Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

1/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Energia és környezet Üvegházhatás, klímaváltozás, fenntarthatóság.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "1/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Energia és környezet Üvegházhatás, klímaváltozás, fenntarthatóság."— Előadás másolata:

1

2 1/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Energia és környezet Üvegházhatás, klímaváltozás, fenntarthatóság

3 2/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék „A probléma tudományos része a laikus nagyközönség és a politikusok számára ma valószínűleg sokkal világosabbnak tűnik, mint a témával foglalkozó … kutatók számára.” (Czelnai Rudolf akadémikus, meteorológus) „A legsúlyosabb hiba, ha a tények megismerése előtt kezdünk el elméleteket gyártani. Biztos, hogy a tényeket kezdjük majd el hozzáigazítani az elmélethez, pedig éppen fordítva kellene eljárni.” (Sherlock Holmes mondja dr. Watsonnak) Mottó:

4 3/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Hőmérséklet történet } oxigén tartalmú légkör kialakulása

5 4/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék A Föld átlaghőmérséklete az utolsó 1 millió évben Riss Würm Homo erectus H. erectus paleohungaricus (Vértesszőlős) H. presapiens

6 5/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék A Föld átlaghőmérséklete az utolsó évben Würm jégkorszak H. presapiens H. Sapiens Neanderthalensis H. Sapiens Sapiens (cromagnoni ember)

7 6/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék A Föld átlaghőmérséklete az utolsó évben időszámítás kezdete honfoglalás Róma alapítása Mükéné, Kréta Tassili hegység Mezopotámia Babilon Egyiptom Hettiták Mátyás király

8 7/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék A Föld átlaghőmérséklete években  t,ºC eltérés az évek átlagától

9 8/49 Az utolsó évek trendje Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

10 9/49 Légköri CO 2 koncentráció Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

11 10/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék CO 2 és hőmérséklet kapcsolata 1. CO 2 tovább nő, de T növekedése megáll, 2. CO 2 még állandó, de T csökkenni kezd, 3. CO 2 csökkenni kezd ( évvel később) 4. a CO 2 csúcs kb ezer évet késik

12 11/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 1. (legfőbb) mítosz: Közeli globális felmelegedés  Közkeletű vélekedés  Alapja az egyes részleteiben jól ismert mechanizmus: –növekvő energiafelhasználás, –növekvő széndioxid kibocsátás, –növekvő légköri széndioxid koncentráció, –üvegházhatás.

13 12/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Üvegházhatás  üvegházhatású gázok: rövidhullámú sugárzást átengedik hosszúhullámú sugárzást gyengítik  H 2 O, CO 2, N 2 O, O 3, CH 4, freonok  jelenlegi hatás: kb K (Földfelszín átlaghőmérséklete 288 K, gázburok nélkül kb K lenne)

14 13/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Átlagos hőáramok a légkörben

15 14/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Üvegházhatás, veszélyek általános felmelegedés sarki jég, gleccserek olvadása tengerszint emelkedése meteorológiai zónák átrendeződése erős meteorológiai jelenségek (?)

16 15/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék A legfontosabb üvegházhatású gázok jellemzői * ppb=10 -6 ppm ** Gt/év Relatív hatás: egy molekula hányszor akkora hatást fejt ki, mint egy CO 2 molekula. Hozzájárulás: szerep a 2000-ig bekövetkezett üvegházhatás növekedésben. E gázok összes részesedése kb. 96%

17 16/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Mit tudunk – hogy tálaljuk? Klímapornó 95% a valószínűsége, hogy a melegedés kevesebb 8 foknál és a legvalószínűbb érték? kb. 10 éve: 3,4 fok ± 70% csak a bizonytalanság nőtt 1994 Napilap elsőoldalas cikke 2005-ben

18 17/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2. mítosz: globális lehűlés megjósolt jégkorszak felmelegedés okozná a nagy lehűlést Jéghegyek jelennek meg Portugália magasságában is „ … Az elkövetkező évtizedben az éghajlat drasztikus változásával számol a Pentagon meteorológiai előrejelzése. A tanulmány szerint az új, megjósolt jégkorszak világméretű konfliktusokat válthat ki. Paradox módon az évtizedek óta tartó felmelegedés okozná a nagy lehűlést az északi féltekén… A globális felmelegedés 2010-re véget ér, bekövetkezik a hirtelen lehűlés.. A tengerek hőáramlása teljesen felborul, az olyan „szállítószalagok”, mint a Golf-áram, összeomlanak. Jéghegyek jelennek meg Portugália magasságában is.” Origó – Tudomány, április

