Energia-termelési módok környezeti hatásai Részletek konferencia előadásokból és tanulmányból: Gács Iván: Energia-termelési módok környezeti hatásai. Paks, 2004. április 8. Dr. Gács Iván, Bihari Péter: Gázmotorok levegőkörnyezeti hatása. MicroCAD konferencia, Miskolci Egyetem 2003. március 6. Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15. Klímaváltozás: az energetika szerepe (tények, mítoszok, kételyek és kilátások). ETE, Bp. 2005. december 8. Az új magyar energiapolitika tézisei a 2005-2030 közötti időszakra. 9. fejezet

Gázmotor és levegőminőség Egy példa gázmotoros fűtőműre (12 MWe) A gázmotoros fűtőmű levegőkörnyezeti hatása terjedésszámítás alapján (MSz) A modell bizonytalanságai és annak következményei Megoldási lehetőségek

A gázmotoros fűtőmű jellemzői Villamos teljesítmény: 4 db 3 MW-os Kipufogógáz motoronként 14 400 m3/h = 4 m3/s, 120oC, 9% O2 NOx kibocsátás: 500 mg/m3, (normál állapot, 5% O2)  1.5 g/s motoronként Hőkibocsátás: 625 kW motoronként Kémény: 4 db, 15 m magas

Környezet jellemzői Sík terület, városi környezet Beépítési magasság 15 m (max. 5 szint) Legközelebbi épület távolsága 100…500 m Az ellenőrzést a legközelebbi épületek legfelső szintjére kell elvégezni!

Kritikus szennyezőanyag Kritikus szennyezőanyag: nitrogénoxid Megengedett rövididejű koncentráció határérték: 200 g/m3 (14/2001. (V. 9.) KöM-EüM-FVM együttes rendelet) Alapterhelés: általában 20…50 g/m3 Okozható maximális koncentráció: 150…180 g/m3

Számított immisszió (z = 15 m) s/u [m/s]

A számítás bizonytalanságai és annak következményei Modellbizonytalanság Effektív forrásmagasság számítása A füstfáklya emelkedő szakasza

Modellbizonytalanság A modell magas (!) pontforrásokból kibocsátott szennyezők terjedésének számítására alkalmas magas = a geometriai forrásmagasság eléri vagy meghaladja a környezeti elemek (domborzat, beépítettség) magasságának 2-2.5-szeresét (érdesség vagy akadály) az eltérésnek még az előjelét sem lehet a matematikai modell alapján megítélni

Effektív forrásmagasság számítása Szabvány szerint: CONCAWE Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m) Modell (nagy kémények) H, m Modell (kis kémények) CONCAWE 43 Holland 7.2 USA EPA 24 Stümke 15 egysz. Briggs 65 Moses és Carlson 21 Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!

Holland formulával számolva

Füstfáklya emelkedő szakasza füstfáklya számított tengelye füstfáklya valódi tengelye (kb. 10 * Δh)

Megoldási lehetőségek Számítás különböző – reálisnak elfogadott – járulékos kéménymagasság formulákkal, a közepes értékek tekinthetők valószínűbbnek Kémények összevonása nagyobb hőkibocsátás  nagyobb füstfáklya magasság Magasabb kémény nem terheli a járulékos kéménymagasság formulák és az emelkedő szakasz miatti bizonytalanság

Formula és kéményszám hatása (h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s) Jelölés: formula és kémény darabszám

Kéménymagasság hatása (s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény) Kémény magasítása

Következtetések A jelenlegi gyakorlat levegőszennyezettség szempontjából megengedhetetlen megoldásokhoz vezethet Megvizsgálandó az alkalmazható járulékos kéménymagasság formula A gyűjtőkémény javít a helyzeten, de önmagában nem ad megoldást Feltétlenül magasabb kémény kell, ekkor a járulékos kéménymagassággal kapcsolatok bizonytalanságok (formula, emelkedő szakasz) jelentősége is kisebb lesz

Hogyan tovább? A világ energiahordozó felhasználása és a megújuló energiaforrások szerepe Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások használatára? Üvegházhatás Miért nem terjed gyorsabban a megújuló? Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year *Includes bunkers. **Includes combustible renewables & waste for OECD countries. ***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc. IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001) *Includes bunkers. **Includes combustible renewables & waste for OECD countries. ***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc. 1975 1998 IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

