A környezetgazdálkodás alapjai III. évf. Földrajz BSC. 3. óra Energiagazdálkodás a nukleáris és a fosszilis energiahordozók környezeti hatásai Ballabás Gábor Társadalom- és Gazdaságföldrajzi Tanszék bagi@ludens.elte.hu
Alapkérdések a XXI. század elején: - egyre növekvő energiaigény kielégítése a világban - a növekvő energiafelhasználás okozta környezeti kibocsátásokat hogyan lehet csökkenteni A világ elsődleges energiafogyasztása 1965-2005 12000,0 10000,0 8000,0 Világ többi országa (mto e ) Japán (mto e ) Mtoe 6000,0 Kína (mto e ) USA (mtoe) 4000,0 2000,0 0,0 1965 1969 1973 1977 1981 1985 1989 1993 1997 2001 2005 EU -25 (mto e ) Adatok forrása: BP
Forrás: IEA
A világ főbb energiahordozóinak fogyasztása 1965-2005 4500,0 4000,0 Mto e 3500,0 3000,0 2500,0 2000,0 1500,0 1000,0 Olaj fogyasztas (millio to nna) Szénfogyasztás (mtoe) Gázfogyasztás (mtoe) Nukleáris fogyasztás (mto e ) Vízenergia fogyasztás (mto e ) 500,0 0,0 1965 1969 1973 1977 1981 1985 1989 1993 1997 2001 2005 Adatok forrása: BP
A világ nagy térségeinek elsődleges energiafogyasztása abszolút (Mtoe) és fajlagos értékekben (toe/fő), valamint az energiakereskedelem fő tendenciái (Mtoe) 2003. Forrás: IEA
Megoldási útak a takarékosságra és a környezetvédelem kihívásaira: - energiafelhasználás csökkentése jelenlegi tendenciák ennek ellenében hatnak - az energiatermelés és -felhasználás hatékonyságának növelése - új, eddig ismeretlen, vagy ipari méretekben nem alkalmazott energiaforrások és technológiák felfedezése, illetve kifejlesztése és alkalmazásba vétele Környezetvédelemben (pl.: fosszilis energiahordozók felhasználása) különösen fontos a: - levegőtisztaság védelem - vízszennyezés csökkentése - talajszennyezés csökkentése (hulladék) - üvegházhatás csökkentése Energiahatékonyság növelésének legfontosabb területei: - ipari technológiák energiahatékonyságának növelése -fűtési célú energiahatékonyság - szállítás energiaigényének csökkentése
A megtermelt villamos-energia energiahordozónként a világban, az EU-25 tagállamaiban (1992-2003)
Az EU 15 majd 27 tagállamának villamosenergia-termelő kapacitása (1995, 2007) Új termelő kapacitás 2000-2007 Forrás: EWEA
Forrás: GKM
Fő kihívások az EU és Magyarország energiapolitikájában - növekvő fogyasztói energiaigények -csökkenő, illetve csökkenő arányú belső energiahordozó kitermelés importfüggőség növekedése növekvő hagyományos energiaárak (pl.:olaj) - ellátásbiztonság garantálása több lábon állás, tartalékok - környezetvédelmi szempontok érvényesítése Diverzifikáció irányai lehetnek: - megújuló energiák jelentős növelése - nukleáris energia szerepének növelése és kockázatai - szénféleségek szerepének újbóli előtérbe kerülése párhuzamosan a hatékonyság növelésével a termelésben - takarékosság és hatékonyság-növelése a fogyasztásban - (új technológiák: pl: fúziós erőmű)
Környezeti szempontból fokozottan kockázatos az egész ciklus - teljes életciklusban radioaktív sugárzás jelentős környezeti és egészségkárosító veszély+kockázat (1945 óta a légkörben megnövekedett a radioktív anyagok aránya Hirosima, Nagaszaki + kísérletek) - jelenleg fő problémakör: urán termelése és erőművi felhasználása - alacsony villamos energia termelési költségek, de nagy externáliák - emberi tényező 1979. Three Mile Island (Harrisburg), 1986. Csernobil - sugárzóanyag-hulladék nagy mennyiség nincs rá megnyugtató megoldás (nagy, közepes, kis aktivitású hulladék) - súlyos hagyaték utódainkra a fenntarthatóság eszméjének mond ellent!