19 18/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék energiafelhasználásából: 1950-ig 20% utána 80% CO 2 és hőmérséklet kapcsolata 1940 hőmérséklet CO 2 60% 40% 30% 70%

20 19/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Budapest évi középhőmérséklete

21 20/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Ok okozati kapcsolat (mi okozza a évenkénti ciklusokat)  Az okozat nem előzheti meg időben az okot.  Ha a széndioxid az ok: –mi okozza a széndioxid koncentráció ciklikus változását? –hogyan hat a széndioxid koncentráció a hőmérsékletre?  Ha a hőmérséklet az ok: –mi okozza a hőmérséklet ciklikus változását? –hogyan hat a hőmérséklet a széndioxid koncentrációjára? ??? üvegházhatás Broecker konvejor gázok oldhatósága

22 21/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Broecker-conveyor elmélet (egy lehetséges teória) A hőszállítást a Broecker-conveyor végzi: felszíni áramlás: Indiai Óceánról Afrikát megkerülve, Közép-Amerikát érintve Észak-atlanti (Golf-) áramlat, lesüllyedés: a párolgás miatt a Golf-áramlat sótartalma magas az Atlanti Óceán északi részén lehűl, sarki jég olvadásának hatására alacsony sótartalmú környezetben lesüllyed (konvejor motorja), mélységi áramlás: Afrikát megkerülve vissza az Indiai Óceánba.

23 22/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Felszíni és mélységi áramlások az óceánok térségében

24 23/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Broecker-conveyor elmélet Ciklikusság: Arktisz jege a hőszállítás miatt olvad, majd elfogy, a lesüllyedés elmarad, a konvejor leáll, hőmérséklet átbillenés, sarkvidék lehűl, jég gyarapodás a sarkvidéken, beáll a dinamikus egyensúly (gyarapodás – olvadás), az olvadás hatására újraindul a lesüllyedés, megindul a vízkörzés, újabb hőmérséklet átbillenés, fogyásnak indul a jég,

25 24/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

26 25/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Karbon ciklus

27 26/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Antropogén növekmény +4,5% Gt/év ppm +45%

28 27/49 Antropogén kibocsátás 4% 2% a természetes kibocsátás arányában Összes : kb. 340 Gt Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

29 28/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Esőerdők területének csökkenése 6% 4%

30 29/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 29/34 Erdőterület változás  Afrika-8%  Kongó-4%  Szudán-14%  Ázsia-1%  Indonézia-12%  Európa+1%  Dél-Amerika-2%  Brazília-4%  Argentína-8%  Világ-2% Forrás: State of the World’s Forests 2005, FAO Forestry Department

31 30/49 Légköri többlet  Az ábra alapján évek antropogén kibocsátása: kb. 340 Gt C  NASA felmérés szerint az esőerdők tárolt karbontartalma 247 Gt (2010 körüli időszak)  A XX. században az esőerdők minimum fele eltűnt, azaz legalább 247 Gt karbon szabadult fel. Ez majdnem annyi, mint a kibocsátás!!  Légköri növekmény kb. 270 Gt C Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

32 31/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Klímaváltozás – fenntarthatóság - energiatermelés Hogy csökkentsük a széndioxid kibocsátást?

33 32/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Az energetika főbb trendjei Egyre több nemesített energiahordozó (villamosenergia, hőszolgáltatás), Átalakítási hatásfok javítása: –gőzparaméterek növelése, –kombinált ciklusok, –kapcsolt energiatermelés Meghatározó a fenntartható fejlődés (nem csak azóta, hogy kimondták!).