World Energy Council (1997) (közepes scenárió) 1990 2020 2050 Gtoe % Gtoe % Gtoe % Szén 2.2 25 3.4 25 4.1 20.5 Olaj 3.1 34 3.8 28 4.0 20 Gáz 1.7 19 3.2 24 4.5 22.5 Nukleáris 0.5 5.5 0.9 6.5 2.7 13.5 Víz 0.4 4.5 0.7 5 0.9 4.5 Új megújuló 0.2 2 0.7 5 2.8 14 Hagyományos biomassza 0.9 10 0.9 6.5 0.8 4  Összesen 9.0 100 13.6 100 19.8 100  Karbon emisszió (GtC/év) 6.0 8.4 10.0

CO2 kibocsátási szcenáriók

Miért nem terjed gyorsabban a megújuló? Legfőbb okok lehetnek: költségek rendelkezésre állás környezeti hatások

Megújuló energia ára

Kulcsi szélerőmű Teljesítmény adatok: Indítási szélsebesség: 0 kW 2,5 m/s (9 km/h) 50% terhelés 300 kW 8 m/s (28,8 km/h) Névleges teljesítmény: 600 kW 12 m/s (43,2 km/h) Biztonsági leállás: 0 kW 25 m/s (90 km/h) Magyarországon az átlagos szélsebesség: 10-15 m magasságban: 3-3,5 m/s 63 m magasságban: 4-5 m/s    Beruházási költség: 180 mFt (300 eFt/kW) ebből GM 32,5 MFt támogatás, KvM 65 MFt támogatás, melynek fele vissza térítendő

Megújulók rendelkezésre állása Értékelhető teljesítő-képsség: az a teljesítőképesség, amivel az erőmű évi átlagban, csúcsidőben a rendszer rendelkezésére áll, az a megengedhető csúcsigény növekedés, ami az új erőmű belépése után nem okozza az ellátásbiztonság csökkenését. Napenergiát hasznosító erőművek: Villamos csúcsidőben (sötétedés után) nem adnak teljesítményt. Nappal átlagosan a csúcsteljesítményük 25-50%-át tudják teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).

Szélerőmű Magyarországon Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év) Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

Környezeti hatás, terület használat Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-szor, fém 30-150- szer annyi, mint egy fosszilis erőműben. Szélerőmű: zajhatás. Vízerőmű: lehetséges ökológiai változások. Geotermikus erőmű: magas sótartalom kerülhet a felszíni vizekbe. Biomassza tüzelés: a zéró CO2 kibocsátás csak energia- ültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent. Mindegyik: nagy területigény

Az ország területének %-a Területigény Energia-forrás Fajlagos, m2/kW 8000 MW-hoz, km2 Az ország területének %-a Hőerőmű (bánya nélkül) 1-4 8-32 0.009-0.034 Vízerőmű 10-30 80-240 0.09-0.26 Naperőmű (PV, termikus) 20-60 160-480 0.17-0.5 Szélerőmű telep 50-150 400-1200 0.4-1.3 Energia ültetvény 4000-6000 32000-48000 35-50

Villamosenergia-termelés 2001-ben fosszilis: 64,2% tüzeléssel: 65.5% forrás: www.iea.org

Az energetika szerepe Karbon intenzitás csökkentése: korlátok: Emisszió = népesség * GDP energia igényesség karbon intenzitás [tC/y] [fő] [USD/fő/év] [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 !!

Széndioxid emisszió különböző energetikai szcenáriók esetén

Importfüggőség különböző energetikai szcenáriók esetén

Lehetséges hosszútávú kibontakozási irányok: fosszilis tüzelőanyagok és a CO2 eltüntetése, fissziós erőművek, növelt biztonsággal (IV. generáció), jobb anyaghasznosítással (FBR), fúziós 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. (1904-ben ki tudta megmondani, mit hoz a XX. század?)

Mondottam: ember küzdj, és bízva bízzál… Következtetés Mondottam: ember küzdj, és bízva bízzál… (Madách Imre: Az ember tragédiája) …a műszaki fejlesztésben (Gács Iván) Köszönöm a figyelmet