Dr. Aszódi Attila igazgató BME Nukleáris Technikai Intézet

Az előadások a következő témára: "Dr. Aszódi Attila igazgató BME Nukleáris Technikai Intézet"— Előadás másolata:

1 Dr. Aszódi Attila igazgató BME Nukleáris Technikai Intézet
Az alternatív energiaforrások összehasonlítása a nukleáris erőművekkel Távlatok tudományos ülés Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila igazgató BME Nukleáris Technikai Intézet Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

2 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
alter: lat egyik (a kettő közül), a másik; még egy. alternatív: ami vagylagosan két lehetőséget kínál „alternatív energiaforrás”: egy másik energiaforrás, mely a jelenleg alkalmazott energiaforrásokat helyettesíteni tudja Figyelembe véve a kőolaj (földgáz) árát, az üvegházhatású gázok kibocsátásának és hatásának mértékét, valamint a megújuló energiaforrások kihasználhatóságát, a jelenlegi megoldás alternatívája: … Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

3 …AZ ATOMENERGIA Hasonlítsuk össze az atomenergiát az atomenergiával?
Helytelen szóhasználat! megújuló energiaforrások  alternatív energiaforrások Ne használjuk azt a terminológiát, amelyet a zöldek – hibásan, PR okokból – az emberek fejébe akarnak sulykolni! Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

4 A megújuló energiaforrás
Definíció: A természetes környezetben folyamatos, illetve folyamatosan ismétlődő energiaáramok formájában jelen lévő energiaforrások Hasznosítása: A teljes áram egy részének mellékágakon történő kicsatolása, átalakítása, tárolása és felhasználása útján Megújuló elsődleges energiahordozók: A felhasználás mértéke nem haladja meg a megújulásét  csak a keletkezés ütemében aknázhatók ki. Jellemzőjük, hogy nem, vagy csak részben tárolódnak Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

5 A megújuló energiaforrások fajtái
Víz, biomassza, szél, napenergia, Geotermikus Árapály, tengeri hullámzás (A geotermikus energia kivételével mind a Nap energiájának felhasználását jelentik.) Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

6 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Vízenergia Erőművek jellemzői Nagy mértékű változás a környezetben (természet, települések) Magas beruházásigények Alacsony üzemeltetési költség Időszakosság (hóolvadás, esőzések) Energia hasznosítás akár %-os hatásfokkal függ: vízhozamtól a terület csapadékviszonyaitól hóolvadás lefolyásától hosszú távú ingadozások (!) domborzattól a folyóvíz kihasználtságától Itaipu: a világ legnagyobb vízerőműve a Paraná folyón (12900 MW), a brazil-paraguayi határon Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

7 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Vízenergia A világ potenciális vízenergia-készlete: ~ 300 EJ ebből műszakilag elméletileg hasznosítható: ~ 160 EJ gazdaságosan kihasználható: ~ 40 EJ Kiépített: Japánban mintegy 64% Nyugat-Európában 60% USA 50% A vízerőművek kiváló elemei a villamosenergia-rendszernek Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

8 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Vízenergia Magyarország Legmagasabb pont 1015 m (Kékes) Legalacsonyabb pont 75 m (Tiszasziget) A terület magasság szerinti eloszlása 200 m alatt: 84% m: 14% 400 m fölött: 2% hazánk területének 56 % -át az Alföld foglalja el Nagy kiterjedésű sík terület Csapadék: 345 mm évente Ausztria Legmagasabb pont 3798 m (Grossglockner) Legalacsonyabb pont 115 m (Fertő tó) Átlagos magasság: 910 m (Mo.: ~200 m) 70 %-át az Alpok fedi Gleccserek Nagy esésű folyók Csapadék: 790 mm évente (Mo.: ~345 mm) Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

9 Vízenergia - Magyarországon ...
Szivattyús energiatároló Energia-túltermelés idején vizet szivattyúznak egy magasan fekvő víztározóba Szükség esetén turbinákon keresztül leeresztik 75-80 %-os hatásfok Feketevág (Szlovákia) 445 m magas 3,7 millió köbméter Magyarországon lehetséges: Prédikálószék 500 m magasság 1200 MW teljesítmény Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

10 Szivattyús vízerőmű – egy szélsőséges példa
Magyarország villamosenergia-fogyasztása Éves: 41,4 TWh (2003) Napi: 113 GWh = 408  1012 J Egy napi villamos energia tárolásához 8,16 millió köbméter vizet kell 500 m magasra felpumpálni (100%-os hatásfokkal számolva) Ez a Tisza-tó víztömegének a fele A feketevági erőmű vízkapacitásának 22-szerese, Energiatároló-kapacitásának 25-szöröse 25 napi villamos energia tárolásához az egész Balatont kellene 500 m magasra feljuttatni Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

