Fenntartható fejlıdés és atomenergia 7. elıadás Megújuló energiaforrások Dr. Aszódi Attila egyetemi docens Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 1 A megújuló energiaforrás Definíció: A természetes környezetben folyamatos, illetve folyamatosan ismétlıdı energiaáramok formájában jelen lévı energiaforrások Hasznosítása: A teljes áram egy részének mellékágakon történı kicsatolása, átalakítása, tárolása és felhasználása útján Megújuló elsıdleges energiahordozók: A felhasználás mértéke nem haladja meg a megújulásét csak a keletkezés ütemében aknázhatók ki. Jellemzıjük, hogy nem, vagy csak részben tárolódnak Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 2 A megújulók részaránya A megújuló energiaforrások fajtái Víz Biomassza Szél Nap Geotermikus Árapály, tengeri hullámzás A biomassza, víz-, szél- és napenergia a Nap földre sugárzott energiájának hasznosítása Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 3 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 4
Körforgás: a beesı napenergia elpárologtatja a felszíni vizet felhı kondenzáció csapadék felszíni vízfolyások állóvizek Hasznosítható: a tengervízig vezetı út során a potenciális energia egy része Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 5 Duzzasztás: lelassul a vízfolyás (a súrlódásból adódó veszteség a sebesség négyzetével arányos) Mesterséges medrek: súrlódás csökkentése üzemvíz csatorna csıvezeték Itaipu, Paraná folyón (20x700 MW), a brazil-paraguayi határon Három Szurdok Gát, Kína, Jangce 26(32)x700 MW Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 6 Erımővek jellemzıi Magas beruházásigények Alacsony üzemeltetési költség Nagy mértékő változás a környezetben (természet, települések) Idıszakosság (hóolvadás, esızések) Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 7 A világ potenciális vízenergia-készlete: ~ 300 EJ, ebbıl mőszakilag hasznosítható: ~ 160 EJ gazdaságosan kihasználható: ~ 40 EJ Kiépített: Japánban mintegy 64% Nyugat-Európában 60% USA 50% Világon: 31% (2004) termelés a világon 2004-ben: 2 809 TWh (2,2%) Az IEA 2030-ra 2%/éves növekedéssel számol, így 2030- ra ~4750 TWh lehet a vízerımővi áramtermelés. Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 8
A potenciális energia hasznosítása akár 90-95 %-os hatásfokkal függ: vízhozamtól a terület csapadékviszonyaitól hóolvadás lefolyásától hosszú távú ingadozások (!) domborzattól a folyóvíz kihasználtságától vízgyőjtés módja nem energetikai célú vízkivétel további vízerımővek Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 9 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 10 Nagyeséső (hegyvidéki) tározós erımő H 50 m Pelton turbina max. 120 MW Közepes eséső (duzzasztott tavas) erımő 50 m > H 15 m Francis turbina max. 1200 MW Itaipu, Brazília Három Szurdok Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 11 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 12
Kis eséső, tározótavas erımő 15 m > H Kaplan turbina Csıturbina, Straflo, Arno-Fisher max. 120 MW Szivattyús-tározós erımő nagy eséső, kis teljesítményő erımővek szivattyúval a felsı tározóba nyomják a vizet, majd a terhelési idıszakban a turbinán keresztül leengedik az alsó tározóba a hasznosított energetikai potenciált nem növeli, csupán az idıbeli átütemezésre ad módot; a veszteség mintegy 20-25% alaperımővek (vízerımő, atomerımő) mellé Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 13 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 14 Szivattyús-tározós erımő: Fekete-Vág, Szlovákia kapacitás és villamosenergiatermelésbeli részesedés változása az USA-ban 1148 m 722 m Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 15 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 16
