási lánc

7 Világ energiafelhasználása

8 Primer és szekunder energiahordozók Áttekintés

9 Energiahordozók Kimerülő energiahordozók és -források Megújuló energiahordozók és -források Kémiai tüzelőanyagok Napenergia szénnapsugárzás kőolajfotoszintézis földgázszél egyéb éghető anyagok felszíni vízfolyások Nukleáris üzemanyagok tengeri hőfokkülönbség hasadóképes (fissziós) anyagok hullámzás energiája fúzióképes anyagok Biológiai energia Geotermális energia izomerő hőhordozók (víz, gőz) szerves tüzelőanyagok kőzetek hőtartalma reakciótermékek Exoterm reakciók Planetáris mozgás (gravitáció) árapály

10 Energiahordozók evolúciója

11 Primerenergia-felhasználás Forrás: Bob Everett (edt.), Godfrey Boyle (edt.), Stephen Peake (edt.), Janet Ramage: Energy Systems and Sustainability: Power for a Sustainable Future, Oxford University Press, 2012.

12 Energia-mérleg Összes primer energia felhasználás, G megújuló nem megújuló energiaforrások energiaátalakítás Végenergia felhasználás, F átalakítási, szállítási, tárolási és egyéb veszteségek veszteségek és nem energetikai felhasználás szekunder energia energiaellátás hatásfoka: Hasznos energia, H energiafelhasználás hatásfoka: TPES Total Primary Energy Supply TFC Total Final Consumption UE Useful Energy

13 Végső energiafelhasználás EU évi adatok, %-ban Forrás: EuroStat,

14 Energiaellátás hatásfoka (TFC/TPES) Total final consumption Total primary energy demand x 100, % H

15 Ásványi energiahordozók

16 A világ primerenergia- felhasználása Mtoe

17 Primer energiahordozó szerkezet

18 Energiafelhasználás régiónként Mtoe

19 Energiafelhasználás régiónként

20 Energiaválságok

21 Energiaválságok

22 Energiaválságok

23 Energiaválságok

24 A „készlet” fogalma

25 Tüzelőanyagok

26 Szén

27 Szén Kiinduló anyag: cellulóz, hemicellulóz, pektinek, gyanták, zsírok, viaszok, fehérjék. Szénképződés fázisai tőzegesedés, tőzegesedés, szénülés. szénülés.

28 Szén szerkezeti felépítése

29 Ásványi szenek

30 Szénkészletek Valószínűsíthető szénkészletek: feketeszén: 5800 Gtoe feketeszén: 5800 Gtoe barnaszén: 580 Gtoe barnaszén: 580 Gtoe Kimerülési időtartam: év. Eddig a készlet kb. 2%-a fogyott el. Magyarországi készletek: feketeszén: Mt; feketeszén: Mt; barnaszén: 1 Gt; barnaszén: 1 Gt; lignit: 3 Gt. lignit: 3 Gt.

31 Szén kitermelés és szállítás Külszíni fejtés fiatal szenek; fiatal szenek; nagy anyagmennyiség mozgatása → rekultiváció; nagy anyagmennyiség mozgatása → rekultiváció; kis távolságú szállítás → bánya-erőmű integráció; kis távolságú szállítás → bánya-erőmű integráció; szállítás: szállítószalag, kötélpálya, vasút. szállítás: szállítószalag, kötélpálya, vasút.

32 Szén kitermelés és szállítás Mélyművelésű bányák jó minőségű (öregebb) szenek; jó minőségű (öregebb) szenek; veszélyes üzem (vízbetörés, sújtólégrobbanás, szénporrobanás); veszélyes üzem (vízbetörés, sújtólégrobbanás, szénporrobanás); nagy távolságra is gazdaságosan szállítható; nagy távolságra is gazdaságosan szállítható; szállítás: vízi, vasút, fluidizálva csővezetéken. szállítás: vízi, vasút, fluidizálva csővezetéken.

