Az alternatív energiaforrások összehasonlítása a nukleáris erőművekkel
Sponsored Links
This presentation is the property of its rightful owner.
1 / 30

Dr. Aszódi Attila igazgató BME Nukleáris Technikai Intézet PowerPoint PPT Presentation


  • 84 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Az alternatív energiaforrások összehasonlítása a nukleáris erőművekkel Távlatok tudományos ülés Pécs, 2005. szeptember 16. Dr. Aszódi Attila igazgató BME Nukleáris Technikai Intézet. alter : lat egyik (a kettő közül), a másik; még egy. alternatív: ami vagylagosan két lehetőséget kínál

Download Presentation

Dr. Aszódi Attila igazgató BME Nukleáris Technikai Intézet

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Az alternatív energiaforrások összehasonlítása a nukleáris erőművekkelTávlatok tudományos ülésPécs, 2005. szeptember 16.

Dr. Aszódi Attila

igazgató

BME Nukleáris Technikai Intézet

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


alter: lat egyik (a kettő közül), a másik; még egy.

alternatív: ami vagylagosan két lehetőséget kínál

„alternatív energiaforrás”: egy másik energiaforrás, mely a jelenleg alkalmazott energiaforrásokat helyettesíteni tudja

Figyelembe véve a kőolaj (földgáz) árát, az üvegházhatású gázok kibocsátásának és hatásának mértékét, valamint a megújuló energiaforrások kihasználhatóságát, a jelenlegi megoldás alternatívája: …

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


…AZ ATOMENERGIA

Hasonlítsuk össze az atomenergiát az atomenergiával?

Helytelen szóhasználat!

megújuló energiaforrások  alternatív energiaforrások

Ne használjuk azt a terminológiát, amelyet a zöldek – hibásan, PR okokból – az emberek fejébe akarnak sulykolni!

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


A megújuló energiaforrás

Definíció:

A természetes környezetben folyamatos, illetve folyamatosan ismétlődő energiaáramok formájában jelen lévő energiaforrások

Hasznosítása:

A teljes áram egy részének mellékágakon történő kicsatolása, átalakítása, tárolása és felhasználása útján

Megújuló elsődleges energiahordozók:

A felhasználás mértéke nem haladja meg a megújulásét  csak a keletkezés ütemében aknázhatók ki. Jellemzőjük, hogy nem, vagy csak részben tárolódnak

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


A megújuló energiaforrások fajtái

  • Víz, biomassza, szél, napenergia,

  • Geotermikus

  • Árapály, tengeri hullámzás

    (A geotermikus energia kivételével mind a Nap energiájának felhasználását jelentik.)

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Vízenergia

Erőművek jellemzői

  • Nagy mértékű változás a környezetben (természet, települések)

  • Magas beruházásigények

  • Alacsony üzemeltetési költség

  • Időszakosság (hóolvadás, esőzések)

    Energia hasznosítás

    • akár 90-95 %-os hatásfokkal

    • függ:

      • vízhozamtól

        • a terület csapadékviszonyaitól

        • hóolvadás lefolyásától

        • hosszú távú ingadozások (!)

      • domborzattól

      • a folyóvíz kihasználtságától

Itaipu: a világ legnagyobb vízerőműve a Paraná folyón (12900 MW), a brazil-paraguayi határon

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Vízenergia

  • A világ potenciális vízenergia-készlete:

    • ~ 300 EJ

    • ebből műszakilag elméletileg hasznosítható: ~ 160 EJ

    • gazdaságosan kihasználható: ~ 40 EJ

    • Kiépített:

      • Japánban mintegy 64%

      • Nyugat-Európában 60%

      • USA 50%

        A vízerőművek kiváló elemei a villamosenergia-rendszernek

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Vízenergia

Ausztria

  • Legmagasabb pont 3798 m (Grossglockner)

  • Legalacsonyabb pont 115 m (Fertő tó)

  • Átlagos magasság: 910 m (Mo.: ~200 m)

  • 70 %-át az Alpok fedi

  • Gleccserek

  • Nagy esésű folyók

  • Csapadék: 790 mm évente (Mo.: ~345 mm)

Magyarország

  • Legmagasabb pont 1015 m (Kékes)

  • Legalacsonyabb pont 75 m (Tiszasziget)

  • A terület magasság szerinti eloszlása

    • 200 m alatt:84%

    • 200-400 m:14%

    • 400 m fölött:2%

  • hazánk területének 56 % -át az Alföld foglalja el

    • Nagy kiterjedésű sík terület

  • Csapadék: 345 mm évente

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Vízenergia - Magyarországon ...