Kaprun Kaprun Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 17 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 18 Uruguay Magyarországon: Tiszalök 7,5 m szintkülönbség, Kaplan turbina, 3 db, beépített teljesítmény 12 MW Kisköre 6,27 m, csıturbina, 3 db, 21 MW Kesznyéten (Hernád) 13,8 m, Kaplan, 2 db, 4,7 MW Gibárti Erımő (Hernád - 0,59 MW) Felsıdobszai vízerımő (Hernád - 0,51 MW) Ikervári vízerımő (Rába - 1,47 MW) Tassi erımő (Soroksári Duna-ág - 0,65 MW) Tiszalök Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 19 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 20
- Magyarországon... Bıs-Nagymarosi vízlépcsı-rendszerrıl most ne beszéljünk Szivattyús energiatároló Energia-túltermelés idején vizet szivattyúznak egy magasan fekvı víztározóba Szükség esetén turbinákon keresztül leeresztik 75-80 %-os tárolási hatásfok Feketevág (Szlovákia) 445 m magas 3,7 millió köbméter Magyarországon lehetséges: Prédikálószék 500 m magasság 1200 MW teljesítmény Paksi melegvíz csatorna mint lehetséges vízturbina telepítési hely? A melegvíz csatorna Energiatörı mőtárgy Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 21 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 22 Egy adott biotopikus környezetben található eleven és holt szervesanyag procudensek: víz + CO 2 + napfény cukor + O 2 (fotoszintézis) konzumensek: növényevık és az azokat fogyasztó ragadozók lebontók: mikroorganizmusok, gombák; lebontják a szerves anyagot, és CO 2 -t, CH 4 -t termelnek A biomassza elégetése is termel füstgázt, de a keletkezı CO 2 1-2 éven belül újra szerves anyagként jelenik meg, így nem okoz feldúsulást de egyéb szennyezık is kikerülnek Biomassza Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 23 Biomassza Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 24
Biomassza Föld éves biomassza hozama: ~ 165 Mrd tonna szárazföldi: ~ 110 Mrd tonna trópusi erdık: ~ 30 tonna/ha kultúrnövények: ~ 6,5 tonna/ha Biomassza Energetikai célú felhasználás: közvetlen eltüzelés pirolízis (elgázosítás) sajtolás (brikett, pellet, olaj) fermentálás (erjesztés - alkohol, biogáz) leggyakoribb a közvetlen hıtermelés tengerek, óceánok: ~ 55 Mrd tonna Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 25 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 26 Mezıgazdasági melléktermékek főtıértéke Biomassza Biomassza Tüzelés: amit megtermelünk... Bálákban a mezıgazdasági melléktermék Fa... azt elégetjük... Energiaültetvény gyorsan fejlıdı fajtákkal Fa brikett Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 27 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 28
...a kazánokban Biomassza Pirolízis: hı hatására megindul a szerves anyag bomlása hagyományos: 300-500 C-on, a végtermék gáz és faszén. A gáz magas illóolajtartalma kondenzálással kinyerhetı, így alkalmas főtıolajnak gyors: 800-900 C-on, a végtermék gázban fıleg CO van 1970-es évekig Budapesten a városi gáz elıállítására jelentısége csökken Biomassza Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 29 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 30 Biomassza A mezıgazdasági melléktermékek sajtolása térfogatcsökkentés, szállítási költsége csökkentése brikett, pellet széntüzeléső erımőben adalékként csökkenthetı a károsanyag-kibocsátás növényi olajok Biomassza Fermentáció: a biomassza erjesztése alkoholok elıállítása üzemanyag céljából etilalkohol: benzinhez adalékként (Brazília) metilalkohol Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 31 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 32