33 Szénkitermelés - Világ Mt

34 Szénkitermelés - Régiónként

35 Szén világkereskedelem Kitermelés Export Import

36 Magyarország széntelepei

37 A szén hasznosítása AF: alacsony fűtőértékű

38 Fischer-Tropsch eljárás Németország: , különösen a II. világháborúban; Dél-Afrika, USA: ma is (feljövőben lévő technológia)

39 Szénelgázosítás Gázosítás oxigénnel C + 1 / 2 O 2 CO Égés (oxidáció) C + O 2 CO 2 Gázosítás CO 2 -vel C + CO 2 2CO Gázosítás vízgőzzel C + H 2 O CO + H 2 Gázosítás hidrogénnel C + 2H 2 CH 4 Víz-gáz váltás CO + H 2 O H 2 + CO 2 Metánképzés CO + 3H 2 CH 4 + H 2 O Szén Oxigén Gőz Összetétel (térfogat%) H CO CO H 2 O CH H 2 S 0,2..1 COS 0..0,1 N 2 0,5..4 Ar 0,2..1 NH 3 + HCN 0..0,3 Hamu/Iszap/Pernye

40 Szénelgázosítás NyersanyagGázosításGáztisztításVégtermék szén, petrolkoksz, lepárlási maradékok Egyéb végtermékek: Hidrogén Ammónia Metanol Piacképes termék: elemi kén Kén- leválasztás Szintetikus gáz Hagyományos hőerőmű Kombinált ciklusú erőmű Hulladék: hamu Gázosító Oxigén

41 Földalatti szénelgázosítás

42 Szénfelhasználás

43 Szénfelhasználás

44 Kőolaj

45 Mi a kőolaj? Nyersolajnak nevezzük azokat a szerves anyagokat, amelyek folyékony halmazállapotúak az őket tartalmazó réteg körülményei között. Nyersolajnak nevezzük azokat a szerves anyagokat, amelyek folyékony halmazállapotúak az őket tartalmazó réteg körülményei között. A kőolaj összetétele: A kőolaj összetétele: –szénhidrogének –S, O, N, P vegyületek –fémvegyületek (V, Ni, Cu, Co, Mo, Pb, Cr, As) –H 2 S és víz Elemi összetétel: C: 79,5..88,5%, H: ,5%

46 Keletkezés Engler-féle elmélet: 1. elhalt élőlények → szervesiszap (szapropél) 2. anaerob bomlás → szénhidrogén dúsulás 3. geológiai csapda (p, T) → cseppfolyósodás Legfeljebb 15 km mélységig!

47 Mélységi előfordulás

48 Kőolaj előfordulás

49 Főbb vegyülettípusok Alkánok és paraffinok (telített) Alkánok és paraffinok (telített) Naftének (ciklo- paraffinok) (telített) Naftének (ciklo- paraffinok) (telített) Aromások (telítetlen) Aromások (telítetlen) normál izomer ciklikus vegy.

50 Kőolajtípusok Paraffin alapúak – mélyebb rétegekben találhatóak (öregebbek). Paraffin alapúak – mélyebb rétegekben találhatóak (öregebbek). Naftén vagy aszfalt bázisúak – felsőbb rétegekben fordulnak elő (fiatalabbak). Naftén vagy aszfalt bázisúak – felsőbb rétegekben fordulnak elő (fiatalabbak). Kevert (intermedier) bázisúak – közbenső zónákban vannak. Kevert (intermedier) bázisúak – közbenső zónákban vannak. Összetétel a világ összes kőolaját tekintve: kb. 30% paraffinok, 40% naftének, 25% aromások

51 Kőolajtípusok kor szerint

52

53 Olajkereskedelem

54 Kőolajipar

55 Kitermelés Elsődleges eljárás: természetes rétegnyomás hatására → 10%; Elsődleges eljárás: természetes rétegnyomás hatására → 10%; Másodlagos eljárás: gáz/víz visszasajtolás → +30%; Másodlagos eljárás: gáz/víz visszasajtolás → +30%; Harmadlagos eljárás: forró gőz visszasajtolás, vegyszeres folyósítás → %. Harmadlagos eljárás: forró gőz visszasajtolás, vegyszeres folyósítás → %.

