Energiaigények, ellátási (termelési) lehetőségek Dr. Kovács Ferenc egyetemi tanár Miskolci Egyetem Bányászati és Geotechnikai Intézeti Tanszék

Energiaigények, ellátási (termelési) lehetőségek Az élethez szükséges „őselemek” Az életszínvonal, ásványi nyersanyag és energiafelhasználás Az energiatermelés alapanyagai Fa 15 MJ/kg Feketeszén 30 MJ/kg Kőolaj 40 MJ/kg Természetes uránérc 500000 MJ/kg 235-ö U izotóp 80000000 MJ/kg fúziós (H,D) 400000000 MJ/kg

Az ásványi anyag felhasználás és a GDP alakulása stabilizációs állapot gyors növekedés II. arányos növekedés III. stabilizációs állapot Az ásványi anyagok egy főre eső fogyasztása Egy főre jutó GDP

Az energia (fűtőanyag) fogyasztás és a nemzeti jövedelem kapcsolata Egy főre jutó fűtőanyag (t) Egy főre jutó GDP [103 USD]

Az egy főre jutó GDP értéke az egy főre eső energiafogyasztás függvényében

A gazdagság és a megelégedettség kapcsolata a világ különböző régióiban

Konkrét adatok a primér tüzelőanyag felhasználásra USA, Kanada 325 GJ/fő/év Ausztrália-Óceánia 205 GJ/fő/év Ny-Európa 136 GJ/fő/év Közép-Dél-Amerika 35 GJ/fő/év Ázsia 24 GJ/fő/év Afrika 13 GJ/fő/év Relatív arányok, a világátlag 1,00 USA 4,10 Ny-Európa 2,20 Magyarország 1,50 Kína 0,33 India 0,11 Fekete-Afrika 0,01

Várható energiaigények a 21. században az emberiség létszáma fajlagos energia fogyasztás Ezredforduló (2000-2004) 6,0-6,5 milliárd fő 0,6 ≈ 50-60 %-os „életminőség” 60 GJ/fő/év fajlagos felhasználás összes felhasználás 360-400 EJ/év (1018J) (387 EJ)

Prognózisok a világ népességének alakulására Vajda Gy. Lakatos J. □ S.Kumár ●

Prognózisok a világ energia igényeinek alakulására Vajda Gy. Lakatos I. □ Büki G. Δ S. Kumár ○ I. Yantovska

Várható energiaigények a 21. században Kiinduló adat a fenti 400 EJ/év Létszám 8 milliárd fő 2100-ra 0,8-as (80 %-os) életminőség 200 GJ/fő/év összes igény 1600 EJ/év Átlagos becslés 2100-ra Létszám 2-szeres Energia igény 4-szeres

Az egyes energiahordozó féleségek szerepe Történelmi fejlődés 1,7 millió év fa, fűtés, világítás, stb. Cro Magnon nap szél víz 12-13. század szén (Anglia, Liege) 17-18. század szén, gőzgép 19. század szén, gőzhajó, gőzmozdony (15. sz. kőolaj, lámpa, kenőanyag) 19. sz. vége a villamos energia (dinamó, generátor, motor) 1866-1874. kőolaj 1878-1892 Ottó, dízel motoros 20. sz. közepe földgáz 1940-50. atomenergia

(Hasznosítható hőtartalom) Tüzelőanyag Fűtőérték [kJ/kg] (Hasznosítható hőtartalom) Fa 10-15000 Barnaszén 20-25000 Feketeszén (antracit) 30-35000 Földgáz 20-40000 Olaj (tüzelőolaj, fűtőolaj) 40-42000 PB gáz 45-47000 Természetes uránérc 500000 235-ös U izotóp 80000000 Fúziós (D, T) 400000000

A világ teljes energiafelhasználás fajtánkénti arányai (2007) A teljes energia felhasználás 15,9 Mrdtce Földgáz Szén Megújuló Nukleáris Kőolaj

Teljes vill. áram termelés A világ teljes villamosenergia felhasználásban az egyes primér energiafajták aránya (2007) Teljes vill. áram termelés 18 bn MWh Víz + egyéb Kőszén Nukleáris Lignit Földgáz Kőolaj

Teljes energia felhasználás Az EU 27 tagállamának teljes primér energiahordozó felhasználási arányai Teljes energia felhasználás 2,6 Mrdtce Megújuló Szén Nukleáris Földgáz Kőolaj

