AZ INERT ANÓDOK HATÁSA AZ ELSŐDLEGES ALUMÍNIUM ELŐÁLLÍTÁS ENERGIAIGÉNYÉRE ÉS KÖRNYEZETI HATÁSAIRA

Hasonló dokumentumok
AZ INERT ANÓDOK HATÁSA AZ ELSŐDLEGES ALUMÍNIUM ELŐÁLLÍTÁS ENERGIAIGÉNYÉRE ÉS KÖRNYEZETI HATÁSAIRA

Hulladékból energiát technológiák vizsgálata életciklus-elemzéssel kapcsolt energiatermelés esetén Bodnár István

EGY GYÓGYSZERHATÓANYAG KÉTFÉLE ELŐÁLLÍTÁSÁNAK ÖSSZEHASONLÍTÁSA AZ LCA MÓDSZERÉVEL

Életciklus-elemzés a gyakorlatban. Hegyesi József

Napelemes rendszerek alkalmazása alacsony energiaigényű- és passzívházaknál

Szennyezett területeken biofinomításra alkalmas növényi alapanyagok előállításának életciklus vizsgálata

ERŐMŰVI FÜSTGÁZBÓL SZÁRMAZÓ CO₂ LEVÁLASZTÁS KÖRNYEZETI HATÁSAINAK VIZSGÁLATA ÉLETCIKLUS ELEMZÉSSEL. Sziráky Flóra Zita

Benzin és dízel termékek életciklus elemzése, összehasonlító elemzése

Mannheim Viktória, egyetemi docens Hulladékhasznosítási konferencia szeptember Gyula, Cívis Hotel Park

13 Elektrokémia. Elektrokémia Dia 1 /52

Dr. Szikla Zoltán október 10.

Bodnár István PhD hallgató Miskolci Egyetem Sályi István Gépészeti Tudományok Doktori Iskola

Kárpát-medencei Magyar Energetikai Szakemberek XXII. Szimpóziuma (MESZ 2018) Magyarország energiafelhasználásának elemzése etanol ekvivalens alapján

Szalay Zsuzsa Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. Életcikluselemzés.

Polietilén, polipropilén gyártásának életciklus elemzése

Kémiai energia - elektromos energia

Energiatermelés, erőművek, hatékonyság, károsanyag kibocsátás. Dr. Tóth László egyetemi tanár klímatanács elnök

GOLYÓSTOLLAK ÉLETCIKLUS ELEMZÉSE

Fémipari életcikluselemzések

Szennyvíziszapártalmatlanítási. életciklus elemzése

Általános Kémia, 2008 tavasz

IX. Életciklus-elemzési (LCA) Szakmai Rendezvény. Miskolc, December 1-2.

Miért éppen Apríték? Energetikai önellátás a gyakorlatban

NAPELEMEK KÖRNYEZETI SZEMPONTÚ VIZSGÁLATA AZ ÉLETCIKLUS ELEMZÉS SEGÍTSÉGÉVEL. Darvas Katalin

7 Elektrokémia. 7-1 Elektródpotenciálok mérése

LCA TÉMÁJÚ SZAKDOLGOZATOK AZ ÓBUDAI EGYETEMEN

Megújuló energiák szerepe a villamos hálózatok energia összetételének tisztítása érdekében Dr. Tóth László DSc - SZIE professor emeritus

A szén-dioxid megkötése ipari gázokból

VII. ÉLETCIKLUS-ELEMZÉSI (LCA) SZAKMAI KONFERENCIA

Az energiapolitika szerepe és kihívásai. Felsmann Balázs május 19. Óbudai Szabadegyetem

Energetikai gazdaságtan. Bevezetés az energetikába

Életciklus analízis egy ismert cég zöld busz programjához. Dr. Tamaska László

Szőcs Mihály Vezető projektfejlesztő. Globális változások az energetikában Villamosenergia termelés Európa és Magyarország

Nukleáris alapú villamosenergiatermelés

Energia Műhely 3. A hazai napkollektoros szakma jelene és jövője. Körkép a megújuló energiák alkalmazásáról. Varga Pál elnök

Prof. Dr. Krómer István. Óbudai Egyetem

Átalakuló energiapiac

E-mobilitás konferencia és mérnöki kamarai szakmai továbbképzés AUTOMOTIVE Hungary október 18., Budapest. Tompos András