56 Feltárás Talajrezgések keltése, visszaverődés érzékelése Próbafúrások

57 Elsődleges eljárás Gázzal működő telep (olaj a gyűrődéses boltozatban): a kőolajtest felett gázsapka foglal helyet, melynek nyomása az olajt a felszínre hajtja. Gázzal működő telep (olaj a gyűrődéses boltozatban): a kőolajtest felett gázsapka foglal helyet, melynek nyomása az olajt a felszínre hajtja. Vízzel működő telep (kőolajtest alatt víz foglal helyet): az olajat az olaj alatti víznyomás emeli a kúton keresztül a felszínre. A termelés mindaddig egyenletes, amíg a talpi víz eléri a perforálást, ekkor termelés befejeződik. Vízzel működő telep (kőolajtest alatt víz foglal helyet): az olajat az olaj alatti víznyomás emeli a kúton keresztül a felszínre. A termelés mindaddig egyenletes, amíg a talpi víz eléri a perforálást, ekkor termelés befejeződik.

58 Másodlagos eljárás A gáz és víz visszanyomás kombináltan. Gázzal: termeléssel egyidejűleg gáz visszanyomását; a felszínre került gázt kezelés után visszajuttatják a gázsapkába. Gázzal: termeléssel egyidejűleg gáz visszanyomását; a felszínre került gázt kezelés után visszajuttatják a gázsapkába. Vízzel: visszasajtolás az olajtest alá; jobb kihozatal mint gázzal. Vízzel: visszasajtolás az olajtest alá; jobb kihozatal mint gázzal.

59 Fúrási mélység

60 Mélyfúrás technológiája Rotary fúrás Fúró szerszám: fogas görgő. Fúró iszap: tixotrop folyadék, adalékokat tartalmaz, mint a bentonit, cellulóz, emulgeátorok, inhibítorok, sűrűsége 1,1 és 1,4 g/cm 3 közötti. Vízszintes fúrás aktív irányítással

61 Olajkitermelés Mt

62 Olajkitermelés

63 Előfeldolgozás A kőolaj nem tisztán kerül a felszínre, nyersolaj + „szennyező” anyagok: A kőolaj nem tisztán kerül a felszínre, nyersolaj + „szennyező” anyagok: – sós víz (vízmentesítés), – ásványi anyagok (elektromos sómentesítés), – illékony (CH 4, C 2 H 6, C 3 H 8, C 4 H 10 ) szénhidrogének (stabilizálás: ellenáramban száraz földgáz (CH 4 ) magával ragadja az illékony gázokat). Termék: Termék: - szállítható stabil olaj, - nedves gáz (gazolin): CH 4 + nagyobb molekulasúlyú CH-ek → feldolgozás (pl. PB gáz).

64 Kőolaj feldolgozás Desztilláció: atmoszférikus, vákuum Desztilláció: atmoszférikus, vákuum Forrpont szerinti elválasztás: Forrpont szerinti elválasztás: –benzin: °C –petróleum: °C –gázolaj: °C –fűtő és kenőolajok, szilárd termékek, paraffin, bitumen

65 Kőolaj feldolgozás

66 Atmoszférikus desztilláció

67 Továbbfeldolgozás Az atmoszférikus desztilláció maradé- kainak feldolgozása: Kénmentesítéskatalitikus! Kénmentesítéskatalitikus! Krakkoláskatalitikus! Krakkoláskatalitikus! Hidrokrakkoláskatalitikus! Hidrokrakkoláskatalitikus! Reformáláskatalitikus! Reformáláskatalitikus! Maradékfeldolgozástermikus Maradékfeldolgozástermikus Keverő komponens gyártáskatalitikus! Keverő komponens gyártáskatalitikus!