- feldolgozás: bányászat közelében őrlés kénsavval(!) oldás szűrés oldatból kicsapatás - sárga pogácsa konverziós eljárás UF 6 (uránhexafluorid rendkívül korrózív különleges anyagok - drága) - környezeti hatás: nagy mennyiségű zagy kazettákban nagy mennyiségű, savas közeg kármentesítendő a kitermelés után többszörös védelem hermetikus lezárás (Kővágószőlős NKKP Uránbányászati alprogram) - A teljes nukleáris ciklus - urántartalmú ércek bányászata 300-1000 g/t felett gazdaságos jelenleg (mélységi magmás kőzetek, folyóvízi hordalék homokkő) -mélyművelés főleg 40%, külszíni 25%, ISL technológia 25% (szulfátos vagy karbonátos vízzel oldott urán), meddőhányók feldolgozása 10% - környezeti hatások: általában a bányászat környezetromboló hatásai + háttérsugárzás erősebb, nagy mennyiségű kis mértékben sugárzó meddőanyag por, talajvíz, radonná lebomlás
- önfenntartó láncreakcióhoz: (moderátor) dúsítás+fűtőelemgyártás 235 U 0,7%-ról két mód (tömegkülönbséget kihasználni): diffúziós (alumínium vagy teflonötvözet); centrifugálás sokszoros megismétlés kaszkád rendkívül energiaigényes eljárás -UF 6 dúsított gáz urán-dioxiddá alakítva pasztillává préselés pálcák - kazetták - maghasadás könnyen csak néhány urán- és plutóniumizotóp esetén megy végbe ( 235 U, 233 U, 239 Pu) neutronnal történő bombázás esetén katonai és békés célú felhasználás ez utóbbi kontrollált reaktorok zárt egységek szabályozás többszörös, automatizált (bór, kadmium) szigetelés (túlmelegedés - 238 U) - fűtőelemek kiégése 3-5 év kisebb részük újrahasznosítva, nagyobb részük tartós tárolás (nagy aktivitású radioaktív hulladék és problematikájuk ideiglenes elhelyezés: hőtermelés+erős sugárzás, hűtés és szigetelés szükségeltetik vizes medencékben, kazettákban (5 év) majd jelenleg a világban kizárólag ideiglenes tárolók! (több ezer év tömeg 1%, radioaktivitás 99%-a)
Hagyományos fosszilis erőmű és atomerőmű működése http://www.npp.hu/mukodes/tipusok/tipusok.htm
- végleges elhelyezés SiO 2 -vel üvegesítés, hordók, betonba ágyazás (sugárvédelem+oldódásmentesség) víz és földrengésbiztos kőzetekmélységi tárolók (2040 Bátaapáti) - külön kezelt kis- közepes aktivitású hulladék nagy tömeg 2008 Bátaapáti (előtte Püspökszilágy) - reprocesszálás maradék fűtőanyag kivonása + 239 Pu pihentetés után salétromsavas közeg maradék izotópok zöme aktinidák erősen radioaktívak, hosszú bomlási idejűek egymillió év biztonságos lebomlás -atomerőművek 40-60 évre tervezve elöregedés baleseti kockázat megnövekedik (reaktortartály, hűtővízcsövek) leállítás alkatrészek jelentős része (prímer kör, neutronsugárzás) lebontás, hulladéktárolóba szállítás sugárveszély különleges elővigyázatosság 10-20 év, több milliárd dollár költség 50-100 év várakozási idő hagyaték
Atomváros a szomszédban : az ukrajnai Enerhodár
Hagyományos fosszilis tüzelőanyagú hőerőművek működésének környezetvédelmi kérdései - bányászat és problematikája - hagyományos, kondenzációs erőművek szerepe ma még meghatározó alacsonyabb hatékonyság (25-40%) a kapcsolt vagy kombinált rendszerekkel szemben - szén vagy lignittüzelés esetén jelentős levegőszennyezés (Magyarországon utóbbi 20 évben jelentős tüzeléstechnikai és környezetvédelmi beruházások és kibocsátás csökkentés) -jelentős salak-, hamu- és pernyeképződés, ezek elhelyezése, biztonságos tárolása kiemelt feladat, akárcsak a környezetvédelmi berendezések veszélyes hulladékainak (pl.: leválasztott por) és jelenleg sajnos hulladékainak (pl.: gipsz) kezelése, újrahasznosítása; -élővizek, tározók hőterhelése - gázturbinás erőművek, vagy kombinált gőz- és gázturbinás erőművek legmagasabb hatékonyság a hőerőművek közt (85-90%); tüzelőanyag ma Magyarországon elsődlegesen földgáz vagy kéntelenített fűtőolaj
Esettanulmány: emisszió - légszennyező anyagok kibocsátása - SO 2 Forrás: KVVM
Köszönöm a figyelmet!