Megújuló energiaforrások 8. témakör Megújuló energiaforrások

Tartalom Megújuló energiaforrások szerepe A világ és Magyarország energiapotenciálja Energiatermelés megújuló energiaforrásokból 3.1. Vízerőmű 3.2. Szélerőmű 3.3. Napenergia 3.4. Geotermikus energia 3.5. Biomassza 3.6. Hulladékok

„Megújuló” A hasznosítás nincs hatással a forrásra (Nap, ár-apály) Természetes úton újraképződik úgy, hogy a fogyasztás üteme nem haladja meg a keletkezését (biomassza, víz)

Megújuló energiaforrások hasznosítása szél víz árapály napsugárzás földhő biomassza (köztük a hulladék) Villamos energia Hő Üzemanyag

Megújuló energiaforrások hátránya Alacsony energiasűrűség Időszakos, bizonytalan rendelkezésre állás Környezeti hatások Nagy beruházási költség - gazdaságosság

Megújuló energiaforrások hasznosításának szükségessége Fosszilis készletek: Végesek Eloszlásuk egyenlőtlen Felhasználásuk szennyezőanyag-kibocsátással jár Társadalmi-gazdasági egyenlőtlenség Ellátásbiztonság

2. A Föld éves elméleti energiapotenciálja A Földet érő napsugárzás 1524240 PWh Vízenergia 46 PWh Biomassza 1524 PWh Hullám és ár-apály 7621 PWh Szélenergia 30844 PWh Energiafogyasztás 2002 117 PWh

Megújuló energia-potenciál Elméleti potenciál: teljes energiamennyiség Technológiai potenciál: felhasználható mennyiség (technológiai és környezetvédelmi szempontból) Tényleges potenciál: gazdaságosan kiaknázható mennyiség

2. A világ energiapotenciálja Napsugárzás (legnagyobb potenciál): szárazföldre esik 22 PW. A nagyléptékű hasznosítás (naperőmű: jó hatásfokú villamosenergia-termelés) még várat magára. A kontinensek területének jelentős része kizárható (nehezen megközelíthető térségek, más célra hasznosuló területek (erdő, mezőgazdaság, leárnyékolások ökológiai hatásai). Realisztikus feltételezés a 22 PW ezredének (22 TW, 700 EJ/év) hasznosítása.

Napenergia-potenciál (13%-os napelem-hatásfokkal számolva)

Globális besugárzás sárga: >2100 kWh/m2a

2. A világ energiapotenciálja Szárazföldi vízfolyások (legmegbízhatóbb kép): A szárazföldi vízfolyások potenciálja 300 EJ/év. Műszaki problémák (kis esésmagasság, csekély vízhozam, szélsőséges vízjárás) miatt ennek csupán fele 150 EJ/év≈5 TW aknázható ki, melynek negyedét tartják gazdaságosnak (40 EJ/év≈1,2 TW. A fejlett országok már kiaknázták, de óriási lehetőségek Afrikában és Dél-Amerikában, igaz távol a fogyasztói súlypontoktól.

Elméleti fajlagos vízenergia-potenciál sötét: < 100 MWh/km2

Vízenergia-potenciál kihasználása 2002

2. A világ energiapotenciálja Tengeri energiák hasznosítása (egyelőre elvi lehetőség): Árapály, ahol nagy az apály és dagály szintkülönbsége, a költségesen kiépíthető lehetőségek 64 GW. Tengeri áramlások és hőmérsékletkülönbségek teljesítménye 30-60 GW (1-2 EJ/év). Hullámzás energiája (parti övezetekben) 0,5-1,5 TW (15-45 EJ/év).

2. A világ energiapotenciálja Szél: A becslések a légkör legalsó, 100-200 m kiterjedésű rétegére 15 TW körül mozognak, melynek 20 %-a jut a szárazföldre (3 TW). Csak azok a térségek jöhetnek szóba, amelyekben a szélsebesség a gazdaságossági küszöbértéket (3-4 m/s) meghaladja, s ritkán lépi túl a biztonságosan uralható mértéket (15-20 m/s). Az így behatárolt potenciált 1 TW-ra (31 EJ/év) becsülik.