11 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Biomassza Energetikai célú felhasználás: közvetlen eltüzelés pirolízis (elgázosítás) sajtolás (brikett, pellet, olaj) fermentálás (erjesztés - alkohol, biogáz) Leggyakoribb a közvetlen hőtermelés Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

12 Biomassza-szén párharc Svédországban
Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

13 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Szélenergia A levegőmozgás jellemzői nem állandósul befolyásolja: légkör stabilitása földfelszín (műtárgyak, domborzat, növényzet) lokális jelenségek a szélsebesség talaj feletti változása Gazdasági megfontolások: ott célszerű kiaknázni a szélenergiát, ahol az éves átlagsebesség a talajszint felett 10 m-rel meghaladja a 4 m/s-ot Budapest: 1,8 m/s Debrecen: 2,5 m/s Magyaróvár: 4,9 m/s Szélmotorok elméleti maximális hatásfoka: 60% gyakorlatban maximum 45-50% Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

14 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Példa: Németország, 2003 Németország világelső szélenergia-hasznosításban 2003 végén MW beépített szélerőművi kapacitás (Paks: 1860 MW, arány 7,7:1), 2004-ben ~ MW 18,6 TWh termelt elektromos energia, ez a német áramigény 4 %-a (paksi átlagos termelés 14 TWh/év, arány 1,33:1; arányok aránya 5,8) Az üzemeltetők 9 eurocent / kWh áron tudták értékesíteni a „széláramot”, az „atomáram” ~3 eurocent / kWh Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

15 Szélerőművek terjedése
Telepített szélerőművi kapacitás Németországban, Telepített szélerőművi kapacitás Németországban, előrejelzés 2010-re Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

16 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Nehézségek 2003-ban a német szélerőművek kihasználtsága 16% volt Az E.ON területén 2003 folyamán a maximális szélenergia-betáplálás 80%-a volt a beépített teljesítménynek Az átlagos betáplálás 16,4%-át tette ki az átlagos kapacitásnak, az év több mint felében a kapacitás 11%-át sem érte el A szélerőművek mögé a kapacitás 80%-ának megfelelő tartalék (hagyományos, tipikusan fosszilis) kapacitást kell biztosítani a termelés ingadozása miatt – 2003-ban az E.ON-nak 100 millio Euro többlet költség emiatt Pontatlan a szélerősség előrejelzése, így rossz a termelt energia és a villamos rendszer tervezhetősége Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

17 Probléma: alacsony kihasználtság
Az erősen változó szélerősség miatt erősen ingadozik a termelés is (az E.ON területén a napi hálózati csúcsterhelésnek 0-30%-a) Néhány óra alatt több ezer MW-os termelés-ingadozások is lehetnek (példa: – 3640 MW csökkenés 6 óra alatt, azaz 10 MW/perc) Szélerőművek termelésének aránya a napi csúcsterhelésben Szélerőművek termelésének aránya a napi csúcsterhelésben Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

18 Probléma: pont amikor kellene…
A nagy nyári hőség (nagy légkondicionálási igény) és a tartós téli hideg (nagy fűtési igény) közös jellemzője a stabil nagynyomású időjárási rendszerek jelenléte. Ilyenkor általában nem fúj a szél… Szélerőművi részesedés a 2003-as nyári hőhullám alatt Szélerőművi részesedés egy téli hétköznapon Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

19 Probléma: előrejelzés
A hálózati frekvencia tartásához minél pontosabb termelési és terhelési (fogyasztási) előrejelzés kell A szélerőművi termelés előrejelzése a szélerősség- előrejelzés pontatlansága miatt nagyon rossz, igen pontatlan (2003-ban a rekord MW eltérés mindkét irányba) A villamosenergia-igény előrejelzése pontos, a termelésé nem Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

20 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Hálózat-fejlesztés Németország szeles részein a villamos hálózat terhelése elérte határait: pl. Schleswig-Holsteinben nagyobb szélerőművi termelés lenne lehetséges, mint amennyit el tudnak szállítani az ottani távvezetékek Ok: a hagyományos erőműveket a fogyasztókhoz közel telepítették, a szélerőműveket azonban oda, ahol szél van Elektromos hálózat kiépítése szükséges a „szeles” környékeken A hálózatépítés költségeit is be kell tervezni a szélerőműpark bővítésekor, ami tovább növeli a villamosenergia-rendszer költségeit Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

