Készült: 2014 A megújuló energiaforrásokról általában, a Föld energia fogyasztásának szerkezete, fosszilis és megújuló energiaforrások Készítette: Hunyadi.

Az előadások a következő témára: "Készült: 2014 A megújuló energiaforrásokról általában, a Föld energia fogyasztásának szerkezete, fosszilis és megújuló energiaforrások Készítette: Hunyadi."— Előadás másolata:

1 Készült: 2014 A megújuló energiaforrásokról általában, a Föld energia fogyasztásának szerkezete, fosszilis és megújuló energiaforrások Készítette: Hunyadi Sándor Energiagazdálkodási szakmérnök, CEM Természetvédelmi mérnök MSc MMK szakmai továbbképzés törzsanyag

2 A képzés célja A szakmai továbbképzés műszaki tartalmú továbbképzés.
Célja a szakterületen megjelenő új, korszerű mérnöki - szakmai ismeretek (új tervezési módszerek, eszközök, számítási metódusok; új anyagok, berendezések, technológiák; K+F+I eredmények, fejlődési trendek, stb.) megismertetése a szakmagyakorlókkal. Forrás: 266/2013. (VII. 11.) Korm. rendelet

3 Energia forrásaink - lehetőségeink

4 Energia felhasználásunk változása

5 Egy kis ismétlés az adatok miatt
SI Prefixumokból: = = hekto (h) 103 = = kilo (k) 106 = = mega (M) 109 = = giga (G) = = tera (T) = = peta (P) = = exa (E) Mértékegységek átszámítása 1 kWh = 3600 kJ= 3,6 MJ fordítva 1 MJ=0,2778 kWh 1 toe (tonna olaj egyenérték - megállapodás szerint) 1 toe = kWh = 42 GJ = MJ = 107 kcal 1 cal = 4,1868 J fordítva 1 J = 0,2389 cal 1 Joule = 0,2389 cal és 1[J] = 1[VAs]=1[Ws]=1 [Nm]

6 Egy kis ismétlés az adatok miatt
Teljesítmény – P [W], de pl.: [kW], [J/s] egységnyi idő alatt végzett munka: P=W/t Teljesítmény (P)[W]=Munka(W)[J] / idő(t)[s] Általánosan: P=ΔE/Δt P = Energia változás/egységnyi idő alatt Energia – E [J], de pl.: [Ws], [Wh], [kWh] a teljesítmény és az idő szorzata: E=P*t Energia(E)[J]=teljesítmény(P)[W]*idő(t)[s]

7 Energia felhasználásunk a világban
1 toe = 42 GJ, 1 Mtoe = 42 PJ, azaz Mtoe = PJ = 504 EJ

8 Energia felhasználásunk a világban
Mtoe-ben (2012 összesen: Mtoe)

9 Energia felhasználásunk „fejenként”
Ez alapján Magyarország (kb.10x106 fő), azaz 10x106 fő x 80x109J (80GJ) = 800 PJ lenne, a valóságban kb PJ

10 Energia felhasználásunk „itthon”
1 Mtoe = 42 PJ, azaz 21,9 Mtoe = 920 PJ (Világ energia felh. 2 ezreléke)

11 Energia felhasználásunk „itthon”
(2012 összesen: 21,90 Mtoe)

12 Megújuló energia fogalma:
A megújuló energiaforrások a természetes energiaforrásoknak azon csoportja, amelyek gazdaságilag értékelhető időn belül természetes úton megújulnak, újratermelődnek. (ZSEBIK, 2005) Célkitűzések: EU-27: 20% Magyarország: 16,6% megújuló részarány a primer energia felhasználásban

13 MEHCST: Magyarország Megújuló Energia Hasznosítás Cselekvési Terve 2020 évre: Csökkentve: 14,65% lesz a teljes bruttó hazai energia fogyasztásból a megújuló energia részarány Célkitűzések területenként: Fűtés és hűtés: 18,9% Villamos energia: 10,9% Közlekedés: 10,0%

14 Megújuló energia használata:
Alkalmazásának szükségszerűsége Az egyre növekvő energia igények miatt Véges fosszilis energia források Környezetünk védelme (CO2 kibocsátás) Alternatív energiaforrás (ellátásbiztonság) Alkalmazásának módjai Centralizált, decentralizált, lokális (szigetüzem) Alkalmazásának korlátai Használatuk helyi adottság függő Kis energia sűrűség Rendelkezésre állás időben, teljesítményben Rendszerbe illeszthetőségük, korlátaik

15 Megújuló energiák forrása:
Geotermikus: A Föld mélyében zajló radioaktív folyamatokból eredő hőtermelődés geotermális és geotermikus (pl.: termálvíz, talaj hőszivattyúk) Gravitációs, a Föld-Hold kölcsönhatása alapján (árapály erőművek) A többi megújuló energiaforrás végső soron a Nap fúziós energiájából ered, a Föld felszínét érő napsugárzás, vagy az okozta változások hatására (az összes biomassza, biogáz, bio-hajtóanyag, szélenergia, tengeri áramlás erőmű, napelem, napkollektor, passzív alkalmazások, levegő hőszivattyúk, stb.)