Szivattyús energiatároló

  • Energia-túltermelés idején vizet szivattyúznak egy magasan fekvő víztározóba

  • Szükség esetén turbinákon keresztül leeresztik

  • 75-80 %-os hatásfok

  • Feketevág (Szlovákia)

    • 445 m magas

    • 3,7 millió köbméter

  • Magyarországon lehetséges: Prédikálószék

    • 500 m magasság

    • 1200 MW teljesítmény

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Szivattyús vízerőmű – egy szélsőséges példa

  • Magyarország villamosenergia-fogyasztása

    • Éves: 41,4 TWh (2003)

    • Napi: 113 GWh = 408  1012 J

  • Egy napi villamos energia tárolásához 8,16 millió köbméter vizet kell 500 m magasra felpumpálni (100%-os hatásfokkal számolva)

    • Ez a Tisza-tó víztömegének a fele

    • A feketevági erőmű vízkapacitásának 22-szerese,

    • Energiatároló-kapacitásának 25-szöröse

  • 25 napi villamos energia tárolásához az egész Balatont kellene500 m magasra feljuttatni

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Biomassza

Energetikai célú felhasználás:

  • közvetlen eltüzelés

  • pirolízis (elgázosítás)

  • sajtolás (brikett, pellet, olaj)

  • fermentálás (erjesztés - alkohol, biogáz)

    Leggyakoribb a közvetlen hőtermelés

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Biomassza-szén párharc Svédországban

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Szélenergia

  • A levegőmozgás jellemzői

    • nem állandósul

    • befolyásolja:

      • légkör stabilitása

      • földfelszín (műtárgyak, domborzat, növényzet)

    • lokális jelenségek

    • a szélsebesség talaj feletti változása

  • Gazdasági megfontolások:

    • ott célszerű kiaknázni a szélenergiát, ahol az éves átlagsebesség a talajszint felett 10 m-rel meghaladja a 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


Példa: Németország, 2003

  • Németország világelső szélenergia-hasznosításban

  • 2003 végén 14 350 MW beépített szélerőművi kapacitás (Paks: 1860 MW, arány 7,7:1), 2004-ben ~17 000 MW

  • 18,6 TWh termelt elektromos energia, ez a német áramigény 4 %-a (paksi átlagos termelés 14 TWh/év,arány 1,33:1; arányok aránya 5,8)

  • Az üzemeltetők 9 eurocent / kWh áron tudták értékesíteni a „széláramot”, az „atomáram” ~3 eurocent / kWh

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Szélerőművek terjedése

Telepített szélerőművi kapacitás Németországban, 1990-2003

Telepített szélerőművi kapacitás Németországban, előrejelzés 2010-re

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Nehézségek

  • 2003-ban a német szélerőművek kihasználtsága 16% volt

  • Az E.ON területén 2003 folyamán a maximális szélenergia-betáplálás 80%-a volt a beépített teljesítménynek

  • Az átlagos betáplálás 16,4%-át tette ki az átlagos kapacitásnak, az év több mint felében a kapacitás 11%-át sem érte el

  • A szélerőművek mögé a kapacitás 80%-ának megfelelő tartalék (hagyományos, tipikusan fosszilis) kapacitást kell biztosítani a termelés ingadozása miatt – 2003-ban az E.ON-nak 100 millio Euro többlet költség emiatt

  • Pontatlan a szélerősség előrejelzése, így rossz a termelt energia és a villamos rendszer tervezhetősége

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Probléma: alacsony kihasználtság

  • Az erősen változó szélerősség miatt erősen 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: 2003. 11.19. – 3640 MW csökkenés 6 óra alatt, azaz 10 MW/perc)

Szélerőművek termelésének aránya a napi csúcsterhelésben

Szélerőművek termelésének aránya a napi csúcsterhelésben

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Probléma: pont amikor kellene…

  • A nagy nyári hőség (nagy légkondicionálási igény) és a tartós téli hideg (nagy fűtési igény) közös jellemzője a stabil nagynyomású időjárási rendszerek jelenléte. Ilyenkor általában nem fúj a szél…

Szélerőművi részesedés a 2003-as nyári hőhullám alatt

Szélerőművi részesedés egy téli hétköznapon

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Probléma: előrejelzés

  • A hálózati frekvencia tartásához minél pontosabb termelési és terhelési (fogyasztási) előrejelzés kell

  • A szélerőművi termelés előrejelzése a szélerősség-előrejelzés pontatlansága miatt nagyon rossz, igen pontatlan (2003-ban a rekord 300-400 MW eltérés mindkét irányba)

A villamosenergia-igény előrejelzése pontos, a termelésé nem

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Hálózat-fejlesztés

  • Németország szeles részein a villamos hálózat terhelése elérte határait: pl. Schleswig-Holsteinben nagyobb szélerőművi termelés lenne lehetséges, mint amennyit el tudnak szállítani az ottani távvezetékek

  • Ok: a hagyományos erőműveket a fogyasztókhoz közel telepítették, a szélerőműveket azonban oda, ahol szél van

  • Elektromos hálózat kiépítése szükséges a „szeles” környékeken

  • A hálózatépítés költségeit is be kell tervezni a szélerőműpark bővítésekor, ami tovább növeli a villamosenergia-rendszer költségeit

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Szélkerék projektek régiónkban

  • A nyugat-európai szélkerék gyártók jól megerősödtek a német és osztrák zöld kormányok alatt.

  • Magyarországon csak néhány helyszín van, ahol a széljárás kielégítő a szélkerék építés szempontjából.

  • Szélerőművi projektek nem rentábilisak a beruházások állami támogatása és a magas garantált átvételi áramár nélkül.

