Beke J.: Környezet energetikai K+F

Átírás

1 Környezet energetikai energetikai K+F trendek, kihívások Beke János SZIE GÉK 1

2 Olduvai elmélet 2 2

3 Olduvai elmélet Főbb kritikai megjegyzések: A jelenlegi l ifjl fajlagos energiafogyasztás if meghaladja hldj az 1979 es szintet és a növekedés trendszerű (Kína, India) A fosszilisokkimerülésével évtizedek óta riogatnak A megújulók és a fenntarthatóság pótolhatja a fosszilisokat Új technológiákkal nem számol az elmélet 3 3

4 Olduvai elmélet A fosszilis energiahordozók várható időtartama fogyaszt á s őanyag f T ü zel ő G á z és olaj Sz é n Évek 4

5 Energiahordozók várható trendje 150 Estimated Energy Consumption of People teta Renewables 100 Renewables Nuclear Nuclear Natural gas 50 Oil Coal Crude oil Natural gas Coal Year Heavy oil Yantovska, 2004 Büki,

6 EU célkitűzések 2020-ra 20 %-kal csökkenteni az ÜHG kibocsátását 20% %-ra növelni a megújulók részarányát 20 %-kal csökkenteni a teljes primer energiafogyasztást, javítva az energiahatékonyságot 10% bio-üzemanyag 6 6

7 KÖRNYEZETI ENERGIAFORRÁSOK Biomassza Szél Geotermikus Nap Hullám Vízierő Mo: 1 o C/18 m HAZAI 1 o C/33 m 7

8 NCST villamosenergia termelés (GWh) Biomassza Szélenergia Geotermikus energia Napenergia

9 BIOMASSZA BIOMASSZA 11/2/KMR PRIMER (növényi) (fa, fás-szárú szárú -, lágyszárú növények, termések, magok, gumók, stb.) SZEKUNDER (állati) (melléktermékek, hulladékok, stb.) TERCIER (emberi) (csatorna iszap, ételhulladékok, étlhlldékkstb.) tb) 9

10 BIOMASSZÁBÓL 11/2/KMR ENERGIA és ENERGIAHORDOZÓ Hőtermelés Villamos energia előállítás Energia hordozó előállítás (olaj, alkohol, gáz, pellet) MÁSODLAGOS ENERGIAHORDOZÓK FELHASZNÁLÁSA Olaj, alkohol, gáz Motorhajtóanyag Pellet,, apríték,,gáz Hőtermelés Apríték, gáz Villamos energia 10

11 Megújulók részaránya a villamos energia termelésben 2020-ra 11 11

12 NCST a megújuló energia termelésre 12

13 NCST a megújuló energia termelésre 2020 Össz. nettó felhasználás: 823 PJ Ebből megújuló 120,57 PJ = 14,65% 13 13

14 Tüzelőanyagok jellemző átlagos fűtőértéke 142, ,5 40,2 39,8 39,8 40,5 46,5 27,5 27, ,5 13,5 15,2 15,7 5,45 3,35 Dynamite Brown coal Hard coal Oil fuel Natural gas Maize stalk Wood Straw Bioethanol Palm oil Sunflower oil Soyabean oil Rape oil Biogas Metane Hydrogen 14 Gunpowder Caloric value (MJ/kg)

15 Mezőgazdasági biomassza potenciál Biomassza Mennyiség 1000 t/év Min. Max. Energiatartalom PJ/év Min. Max. I. Tüzelési célú biomassza Gabonaszalma ,7 14,0 Kukoricaszár ,0 30,0 Energiafű ,0 7,0 Szőlő venyige, gyümölcsfa nyesedék ,3 50 5,0 Energetikai faültetvény ,3 38,0 15

16 Mezőgazdasági biomassza potenciál Biomassza Mennyiség 1000 t/év Energiatartalom PJ/év Min. Max. Min. Max. II. Motorhajtóanyag előállítás Kukorica ,4 24,0 Búza/Rozs ,2 21,6 Repce ,33 7,0 Napraforgó ,8 3,2 16

