Energia-termelési módok környezeti hatásai Részletek konferencia előadásokból és tanulmányból: Gács Iván: Energia-termelési módok környezeti hatásai.

Az előadások a következő témára: "Energia-termelési módok környezeti hatásai Részletek konferencia előadásokból és tanulmányból: Gács Iván: Energia-termelési módok környezeti hatásai."— Előadás másolata:

1

2 Energia-termelési módok környezeti hatásai Részletek konferencia előadásokból és tanulmányból: Gács Iván: Energia-termelési módok környezeti hatásai. Paks, 2004. április 8. Dr. Gács Iván, Bihari Péter: Gázmotorok levegőkörnyezeti hatása. MicroCAD konferencia, Miskolci Egyetem 2003. március 6. Klímaváltozás: az energetika szerepe (tények, mítoszok, kételyek és kilátások). ETE, Bp. 2005. december 8. Az új magyar energiapolitika tézisei a 2005-2030 közötti időszakra. 9. fejezet

3 2/35 Gázmotor és levegőminőség Egy példa gázmotoros fűtőműre (12 MW e ) A gázmotoros fűtőmű levegőkörnyezeti hatása terjedésszámítás alapján (MSz) A modell bizonytalanságai és annak következményei Megoldási lehetőségek

4 3/35 A gázmotoros fűtőmű jellemzői Villamos teljesítmény: 4 db 3 MW-os Kipufogógáz motoronként 14 400 m 3 /h = 4 m 3 /s, 120 o C, 9% O 2 NO x kibocsátás: 500 mg/m 3, (normál állapot, 5% O 2 )  1.5 g/s motoronként Hőkibocsátás: 625 kW motoronként Kémény: 4 db, 15 m magas

5 4/35 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!

6 5/35 Kritikus szennyezőanyag Kritikus szennyezőanyag: nitrogénoxid Megengedett rövididejű koncentráció határérték: 200  g/m 3 (14/2001. (V. 9.) KöM-EüM-FVM együttes rendelet) Alapterhelés: általában 20…50  g/m 3 Okozható maximális koncentráció: 150…180  g/m 3

7 6/35 Számított immisszió (z = 15 m) s/u [m/s]

8 7/35 A számítás bizonytalanságai és annak következményei Modellbizonytalanság Effektív forrásmagasság számítása A füstfáklya emelkedő szakasza

9 8/35 Modellbizonytalanság A modell magas (!) pontforrásokból kibocsátott szennyezők terjedésének számítására alkalmas magas = a geometriai forrásmagasság eléri vagy meghaladja a környezeti elemek (domborzat, beépítettség) magasságának 2-2.5-szeresét (érdesség vagy akadály) az eltérésnek még az előjelét sem lehet a matematikai modell alapján megítélni

10 9/35 Effektív forrásmagasság számítása Szabvány szerint: CONCAWE Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak Példák: (Q h =625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m) Modell (nagy kémények) H, mModell (kis kémények) H, m CONCAWE43Holland7.2 USA EPA24Stümke1515 egysz. Briggs65Moses és Carlson2121 Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!

11 10/35 Holland formulával számolva

12 11/35 Füstfáklya emelkedő szakasza füstfáklya számított tengelye füstfáklya valódi tengelye (kb. 10 * Δh)

13 12/35 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

14 13/35 Formula és kéményszám hatása Jelölés: formula és kémény darabszám (h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)

15 14/35 Kéménymagasság hatása Kémény magasítása (s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)

16 15/35 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

17 2011. 04. 18.16/41 Távhőellátás – egyedi fűtés Immisszíó egyedi fűtésnél Bármilyen szélirány esetén a házak többsége ki van téve a füstfáklyák közvetlen hatásának

18 2011. 04. 18.17/41 Távhőellátás – egyedi fűtés Immisszió távhőellátásnál 1. Egyes szélirányok esetén érinti a lakott területet a füstfáklya …

19 2011. 04. 18.18/41 … más szélirányok esetén nem (ez a gyakoribb) Távhőellátás – egyedi fűtés Immisszió távhőellátásnál 1.

20 2011. 04. 18.19/41 Immisziók összehasonlítása koncentráció időtartam egyedi fűtés távfűtés magas kémény távfűtés közepes kémény

21 20/35 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 20-40%-át tudják teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).