  • A szélkerék gyártók erős lobbizással az új EU tagállamok költségvetéséből is megkísérlik a drága beruházások finanszírozását.

  • Ezek a projektek energetikailag értelmetlenek és drágák.

  • A német 9 eurocent/kWh széláram-ár nagy berendezés számra vonatkozik  ez jelentősen már nem csökkenthető.

  • A fogyasztói villamosenergia-ár jelentősen nőne magas rendszerszintű szélerőművi arány esetén, és a rendszer szabályozhatóságának biztosítása (ha egyáltalán lehetséges) tovább növelné a költségeket.

  • Magas szélerőművi arány esetén a rendszer villamosenergia-tárolás nélkül gyakorlatilag szabályozhatatlan lenne (tározós vízerőmű).

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Szélenergia

A szélkerekek működése ki van szolgáltatva a széljárás szeszélyének (ha nem fúj a szél, nem működik)

  • Kihasználtsága maximum 25-30 %

Hány szélkerék kell a Paksi Atomerőmű kiváltásához?

Kulcsi szélerőmű

65 m magas torony

44 m átmérőjű, háromtollú szélkerék

600 kW névleges teljesítmény

25-30 %-os telj. kihasználási tényező

Paksi Atomerőmű

4  460 MW teljesítmény

85 %-os telj. kihasználási tényező

8700..10500 ilyen szélkerék kellene

(minden 3 km oldalú négyzet közepére egy)

Gondoskodni kell az energia tárolásáról a szélcsendes órákra

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Napenergia

  • A legnagyobb jelentőségű megújuló energiaforrás

    • A földfelszínre jutó átlagos teljesítmény: 1,35 kW/m2

    • A Földre jutó napenergia 1 ‰-énél többet nem lehet energetikai célokra elvonni anélkül, hogy ökológiai zavarokat ne okoznánk

  • Alkalmazások:

    • mezőgazdaság (fotoszintézis)

      • melegházhatás kihasználása

      • gyorsan növő növényi tüzelőanyagok termesztése: energiaültetvények  biomassza

    • hő „begyűjtése”

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Napenergia

Hátrányok:

  • a napsugárzás változékony és szakaszos jellege  energiatárolásra van szükség

  • kis energiasűrűség

    • a felhasználástól és az energiaátalakítástól függően 1 kW-hoz 10-50 m2 szükséges  1 GW: 10-50 km2 ! másra nem alkalmazható területekre

  • ott lehet versenyképes, ahol nagy a napos órák száma, és nagy az intenzitás

  • beeső évi átlagos sugárzási energia:

    Magyarország: 1168-1305 kWh/ m2

    Afrika: 2250-2500 kWh/ m2

    Ausztráliában a maximum: 2500 kWh/ m2

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Napenergia

  • Napkollektor: használati melegvíz előállítása

    • Jó kiegészítés a gázzal vagy az árammal előállított melegvíz mellett

    • Villamos energia előállítására gyakorlatilag nem alkalmas

  • Fotovoltaikus cellák: napenergia közvetlen árammá alakítása

    • Űrtechnika

    • Kis méretű alkalmazások ellátása (karóra, kisegítő világítás, parkolóóra, kommunikáció biztosítása a villamos hálózattól távoli helyeken)

    • Az áram akkumulátoros tárolásában nagyon környezetszennyező anyagokat alkalmaznak!

  • A nap- és szélenergia fejlődéséhez a költségek csökkenése mellett forradalmi energiatárolási megoldásra lenne szükség!

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Geotermikus energia

  • Óriási mennyiségű hő a bolygóban

    • radioaktív bomlás!

    • földfelszínnél: 3 °C/100 m

  • Nagy geotermikus potenciál, de:

    • csak véges számú helyen lehet megcsapolni

    • reálisan megközelíthető mélységben a hő viszonylag alacsony hőmérsékleten van jelen  10-15%-os hatásfok

  • Lokálisan:

    • vulkanikus övezetekben: gőzdómok, forrásvizek

    • Magyarország: az ország területének 70%-án a geotermikus gradiens kétszerese az átlagosnak

Rudas fürdő

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Geotermikus energia

  • Termálvizek hasznosítása

    • balneológia

    • forró termálvíz/termálgőz energetikai hasznosítása

  • Mesterséges források

    • Hot-Dry-Rock eljárás

      • kísérleti erőművek: pl. Los Alamos mellett (5 MW) Brandenburg (5 MW)

  • Hasznosíthatóság

    • termálvizek lokálisan alkalmazhatók

    • kiaknázás fokozza a kimerülés veszélyét (a legtöbb geotermikus erőműben fokozatosan csökken a gőznyomás)

    • a megvalósított erőművek 70%-át száraz gőz táplálja

  • Villamos energia termelésénél a kulcsszó: GŐZ!!

Takigami - termálgőz hasznosítás

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Az üvegházhatás,kockázatok

A különböző energiatermelési módok szén-dioxid kibocsátása

Kockázatok

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Energiahordozók vizsgáznak

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


Mi lehet a jövő?

Atomenergia

ésmegújuló (nem alternatív) energiaforrások

Dr. Aszódi Attila, BME NTI


  • Login