Biomassza Biogáz: oxigéntıl elzárt baktériumos erjedésbıl valamennyi mezıgazdasági melléktermék és élelmiszeripari szerves hulladék alkalmas (szalma, szár, csutka, trágya, zsír, stb.) összetétel: 50-70% CH 4, 35-50 % CO 2, 0-0,2% H 2, H 2 S átlagos energiatartalom: 22.600 kj/nm 3 (a földgázé: 33.500 kj/nm 3 ) Állattartáshoz kapcsolódó biogáz elıállítás Biomassza Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 33 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 34 Biomassza-szén párharc Svédországban Bioüzemanyag dilemma Túltermelés van mezıgazdasági árukból Szükség van környezetbarát energiaforrásokra Meg kell ırizni a vidéki emberek munkalehetıségét Élelmiszer túltermelés helyett termeljenek energetikai hasznosítást szolgáló biomasszát Meg kell akadályozni a klímaváltozás fokozódását; a biomassza felhasználás széndioxid semleges Nincs elegendı terület arra, hogy egyszerre elégítsük ki az emberiség élelem, növényi rost és energia szükségletét (igényét). Energiamérleg? Termesztés, betakarítás, szállítás, feldolgozás, konverzió Szén-dioxid megtakarítás? Az energetikai ültetvények célja a magas produkció, ezt ültetvényekkel lehet elérni élıhely? Ezt alacsony diverzitású rendszerekkel lehet elérni faji diverzitás? A fajokat az elınyös tulajdonságra szelektálni kell genetikai diverzitás? Nagy kiterjedést igényel izoláció? Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 35 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 36
Bioüzemanyag dilemma Az ültetvények Brazíliában, Ázsiában az esıerdık, mocsarak, mezık pusztításával növekednek a Föld tüdeje összemegy Indonézia mára a 3. szén-dioxid kibocsátó a világon, mert olajpálma ültetvényeket létesítettek a kiirtott erdık helyén Nem mindegy, milyen növényt alkalmazunk bioüzemanyag gyártásra: cukornád :-) kukorica :-( repce :-( szója :-( hulladék! Élelmiszerválság Ki lakjon jól: az ember vagy az autó? 300 kg kukorica = 100 liter etanol VAGY táplálék 1 fınek másfél évig (ezer kilométer, vagy másfél év élet) Magyarország: 2 milliárd liter benzin, 2,8 milliárd liter gázolaj fogyott 2005-ben. Ennek helyettesítésére: kb. 2 millió ha-n kukorica (etanol), 2 millió ha repce (biodízel). Összes hazai szántóföld 4,509 millió hektár. Max. 400 ezer ha-ral, kb. 500 millió liter bioüzemanyaggal lehet számolni, ez 10% körüli helyettesítés Szélenergia Napenergia különbözı mértékben melegíti fel a földfelszínt, vizeket, azok pedig más-más mértékben hevítik fel a vele érintkezésben levı levegıt. A melegebb levegı fel, a hidegebb leszáll... Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 37 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 38 Szélenergia Szélenergia Globális szélrendszerek Helyi szelek szárazföldi, tengeri, tavi, hegy-völgyi, fın jellegő szelek, bora, chinook, misztrál, nemere kanyonszelek, hegyszorosi szelek instabilitási szelek zavartalan áramlás, nyomásgradiens eredménye Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 39 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 40