22 21/35 Kulcsi szélerőmű Teljesítmény adatok: Indítási szélsebesség: 0 kW 2,5 m/s (9 km/h) 50% terhelés 300 kW 8 m/s (28,8 km/h) Névleges teljesítmény: 600 kW12 m/s (43,2 km/h) Biztonsági leállás: 0 kW25 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 GM32,5 MFt támogatás, KvM65 MFt támogatás, melynek fele vissza térítendő

23 Szélenergia rendelkezésre állása 0 100% névleges terhelés, 12…14 m/s indulási szélsebesség, 3…5 m/s u, m/s p(u) du u, m/s g(u) Szélkerék jelleggörbe: tengerparti telepítés MWh/év MW h/év

24 23/35 Szélerőmű Magyarországon Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év) P névl = 600 kW, P ért = 67 kW 15 m magasságra érvényes széladatok

25 24/35 Környezeti hatás, terület használat Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-szor, fém 30-150- szer annyi, mint egy fosszilis erőműben. Szélerőmű: zajhatás. Vízerőmű: lehetséges ökológiai változások. Geotermikus erőmű: magas sótartalom kerülhet a felszíni vizekbe. Biomassza tüzelés: a zéró CO 2 kibocsátás csak energia- ültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán növeli a légköri CO 2 -t: termel és nyelőt csökkent. Mindegyik: nagy területigény

26 25/35 Területigény Energia-forrásFajlagos, m 2 /kW 8000 MW- hoz, km 2 Az ország területének %-a Hőerőmű (bánya nélkül) 1-48-320.009-0.034 Vízerőmű10-3080-2400.09-0.26 Naperőmű (PV, termikus) 20-60160-4800.17-0.5 Szélerőmű telep 50-150400-12000.4-1.3 Energia ültetvény 4000- 6000 32000- 48000 35-50

27 26/35

28 27/35

29 Villamosenergia-termelés 2009-ben fosszilis: 67,9% ebből tüzeléssel: 42,3% forrás: www.iea.org hőkörfolyamattal: 81.7%

30 29/35 Az energetika szerepe Emisszi ó = n é pess é g * GDP * energia ig é nyess é g * karbon intenzit á s [tC/y][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. korlátok: ► korlátozott készletek, ► földrajzi elhelyezkedés, ► ellenérzések. ► költségek !!

31 2007. április 26.Gács Iván BME energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 30/35 Alapenergia struktúra változtatás Háztartási, ipari, közlekedési felhasználás kevéssé rugalmas, módosítási lehetőségét nem vizsgáltunk (kissé módosítható), Villamosenergia-termelés alapenergia struktúrája rugalmas

32 2007. április 26.Gács Iván BME energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 31/35 Vizsgált változatok 1. Gáz- erőműves Földgázalapú változat: 2030-ig 500 MW megújuló energia- forrásokból, paksi atomerőmű üzemidő-hosszabbítása megvalósul, összes többi új erőmű földgáztüzelésű lesz. Megújuló- 1000 Megújuló energiaforrások nagyobb igénybevétele: 2030-ig 1000 MW megújuló energiaforrásokból (270 MW biomassza, 730 MW szélerőmű), paksi atomerőmű üzemidő-hosszabbítása, az összes többi földgáztüzelésű lesz. Megújuló- 1500 Megújuló energiaforrások fokozottabb igény-bevétele: 2030-ig 1500 MW megújuló energia-forrásokból (505 MW biomassza, 890 MW szélerőmű, 105 MW kisvízerőmű), paksi atomerőmű üzemidő-hosszabbítása, az összes többi földgáztüzelésű lesz. Paks nélkülPaksi Atomerőmű üzemidő-hosszabbítása elmarad: Paksi atomerőmű blokkjait a 30 év élettartam lejártakor (2012-2017 között) véglegesen leállítják. Egyébként azonos az 1. változattal (azaz fokozott földgázalapú változat).

33 2007. április 26.Gács Iván BME energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 32/35 Vizsgált változatok 2. Kevés CO 2 Kis széndioxid-kibocsátású változat: 2030-ig 1500 MW megújuló energiaforrásokból, paksi atomerőmű üzemidő-hosszabbítás, 1200 MW új atomerőművi kapacitás az összes többi földgáztüzelésű lesz. Lignit + atom Lignit- és atomerőműves (nagyerőműves) változat: 2030-ig 500 MW megújuló energiaforrásokból, paksi atomerőmű üzemidő- hosszabbítása, 1200 MW új atomerőművi kapacitás, 4x500 MW lignittüzelésű erőmű, összes többi földgáztüzelésű lesz. Szén + atom Szén- és atomerőműves (nagyerőműves) változat: mint előző, csak lignit helyett import szén. Kis importKis importigényű változat: 2030-ig 1500 MW megújuló energiaforrásokból, paksi atomerőmű üzemidő-hosszabbítása, 1200 MW új atomerőművi kapacitás, 4x500 MW lignittüzelésű erőmű, összes többi földgáztüzelésű lesz.

34 2007. április 26.Gács Iván BME energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék 33/17 Építendő új kapacitás

35 34/35 Széndioxid emisszió különböző energetikai szcenáriók esetén

36 35/35 Importfüggőség különböző energetikai szcenáriók esetén

37 36/35 Lehetséges hosszútávú kibontakozási irányok:  fosszilis tüzelőanyagok és a CO 2 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?)

38 37/35 Következtetés Mondottam: ember küzdj, és bízva bízzál… (Madách Imre: Az ember tragédiája) …a műszaki fejlesztésben (Gács Iván) Köszönöm a figyelmet