Oxyfuel tüzelési technológia megvalósíthatóságának vizsgálata hazai tüzelőanyag bázison

Emissziócsökkentés és az elektromos közlekedés jelentősége október 7. Energetikai Körkép Konferencia

MEGÚJULÓ ENERGIA MÓDSZERTAN CSG STANDARD 1.1-VERZIÓ

Takács Tibor épületgépész

A megújuló energiaforrások alkalmazásának hatásai az EU villamosenergia rendszerre, a 2020-as évekig

SZERVETLEN KÉMIAI REAKCIÓEGYENLETEK

Az Energia[Forradalom] Magyarországon

Fémek. Fémfeldolgozás - Alumínium

MÉGNAP A hazai napkollektoros szakma jelene és jövıje

ÉPÜLET FALSZERKEZETEK KÖRNYEZETI ÉRTÉKELÉSE ÉLETCIKLUS ELEMZÉSSEL. Simon Andrea

ÉLETCIKLUS ELEMZÉS. Sántha Zsuzsanna S7E2G8

Szennyvíziszapártalmatlanítási. életciklus elemzése

Bud apes március 22

9. évfolyam II. félév 2. dolgozat B csoport. a. Arrheneus szerint bázisok azok a vegyületek, amelyek... b. Arrheneus szerint a sók...

A bányászat szerepe az energetikában és a nemzetgazdaságban

Magyar Energetikai Társaság 4. Szakmai Klubdélután

A palagáz-kitermelés helyzete és szerepe a világ jövőbeni földgázellátásában. Jó szerencsét!

VI. Környezetvédelmi kerekasztal-beszélgetés. Dr. Tamaska László Veszprémi Egyetem február. 17.

rendszerszemlélet Prof. Dr. Krómer István BMF, Budapest BMF, Budapest,

Megújuló energia, megtérülő befektetés

az ÉMI Nonprofit Kft. részvétele

Mérnöki anyagismeret. Alapanyagok gyártása Alumínium és könnyűfém kohászat Réz és színesfém kohászat Öntészet

Hulladék Energetikai Hasznosítása M. Belkacemi

2018. ÉVES SZAKREFERENS JELENTÉS. A Beton Viacolor Térkő Zrt. Készítette: Group Energy kft

A FÖLDGÁZ SZEREPE A VILÁGBAN ELEMZÉS ZSUGA JÁNOS

Oláh György szabadalma: metanol előállítása CO 2 hidrogénezésével; az izlandi tapasztalatok és a hazai bevezetés lehetőségei

Informális hulladék gyűjtés LCA elemzése

ÓAM Ózdi Acélművek Kft.

Tóth István gépészmérnök, közgazdász. Levegı-víz hıszivattyúk

Energetikai Szakkollégium április 5. Dr. Gács Iván BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

Energetikai Szakkollégium Egyesület

A biomassza rövid története:

Napelemes rendszerek teljes életciklus elemzése

Napenergia-boom vár Magyarországra? Hazai trendek - nemzetközi viszonylatban

Gamma-röntgen spektrométer és eljárás kifejlesztése anyagok elemi összetétele és izotópszelektív radioaktivitása egyidejű elemzésére

Benzin és dízel termékek életciklus elemzése. Life-cycle assessment of gasoline and diesel products

IRÁNYMUTATÓ TECHNOLÓGIAI LEHETŐSÉGEK A SIKACOR HM SZIGETELÉSI RENDSZERREL AZ ACÉL PÁLYALEMEZ SZIGETELÉSI GYAKORLATBAN

tiszta, halk és teljesen emisszió mentes. A hidegén -mint energiahordozó- lehetővé teszi a megújuló energiák felhasználást a közeledésben.