16 Geotermikus energia Magyarországi potenciál: 9,3 GW ~ 300 PJ/év ( kW/km2 azaz mW/m2 hőáramsűrűség) Geotermikus hőfok gradiens (Föld hőmérséklete adott mélységben: Földfelszín hőmérséklete plusz a mélység szorozva a gradienssel) Általában: 30oC/km, Magyarországon: 50oC/km Kockázata: - kis energiasűrűség (Magyarországon még jobb is, mint a világ átlag, ami 78,4 kW/km2) - Villamos energia termelés jelenleg100 oC kinyert hőmérséklet mellett gazdaságos

17 Megújuló energia fajták áttekintése:
Geotermális energia (mert kitermelem): Termálvizek felhasználása (hűtés, fűtés, villamos energia, balneológia) Talaj kutas hőszivattyús megoldások „Hot Dry Rock” azaz HDR technológia: EGS rendszer fejlesztés alatt

18 Megújuló energia fajták áttekintése:
Geotermikus energia (földhő hasznosítás): Talaj kollektoros, talaj szondás megoldások Szondák

19 Megújuló energia fajták áttekintése:
Napenergia közvetlen hasznosítása Passzív hasznosítás Mezőgazdaság (szárítás, aszalás) Építészet (fűtés): Direkt rendszer Trombe fal Elkülönített naptér

20 Napenergia Magyarországon
Magyarországi potenciál: PJ/év (Majdnem négyszázszorosa az éves hazai energiafelhasználásnak – de ez csak elvi!) Fajlagos éves napsugárzási energia: kWh/m2 Hasznosítás lehetőségei: Hőenergia Villamos energia Naperőművek

21 Megújuló energia fajták áttekintése:
Napenergia közvetett hasznosítása Aktív hasznosítása: Napkollektor (fűtés, meleg víz) Napelem (villamos energia) Naperőmű (hő és villamos energia) Áttételes hasznosítása: Szél-, víz- bioenergia

22 Megújuló energia fajták áttekintése:
Napkollektor Elsődleges hasznosítása: Fűtés, fűtésrásegítés Használati meleg víz (HMV) Odafigyelni: Túlhevülés Fagyásvédelem Kivitelezési minőség Belső csőkígyó kialakítás Tárolókapacitás

23 Megújuló energia fajták áttekintése:
Napelem Elsődleges hasznosítása: Villamosenergia termelés (DC) Kombinált kivitelben meleg víz is egyidejűleg Odafigyelni: Inverter (DC->AC) Csatlakozások Túlfeszültség és villámvédelem Teljesítmény csökkenés (névleges: kWpeak) Hőmérséklet emelkedésre Besugárzás szöge, hullámhossza Napelem életkora (~25 év 80%)

24 Napelemek Típusok: Monokristályos szilícium (Si) napelemek Polikristályos szilícium (Si) napelemek Amorf szilícium napelemek Gallium-Arzenid vegyület alapú napelemek Egyéb vegyület félvezető alapú napelemek Szerves festék alapú napelemek Hatásfok: Átlagosan 18% (5%-25%-ig) Elméleti határ az egy p-n átmenettel rendelkező napelemek esetében 33,7%

25 Legnagyobb napelem park – 70 MW
Hol? : Kagosima Japán – Kyocera ( db napelem modul (~240W/db) 314 hektár től India 2208MW és épít egy 4000 MW-ost! 7 év múlva lesz kész… Rajasthan provinciában

26 Megújuló energia fajták áttekintése:
Naperőmű Elsődleges hasznosítása: Villamosenergia termelés gőzturbinával Odafigyelni: Területfoglalás Élővilág védelem (vakítás, hő) Rendszeres portalanítás Időjárás és napszak függő, de hőtárolás van