A világ várható villamosenergia-termelése

Év USA (2008) 2004 2030 Energiafajta % EJ Kőolaj 40,1 174 37,5 86,2 33,0 84 Földgáz 22,6 107 23,1 25,0 Szén 22,8 119 25,6 26,0 Nukleáris energia 8,1 28 6,0 Megújuló energiák 6,4 36 7,5 10,0 Összes 100,0 464

Import arányok az EU energia felhasználásban Kőolaj Földgáz Szén Összesen

Szerző 2030 2050 2100 Fosszilis % Megújuló Büki Gergely 84 10 Pápai József 11 Sashi Kumar 51-73 22-39 A. Füst-R. Hargitai 86 14 70 30 43 57 IEA Cin 2000 30-40 Vajda György Abszolut maximum Reális maximum 3600 EJ/év mellett 13-16 Reális maximum 1600 EJ/év mellett 29-36

Villamosenergia [TWh] Az EU 27 országa villamos energiatermelés primér energiahordozó fajtánkénti tervezett megoszlása Megújuló Villamosenergia [TWh] Kőolaj Földgáz Szilárd anyag (Szén + bio) Megújuló Évek

Hazai energia igény prognózis Növekedés prognózisok 1,6-1,7-2,2 %/év Primér energia 2030 1,8 EJ 2050 2,3 EJ Vill. energia 2,5 %/év 2030 78 TWh/év (1012) 2050 102 TWh/év Megújuló primér 2030 10-15 % 2050 20-40 % villamos 2030 2-4 % 2050 4-6 % M.o. vill. energia igény szén+lignit+atom 2030 46-48 TWh/év 2050 60-65 TWh/év A szén (lignit) atom arány változatlannak U évre) 2030 18-20 TWh/év 2050 24-26 TWh/év

Szénkészletek és ellátottság megbízhatóság kategóriák: ipar, földtani, reménybeli ipari 800-1000 · 109 t (milliárd) földtani 6000-10000 · 109 t reménybeli 10000-35000 · 109 t Magyar Geológiai Szolgálat ipari feketeszén 519062 · 106 t 3460 · 106 t/év 150 év barnaszék, lignit 465391 · 106 t 853 · 106 t/év 545 év Szén-erőmű technikai fejlődés

A szén-bázison előállított villamos energia hatékonysága Termikus hatásfok [%] Hőmérséklet [ºC]

1970 V OF 1990 2010

2050-ig a SZÉN arány ≈ 20 % (45 év)  700 EJ/év Szén 122 EJ/év  5500 EJ  1000 EJ/év Szén 152 EJ/év  7000 EJ Ellátottság  700 EJ/év mellett ipari készlet 1000 · 109 t = 25000 EJ : 5500  4,5-szeres földtani 10000 · 109 t = 250000 EJ : 5500  45-szörös Ellátottság  1000 EJ/év mellett ipari készlet 1000 · 109 t = 25000 EJ : 7000  3,6-szeres földtani 10000 · 109 t = 250000 EJ : 7000  36-szoros Kedvező helyzet: A készletek megoszlása egyenletes (kivéve Európa) Helyzet: Hosszútávú ellátottság biztosított Cél: Hatásfok növelése 35 % - 50-60 %-ra Gazdaságosság növelése CO2 csökkentése

Mo. helyzet Szénvagyon Szénfajta Ipari Tartalék Nem műrevaló Összes Tömeg Mt Hővagyon EJ Feketeszén 200 3,0 450 1300 1950 31,7 Barnaszén 195 2,6 180 1795 2170 28,2 Lignit 2930 22,0 730 740 4400 33 Összesen 3325 27,6 1360 3835 8520 92,9

Mo. helyzet Szénvagyon Lignit 3-3,5 · 109 t Hőtartalom 7500 MJ/kg 22 EJ ellátottság 200 év Szénalapú 5200-5400 PJ hőtartalom

Kőolaj ellátottság Múlt prognózisai 1918 (Oil Trade Journal) néhány év 1919 USGS 9 év 1939 (USA) 17 év 1900 USA készlet 2,9· 109 bbl 2000 22,0 · 109 bbl Miközben 100 év alatt kitermeltek 174 · 109 bbl Fritz Baade (1963): „amit a kőolajjal kapcsolatban meg kell jegyeznünk az, hogy az ilyen aggodalmak, amelyeket nagyon hozzáértő és tekintélyes helyeken újra meg újra hangoztattak, mindig hamisnak és megalapozatlannak bizonyultak.”