68 Katalitikus krakkolás Feladat: molekulatömeg és forrpont csökkentés Katalizátor: savas zeolit Krakkolás

69 Kénmentesítés (gázolaj) Hidrokrakkolás Feladat: kéntartalom csökkentése Katalizátor: Mo, Co, Ni szulfid S + 4 H 2 = C 4 H 10 + H 2 S Kénmentesítés

70 Magyarország olajipara

71 Stratégiai olajtárolók

72 Kőolajtermékek A desztilláció és a krakkolás kimenete még nem késztermék! További kezelések: szennyezőanyagok eltávolítása; szennyezőanyagok eltávolítása; molekulaszerkezet módosítása; molekulaszerkezet módosítása; adalékolás. adalékolás.

73 Kőolajtermékek Kereskedelmi kőolajtermékek: motorhajtó anyagok; motorhajtó anyagok; tüzelőanyagok; tüzelőanyagok; kenőanyagok (zsírok és olajok); kenőanyagok (zsírok és olajok); vegyipari alapanyagok. vegyipari alapanyagok.

74 Üzemanyagok osztályozása –benzin (t s = °C), –petróleum (t s = °C), –gáz (dízel) olaj (t s = °C), –könnyű (t s = °C, ρ=0,625..0,840 kg/dm 3 ), –nehéz (t s >300 °C, ρ>0,840 kg/dm 3 ), –könnyű (t s =40 °C, ρ=0,625 kg/dm 3 ), –közepes (t s =250 °C, ρ=0,825 kg/dm 3 ), –nehéz (t s =350 °C, ρ=0,9 kg/dm 3 ) határpontokkal.

75 Üzemanyagok jellemzői Motorbenzin: Motorbenzin: –optimális illékonyság a karburáláshoz, –ne legyen korrózióagresszív, –ne képződjön gyanta, –jó kompressziótűrés. Gázolaj: Gázolaj: –megfelelő viszkozitás (szivattyúzás), alacsony dermedéspont, –ne legyen hajlamos a kokszképződésre, –alacsony kéntartalom –jó legyen a gyulladási hajlama. Kerozin (speciális petróleum): Kerozin (speciális petróleum): –a nagy magasságra jellemző hidegben is folyékony maradjon, –nyomokban se tartalmazzon vizet, ami megfagyhat, –magas hőmérsékleten ne oxidálódjon, –ne legyen hajlamos a kokszképződésre (fúvóka eltömődés).

76 Feldolgozott termékek

77 Mt

78 Finomítók termelése

79 Finomítás, export, import

80 Földgáz

81 Keletkezés - Összetétel Keletkezése: a kőolajhoz hasonlóan, leggyakrabban a kőolajtelepek telepek kísérője. Összetétele: általában kis szénatomszámú szénhidrogénekből, legnagyobb részben metánból áll [paraffin-tartalmú gázok (C n H 2n+2 ) keveréke]. –savanyú, ha H 2 S (korróziót okoz) és CO 2 tartalmú (ballaszt) –nedves, ha több, nagy forráspontú szénhidrogént tartalmaz (belőle LPG (propán-bután) nyerhető), ill. H 2 O tartalmú (amelyből kristályok válnak ki).

82 Gázfelhasználás

83 Gázfelhasználás

84 Földgázipar

85 Kitermelés Száraz kutakból a gáz %-át a rétegnyomás a felszínre hajtja (néha 100 bar, 7,5 km mélységből), vízelárasztással % is a felszínre hozható. Száraz kutakból a gáz %-át a rétegnyomás a felszínre hajtja (néha 100 bar, 7,5 km mélységből), vízelárasztással % is a felszínre hozható. Új forszírozott módszerek a mélyben levő, kis áteresztő képességű szerkezetek fellazítását, áttörését célozza: Új forszírozott módszerek a mélyben levő, kis áteresztő képességű szerkezetek fellazítását, áttörését célozza: – a rétegek hidraulikus repesztése, – a szerkezet fellazítása robbantással.

