1/17 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2009.10.07. Klímaváltozás – fenntarthatóság - energiatermelés Hogy csökkentsük a széndioxid.

Az előadások a következő témára: "1/17 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2009.10.07. Klímaváltozás – fenntarthatóság - energiatermelés Hogy csökkentsük a széndioxid."— Előadás másolata:

1 1/17 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2009.10.07. Klímaváltozás – fenntarthatóság - energiatermelés Hogy csökkentsük a széndioxid kibocsátást? És mibe kerül?

2 2/17 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2009.10.07. CO 2 kibocsátás jövője Emisszi ó = n é pess é g * GDP * energia ig é nyess é g * karbon intenzit á s [tC/év][fő] [USD/fő/ é v] [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.  fosszilis tüzelőanyagok és a CO 2 eltüntetése,  fissziós erőművek, növelt biztonsággal, jobb anyaghasznosítással (FBR),  fúziós nukleáris energiatermelés,  napenergia  villamosenergia tárolással,  hidrogén tárolással,  környezeti hőmérsékletű szupravezetéssel,  űrbeli elhelyezéssel,  vagy bármi más, ma még nem ismert megoldás.

3 3/17 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2009.10.07. Erőműépítés hatása Új erőművek, MW lignit 0 atom 0 földgáz7200 megújuló 500 Új erőművek, MW lignit 0 atom 0 földgáz7000 megújuló1000 Új erőművek, MW lignit 0 atom 0 földgáz6650 megújuló1500 Új erőművek, MW lignit 0 atom1200 földgáz5100 megújuló1500 Új erőművek, MW lignit1200 atom1200 földgáz3500 megújuló 500 A+LM+A

4 4/17 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2009.10.07. CO 2 csökkentés költsége: szélerőmű Beruházási támogatás: 300 eFt/kW 30%-a: 90 eFt/kW – 13 500 Ft/év/kW (15%/év annuitással) – 6,75 Ft/kWh (2000 h/év kihasználással) – átvételi felár: 8 Ft/kWh – összes támogatás: 14,75 Ft/kWh – kiváltott CO 2 : 0,57kg/kWh (gáztüzelés, 36% (!) hatásfok) – 26 eFt/t CO 2 ( kb. 100 EUR/t ) Ír tanulmány (2004): 138 EUR/t (figyelembe veszi a gyakori terhelésváltozás miatti hatásfokromlást a CCGT-knél) Svéd tanulmány (T. Ackermann: Joined up thinking. Renewable Energy World July-August 2005.) jelenleg : 95-168 EUR/t 2015-re: 40-77 EUR/t (CO 2 adótól és fosszilis energiák árától függően)

5 5/17 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2009.10.07. Hőerőművek Szén helyett földgáz (hazai prognózis) : fajlagos költség: 6 200 Ft/t CO 2 (24 EUR/t) Atomerőmű: költségmegtakarítás! fajlagos költség (?): -11 eFt/t CO 2 Biomassza (fatüzelés, energiaültetvény) : sem a költség, sem a széndioxid megtakarítás nem ismert, nem egyértelmű.

6 6/17 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2009.10.07. Biomassza (fatüzelés, energiaültetvény) Költségek bizonytalanságai technológiák alakulnak nincs élettartam tapasztalat mezőgazdasági stb. támogatások nem teszik áttekinthetővé a költségeket Széndioxid csökkenés bizonytalanságai erdőirtás? – dupla kár ültetvény és természetes vegetáció ültetvény, betakarítás stb. energiaigénye (gázolaj) ipari technológia energiaigénye (aprítás, feldolgozás, biogáz-, alkoholtermelés…)

7 7/17 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2009.10.07. Széndioxid kivonás a füstgázból (post-combustion CO 2 capture) Reducing Greenhouse Gas Emission. The Potential of Coal. IEA - CIAB, 2005 reagens reagens: etanol-amin oldat költség költség: 50…60 USD/t CO 2 utólag beépíthető megoldás Levegő Szén G Atmoszferikus égéstermék (1000 m 3 /s) Égéstermék GőzCO 2 Gőzturbin a Kazán Füstgáz- tisztítás CO 2 befogás További lépésekG: Generátor Szükséges fejlesztések:  Mosószerek/anyagok viselkedésüknek és környezetükre gyakorolt hatásuknak vizsgálata szén specifikus feltételek mellett.  Folyamattesztelés kísérleti és demonstrációs léptékben.