Szélenergia A levegımozgás jellemzıi nem állandósul befolyásolja: légkör stabilitása földfelszín (mőtárgyak, domborzat, növényzet) lokális jelenségek a szélsebesség talaj feletti változása: Szélenergia Gazdasági megfontolások: ott célszerő kiaknázni a szélenergiát, ahol az éves átlagsebesség a talajszint felett 10 m-rel meghaladja a 3-4 m/s-ot Budapest: 1,8 m/s Debrecen: 2,5 m/s Magyaróvár: 4,9 m/s Szélmotorok elméleti maximális hatásfoka: 60% gyakorlatban maximum 45-50% Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 41 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 42 A szél energiája: Kinetikus energia: Magyar széltérkép Több szervezet együttes kutatási munkájának eredménye. Érdemi beruházási döntéshez még tovább finomítandó! Forrás: Balogh Antal, Mov-R H1 Szélerımő Kft, 2009. október Ek = 1 mv 2 Fajlagos szélteljesítmény: 2 Ek = 1 mv 2 2 1 2 1 P = ρ v v A = ρv 2 2 3 A A mozgó légtömeg kinetikus energiája a tömegétıl és a sebességétıl függ. 43 44
Szélenergia Vízszintes tengelyő szélmotorok kiforrott rendszerek 100 200 600 kw egységenként, mára 1000-2000 (3000) kw tipikus BETZ TÖRVÉNYE fizikai korlát! Albert Betz 1919-ben formalizálta a mozgó légtömeg kinetikus energiájából kinyerhetı elméleti maximumot: Forrás: Balogh Antal, Mov-R H1 Szélerımő Kft, 2009. október (v 2 /v 1 ) opt = 1/3 (P/P 0 ) max = 0,59 = 16/27 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 45 46 Szélenergia Függıleges tengelyő szélmotorok Darrieus kerekek jobban alkalmazkodik a változó szélirányhoz, de csak 5 m/s felett alkalmazható Szélenergia Gyenge pontok: nem csak szélcsendben, de kis szélsebesség mellett sem képesek teljesítményt leadni nagy sebesség esetén biztonsági okokból le kell állítani (hiba esetén balesetveszély) Nem kiszámítható rendelkezésre állás a villamosenergia-rendszerben gyakorlatilag csak tüzelıanyag-megtakarítást eredményeznek A kapacitás 80-90%-ának megfelelı egyéb (tipikusan fosszilis) forgó tartalék szükséges! Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 47 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 48
SZÉLERİMŐ KAPACITÁSOK EURÓPÁBAN Forrás: Balogh Antal, Mov-R H1 Szélerımő Kft, 2009. október SZÉLERİMŐ BOOM EURÓPÁBAN Forrás: Balogh Antal, Mov-R H1 Szélerımő Kft, 2009. október A 2008. év végéig beépített kapacitások: A kapacitások fejlıdése az EU-ban (MW): 49 50 Szélenergia - Magyarország Szélerımővek terjedése Németországban www.eon-netz.com/ressources/downloads/eon_netz_windreport2005_eng.pdf Magyarországon 2006 október végén 26 szélerımő mőködött, összesen 36,46 MW kapacitással, 2008 elején 112 MW, 2009 ıszén 180 MW. Jelentıs fejlesztés van folyamatban, a kiadható szélerımővi kapacitásengedélyek jelenlegi korlátja 330 MW (Magyar Energia Hivatal). Zöldáram tarifa: 28 Ft/kWh + kötelezı hálózati átvétel. Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 51 Telepített szélerımővi kapacitás Németországban, 1990-2004 Telepített szélerımővi kapacitás Németországban, elırejelzés 2020-ig Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 52
Nehézségek 2004-ben a német szélerımővek átlagos kihasználtsága 20% volt Az E.ON területén 2004 folyamán a maximális szélenergiabetáplálás 85%-a volt a beépített teljesítménynek Az átlagos betáplálás 20%-át tette ki az átlagos kapacitásnak, az év több mint felében a kapacitás 14%-át sem érte el A szélerımővek mögé a kapacitás 80-90%-ának megfelelı tartalék (hagyományos, tipikusan fosszilis) kapacitást kell biztosítani a termelés ingadozása miatt 2003-ban az E.ON-nak 100 millió euró többlet költség Pontatlan a szélerısség elırejelzése, így rossz a termelt energia és a villamos rendszer tervezhetısége Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 53 Probléma: pont amikor kellene A nagy nyári hıség (nagy légkondicionálási igény) és a tartós téli hideg (nagy főtési igény) közös jellemzıje a stabil nagynyomású idıjárási rendszerek jelenléte. Ilyenkor általában nem fúj a szél Probléma: alacsony kihasználtság Az erısen változó szélerısség miatt erısen ingadozik a termelés is (az E.ON területén a napi hálózati csúcsterhelésnek 0-30%-a) Néhány óra alatt több ezer MW-os termelés-ingadozások is lehetnek (példa: 2004.12.24. 