FENNTARTHATÓ FEJLİDÉS ÉS ATOMENERGIA 1. elıadás A fenntartható fejlıdés és az energetika általános kérdései 2007/2008. tanév ıszi félév Dr. Csom Gyula professor emeritus Tartalom 1. A fenntartható fejlıdés általános kérdései 1.1. A technikai fejlıdés kétarcúsága és annak alakulása 1.2. Globális veszélyek 1.3. A fenntartható fejlıdés fogalma és annak alakulása 2. Az energetika általános kérdései 2.1. Néhány alapfogalom 2.2. Az energetika és a fenntartható fejlıdés kapcsolata 2.3. Az energiafelhasználás alakulása energiafajtánként 2.4. A primerenergia-források régiónkénti megoszlása Fıbb ellenırzı kérdések Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 1 Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 2 1. A FENNTARTHATÓ FEJLİDÉS ÁLTALÁNOS KÉRDÉSEI 1.1. A technikai fejlıdés kétarcúsága ÁLDÁS ÁTOK Pozitív hatások Fenntartható fejlıdés elısegítése Életfeltételek megteremtése, ill. javítása Nehézségek, veszélyek kivédése, ill. ennek esélyeinek javítása (környezeti stb.) Kulturális lehetıségek javítása Emberi, családi kapcsolatok gazdagítása Stb. Negatív hatások Fenti pozitív hatások gyengítése Fenntartható fejlıdés veszélyeztetése (környezetszennyezés, társadalmi problémák, háborúk) Lassan, alig észrevehetıen, de folyamatosan Gyorsan és radikálisan Fontos: A két hatás aránya, nagysága, kiterjedése Történelmi kategória 1.1. A technikai fejlıdés kétarcúsága - 2 Hatások lehetnek: Lokálisak Regionálisak Globálisak Történelmi fejlıdés: Kezdetekben (ıskorban): alapvetıen lokális hatások Késıbb: fokozatosan a regionális hatások is megjelentek Pl. Görög világban: Platon, Hérodotosz felismerései Ma: alapvetı globális hatások (energetika, környezeti hatások, informatika, internet, géntechnológiák, társadalmi, gazdasági hatások) Új megnövekedett lehetıségek és megnövekedett veszélyek. Megváltozott az ember és a természet kapcsolata A természet egyre kevésbé képes kijavítani az ember által okozott sebeket. Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 3 Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 4
1.2. Globális veszélyek a) A világ népességének alakulása: Krisztus születésekor : ~300 millió I. sz. 1000-ben : <500 " 1800 körül : ~1 milliárd 1900-ban : ~1,6 " 1950-ben : ~2,5 " 2000-ben : ~6,1 " Növekedés ma : évente 77 millió Demográfiai forradalom Probléma: Föld eltartó képessége meddig terjed? A népességnövekedés regionális eloszlása nem egyenletes Óriási - és növekvı - regionális különbségek 1.2. Globális veszélyek - 2 b) A gazdaság növekedése az utóbbi 100 évben Igen gyors A világ össztermelése a 20. sz-ban: 50-szeresére növekedett De: nagyon egyenlıtlen regionális eloszlásban 1. táblázat. Egy lakosra jutó nemzeti jövedelem 1938-ban és 1996-ban (az USA-ra vonatkozó adat százalékában) Ország 1938 1996 USA 100 100 Anglia 94 73 Kanada 69 72 Franciaország 48 100 Argentína 31 30 Olaszország 26 73 Chile 24 18 Magyarország 22 16 Mexikó 12 10 Brazília 7 17 Kína 6 2 Világátlag 32 23 Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 5 Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 6 1.2. Globális veszélyek - 3 1.2. Globális veszélyek - 4 Globális egyenlıtlenségek a Földön A fejlett államok ma évente annyit termelnek, amennyi megfelelı elosztási viszonyok mellett lehetıvé tenné az általános jólét megteremtését. Ezzel szemben az egyenlıtlenségek nınek a régiók, ill. az országok között és az államokon belül is. A jövedelmek viszonya a leggazdagabb és a legszegényebb ország között GDP/fı-ben: 1820-ban: 3:1 1960-ban: 30:1 Ma: 78:1 c) Mai egyenlıtlenségek A világ lakóinak több mint fele napi 2 dollárnál kevesebbıl él Több mint 1,2 milliárd ember napi 1 dollárnál kevesebbıl él A fejlett államokban élı 1 milliárd embernek (16%) jut a Földön realizált jövedelmek 60%-a 3,5 milliárdnak ( 60%) a jövedelmek 20%-a jut A világ jelentıs részében nyomor Pozitív hatások szelektíven érvényesülnek Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 7 Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 8