34 33/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Mi a fenntartható fejlődés? fejlődésfenntartható  a lehetőségek bővülése,  életminőség javulása,  jólét növekedése. gazdasági és természeti korlátok :  korlátozott források,  korlátozott nyelők. „a fenntartható fejlődés olyan fejlődés, amely kielégíti a jelen szükségleteit, anélkül, hogy veszélyeztetné a jövő nemzedékek esélyét arra, hogy ők is kielégíthessék szükségleteiket”. (Közös Jövőnk jelentés, 1987)

35 34/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Fenntarthatóság korlátai Készletek végessége: rossz interpretáció: hány évre elegendő a készlet helyes értelmezés: a jelenleg biztosan ismert és gazdaságosan kitermelhetőnek tartott készlet aránya a jelenlegi kitermeléshez Példa: Példa: kőolaj 1973: olajválság, mert már kevesebb, mint 30 évre elég az olajkészlet (kitermelés 2.8 milliárd t/év, ár: 3 USD/bbl) 2003 : a készletek már csak évre elegendőek (kitermelés 3.7 milliárd t/év, ár: USD/bbl) A készlet jelenleg nem kemény korlát !! Fogyasztási előrejelzés 2020-ra: 5…5,5 milliárd t/év

36 35/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Fenntarthatóság korlátai Nyelők (befogadók) végessége  széndioxid légköri élettartama hosszú (15…100 év),  az energiafelhasználás 90%-a származik tüzelésből,  az antropogén széndioxid kibocsátás több mint 95%-a a tüzelőanyag felhasználásból származik,  a légkör széndioxid koncentrációja folyamatosan nő (jelenleg 45%-kal magasabb, mint a XIX. sz. előtt),  üvegház hatás (!?).

37 36/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék CO 2 kibocsátás jövője Emisszi ó = n é pess é g * GDP * energia ig é nyess é g * karbon intenzit á s [tC/év][fő] [USD/fő/ é v] [GJ/USD][tC/GJ] Karbon intenzitás csökkentése: rövid távú lehetőségek: ► szén helyett földgáz, ► nukleáris energia, ► vízenergia, ► geotermikus energia, ► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!), ► szélenergia. korlátok: ► korlátozott készletek, ► földrajzi elhelyezkedés, ► ellenérzések. ► költségek !! Energiaigényesség csökkentése: végfelhasználási (ipari, fűtési, közlekedési stb.) technikák javítása, átalakítási veszteségek csökkentése (hatásfok javítás).

38 37/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Lehetséges hosszútávú kibontakozási irányok:  fosszilis tüzelőanyagok és a CO 2 eltüntetése, (középtáv)  fissziós erőművek, növelt biztonsággal, jobb anyaghasznosítással (FBR),  fúziós nukleáris energiatermelés,  napenergia  villamosenergia tárolással,  hidrogén tárolással,  környezeti hőmérsékletű szupravezetéssel,  űrbeli elhelyezéssel,  vagy bármi más, ma még nem ismert megoldás. Megoldás van, csak még nem ismerjük. (1914-ben ki tudta megmondani, mit hoz a XX. század?)

39 38/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék CO 2 csökkentés költsége: szélerőmű Beruházási támogatás: 300 eFt/kW 30%-a: 90 eFt/kW – Ft/év/kW (15%/év annuitással) – 6,75 Ft/kWh (2000 h/év kihasználással) – átvételi felár: 8 Ft/kWh – összes támogatás: 14,75 Ft/kWh – kiváltott CO 2 : 0,57kg/kWh (gáztüzelés, 36% (!) hatásfok) – 26 eFt/t CO 2 ( kb. 85 EUR/t ) Ír tanulmány (2004): 138 EUR/t (figyelembe veszi a gyakori terhelésváltozás miatti hatásfokromlást a CCGT-knél) Svéd tanulmány (T. Ackermann: Joined up thinking. Renewable Energy World July-August 2005.) 2000 körül : EUR/t 2015-re: EUR/t (CO 2 adótól és fosszilis energiák árától függően) 2005 körüli árak

40 39/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Hőerőművek Szén helyett földgáz (hazai prognózis) : fajlagos költség: Ft/t CO 2 (24 EUR/t) Atomerőmű: költségmegtakarítás! fajlagos költség (?): 0 … -15 eFt/t CO 2 Biomassza (fatüzelés, energiaültetvény) : sem a költség, sem a széndioxid megtakarítás nem ismert, nem egyértelmű.