4024 MW csökkenés 10 óra alatt, a csökkenés elérte a 16 MW/perc-et is! Valamint két nap múlva 40 MW alá esett!) Szélerımővek termelésének aránya a napi csúcsterhelésben Szélerımővek termelésének aránya a napi csúcsterhelésben Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 54 Probléma: elırejelzés A hálózati frekvencia tartásához minél pontosabb termelési és terhelési (fogyasztási) elırejelzés kell A szélerımővi termelés elırejelzése a szélerısségelırejelzés pontatlansága miatt nagyon rossz, igen pontatlan (2004-ben a rekord -2500 és +4000 MW eltérés) Szélerımővi részesedés a 2003-as nyári hıhullám alatt Szélerımővi részesedés egy téli hétköznapon A villamosenergia-igény elırejelzése pontos, a termelésé nem Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 55 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 56
ÜZEMVITEL - HAVI INGADOZÁSOK Nemzetközi tapasztalatok szerint: Forrás: Balogh Antal, Mov-R H1 Szélerımő Kft, 2009. október Hálózat-fejlesztés Németország szeles részein a villamos hálózat terhelése elérte határait: pl. Schleswig-Holsteinben nagyobb szélerımővi termelés lenne lehetséges, mint amennyit el tudnak szállítani az ottani távvezetékek Ok: a hagyományos erımőveket a fogyasztókhoz közel telepítették, a szélerımőveket azonban oda, ahol szél van Elektromos hálózat kiépítése szükséges a szeles környékeken A hálózatépítés költségeit is be kell tervezni a szélerımőpark bıvítésekor, ami tovább növeli a villamosenergia-rendszer költségeit 57 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 58 Szélerımővi projektek régiónkban A nyugat-európai szélkerék gyártók alaposan megerısödtek a német és osztrák zöld kormányok alatt. Magyarországon csak néhány helyszín van, ahol a széljárás kielégítı a szélkerék építés szempontjából. Magyar szélerımő-parkok üzemeltetési tapasztalatai alapján a éves csúcsteljesítmény kihasználási tényezı 24-26% a mosoni vidéken. Szélerımővi projektek nem rentábilisak a beruházások állami támogatása és/vagy a magasabb garantált átvételi áramár nélkül. Komoly lobbitevékenység zajlik a háttérben. Magas rendszerszintő szélerımővi arány esetén a rendszer szabályozhatóságának biztosítása tovább növeli a költségeket. Magas szélerımővi arány esetén a rendszer villamosenergia-tárolás nélkül gyakorlatilag szabályozhatatlan lenne, nagyobb volumenő energiatárolásra (pl. tározós vízerımő, gazdaságos hidrogén üzemanyag cellák) lenne szükség. Ha csıdöt mond a védelmi rendszer... Dánia, 2008. február Wind turbine topples, kills worker The Oregonian August 26, 2007 12:20PM http://blog.oregonlive.com/breakingnews/2007/08/wind_turbines_column_snaps_kil.html Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 59 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 60
Napenergia Napenergia A legnagyobb jelentıségő megújuló energiaforrás A földfelszínre jutó átlagos teljesítmény: 1,35 kw/m 2 A Földre jutó napenergia 1 -énél többet nem lehet energetikai célokra elvonni anélkül, hogy ökológiai zavarokat ne okoznánk Alkalmazások: mezıgazdaság (fotoszintézis) melegházhatás kihasználása gyorsan növı növényi tüzelıanyagok termesztése: energiaültetvények biomassza hı begyőjtése Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 61 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 62 Napenergia Napenergia Hátrányok: a napsugárzás változékony és szakaszos jellege energiatárolásra van szükség kis energiasőrőség a felhasználástól és az energiaátalakítástól függıen 1 kwhoz 10-50 m 2 szükséges 1 GW: 10-50 km 2! másra nem alkalmazható területekre ott lehet versenyképes, ahol nagy a napos órák száma, és nagy az intenzitás beesı évi átlagos sugárzási energia: Magyarország: 1168-1305 kwh/ m 2 Afrika: 2250-2500 kwh/ m 2 Földi megoszlás Ausztráliában a maximum: 2500 kwh/ m 2 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 63 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 64