Elektrokémia. A nemesfém elemek és egymással képzett vegyületeik

Klór és nátriumhidroxid előállítása Tungler Antal emeritus professor

Towards the optimal energy mix for Hungary október 01. EWEA Workshop. Dr. Hoffmann László Elnök. Balogh Antal Tudományos munkatárs

Anyagismeret tételek

Energetikai szakreferensi jelentés

Megújuló energia: mit, miért, mennyibıl? Varró László Stratégia Fejlesztés Igazgató MOL Csoport 2010 Március 10

Példák a Nem fosszilis források energetikája gyakorlatokhoz tavasz

Szennyvíziszapártalmatlanítási módok. életciklus elemzése

Példák a Környezeti fizika az iskolában gyakorlatokhoz tavasz

A bioüzemanyagok környezeti hatása a kiválasztott rendszerhatárok függvényében

Kapros Zoltán: A napenergia hasznosítás környezeti és társadalmi hatásai

Mire jó a környezeti életciklus vizsgálat?

ACÉLOK MÉRNÖKI ANYAGOK

Faalapú pelletgyártás alapanyagai, gyakorlati tapasztalatok

Légszennyezők szerepe az

Kriston Ákos, Fuel Cell Hungary, ELTE Október 25. Gyır

Környezeti fizika II; Kérdések, november

Tarján Food kft. Összefoglaló éves jelentés Készítette az Ön Energetikai szakreferense: Hunyadi Kft.

LED LCA. LED-ek környezeti értékelése Életciklus-elemzés alapján

A fa mint energiahordozó felhasználási lehetőségei a távhőszolgáltatásban és a fontosabb környezeti hatások

2018. ÉVES SZAKREFERENS JELENTÉS. R-M PVC Kft. Készítette: Group Energy kft

Cementgyártás ki- és bemenet. Bocskay Balázs alternatív energia menedzser

Biogáz és Biofinomító Klaszter szakmai tevékenysége. Kép!!!

Pelletgyártás, gyakorlati tapasztalatok

Átírás:

AZ INERT ANÓDOK HATÁSA AZ ELSŐDLEGES ALUMÍNIUM ELŐÁLLÍTÁS ENERGIAIGÉNYÉRE ÉS KÖRNYEZETI HATÁSAIRA - a modellalkotás nehézségei - Dr. Kovács Viktória Barbara

Világ primer alumínium előállítása Rio Tinto Alcan, Aluette, ALCOLA, RUSAL, CHALCO 2013 50,6 Mt (1973 12 Mt): EU: 6 Mt Al US: 5 Mt Al CN: 21 Mt Al Alumínium elektrolízis energia fogyasztása 2013 611,85 TWh EU: 115 TWh US: 67,5 TWh CN: 303 TWh Alumínium elektrolízis energia intenzitása 2013 14,64 kwh/kg Al EU: 15,52 kwh/kg Al US: 15,58 kwh/kg Al CN: 13,74 kwh/kg Al

Problémafelvetés Kérdés: Mekkora a primer alumínium előállítás CO 2 kibocsátása? Válasz: 3,5 t CO 2 / 1 t alumínium 15 t CO 2 / 1 t alumínium Kérdés: Melyik a valós, esetleg mindegyik előfordul(hat)? Ha igen, mitől függ, hogyan javítható? Válasz: Mindegyik előfordulhat, de javítható technológia módosítással: Energiamix helyes megválasztása, inert anódra váltás Kérdés: Inert anódok használata minden szempontból kedvezőbb? Válasz

Vizsgálat célja Meghatározni a hagyományos anódos primer alumínium előállítás primerenergia-igényét és környezetterhelését, majd megbecsülni az inert anódok bevezetésének hatását 1 tonna primer alumínium buga előállításának primerenergia-igényére és környezetterhelésére. Funkcionális egység: 1 tonna primer alumínium buga Alkalmazott hatásértékelő módszer: CML 2001 Vizsgált hatáskategóriák: PED, GWP, AP, EP, POCP

Rendszerhatár kijelölése alapanyag előállítás Tüzelőanyag Víz Energia mix II. NaOH égetett mész Bauxit kinyerés bauxit Alumina előállítás alumina Alumínium elektrolízis alumínium AlF 3 Katód szén Energia mix I. Anód előállítás szurok petrolkoksz alumínium buga Buga öntés Ötvöző anyagok klór rendszerhatár Késztermék előállítás