27 Legnagyobb naperőmű – 392 MWe
Hol? : Ivanpah - Kalifornia 3 db 137m-es torony db 2x3m-es tükör 1600 hektár től

28 Telepített napelem arányok - 2013
Világ összesen telepített napelem teljesítménye: 138,9 GW Ebből az újonnan beállított napelem teljesítménye: 38,4 GW (Ez majdnem 30%-kal nőtt 2012-höz képest, ebből Kína: 11,8 GW, Japán 6,9 GW, USA 4,8 GW volt) Európa újonnan beállított napelem teljesítménye: GW (2012-ben 17,7 GW volt, 2011-ben még 22,4 GW) Németország újonnan beállított napelem telj.: ,3 GW Többi európai ország: UK (1.5 GW), Italy (1.4 GW), Romania (1.1 GW) and Greece (1.04 GW) Magyarország TELJES napelem teljesítménye: MW (azaz 0,012 GW !) Forrás: European Photovoltaic Industry Association, EPIA

29 Megújuló energia fajták áttekintése:
Mosonszolnok szélerőmű park (12x2MW – 9 milliárd Ft – 2007-ben indult) Szélenergia: Villamos energia (Lokális, villamos hálózatba termelés) Mechanikai munka (szivattyúzás, szélmalmok) Közlekedés (vitorlás hajók, hőlégballon, vitorlázó gép) Kockázat: hang, fény, jég, tájesztétika

30 Megújuló energia fajták áttekintése:
Szélenergia Magyarországon: Összesen 330 MW üzemelhet júliusa óta nincs újabb kvóta! (Villamosenergia rendszer kiegyensúlyozás) Átlagos értékelhető teljesítmény: 20-22% Változékony szélirány és erősség Szélturbinák összteljesítménye szűkebb környezetünkben, az EU27-ben: 2009-ben: GW, 2010-ben: GW, míg 2011-ben már: GW (offshore és onshore turbinák)

31 Megújuló energia fajták áttekintése:
Hernád, Felsődobsza kW (Teljesítményének duplázása 100 év után: 2013 szeptemberében) Békésszentandrás ban indult - 2MW Vízenergia: Villamos energia (jellemzően villamos hálózatba termelés) Mechanikai munka (vízimalmok, fűrésztelep) Közlekedés (hajózás) Kockázat: hajózás, meder, élővilág

32 Megújuló energia fajták áttekintése:
Bioenergia termelése és hasznosítása Energiatermelés a mezőgazdaságban (biomassza alapú energiahordozók) Bio hajtóanyagok Biogáz Tüzeléses hasznosítású energia-hordozók Bioalkohol Biodízel Mellék-termékek Célültetvények Gyümölcs termesztési Erdei Szántó földi Erdei, faipari Szőlészeti borászati Szántó-földi Élelmiszer ipari

33 Magyarországi biomassza potenciál
Dendromassza (erdei, fás) (Tűzifa, Energiaerdő, Vágástéri hulladék, Elsődleges faipari hulladék) Egyéb növényi fő- és melléktermék (Gabonafélék és lágyszárú melléktermékek, termesztett lágyszárú, biohajtóanyag gyártás melléktermékei) Másodlagos biomasszák (Hígtrágya, állati hulladék és melléktermék, feldolgozási hulladékok) Harmadlagos biomasszák (Élelmiszeripari-, élelmezési hulladék, szennyvíziszap, kommunális biohulladék) Összesen: 350 millió tonna biomassza készlet

34 Biomassza hasznosítás
Energetikai hasznosítás mellett más célra is használhatunk (Élelmezés, komposztálás, gyártás alapanyaga, stb.) Kizárólag energetikai célra – hasznosítás nélkül (Erdei és egyéb hulladékok) Energetikai hasznosításra termelnünk kell (Energia erdők, energia ültetvények) FONTOS: a teljes folyamat energiamérlege

35 Megújuló energia fajták áttekintése:
Biomassza (hő- és villamos energia) Mezőgazdasági melléktermékek, hulladékok Erdőgazdálkodási és fafeldolgozási melléktermékek

36 Megújuló energia fajták áttekintése:
Biogáz (kapcsolt hő- és villamos energia) (Másodlagos és harmadlagos biomasszák) Bio hajtóanyagok (közlekedés) Biodízel (Napraforgóból és repcéből) 7%-ig a gázolajba keverhető Bioetanol (Gabonafélékből, búzából, kukoricából) Felhasználható: fosszilis üzemanyag helyettesítésére (E85) vagy bekeverésére (max: 10%)

37 Megújuló energiák értékelése, illeszthetősége más rendszerekhez:
Kapacitás Igény Rendelkezésre állás Tárolás (SZET - erőmű szivattyús energia tározós erőmű, biomassza, stb.) Szabályozhatóság Káros környezeti hatások CO2 kibocsátás mentesség? Életciklus elemzés Németország villamos teljesítmény térképe (!)

38 Köszönöm: figyelmüket, kérdéseiket, véleményüket!
Hunyadi Sándor Energiagazdálkodási szakmérnök, CEM MMK szakmai továbbképzés törzsanyag