Globális széltérkép (80m magasságban)

2. A világ energiapotenciálja Biomassza: Ha feltételezzük, hogy az erdők éves szaporulatának 20 %-át (200 EJ/év) és a mezőgazdasági termékek felét kitevő hulladékokat (30 EJ/év) energetikai célra hasznosítják, akkor az elvi határ 230 EJ/év, ami mögött a gyakorlati lehetőség egy nagyságrenddel elmarad (0,7 TW, 23 EJ/év). A leghátrányosabb helyzetű térségek fő tüzelőanyaga. Fejlett országokban vonzó, ha hulladékhasznosítással párosul, vagy nem művelt mezőgazdasági területek kiaknázásán alapul.

Erdők aránya sötétzöld: <10% világoszöld: >50%

2. A világ energiapotenciálja Geotermikus energia: csak nagyon kis hányada hasznosítható. A földkéreg felső 3,5 km-es héjának hőtartalma 1022-1023 J. A hővezetéssel felszínre kerülő, szárazföldre jutó teljesítmény 9 TW, de ezt az igen kis gradiens miatt nem lehet megcsapolni. A hőhordozókban feljutó teljesítmény (6 GW) pedig ennek elenyésző hányada, s ennek is csak nagyon kis része hasznosítható, s csak lokálisan. A becsült potenciálok szórnak, felső határuk 1,15-0,30 TW (5-10 EJ/év).

Geotermikus hőmérsékleti szintek Kőzet rétegvastagsága 170°C hőmérsékletkülönbséggel (szürke: fel nem mért terület)

Gazdaságosan kiépíthető potenciál (World Resources Institute)

A megújuló energiák hasznosítási lehetőségei

A hasznosítási célok és korlátok Az IEA becslése szerint a megújulók részaránya a világ primerenergia-felhasználásában a jelenlegi 18 %-ról 2050-re is csak 30-40 %-ot fog kitenni (főleg vízenergia és biomassza). Ugyanakkor a legszegényebb térségekben a gazdasági fejlődés együtt jár a biomassza-tüzelésről a fosszilis energiahordozókra való áttéréssel. EU a jelenlegi 6 %-ról 2010-re 12 %-ra, 2020-ra 20 %-ra kívánja növelni.

Primer energiahordozó ellátottság [WEC]

A hasznosítási célok és korlátok A nagy létesítési költségek csökkentése technológia-fejlesztéssel, nagy darabszámban értékesíthető konstrukciókkal. A versenyképességet tovább csökkenti a megújuló energiaforrások időszakos rendelkezésre állása (nap: éjszaka, felhős idő; szél: szélcsend, erős szél, szélsebesség szeszélyes ingadozása; vízhozam: vízgyűjtő terület csapadékviszonyai, de jégzajlás, árvíz, aszály). A bizonytalan rendelkezésre állás ellensúlyozására vagy tárolni kell az energiát (víztározó), vagy fosszilis energiahordozókra támaszkodó, tartalék energiaforrással kell biztosítani az energiaellátás folytonosságát. Mindkét megoldás többletköltséget jelent.

Energiaforrások teljesítmény- és energiasűrűsége

A világ ellátottsága megújuló energiákkal

3. Magyarország energiapotenciálja

2.1. Magyarország megújuló energiapotenciálja [EJ/év]

2.1. Magyarország megújuló energiapotenciálja A Mo-ra eső napsugárzás hasznosítható potenciálja ugyan az éves energiafelhasználás közel 40 %-a, de ezt a szezonális megoszlás, az időjárás nagyságrendekkel leértékeli. A 3 km-es mélységen belül fellelhető 2,5.103 km3-nyi hévizeink hőtartalmát 500 EJ-ra becsülik, de termálvizeink átlagos hőmérséklete (68 oC) alacsony, ezért ennek töredéke hasznosítható. A teljes magyar biomassza produkció szervesanyag-tartalma 800-900 PJ/év energiaértéket reprezentál. Ennek fele melléktermék, melynek 20-30 %-a hasznosítható energetikai célra (80-120 PJ/év), ha sikerül megszervezni begyűjtésüket. Ehhez járulhat 1,6 Mha-nyi erdőterületről 2-2,5 Mt faanyag, melynek energiaértéke 10-15 PJ/év. Tehát összesen 100 PJ/év (3,2 GW) potenciál remélhető. Ettől nagyobb potenciál elgázosítással és biodízellel remélhető. A nem jelentős vízerő-potenciál 16 PJ/év, de ennek 80 %-a Bős-Nagymaros.

Magyarország napenergia-potenciálja

Hazai geotermikus tározók területei

Magyarország szélenergia-potenciálja