Energiaigények, ellátási (termelési) lehetőségek

Az előadások a következő témára: "Energiaigények, ellátási (termelési) lehetőségek"— Előadás másolata:

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

2 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 MJ/kg 235-ö U izotóp MJ/kg fúziós (H,D) MJ/kg

3 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

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

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

6 A gazdagság és a megelégedettség kapcsolata a világ különböző régióiban

7 Konkrét adatok a primér tüzelőanyag felhasználásra
USA, Kanada GJ/fő/év Ausztrália-Óceánia 205 GJ/fő/év Ny-Európa GJ/fő/év Közép-Dél-Amerika 35 GJ/fő/év Ázsia GJ/fő/év Afrika 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

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

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

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

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

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

13 (Hasznosítható hőtartalom)
Tüzelőanyag Fűtőérték [kJ/kg] (Hasznosítható hőtartalom) Fa Barnaszén Feketeszén (antracit) Földgáz Olaj (tüzelőolaj, fűtőolaj) PB gáz Természetes uránérc 500000 235-ös U izotóp Fúziós (D, T)

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

15 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

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

17 A világ várható villamosenergia-termelése

18 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

19 Import arányok az EU energia felhasználásban
Kőolaj Földgáz Szén Összesen

20 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

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

22 Hazai energia igény prognózis
Növekedés prognózisok 1,6-1,7-2,2 %/év Primér energia ,8 EJ ,3 EJ Vill. energia 2,5 %/év TWh/év (1012) TWh/év Megújuló primér % % villamos % % M.o. vill. energia igény szén+lignit+atom TWh/év TWh/év A szén (lignit) atom arány változatlannak U évre) TWh/év TWh/év

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

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

25 1970 V OF 1990 2010

26 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 = EJ : 5500  4,5-szeres földtani · 109 t = EJ : 5500  45-szörös Ellátottság  1000 EJ/év mellett ipari készlet 1000 · 109 t = EJ : 7000  3,6-szeres földtani · 109 t = EJ : 7000  36-szoros Kedvező helyzet: A készletek megoszlása egyenletes (kivéve Európa) Helyzet: Hosszútávú ellátottság biztosított Cél: Hatásfok növelése 35 % %-ra Gazdaságosság növelése CO2 csökkentése

27 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

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

29 Kőolaj ellátottság Múlt prognózisai 1918 (Oil Trade Journal) néhány év 1919 USGS 9 év 1939 (USA) év 1900 USA készlet 2,9· 109 bbl ,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.”

30 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)

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

32 Jövő reményei új területek (Afrika, D-Amerika, Mexikói öböl
USGS optimista prognózis · 109 t kitermelési hatásfok, technikai fejlődés ma % optimum % 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 · 109 t olaj Vajda Gy. 0,1 t/l · 109 t 0,4 t/l · 109 t Módszer Insitu ex situ olajhomok vizes kvarchomok 8-12 % olaj (bitumen) Venezula, Kanada kőzet 600 · 109 t 10 % 60 · 109 t olaj

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

34 1965 Felhasználás 4 mt Termelés 2 mt
MGSz 20 Mt ipari, 4 Mt nem műrevaló: 20 év földtani 220 Mt reménybeli Mt kihozatal %

35 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

36 Földgáz vagyon és ellátottság
Ipari készlet · Tm3 éves ellátottság a jelenlegi termelési szinten Energia összetétel szerinti igény 2050-ig (45 év) EJ fedezhető Reménybeli készlet · 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 < T < 10C p > 20 bar 180 m3/t hidrát Tm3 0,4-0,6 %-os kihozatal  · Tm3

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

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

39 Import 5-10 %-ról 70-80 %-ra MGSz 65-70 Mrd m3 ipari
Hazai földgáz Import %-ról %-ra MGSz Mrd m3 ipari 12 Mrd m3 nem műrevaló Mrd m3 reménybeli 55-65 % kihozatali tényező Szénhez kötött Mrd m3 m3/t