Közlekedésenergetika

Átírás

1 Közlekedésenergetika Alternatív üzemanyagok, alternatív megoldások hol húzódnak a fizikai határok Dr. Varga Zoltán Széchenyi István Egyetem, Győr Közúti és Vasúti Járművek Tanszék

2 A közlekedés energiaigénye A gázolaj és benzin fogyasztásból: 27511,16 GWh 1,368 milliárd liter benzin 1,591 milliárd liter gázolaj MÁSZ/hvg % -a a közúti - 13 % -a a légi - 5 % -a a vasúti

3 Alternatív? A kiindulás, az alaphelyzet, aminek az alternatíváját keressük: Látjuk, hogy a források kimerülnek mégis növelni akarjuk a forrásfelhasználást, a föld szennyezése rontja az életünket, mégis szennyezünk tovább Ennek az alternatívái: Más forrásból fedezzük az anyag és energia igényeket és megy minden tovább Ekkora forrás egyelőre nincs és csökkentjük a forrásbevonást, káros anyag kibocsátást Mi a jelenlegi közlekedés fenntartható alternatívája?

4 Mi fenntartható? A földi javakból azt vesz el, ami megújul, illetve amit felhasználhatóan visszajuttat, közben nem keletkezik kár (szennyezés, mérgezés, éhezés, baleset) és nem foglal el a feladatához szükségesnél, nagyobb helyet Kulcsproblémák: anyag, energia, szennyezés, éhezés, helyfoglalás

5 A közlekedés fenntartható alternatívája? Az a közlekedés fenntartható, amely a földi javakból csak azt az anyagot, energia hordozót veszi el, ami megújul, illetve amit felhasználhatóan visszajuttat, és működése közben nem keletkezik kár (szennyezés, mérgezés, éhezés, baleset), nem foglal el a feladatához szükségesnél nagyobb helyet A közlekedés alternatív eszközei: alternatív járművek, alternatív energia és út, pálya fajták. A közlekedési energia fenntartható alternatívája: megújuló, visszaforgatható, előállítása, használata közben nem szennyez, nem von el élelmet, baleseti kockázata nincs (minimális), Az előállítás és felhasználás helyigénye kicsi

6 Alternatív közlekedési energia Jelenlegi közvetlen közúti közlekedési energiahordozók: Kőolaj és gáz termékek (közút, vasút, repülés, hajózás) Elsődleges biomassza (ethanol, biodízel) Villamos energiahordozók Az olaj alternatívája a földgáz és a szén (gázzá alakítva) Az olaj, gáz és szén (fosszilis energia) alternatívái: Étolaj és alkohol: mezőgazdasági termékekből Hidrogén: villamos energiából, fotoszintézisből Biogáz: szerves anyagokból, hulladékból Alga olaj: alga fotoszintézis által Villamos energia: napsugárzásból, szélből, vízienergiából, atomenergiából, fosszilis energiákból, biomasszából

7 Melyik energiafajtát érdemes közlekedési célra használni? Olcsó: fosszilis, atomenergia Mindig rendelkezésre áll: kőolajszármazékok, akkumulátor, hidrogén Szállítható: kőolaj származékok, biogáz, alkohol, étolaj Nagy energiasűrűségű: kőolaj származékok, hidrogén, alkohol, étolaj, Nem szennyező: hidrogén, Megújul: hidrogén, biomassza, alkohol, étolaj Tárolható, raktározható: fosszilis, alkohol, étolaj, gázok, akkumulátor Konvertálható közlekedési célra: nagy költségekkel mindegyik Forrás: Reijnders, Huijbregts 2006, 1807

8 Energiasűrűség Hordozóanyag Uranium 238 Hydrogen ( 700 bar) Benzin Diesel Propane (including LPG) Jet fuel, Kerosene Állati, növényi zsír Szén Szénhidrogén Fehérje Fa Lithium-air akku TNT Puskapor Lithium akku Lithium ion akku Szárazelem Energia/ kilogram 20 terajoules 123 MJ 47.2 MJ 45.4 MJ 46.4 MJ 43 MJ 37 MJ 24 MJ 17 MJ 16.8 MJ 16.2 MJ 9 MJ 4.6 MJ 3 MJ 1.30 MJ 720 kilojoules 590 kilojoules