d) Ökológiai problémák Globális felmelegedés 1.2. Globális veszélyek - 5 Ózonréteg ritkulása, ózonlyuk növekedése Élıvilág károsodása, biológiai sokféleség (biodiverzitás) csökkenése Vízhiány fokozódása e) Társadalmi problémák Társadalmi egyenlıtlenségek fokozódása (országon belül, országok, régiók között) Szegénység növekedése sok régióban Egyre erısebb migráció (országon belül és országok, ill. régiók között) Terrorizmus Civilizációk harca 1.3. A fenntartható fejlıdés fogalma és annak alakulása 20. SZÁZAD HAGYATÉKA A 21. SZÁZAD SZÁMÁRA Az Emberi környezetrıl címő Stockholmi ENSZ konferencia (1972) megállapítása: Békés körülmények között is veszélyhelyzetbe kerülhet az emberiség a környezet szennyezıdése és az erıforrások kimerülése miatt, azok globalitása következtében. VÁLASZOLNI KELL E KIHÍVÁSRA FENNTARTHATÓ FEJLİDÉS FOGALMÁNAK BEVEZETÉSE Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 9 Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 10 1.3. A fenntartható fejlıdés fogalma és annak alakulása - 2 Néhány fontos állomás A globális veszélyeket felismerte az emberiség Római Klub új típusú világmodelljei (60-as évek vége) (népesség növekedése, erıforrások fogyása, környezet degradálódása) Növekedés határai (1972) Stockholmi ENSZ konferencia (1972): az Emberi környezetrıl Környezet és Fejlıdés Világbizottsága (ENSZ)(1984-87): Közös jövınk (ún. Brundtland-jelentés) 1.3. A fenntartható fejlıdés fogalma és annak alakulása - 3 Fenntartható fejlıdés klasszikus definíciója: A FENNTARTHATÓ FEJLİDÉS OLYAN FEJLİDÉS, MELY KIELÉGÍTI A JELEN GENERÁCIÓK SZÜKSÉGLETEIT ANÉLKÜL, HOGY VESZÉLYEZTETNÉ A JÖVİ GENERÁCIÓIT ABBAN, HOGY İK IS KIELÉGÍTHESSÉK SZÜKSÉGLETEIKET. Új gondolkodást, globális gondolkodást, új szemléletmódot, etikus gondolkodást követel. Értelmiség (mérnökök, fizikusok stb.) különleges felelıssége. Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 11 Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 12
1.3. A fenntartható fejlıdés fogalma és annak alakulása - 4 A fenntartható fejlıdés dimenziói: Társadalmi Gazdasági Ökológiai (környezeti) Fontos: Fenntartható fejlıdés Fenntartható növekedés Fenntartható fejlıdés Környezetvédelem 2. AZ ENERGETIKA ÁLTALÁNOS KÉRDÉSEI 2.1. Néhány alapfogalom Az energiahordozók csoportosítása 1. Primer (elsıdleges) energiahordozók A természetbıl kinyert energiahordozók (szén, kıolaj, földgáz, stb.) 2. Szekunder (másodlagos) energiahordozók Átalakítás során nyert más energiafajták (kıolajtermékek, villamos energia, hidrogén, stb.) Energia-átalakító mővek Erımővek Kıolaj-finomítók Kokszolók Hidrogén elıállítók stb. Energiafogyasztók Ipar Háztartások Közlekedés Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 13 Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 14 Energetikai hatásfok Energiaátalakítás fázisaira: Eki,i η i = Ebe,i 2.1. Néhány alapfogalom - 2 η i Eki,i E be,i = ηi i E E Energiaátalakítás egészére: ki ki ηi = = η i Ebe = E η be Energiahatékonyság Az energia-befektetés gazdasági hozama Pl. USD/GJ (GDP/energiafelhasználás) Növelhetı: egy fıre jutó GDP növelésével (piac által elismert termékkel) egy fıre jutó energiafelhasználás csökkentésével (energiahatékony termeléssel, energiatakarékos termékekkel stb.) Energiaigényesség Az energiahatékonyság reciproka (energiafelhasználás/gdp) Pl. GJ/USD 2.2. Az energetika és a fenntartható fejlıdés kapcsolata Szoros kapcsolat van az energetika és a fenntartható fejlıdés három dimenziója között: Energetika és gazdaság Energetika és társadalom Energetika és környezet A kapcsolat kétirányú Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 15 Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 16