Síkkollektor Napenergia fényáteresztı felület alatt abszorbens felület, alatta munkaközeg (pl. víz) szállítja a termelt hıt a víz akár forráspontig melegíthetı max. hatásfok 40-50%, de párás idıben lecsökkenhet 0%-ra Napenergia Magas hımérséklető kollektorok villamosenergia-termelés céljára Parabolatükrök vályú tányér Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 65 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 66 Napenergia Napenergia Naptornyok Solar 2 (USA, Mojave-sivatag) sóolvadékos torony, 10 MWe sóolvadék melegági hımérséklete: 565 C hidegági hımérséklet: 288 C Összehasonlítás forrás: www.cancee.org - Climate Action Network Central and Eastern Europe Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 67 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 68
Napenergia Fotovoltaikus elemek napenergia közvetlen villamos energiává alakítása gyenge hatásfok, de erıs fejlıdés: 1978: ~ 1% (26 USD/Wpeak) 1986: ~ 7% (7,5 USD/Wpeak) 1996: ~ 16% (5 USD/Wpeak) 2002: ~ 18% (2 USD/Wpeak) 2007: ~ 20% (25% laboratóriumban) elméleti korlát: ~ 31% Őrtechnika (MIR, ISS) kismérető alkalmazások ellátása épületek ellátása erımővek kiegészítı energiaforrásaként, mellékberendezésekhez (< 1kW) http://www.earthpolicy.org/indicators/solar/2007_data.htm Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 69 Napenergia Napenergia Gyártás, felhasználás 20%-os éves növekedés 2007-ben a világon legyártott cellák: 3800 MW termelt villamos energia egységára még mindig nagyon magas (gyártási költségek - félvezetı technológia) tendencia: hatásfok csökkenése az olcsó gyárthatóság érdekében Si: olcsóbb, de rosszabb hatásfokot ad GaAs, CdTe, AlSb, InP: drágább, jobb hatásfok megfelelıen alacsony ár esetén erımővi alkalmazás is megoldható (50-75 km 2 /GW területigény), de alacsony éves kihasználás! http://www.earthpolicy.org/indicators/solar/2007_data.htm Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 70 Napenergia Napkollektor: használati melegvíz elıállítása Jó kiegészítés a gázzal vagy az árammal elıállított melegvíz mellett Villamos energia elıállítására nem alkalmas Fotovoltaikus cellák: napenergia közvetlen árammá alakítása Őrtechnika Kis mérető alkalmazások ellátása (karóra, kisegítı világítás, parkolóóra, kommunikáció biztosítása a villamos hálózattól távoli helyeken) Az áram akkumulátoros tárolásában nagyon környezetszennyezı anyagokat alkalmaznak! A nap- és szélenergia fejlıdéséhez a költségek csökkenése mellett forradalmi energiatárolási megoldásra lenne szükség! Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 71 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 72
Geotermikus energia Óriási mennyiségő hı a bolygóban radioaktív bomlás! földfelszínnél:3 C/100 m Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 73 Geotermikus energia Nagy geotermikus potenciál, de: csak véges számú helyen lehet megcsapolni reálisan megközelíthetı mélységben a hı viszonylag alacsony hımérsékleten van jelen 10-15%-os hatásfok Lokálisan: vulkanikus övezetekben: gızdómok, forrásvizek Magyarország: az ország területének 70%-án a geotermikus gradiens kétszerese az átlagosnak Rudas fürdı Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 74 Geotermikus energia Termálvizek hasznosítása balneológia forró termálvíz/termálgız energetikai hasznosítása Mesterséges források Geotermikus energia Hot-Dry-Rock eljárás kísérleti erımővek: pl. Los Alamos mellett (5 MW) Brandenburg (5 MW) Takigami - termálgız hasznosítás Az elzászi Soultz-sous-Forêts erımő (11 MW) Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 75 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 76
