Energia-termelési módok környezeti hatásai

Az előadások a következő témára: "Energia-termelési módok környezeti hatásai"— Előadás másolata:

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

2 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

3 A gázmotoros fűtőmű jellemzői
Villamos teljesítmény: 4 db 3 MW-os Kipufogógáz motoronként 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

4 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!

5 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

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

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

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

9 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!!

10 Holland formulával számolva

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

12 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

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

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

15 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

16 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?

17 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 ( 2001)

18 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 ( 2001)

19 World Energy Council (1997)
(közepes scenárió) Gtoe % Gtoe % Gtoe % Szén Olaj Gáz Nukleáris Víz Új megújuló Hagyományos biomassza  Összesen  Karbon emisszió (GtC/év)

20 CO2 kibocsátási szcenáriók

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

22 Megújuló energia ára

23 Kulcsi szélerőmű Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW 2,5 m/s (9 km/h) 50% terhelés 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

24 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).

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

26 Környezeti hatás, terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-szor, fém 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

27 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 Vízerőmű 10-30 80-240 Naperőmű (PV, termikus) 20-60 Szélerőmű telep 50-150 Energia ültetvény 35-50

28

29

30 Villamosenergia-termelés 2001-ben
fosszilis: 64,2% tüzeléssel: 65.5% forrás:

31 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 !!

32 Széndioxid emisszió különböző energetikai szcenáriók esetén

33 Importfüggőség különböző energetikai szcenáriók esetén

34 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?)

35 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