2.2. Az energetika és a fenntartható fejlıdés kapcsolata - 2 2.2. Az energetika és a fenntartható fejlıdés kapcsolata - 3 Az energetika és a környezet kapcsolata Az emberi lét élettere: a bioszféra Bioszféra: sok egymással is kölcsönhatásban lévı összetevıbıl áll (légtér, hidroszféra, talaj, növény- és állatvilág, köztük maga az ember) Emberi hatások nélkül is változik a természeti erık hatására (pl. földrengések, árvíz, vulkánok) de ezek következményeibıl gyorsan regenerálódik folyamatosan változó természeti egyensúly alakul ki Ezt bontja meg az emberi tevékenység egyre erısödı hatása. Köztük egyik legnagyobb az energetika hatása. Atmoszféra kénszennyezése 85%! Fosszilis anyagok égetése Széndioxid kibocsátása az atmoszférába Óceánok olajszennyezése 4 Atmoszféra ólomszennyezése 41% Részecskék kibocsátása az atmoszférába Nem metán jellegő szénhidrogének kibocsátása az atmoszférába Nitrogénlekötés nitrogénoxid és ammónium formájában 75%! Fosszilis anyagok égetése Olajkitermelés, - feldolgozás és -szállítás Fosszilis anyagok és dúsítók égetése 35% Fosszilis anyagok égetése 35% 30% Fosszilis anyagok feldolgozása és égetése Fosszilis anyagok égetése. Higanykibocsátás az atmoszférába 20% Fosszilis anyagok égetése Metánkibocsátás az atmoszférába 18% Fosszilis anyagok kitermelése és égetése Atmoszféra kadmiumszennyezése 13% Fosszilis anyagok égetése Nitrogénes oxidok kibocsátása az atmoszférába 12% Fosszilis anyagok égetése A földi létet veszélyezteti ez is 2. táblázat. A kereskedelmi energiarendszerek hozzájárulása szennyezı hatásokhoz az 1990-es évek közepén (beleértve a közlekedés hatását is) Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 17 Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 18 2.3. Az energiafelhasználás alakulása energiafajtánként a) Emberi erı (energia) İskortól napjainkig (egyre csökkenı részarányban) b) Állati erı (energia) I.e. 3200-tól napjainkig (egyre csökkenı részarányban) c) Fa İskortól napjainkig (változó részarányban) d) Szél Bizonyíték a felhasználásra: már az I.e. 3. évezredbıl (vitorlás hajó) Utána: változó részarányban Ma: fellendülıben e) Víz I.e. 3000 körül: Duzzasztógátak Egyiptomban Utána: változó részarányban 1881: elsı vízerımő Ma: a potenciálnak kb. 50%-a kihasználva 2.3. Az energiafelhasználás alakulása - 2 f) Földgáz I.e. 400: Kis-Ázsiában már használták ( láthatatlan éghetı levegı ) 1884: Földgáz felhozatala 500 m mélyrıl Ma: Nagy jelentıségő g) Kıolaj 1823: elsı petróleumdesztilláló építése 1857: elsı olajkutató fúrások 1862: Francia szabadalom négyütemő motorra Ma: Fontos energiahordozó (különösen a közlekedésben) h) Szén I.e 4000 I. sz. 852: Csak faszén 852-ben: Az angliai peterborough-i apátságot már külszíni fejtésbıl nyert szénnel főtötték 1113-ban: Elsı földalatti szénbánya Ettıl kezdve: nıtt a felhasználása Ma: csökkent részarány i) Napenergia Felhasználás: İskortól I. sz. 872 (Anglia): víz sótalanítására sólepárló? Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 19 Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 20
j) Villamos energia 2.3. Az energiafelhasználás alakulása - 3 1829: elsı (egyenáramú) villanymotor (Jedlik Ányos) 1882: Villanylámpák Berlin utcáin 19.sz. vége: A váltóáram kiszorítja az egyedáramot Ma: Relatív jelenısége nı k) Hidrogén 1836: Elsı hidrogén hajtású robbanómotor Ma: nagy jövı elıtt álló energiahordozónak tekintik l) Atomenergia Elsı atomreaktor (fissziós): 1942 (USA) Elsı vill. en. termelı reaktor: 1952 (USA) Elsı atomerımő: 1954 (Szovjetunió) Ma: a villamosenergia-termelés ~16%-a atomerımőben. 2.3. Az energiafelhasználás alakulása - 4 A világ primerenergia-felhasználása a 20. sz.-ban 1. ábra. A világ primerenergia-felhasználása a 20. században Hatalmas növekedés, de azon belül igen nagy régiónkénti egyenlıtlenség Növekedés kb. 20-szoros Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 21 Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 22 2.3. Az energiafelhasználás alakulása - 5 2.3. Az energiafelhasználás alakulása - 6 2. ábra. Összes energiafogyasztás 3. ábra. A villamosenergia-termelés regionális megoszlása Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 23 Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 24
2.3. Az energiafelhasználás alakulása - 7 2.3. Az energiafelhasználás alakulása - 8 4. ábra. A világ energiafelhasználásának megoszlása energiahordozónként 5. ábra. A villamosenergia-termelés üzemanyag szerinti megoszlása Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 25 Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 26 2.4. A primerenergia-források régiónkénti megoszlása 2.4. A primerenergia-források régiónkénti megoszlása - 2 Szén Afrika 3% Ázsia, Ausztrália 38% Észak- 10% Dél- és Közép- 1% Nyugat- 3% Kıolaj Afrika 6% Nyugat- 2% Ázsia, Ausztrália Dél- és Közép- 8% FÁK és Kelet- Közép- 6% Közel-Kelet 0% FÁK és Kelet- 45% Közel-Kelet 65% Észak- 9% 6. ábra. A világ mőrevaló szénvagyonának régiónkénti megoszlása 7. ábra. A világ mőrevaló kıolajvagyonának régiónkénti megoszlása Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 27 Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 28