9 Az energiaátalakulás folyamata a közlekedésben Előállítás, szállítás, raktározás, elosztás, tárolás a járműben, átalakítás mozgási energiává, kibocsátás Pl. kőolaj: Bányászat, finomítás, raktározás, tartálykocsi, benzinkút, tankolás, benzintank, égés, fordulatszám- nyomaték, hő, kipufogó gázok Pl. szélerőmű: vízbontás-hidrogén, kompresszió, raktározás, tartályba fejtés, benzinkút, tüzelőanyag cella, villamos energia+hő, víz, fordulatszám, nyomaték,

10 Mi van nekünk? Nap Mezőgazdaság Szél Másodlagos biomassza (növényi hulladék) Atomenergia a Paksi Atomerőmű Zrt GWh villamos energiát termelt 2010-ben

11 Szélenergia

12 Szélenergia A szelenergia hasznositasa hazankban, 2010 Radics Viktória ELTE,

13 Szélenergia-gondok Hasonlóak a napenergia problémáihoz Véletlenszerű, vagyis össze-vissza van Tárolni kell Beruházás nem annyira drága, mint a napelemeknél A periodikusság ellensúlyozása: tárolás vagy/és kapcsolható párhuzamos erőmű (pl. együttműködés egy hegyes országgal, ahol van vizienergia és nincs annyi nap) A tárolás lehetőségei: akkumulátor, hidrogén, levegő, vizierőmű

14 Nap Jó adottságok, csekély kihasználtság hazai besugárzási viszonyok alapján 1852 PJ ( GWh) napenergiát lehetne a mai technológiákkal évente hasznosítani (az ország teljes energiafogyasztása 1153 PJ/év) MTA (2006) napkollektor Ausztria: 3 millió m 2 Magyarország: 50 ezer m 2 Telepített napkollektor ,9 MW ,8 MW Forrás: GKM 2007

15 Napenergia a közlekedésben Napelem a járműveken: A legtisztább jármű: Kibocsátása kisebb, mint a kerékpáré, működése közben csak napenergiát Használ SZEvolution: a győri egyetemen fejlesztett jármű Napelem erőműben, parkolóban, otthon, háztetőn

16 Napenergia-gondok Naptár szerint periodikus Azon belül véletlenszerű Tárolni kell Beruházás drága, lassan térül meg A periodikusság ellensúlyozása: tárolás vagy/és kapcsolható párhuzamos erőmű (pl. együttműködés egy közeli hegyvidéki országgal, ahol van vizienergia és nincs annyi napsütés) A tárolás lehetőségei: akkumulátor, hidrogén, sűrített levegő, vizierőmű

17 A gazdaság, foglalkoztatottság alternatívái Az autóiparhoz kötődik a jelenlegi ipari tevékenység 44%-a (globális átlag) A csökkenő autóipari gyártás-tevékenységet mással kell helyettesíteni: újrahasznosítás, kapcsolódó anyag és energia igény nélküli szolgáltatások fejlesztése

18 Alternatív megoldások Alternatív megoldás az, ami a mai helyzetet fenntarthatóan megoldja Minőségi növekedés, anyagi fogyasztás csökkenés=fejlettebb technika + kevesebb anyag és kevesebb energia = fenntartható növekedés Kevesebb energia: kisebb sebesség, kisebb jármű, kevesebb komfort Fejlettebb technika: intelligens közlekedés, intelligens járművek, nyugodt környezet

19 Gyors alternatíva személyszállítás Második jármű a rövidebb távokra: könnyű, kis helyet foglal el, minimális energia felhasználású, a fékezés energiáját visszanyeri, egy vagy két személyes, időjárás álló

20 Gyors alternatíva személy és teher szállítás Villamos rásegítésű kerékpár, villamos motorkerékpár tetővel 0 szennyezés, 0 kőolajfogyasztás, az éjszakai áramfelesleg felszívása, több hely, kevesebb baleset, kisebb anyaghányad

21 Gyors alternatíva teherszállítás Intelligens jármű és intelligens logisztika Városi áruterítés kis teherbírású hibrid és villamos tehergépkocsikkal

22 Közösségi közlekedés Hosszabb utakra: vasút Középtáv: vasút, villamos Rövidtáv: troli, villamos busz Belváros, zárt területek: szomszédbajáró jármű (neighbourhood vehicle) közösségi tulajdonban Intelligens individuális járműpark és logisztika Magasszintű intermodalitás

23 Köszönöm figyelmüket! E-van: a győri egyetemen fejlesztett hibrid tgk Dr. Varga Zoltán Széchenyi István Egyetem, Győr Közúti és Vasúti Járművek Tanszék