Közlekedésenergetika Alternatív üzemanyagok, alternatív megoldások hol húzódnak a fizikai határok Dr. Varga Zoltán Széchenyi István Egyetem, Győr Közúti és Vasúti Járművek Tanszék
A közlekedés energiaigénye A gázolaj és benzin fogyasztásból: 27511,16 GWh 1,368 milliárd liter benzin 1,591 milliárd liter gázolaj MÁSZ/hvg 2010 82 % -a a közúti - 13 % -a a légi - 5 % -a a vasúti
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?
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
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
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
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
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
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,
Mi van nekünk? Nap Mezőgazdaság Szél Másodlagos biomassza (növényi hulladék) Atomenergia a Paksi Atomerőmű Zrt. 15 761 GWh villamos energiát termelt 2010-ben
Szélenergia
Szélenergia A szelenergia hasznositasa hazankban, 2010 Radics Viktória ELTE, 2011. 11. 07.
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
Nap Jó adottságok, csekély kihasználtság hazai besugárzási viszonyok alapján 1852 PJ (514 400 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 2010 0,9 MW 2011 12,8 MW Forrás: GKM 2007
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
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
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
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
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
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
Gyors alternatíva teherszállítás Intelligens jármű és intelligens logisztika Városi áruterítés kis teherbírású hibrid és villamos tehergépkocsikkal
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
Köszönöm figyelmüket! E-van: a győri egyetemen fejlesztett hibrid tgk Dr. Varga Zoltán Széchenyi István Egyetem, Győr Közúti és Vasúti Járművek Tanszék