Készlet [109t] Termelés [109t/év] Ellátottság [Év] MGSz 143 3,7 39 Vajda György 140 3,6 41 Büki Gergely 1293 · 109 bbl 26,3 · 109 bbl/év 49 EURACOAL 318,1 · 109 tce 5,1 · 109 tce 62 Shaski Kumar Lakatos István 170 3,9 44 (Reménybeli készlet BGR (Német) 155 43 Klaus Bendow 200 · 109 tce 40 USGS 165 EIA 156 Pápay József 261 67 Pápay József (USGS) 5 % valószínűség 374 96 EIA (Új mező+tech. fejl.) 368 95 World Oil (2004) 220-290

Energia prognózis szerint 2050-ig (45 év) Kőolaj ellátottság Konvencionális készlet a jelenlegi termelési szint mellett (4 · 109 t) 40-60 éves ellátottságot biztosít. Energia prognózis szerint 2050-ig (45 év) Kőolaj igény 7500-9400 EJ  188-235 · 109 t (700-1000 EJ/év összes igény) Ilyen volumenű termelést a becsült ipari készlet NEM biztosít

Jövő reményei új területek (Afrika, D-Amerika, Mexikói öböl USGS optimista prognózis 260-375 · 109 t kitermelési hatásfok, technikai fejlődés ma 30-32 % optimum 40-50 % nem konvencionális készletek olajpala, kerogén, bitumen, karbonát kőzetben 0,05-0,40 t/t 20 l/t-400 l/t tartalom 0,01-0,25 % kitermelési hatásfok Lakatos J. 190 · 109 t olaj Vajda Gy. 0,1 t/l 50-250 · 109 t 0,4 t/l 200-1000 · 109 t Módszer Insitu ex situ olajhomok vizes kvarchomok 8-12 % olaj (bitumen) Venezula, Kanada kőzet 600 · 109 t 10 % 60 · 109 t olaj

A magyarországi széntermelés alakulása 1987-2007. között Kőszén Barnaszén Lignit Széntermelés [106t] Évek

1965 Felhasználás 4 mt Termelés 2 mt MGSz 20 Mt ipari, 4 Mt nem műrevaló: 20 év földtani 220 Mt reménybeli 30-200 Mt kihozatal 29-36 %

Földgáz vagyon és ellátottság Ipari készlet [Tm3] Évi termelés [Tm3] Ellátottság [Év] MGSz 156 2,6 59 Vajda György 147 2,5 Büki Gergely 62 EURACOAL 193 · 109 tce 55 Shaski Kumar 138 · 109 tce 2,3 · 109 tce 61 Lakatos István 180 2,4 77 (Reménybeli készlet Pápay József (150) 171 (+122) 73 (125) Klaus Bendow 160 · 109 tce 60

Földgáz vagyon és ellátottság Ipari készlet 140-190 · Tm3 50-60-75 éves ellátottság a jelenlegi termelési szinten Energia összetétel szerinti igény 2050-ig (45 év) 5700-7300 EJ fedezhető Reménybeli készlet 300-330 · Tm3 2-3 évi növekedés, 5 · Tm3/év termelés mellett a 100 éves igény 40 %-a fedezhető. Nem konvencionális gázpala tömött homokkő 0,1 m Darcy kihozatal max. 20 % gázhidrát két komponensű anyag víz+gáz Csendes Atlanti Óceán mélység < 400-600 T < 10C p > 20 bar 180 m3/t hidrát 5000-50000 Tm3 0,4-0,6 %-os kihozatal  50-500 · Tm3

A kőolaj import és hazai termelés az 1965-2007. években Mennyiség [103t/év] Évek

A földgáz import és hazai termelés alakulása az 1965-2007. években Mennyiség [103t/év] Évek

Import 5-10 %-ról 70-80 %-ra MGSz 65-70 Mrd m3 ipari Hazai földgáz Import 5-10 %-ról 70-80 %-ra MGSz 65-70 Mrd m3 ipari 12 Mrd m3 nem műrevaló 40-130 Mrd m3 reménybeli 55-65 % kihozatali tényező Szénhez kötött 120-140 Mrd m3 30-50-70 m3/t