17 Mezőgazdasági biomassza potenciál Mennyiség Energiatartalom Biomassza 1000 t/év PJ/év Min. Max. Min. Max. III. Biogáz előállítás Hígtrágya, szerves hulladék ,4 90 9,0 Silókukorica, cirok ,4 10,8 17

18 Mezőgazdasági biomassza potenciál Biomassza Mennyiség 1000 t/év Min. Max. Energiatartalom PJ/év Min. Max. I. Tüzelési célú biomassza ,3 94,0 II. Motorhajtóanyag előállítás ,7 55,8 III. Biogáz előállítás ,8 19,8 ÖSSZESEN SSZESEN ,8 169,66 Az országos energiafelhasználás 1130 PJ %-ában 9,7 % 15,0% 18

19 Fás szárú energiaültetvény betakarítása 19

20 20

21 21

22 A préselés energiaigénye 22

23 Energetikai jellemzők biomassza felhasználásnál jellemzők Bruttó biomassza hozam 100%, (pl. MJ) Biomasszával elérhető villamos erőműi hatásfok33% Üzemanyag felhasználás 30%, (pl. MJ) Üzemanyaggal elérhető hatásfok 52,5% Nettó primerenergia hozam: = 70% VILLANY Nettó végenergia hozam FŰTÉS 100x0,33 30x0,525 = 17% 100x0,7 30x0,525 =54,25 % Forrás: Büki,

24 Biogáz Fajlagos biogáz kinyerés (l/kg) 24

25 Biogáz A biogáz-üzem energiamérlege 25

26 Szélenergia Első közüzemi villamoshálózatra kapcsolt szélerőmű P= 600 kw, Kulcs, SZIE műszeres ű mérések éé alapján 26 26

27 Energiacélú szélmérés mérőtoronnyal 1- műszerdoboz, 2- adatrögzítő, 3- adattovábbító, 4- anemométer (kontroll), 5- anemométerek 30, 60 és 80 m-en, 6- szélirány érzékelő, ék 7 energiaforrás (napelem, PV), 8- jelzőfény, 9- páratartalom, 10- légnyomás Séltéké Széltérkép m magasan 27 27

28 Szélenergia A f ej lő d é s A múlt A jelen A szélenergia nagyobb arányú felhasználása nélkül a 14,65 % EU vállalásunk nem valószínű. 28

29 Szélenergia 29

30 Geotermikus energia a Föld belső alkotói között hosszú bomlási idejű radioaktív izotópok bomlása, felső kéregben vulkáni jelenségek révén a kéregben maradó mélységi kőzetek ásványtartalmának radioaktív bomlása, a kőzetek kémiai átalakulásának hőfejlődéssel járó folyamatok hatására á keletkező, ő a kőzetekben kb és pólusvízben tárolódó termikus energia, amely folyamatosan a Föld felszíne felé áramlik. Tágabb értelemben a geotermikus energia a földi hőáram következtében a kéregben mindenütt jelenlévő, nem szoláris eredetű termikus energia. 30

31 Geotermikus energia ORC Alacsony hőfokú termálvíz hasznosítása Erőműi maradékhő hasznosítás (környezeti hőterhelés) 31

32 Geotermikus energia 1 a 3 b Geotermikus energia hasznosítás 2 Tér klimatizálás 5 A hőcserélős rendszer elvi vázlata sz h 4 m 1 átjátszó torony, 2 konténer, 3 folyadék levegő hőcserélő, 4 folyadék talaj hőcserélő, 5 keringtető szivattyú, a) a konténer szélessége, b) konténer magassága, h) talaj kollektor magassága, sz) talaj kollektor szélessége, m) talaj kollektor legalsó pontja a talajban 32 32

33 Napenergia Napkollektoros uszodafűtés (SZIE strand) 10 kw-os fotovillamos erőmű (SZIE B kollégium) 33 33

34 Hőerőművek CO 2 kiváltásának lehetőségei (Büki G.: Fosszilis erőművek. Budapest, 2005.) 34 34

35 Megjegyzések Biomassza Kiemelten kezelni, elsősorban hőenergia előállításra (tüzelés, hő nyerés). A biogáz kisebb kiaknázható potenciált jelent, de Környezeti, vidékfejlesztési szempontból kedvező és egyedi energetikai, sokoldalúan felhasználható. 35