2.4. A primerenergia-források régiónkénti megoszlása - 3 2.4. A primerenergia-források régiónkénti megoszlása - 4 Földgáz Észak- 6% Afrika 7% Ázsia, Ausztrália 7% Közel-Kelet 32% Dél- és Közép- Nyugat- FÁK és Kelet- 40% Urán Dél- 5% Ausztrália 17% Észak- 20% Ázsia Nyugat- FÁK és Kelet- 26% Afrika 2 8. ábra. A világ mőrevaló földgázvagyonának régiónkénti megoszlása 9. ábra. A világ mőrevaló uránvagyonának régiónkénti megoszlása Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 29 Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 30 2.4. A primerenergia-források régiónkénti megoszlása - 5 A felhasználás és a primerenergia-források régiónkénti eloszlása nagyon különbözı Feszültségek (a 20. század öröksége): Importfüggıség Ellátásbiztonság csökkenése Nemzetközi konfliktusok Fıbb ellenırzı kérdések 1. A technikai fejlıdés pozitív hatásai 2. A technikai fejlıdés negatív hatásai 3. A technikai fejlıdés hatásainak csoportosítása térbeli kiterjedésük alapján 4. A technika hatásainak térbeli kiterjedése a 19.-20. század elıtt 5. A technika hatásainak térbeli kiterjedése ma 6. A természet és az ember kapcsolata régebben és ma 7. A világ népessége Krisztus születésekor, 1000-ben, 1800 körül, 1900-ban, 1950-ben, 2000-ben 8. A világ népességének évenkénti növekedése ma 9. A demográfiai forradalom régiónkénti megoszlása 10. A gazdaság növekedésének jellemzıi az utóbbi 100 évben 11. A globális gazdasági egyenlıtlenségek fı jellemzıi ma (számokkal is alátámasztva) 12. Az ökológiai problémákból adódó fıbb globális veszélyek 13. A társadalmi problémák okozta fıbb globális veszélyek 14. A 20. század hagyatéka 21. század számára a globális veszélyek szempontjából 15. A fenntartható fejlıdés fogalmának felismeréséhez vezetı nemzetközi törekvések fıbb állomásai 16. A fenntartható fejlıdés klasszikus definíciója 17. A fenntartható fejlıdés dimenziói Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 31 Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 32
18. A fenntartható fejlıdés és a fenntartható növekedés közötti reláció 19. Mik a primer energiahordozók? 20. Mik a szekunder energiahordozók? 21. Fontosabb energiaátalakító mővek 22. Energiafogyasztók szektorai 23. Energiaátalakítási hatásfok 24. Energiahatékonyság és energiaigényesség 25. Az energetika és a környezet kapcsolatának jellege 26. A fıbb kereskedelmi energiarendszerek hozzájárulása környezet szennyezéshez 27. Az emberi és az állati erı (energia) felhasználásának alakulása a történelem folyamán 28. A fa, a szél és a vízenergia felhasználásának alakulása a történelem folyamán 29. A fosszilis energiahordozók (szén, kıolaj, földgáz) felhasználásnak alakulása a történelem folyamán 30. A nap- és az atomenergia alkalmazásának alakulása 31. A villamos energia felhasználás alakulása a történelem folyamán 32. A primerenergia-felhasználás alakulása a 20. században 33. Az összes energiafogyasztás regionális megoszlásának alakulása a 20. század utolsó negyedében 34. A villamosenergia-termelés regionális megoszlásának alakulása a 20. század utolsó negyedében 35. A világ energiafelhasználásának primerenergia-hordozók szerinti megoszlása a 20. század utolsó szakaszában 36. A világ villamosenergia-termelésének üzemanyag szerinti megoszlása a 20. század utolsó szakaszában 37. A világ mőrevaló szénvagyonának régiónkénti megoszlása 38. A világ mőrevaló kıolajvagyonának régiónkénti megoszlása 39. A világ mőrevaló földgázvagyonának régiónkénti megoszlása 40. A világ mőrevaló uránvagyonának régiónkénti megoszlása 41. A primerenergia-hordozók forrásainak egyenlıtlen regionális megoszlásából adódó fıbb feszültségek Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 33 Dr. Csom Gyula, BME NTI 1 / 34