8 8/17 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2009.10.07. Reducing Greenhouse Gas Emission. The Potential of Coal. IEA - CIAB, 2005 Széndioxid kivonás elgázosítással (pre-combustion CO 2 capture) Szén G Füstgáz CO 2 Gáz- turbina Elgázosító Füstgáz- tisztítás CO 2 befogás További/változtatott lépések Szükséges fejlesztések: H 2 -ben gazdag tüzelőanyagú gázturbina, további egységek integrálása  A teljes IGCC technológia műszaki/gazdasági optimalizálása CO shift Nagynyomású füstgáz (10m 3 /s) A technológia hozzáférhető ipari méretekben, a H 2 hasznosító gázturbina kivételével. Az IGCC-k elterjedésének egyelőre gátat szab azok magas költsége. Gőz- turbina HK G O2O2 LSZ N2N2 G: Generátor LSZ: Levegő szeparátor HK: Hőhasznosító kazán Levegő CO shift: (H 2 O) gőz + CO = CO 2 + H 2

9 9/17 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2009.10.07. Hatásfok csökkenés

10 10/17 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2009.10.07. Oxi-fuel eljárás Reducing Greenhouse Gas Emission. The Potential of Coal. IEA - CIAB, 2005 tüzelés oxigénnel égéstermék: H 2 O + CO 2 égéstermék recirkuláció kell vízgőz kondenzálás egyszerű levegő szétválasztás energiaigénye nagy Levegő G CO 2 O2O2 CO 2 / H 2 O Gőz- turbina LSZ Füstgáz- tisztítás Kondenzáció További/változtatott lépésekG: Generátor LSZ: Levegő szeparátor Szükséges fejlesztések és vizsgálatok: Kazántervezés az égéstermék recirkulációjával és O 2 /CO 2 égetésével  Égéstermék tisztítása, kondenzáció és vízkezelés  A folyamat elemeinek összehangolása Kazán H 2 O, SO 2 Szén Jelenleg Oxy-fuel folyamat csak elméleti modellként létezik, laboratóriumi méretekben. Megvalósíthatóságát most kell demonstrálni.

11 11/17 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2009.10.07. Széndioxid szállítás költsége szállított mennyiség, Mt/év költség, USD/t szállítási távolság: 250 km

12 12/17 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2009.10.07. Tárolási geológiai formációkban 1.kimerült olaj és gázmezők 2.olaj és gáztermelés intenzifikálása 3.mély sórétegekben 4.metán kitermelés szénrétegekből

13 13/17 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2009.10.07. Óceáni elhelyezés

14 14/17 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2009.10.07. Széndioxid kivonás füstgázból erőművi többletköltség (CO 2 kivonás) 20…30 EUR/t szállítás 1…10 EUR/t (erősen távolságfüggő) elhelyezés 5…50 EUR/t Összesen: 30…90 EUR/t Felhasználás: olaj- és gázkitermelés segítése 10…50 EUR/t nyereség is lehet (?!)

15 15/17 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2009.10.07. Kibocsátási jog ára, EUR/t 2005 2006 2007

16 16/17 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2009.10.07. Széndioxid emisszió csökkentésének költsége Fajlagos költség eFt/tFt/kWhEUR/t Szélerőmű25…3812…20100…140 Szén helyett földgáz5…82…420…30 Atomerőmű< 0 Vízerőmű< 0…3< 0…1.5< 0…10 Biomassza?? Széndioxid kivonás (CCS)8…244…1230…90 Kibocsátási jog3…81,5…410…30

17 17/17 Dr. Gács Iván, BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 2009.10.07. Reducing Greenhouse Gas Emission. The Potential of Coal. IEA - CIAB, 2005 bázis: jelenlegi 150 MW szubkritikus lignittüzelésű blokk (német adatok) CCS = Carbon Capture and Storage CCS Coal Industry Advisory Board Kibocsátás-csökkentés költsége (egy más megközelítés)