36 Megjegyzések Geotermikus energia Alapvetően hőenergia felhasználás (mezőgazdaság, kommunális feladatok, hőszivattyús rendszerek stb.) Napenergia Hőtermelés (háztartások) Villamos energia (épületenergetika) (Fajlagosanmagasberuházási költsége miatt elterjedési üteme lassúbb) 36

37 Megjegyzések A megújuló energiák nagyobb arányú felhasználásához magas szintű jogi szabályozás kell (gazdasági koncepció). A kívánatos fejlődés feltétele a konkrét szabályozás (engedélyezés, elbírálás, támogatási formák), hosszú távon kiszámítható beruházási környezet és társadalmi konszenzus. 37

38 Megjegyzések A kommunikációban, oktatásban tudatosítani kllh kell, hogy a megújuló energiák flh felhasználása többcélú (energiatermelés, környezetvédelem, fenntartható fejlődés, munkahelyteremtés, helyben tartás stb.) Az energiatakarékosságnak és az energiarendszerek ésszerűsítésének nincs alternatívája. A fenntarthatóság érdekében csak egymást erősítő törekvések fogadhatók el! 38

39 TÁMOP B-11/2KMR 11/2KMR Megújuló forrásokra alapozott energiatermelés Komplex alternatív energetikai kutató, szaktanácsadó, oktató és referenciaközpont létrehozása Környezeti energiára és szilárd biomasszára alapozott, célirányos energiatermelés és felhasználás rendszerszemléletű modellezése Prioritások: kisközösségek, települések és régiók geológiai és mezőgazdasági g adottságai, logisztikai lehetőségeik Modulok: 1. Környezeti energiák hasznosítása 2. Biomassza alapú energiatermelés 39

40 TÁMOP B-11/2KMR 11/2KMR Környezeti energiák hasznosítása Környezeti termikus és mozgási energiák magas hatásfokú hasznosításánakelméleti kidolgozása Akkreditált környezetenergetikai laboratórium létrehozása Hőszivattyús energetikai rendszerek elemeinek konstrukciós fejlesztése, a rendszer energetikai összehangolása és optimált üzemeltetési modell felépítése Precíziós regionális széltérképek készítése, módszer kidolgozása lokális energiapotenciál időfüggő biztonságos előrejelzéséhez 40

41 TÁMOP B-11/2KMR 11/2KMR Biomassza alapú energiatermelés Biomassza égési folyamata elméletének továbbfejlesztése, az anyag ygés energiatranszport folyamatok sajátosságainak feltárása Komplex energiaellátó rendszer kidolgozásához szükséges szellemi és laboratóriumi infrastruktúra rendszer létrehozása Megújuló technológiák kutatása, a technológiák hatékonyságának javítása, a társadalmi beágyazódás segítése Modul rendszerű regionális biomassza termelés és energetikai hasznosítás komplex rendszerének kidolgozása, teljesítményoptimálás. 41

42 TÁMOP B-11/2KMR 11/2KMR Tudományos műhelyek Mérnökinformatika és modellezés Vezető: Prof. Dr. Szabó István PhD Biohajtóanyag és bio-anyagtudomány Vezető: Prof. Dr. Jánosi László CSc Alkalmazott anyag- és energiatranszport Vezető: Prof. Dr. Beke János DSc Környezet-energetika Vezető: Prof.Dr. Beke János DSc Környezetipar és folyamatirányítás Vezető Prof. Dr. Farkas István DSc Műszaki Tudományi Doktori Iskola Vezető Prof. Dr. Farkas István DSc

43 SZIE GÉK Kutatóműhelyi háttér Megnevezés, helyszín Alapterület [m 2 ] Szakmúzeum épülete Új szintterület létrehozása 4 455,00 Felújításra kerülő szintterület 3 263,00 Fejlesztés utáni bruttó szintterület 7 718,00 Tanműhelyek I. műhelyblokk/felújítás 1 231,92 II. műhelyblokk/felújítás 1 469,80 Összes tanműhelyi felújítás 2 701,72 72 Összes felújított alapterület 5 964,72 Új építés (bővítés) 4 455,00 Összes felújított, bővített terület ,

44 44 44