21 Szélkerék projektek régiónkban
A nyugat-európai szélkerék gyártók jól megerősödtek a német és osztrák zöld kormányok alatt. Magyarországon csak néhány helyszín van, ahol a széljárás kielégítő a szélkerék építés szempontjából. Szélerőművi projektek nem rentábilisak a beruházások állami támogatása és a magas garantált átvételi áramár nélkül. A szélkerék gyártók erős lobbizással az új EU tagállamok költségvetéséből is megkísérlik a drága beruházások finanszírozását. Ezek a projektek energetikailag értelmetlenek és drágák. A német 9 eurocent/kWh széláram-ár nagy berendezés számra vonatkozik  ez jelentősen már nem csökkenthető. A fogyasztói villamosenergia-ár jelentősen nőne magas rendszerszintű szélerőművi arány esetén, és a rendszer szabályozhatóságának biztosítása (ha egyáltalán lehetséges) tovább növelné a költségeket. Magas szélerőművi arány esetén a rendszer villamosenergia-tárolás nélkül gyakorlatilag szabályozhatatlan lenne (tározós vízerőmű). Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

22 Szélenergia 2002. április 4. A szélkerekek működése ki van szolgáltatva a széljárás szeszélyének (ha nem fúj a szél, nem működik) Kihasználtsága maximum % Hány szélkerék kell a Paksi Atomerőmű kiváltásához? Kulcsi szélerőmű 65 m magas torony 44 m átmérőjű, háromtollú szélkerék 600 kW névleges teljesítmény 25-30 %-os telj. kihasználási tényező Paksi Atomerőmű 4  460 MW teljesítmény 85 %-os telj. kihasználási tényező ilyen szélkerék kellene (minden 3 km oldalú négyzet közepére egy) Gondoskodni kell az energia tárolásáról a szélcsendes órákra Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

23 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Napenergia A legnagyobb jelentőségű megújuló energiaforrás A földfelszínre jutó átlagos teljesítmény: 1,35 kW/m2 A Földre jutó napenergia 1 ‰-énél többet nem lehet energetikai célokra elvonni anélkül, hogy ökológiai zavarokat ne okoznánk Alkalmazások: mezőgazdaság (fotoszintézis) melegházhatás kihasználása gyorsan növő növényi tüzelőanyagok termesztése: energiaültetvények  biomassza hő „begyűjtése” Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

24 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Napenergia Hátrányok: a napsugárzás változékony és szakaszos jellege  energiatárolásra van szükség kis energiasűrűség a felhasználástól és az energiaátalakítástól függően 1 kW-hoz m2 szükséges  1 GW: km2 ! másra nem alkalmazható területekre ott lehet versenyképes, ahol nagy a napos órák száma, és nagy az intenzitás beeső évi átlagos sugárzási energia: Magyarország: kWh/ m2 Afrika: kWh/ m2 Ausztráliában a maximum: 2500 kWh/ m2 Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

25 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Napenergia Napkollektor: használati melegvíz előállítása Jó kiegészítés a gázzal vagy az árammal előállított melegvíz mellett Villamos energia előállítására gyakorlatilag nem alkalmas Fotovoltaikus cellák: napenergia közvetlen árammá alakítása Űrtechnika Kis méretű alkalmazások ellátása (karóra, kisegítő világítás, parkolóóra, kommunikáció biztosítása a villamos hálózattól távoli helyeken) Az áram akkumulátoros tárolásában nagyon környezetszennyező anyagokat alkalmaznak! A nap- és szélenergia fejlődéséhez a költségek csökkenése mellett forradalmi energiatárolási megoldásra lenne szükség! Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

26 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Geotermikus energia Óriási mennyiségű hő a bolygóban radioaktív bomlás! földfelszínnél: 3 °C/100 m Nagy geotermikus potenciál, de: csak véges számú helyen lehet megcsapolni reálisan megközelíthető mélységben a hő viszonylag alacsony hőmérsékleten van jelen  %-os hatásfok Lokálisan: vulkanikus övezetekben: gőzdómok, forrásvizek Magyarország: az ország területének 70%-án a geotermikus gradiens kétszerese az átlagosnak Rudas fürdő Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

27 Geotermikus energia Termálvizek hasznosítása Mesterséges források
balneológia forró termálvíz/termálgőz energetikai hasznosítása Mesterséges források Hot-Dry-Rock eljárás kísérleti erőművek: pl. Los Alamos mellett (5 MW) Brandenburg (5 MW) Hasznosíthatóság termálvizek lokálisan alkalmazhatók kiaknázás fokozza a kimerülés veszélyét (a legtöbb geotermikus erőműben fokozatosan csökken a gőznyomás) a megvalósított erőművek 70%-át száraz gőz táplálja Villamos energia termelésénél a kulcsszó: GŐZ!! Takigami - termálgőz hasznosítás Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

28 A különböző energiatermelési módok szén-dioxid kibocsátása
Az üvegházhatás, kockázatok A különböző energiatermelési módok szén-dioxid kibocsátása Kockázatok Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

29 Energiahordozók vizsgáznak
Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

30 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Mi lehet a jövő? Atomenergia és megújuló (nem alternatív) energiaforrások Pécs, szeptember 16. Dr. Aszódi Attila, BME NTI