41 40/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Széndioxid kivonás a füstgázból (post-combustion CO 2 capture) Reducing Greenhouse Gas Emission. The Potential of Coal. IEA - CIAB, 2005 reagens reagens: etanol-amin oldat költség költség: 50…60 USD/t CO 2 utólag beépíthető megoldás Levegő Szén G Atmoszferikus égéstermék (1000 m 3 /s) Égéstermék GőzCO 2 Gőzturbin a Kazán Füstgáz- tisztítás CO 2 befogás További lépésekG: Generátor Szükséges fejlesztések:  Mosószerek/anyagok viselkedésüknek és környezetükre gyakorolt hatásuknak vizsgálata szén specifikus feltételek mellett.  Folyamattesztelés kísérleti és demonstrációs léptékben.

42 41/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Reducing Greenhouse Gas Emission. The Potential of Coal. IEA - CIAB, 2005 Széndioxid kivonás elgázosítással (pre-combustion CO 2 capture) Szén G Füstgáz CO 2 Gáz- turbina Elgázosító Füstgáz- tisztítás CO 2 befogás További/változtatott lépések Szükséges fejlesztések: H 2 -ben gazdag tüzelőanyagú gázturbina, további egységek integrálása  A teljes IGCC technológia műszaki/gazdasági optimalizálása CO shift Nagynyomású füstgáz (10m 3 /s) A technológia hozzáférhető ipari méretekben, a H 2 hasznosító gázturbina kivételével. Az IGCC-k elterjedésének egyelőre gátat szab azok magas költsége. Gőz- turbina HK G O2O2 LSZ N2N2 G: Generátor LSZ: Levegő szeparátor HK: Hőhasznosító kazán Levegő CO shift: (H 2 O) gőz + CO = CO 2 + H 2

43 42/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Oxi-fuel eljárás Reducing Greenhouse Gas Emission. The Potential of Coal. IEA - CIAB, 2005 tüzelés oxigénnel égéstermék: H 2 O + CO 2 égéstermék recirkuláció kell vízgőz kondenzálás egyszerű levegő szétválasztás energiaigénye nagy Levegő G CO 2 O2O2 CO 2 / H 2 O Gőz- turbina LSZ Füstgáz- tisztítás Kondenzáció További/változtatott lépésekG: Generátor LSZ: Levegő szeparátor Szükséges fejlesztések és vizsgálatok: Kazántervezés az égéstermék recirkulációjával és O 2 /CO 2 égetésével  Égéstermék tisztítása, kondenzáció és vízkezelés  A folyamat elemeinek összehangolása Kazán H 2 O, SO 2 Szén Jelenleg Oxy-fuel folyamat csak elméleti modellként létezik, laboratóriumi méretekben. Megvalósíthatóságát most kell demonstrálni.

44 43/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Széndioxid szállítás költsége szállított mennyiség, Mt/év költség, USD/t szállítási távolság: 250 km

45 44/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Tárolási geológiai formációkban 1.kimerült olaj és gázmezők 2.olaj és gáztermelés intenzifikálása 3.mély sórétegekben 4.metán kitermelés szénrétegekből

46 45/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Óceáni elhelyezés

47 46/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Széndioxid kivonás füstgázból erőművi többletköltség (CO 2 kivonás) 20…30 EUR/t szállítás 1…10 EUR/t (erősen távolságfüggő) elhelyezés 5…50 EUR/t Összesen: 30…90 EUR/t Felhasználás: olaj- és gázkitermelés segítése 10…50 EUR/t nyereség is lehet (?!)

48 47/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Kibocsátási jog ára, EUR/t ( )

49 48/49 Kvótaár 2010 – 2014 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

50 49/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Reducing Greenhouse Gas Emission. The Potential of Coal. IEA - CIAB, 2005 bázis: jelenlegi 150 MW szubkritikus lignittüzelésű blokk (német adatok) CCS = Carbon Capture and Storage CCS Coal Industry Advisory Board Kibocsátás-csökkentés költsége (egy más megközelítés)


Letölteni ppt "1/49 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék Energia és környezet Üvegházhatás, klímaváltozás, fenntarthatóság."

Hasonló előadás


Google Hirdetések