86 Gázkitermelés régiónként Mrd m 3

87 Kitermelés - Előfeldolgozás A nedves gázt a gazolin-telepen A nedves gázt a gazolin-telepen –száraz gázra és –nyers gazolinra fizikai eljárásokkal szétválasztják: t csökkentése, p egyidejű növelése → a propánnál több C-atomot tartalmazó molekulák cseppfolyós halmazállapotba kerülnek. A nyers gazolint nyomás alatt desztillálják A nyers gazolint nyomás alatt desztillálják –egyrészt cseppfolyósított PB (Liquified Petroleum Gas, LPG) - gázt előállítva, és palackozva, de PB-gáz a kőolaj-finomítás melléktermékeiből is keletkezik. –másrészt t s = °C komponensekből → stabilizált gazolin (C4..C12 komponensek). A földgázban éghetetlen komponensek (N 2, CO 2, H 2 S) néha ipari nyersanyagként gazdaságosan kinyerhetők, de tüzeléstechnikai szempontból nem kívánatos alkotók. Mo-on főleg CO 2. A földgázban éghetetlen komponensek (N 2, CO 2, H 2 S) néha ipari nyersanyagként gazdaságosan kinyerhetők, de tüzeléstechnikai szempontból nem kívánatos alkotók. Mo-on főleg CO 2.

88 Szállítás előkészítés A kitermelt földgázt a szállításra elő kell készíteni, ami a mezők közelében létrehozott földgázüzemben történik: –szeparálás (a folyadékok leválasztása), –a szilárd szennyező anyagok leválasztása elektrosztatikus leválasztókkal, –a különböző frakciók szétválasztása a gazolin- üzemben (a szállítási nyomáson kondenzálódókat), –vízgőz leválasztása (szárítással vagy hűtéssel), –H 2 elválasztása hűtéssel, kén-hidrogén és szén- dioxid eltávolítása abszorbensekkel.

89 Szállítás gázként A tisztított száraz földgáz döntően csővezetéken szállítják a forrástól a fogyasztókig. A tisztított száraz földgáz döntően csővezetéken szállítják a forrástól a fogyasztókig. A földgázhálózat részei A földgázhálózat részei – nagynyomású (p>25 bar t ), – nagy-középnyomású (p=25-4 bar t ), – középnyomású (p=0,1-4 bar t ), – városi szolgáltató (p=0,03-0,08 bar t ). Nyomásfokozás nagynyomású távvezetékeknél ( km-ként) gázturbinával hajtott kompresszorokkal. A földgáz áramlási sebessége m/s.

90 Szállítás folyadékként LNG (Liquified Natural Gas) tengeri szállítása megfelelően hőszigetelt (CH 4, t s =-161 °C), t szállítókapacitású hajókkal: LNG (Liquified Natural Gas) tengeri szállítása megfelelően hőszigetelt (CH 4, t s =-161 °C), t szállítókapacitású hajókkal: –feladó kikötő: cseppfolyósító berendezés (hűtés °C-ra), –fogadó kikötő: tengervízzel melegített elpárologtató. A folyadékfázis felett annyi metángőzt szívnak el, hogy annak párolgási hője megfeleljen a hőszigetelésen keresztül bejutó hőnek. Ez a napi 0,25-0,3%-nyi veszteség a hajó hajtására szolgál. A hajópark (kb. 90 hajó) összes kapacitása 10 Gm 3.

91 Gáztárolás Tárolási lehetőségek (gazdaságossági sorrendben): Leművelt szénhidrogén telepekben: földalatti gáztelepekben gázcsapadék telepekben kőolajtelepekben Víztároló rétegben mestereségesen létrehozott tárolótérben Sótömbökben mesterségesen létrehozott üregekben.

92 Gáztárolás

93 Nemzetközi gázkereskedelem

94 Európai gázhálózat (Gazprom)

95 Nabucco gázvezeték

96 Magyarországi földgázhálózat

97 Gázfelhasználás

98 Földgázimport Az import földgáz az összes energiahordozó importon belül és hazai kitermelés


Letölteni ppt "Energiahordozók és -források. „Erőforrás és adottság” természeti erőforrás: az ember által hasznosítható természeti adottság; „in situ” erőforrás: csak."

Hasonló előadás


Google Hirdetések