Alumínium elektrolízis Hagyományos szén anóddal: Reakció: Energia igény: CO 2 kibocsátás: 1/2 Al 2 O 3 (sz) + 3/4 C (sz) = Al (f) + 3/4 CO 2 (g) 4.20 V, 13.2 kwh (47,52 MJ) /kg Al 1,5 kg/kg Al Inert anóddal: Reakció: Energia igény: CO 2 kibocsátás: 1/2 Al 2 O 3 (sz) = Al (f) + 3/4 O 2 (g) 5,11 V, 16.03 kwh (57,71 MJ) /kg Al 0kg/kg Al Forrás: Halvor Kvande and Warren Haupin, Inert Anodes for Al Smelters: Energy, Balances and Environmental Impact, JOM 53 (2001) 5, 29-33

Hagyományos szén anód típusok - Csökkentik az elektrolízis energia igényét - CO 2 és sok egyéb káros anyag (Fluoridok, PAH, PFCs, CO, SO 2, NO x ) keletkezik használatukkor - Cseréjük a legnagyobb zavaró elem az elektrolizáló cella működésében - Petrolkokszból és kátrányból állnak - Típusaik: - Søderberg: anód paszta folyamatos juttatják a cellába, ott ég ki primer alumínium előállítás 11%-ánál - Elősütött anód: előre kiégetett anód tömböket helyeznek a cellába primer alumínium előállítás 89%-ánál

Inert anód típusok - Nem fogynak az elektrolízis során - Magasabb energiaigényű lehet a cella - CO 2 helyett O 2 -t bocsát ki az elektrolizáló cella, és a legtöbb károsanyag kibocsátás elkerülhető - Tervezett típusaik: - Kerámia: jó kémiai stabilitás, gyenge vezetőképesség, rossz hősokk tűrés - Cermet: kerámia (kémiai stabilitás) és fém (jó vezetőképesség, mechanikai stabilitás) Alcoa és Kína - Fém ötvözetek: nem rideg, jó vezető, jó elektromos csatlakozás, kémiailag instabil magas hőm.+ O 2 mellett stabil oxidréteg kell rá 55% Cu 20% Ni 20% Fe Rusal 100kA ipari cella 2017-re üzemben D. A. Simoylov et al., Progress in the development of reduction technology with inert anodes, Proc. Non-Ferr. Metals 2012, ed. G. L. Pashkov and P. V. Polyakov (Krasnoyarsk 5-7 Sept. 2012), 363-369

LCI: Leltár analízis források LCI Alumínium előállítás hagyományos anóddal: Anód előállítás és elektrolízis: IAI és EAA LCI adatok 2010 Bauxit kinyerés alumina előállítás, buga öntés, katód előállítás: GaBi LCI Energia mix: Statistic Canada IAI Statistics GaBi LCI Inert anódok: H. Kvande and W. Haupin, Inert Anodes for Al Smelters: Energy, Balances and Environmental Impact, JOM 53 (2001) 5, 29-33 Rudolf. P. Pawlek: Inert anodes: an update, Light Metals 2004-2008-2014

Energiamixek összetétel megújuló alapú* Mix I. Mix II. fosszilis alapú** Mix I. Mix II. HFO 0,2% - 0,7% - földgáz 0,18% - 0,9% - atom 1,79% - 2,06% - biomassza 0,47% - 0,07% - szél 0,2% - 0,42% - víz 97,16% 100% 18,6% 10% szén - - 76,7% 90% széngáz - - 0,61% - PV - - 0,07% - * Forrás: Statistics Canada: Quebec 2010-2011 ** Forrás: IEA statistics: Kína 2010

GaBi modell: bauxit bányászattól a buga öntésig

GaBi modell: alumina előállítás Gabi beépített folyamatok

GaBi modell: alumínium elektrolízis IAI LCI adatokból felépített modell Gabi beépített folyamatokkal

GaBi modell: buga öntés Gabi beépített folyamatok

GaBi modell: anód és katód előállítás IAI LCI adatokból felépített modell Gabi beépített folyamatokkal

Szcenárió elemzés

LCIA: Hatásbecslés GaBi E mix - anód GWP t CO 2,eq /t Al PED GJ/t Al AP kg SO 2,eq /t Al EP kg PO 4 3-,eq /t Al POCP kg C 2 H 4,eq /t Al M - E 5,36 132,08 33,41 1,37 3,87 M - S 6,32 145,17 31,09 1,49 3,81 M - I P* 3,75 137,83 14,54 1,33 1,12 M - I- O - - - - - F - E 20,66 235,52 147,70 14,99 13,12 F - S 23,71 262,84 161,13 17,00 14,34 F- I P* 22,11 261,97 151,75 17,86 12,23 F - I- O - - - - - * Inert anód előállítás nincs figyelembe véve, elektrolízis emissziói: CO, CO 2, SO 2, PAH, b-a-p, PFCs eliminálva, NOx, fluorid emissziók csökkentve Elfogadhatók összevetve IAI és AEE eredményekkel MÉGSEM HASZNÁLHATÓ!