Hasznosíthatóság Geotermikus energia termálvizek lokálisan alkalmazhatók kiaknázás fokozza a kimerülés veszélyét (a legtöbb geotermikus erımőben fokozatosan csökken a gıznyomás) a megvalósított erımővek 70%-át száraz gız táplálja Hullámzás: Árapály, tenger hullámzása elméleti számítások szerint 1 m hosszú hullámfront teljesítménye 1 m magas hullám esetén 1 kw 2 m magas hullám esetén 10 kw 13 m magas hullám esetén 1 MW Északi-tenger: átlagos hullámmagasság 1,5 m, 6 s periódusidıvel túl erıs hullámzás veszélyezteti a berendezést kisteljesítményő (100-500 W) bóják ellátása Japán Alpok, Nagano Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 77 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 78 Árapály, tenger hullámzása koncepciók: Óriás Bálna (120 kw) oszcilláló hullám oszlop (180 kw) Árapály Árapály, tenger hullámzása Hold 24 óra 50 perces keringési ideje, árapály 12 óra 25 perces ciklusa, illetve a maximumok szinuszos változása 14 napos ciklussal lokálisan változó mértékő: néhány cm-tıl 15-20 m-ig számítások szerint a földi árapály teljesítménye 2,6-3 TW erımővek Kanada, Új-Skócia (16 MW) Oroszország, Fehér-tenger (1 MW) Franciaország, St. Malo mellett a La Rance folyón (240 MW) La Rance, St. Malo (EDF) Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 79 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 80
La Rance Árapály, tenger hullámzása 1967 óta évente 600 millió kwh termelt energia, összesen 16 milliárd kwh 24, két irányba is üzemeltethetı turbina (Kaplan jellegő), egyenként 10 MW 750 m hosszú, 13 m magas gát 1996: 18,5 centime/kwh (8 Ft/kWh) Óceáni hıenergia-átalakítás OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion) elméleti max. hatásfok: 6-7% A 100 MWe erımőkoncepció egy 25 MWe-os blokkja; átmérıje 100 m Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 81 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 82 Fıbb ellenırzı kérdések és témakörök 1. A megújuló energiaforrás definíciója, hasznosítása és a megújuló elsıdleges energiahordozók 2. A megújuló energiaforrások fajtái 3. A vízenergia hasznosítás elve, a vízkörforgás 4. A vízerımővek jellemzıi 5. A Pelton turbina rövid jellemzése 6. A Francis turbina rövid jellemzése 7. A Kaplan turbina rövid jellemzése 8. A szivattyús-tározós erımő 9. A biomassza fogalma 10. A biomassza energetikai célú felhasználásának módjai és azok rövid ismertetése 11. A szélenergia fogalma és a légköri áramlások jellemzıi 12. A szélenergiával kapcsolatos gazdasági és mőszaki megfontolások Fıbb ellenırzı kérdések és témakörök 13. Szélenergetikai megfontolások a hálózat-fejlesztéssel kapcsolatosan 14. A napenergia fogalma, alkalmazásának módjai, gazdasági és mőszaki megfontolások 15. A síkkollektor jellemzıi 16. A magas hımérséklető kollektor jellemzıi 17. A naptorony jellemzıi 18. A fotovoltaikus elemek ismertetése 19. A geotermikus energia fogalma, jellemzıi 20. Az árapály energia, a tengeri hullámzás energetikai felhasználása 21. Az óceáni hıenergia-átalakítás Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 83 Dr. Aszódi Attila, BME NTI #07 / 84