GaBi modell kiváltása

GaBi helyett kézi számítás LCI adat forrásai LCI Alumínium előállítás hagyományos anóddal: Teljes folyamatlánc IAI és EAA LCI adatok 2010 LCI Energia mix: Statistic Canada IAI Statistics Probas LCI Inert anód: 55% Cu 20% Ni 20% Fe: H. Kvande and W. Haupin, Inert Anodes for Al Smelters: Energy, Balances and Environmental Impact, JOM 53 (2001) 5, 29-33 Rudolf. P. Pawlek: Inert anodes: an update, Light Metals 2004-2008-2014 D. A. Simoylov et al.: Progress in the development of reduction technology with inert anodes, 2012 Probas (http://www.probas.umweltbundesamt.de) ifeu - Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg

LCI: Kézi számítás szcenáriók kiemelt adatai Elektrolízis bemenő áramai Elősütött anóddal* Søderberg anóddal* Inert anóddal** Anód [kg/t Al] 428,59 527,24 77,48 AlF3 [kg/t Al] 15,64 20,60 20,60 Elektromos áram [kwh/t Al] 15044 17209 15044 / 18053 * IAI LCI for Primary aluminium production 2010 ** irodalmi források alapján becsült értékek Leltár és Hatásbecslés

GWP [t CO 2 - egyenérték /1 t Al buga GWP: primer alumínium előállítás elősütött anóddal 20 18 16 megújuló alapú energia mix fosszilis alapú energia mix 14,86 18,42 14 12 10 8 6 5,72 4 2 0 0,01 1,35 0,19 1,96 0,05 2,16

LCIA: Hatásbecslés kézi számítással GaBi E mix - anód GWP t CO 2,eq /t Al PED GJ/t Al AP kg SO 2,eq /t Al EP kg PO 4 3-,eq /t Al POCP kg C 2 H 4,eq /t Al M - E 5,72 58,63 23,04 0,52 3,98 M - S 6,62 66,65 24,03 0,60 4,52 M - I - P 4,30 74,84 48, 96 1,23 3,39 M - I- O 3,88 63,47 48,84 1,20 3,20 F - E 18,42 141,40 71,60 6,28 59,49 F - S 21,10 160,98 79,36 7,16 67,78 F- I - P 19,47 173,65 106,90 8,10 69,65 F - I- O 16,54 145,99 97,24 6,94 58,84 GaBi GWP t CO 2,eq /t Al PED GJ/t Al AP kg SO 2,eq /t Al EP kg PO 4 3-,eq /t Al POCP kg C 2 H 4,eq /t Al M - E 5,36 132,08 33,41 1,37 3,87 M - S 6,32 145,17 31,09 1,49 3,81 M - I- P** 3,75 137,83 14,54 1,33 1,12 F - E 20,66 235,52 147,70 14,99 13,12 F - S 23,71 262,84 161,13 17,00 14,34 F - I- P** 22,11 261,97 151,75 17,86 12,23

Következtetések, tanulságok Egyik modell sem teljes: Gabi: Hiányzik az inert anódok előállítása A kézi számítás inert anód előállítás becsülve az elhanyagolt folyamatok, áramok miatt pontatlan összehasonlító elemzésre alkalmasnak mondható Továbbfejlesztési lehetőségek: GaBi modell kiegészítése a becsült inert anód előállítás folyamatokkal Inert anódokra vonatkozó pontosabb anyag/energiaáram adatok HTP becslése Amíg nem lesz működő inert anódos cella minden eredmény csak közelítő lehet.

Köszönöm a Figyelmet! Dr. Kovács Viktória Barbara kovacs@energia.bme.hu www.energia.bme.hu