Fizika | Energetika » Az energiafelhasználás története és a megújuló energiák

Az energiafelhasználás története és a megújuló energiák  Az energiatermelés széntelenedése: út a széntől a hidrogénig, az energiafelhasználás története  Jelenlegi helyzet, energiafelhasználás a Világban és Magyarországon,  Energiatermeléssel kapcsolatos problémák:  Készletek kimerülése: éppen azok az energiaforrások merülnek ki, amelyektől a leginkább függünk  Környezeti hatások és azok következményei: csaknem valamennyi környezeti probléma közvetlen kapcsolatban van az energia előállításával és felhasználásával  Megoldás:  Energiatakarékosság  hatékonyságnövelés  megújuló energiahordozók  Megújuló energiahordozók: nap, szél, víz, biomassza, geotermikus  Megújuló energiafajták elterjedésének ösztönzése!! Energiafelhasználás története  Történetileg rövid, mintegy 500 év alatt felhasználjuk azokat az olaj- és földgáz-készleteket, amelyek 500 millió év alatt

jöttek létre  Egy főre eső energiafogyasztás kJ/fő/nap egységben:  Ősember 8000  Vadász-gyűjtögető 20000  Korai-földművelő 48000  Középkor 104000  Ipari forradalom után 920000 Energiafelhasználás ma: fosszilis tüzelőanyagok  Szén: szén-készletek még 200-500 évre elegendőek, jelentős környezeti hatásokkal jár:  Bányászat kockázatos, bányavíz elhelyezése probléma, talajvízszint süllyedéssel jár,  Kéntartalom, savas esőt okoz  Szén-dioxid tartalom, üvegházhatás  NO x kibocsátás  Olaj: készletek 35-65 évre elegendő a becslések szerint. A könnyen kitermelhető készletek után a homokkőben és olajpalában lévő készletek kitermelése igen költséges. Olcsóbb az alternatív energia? Készletek megoszlása %-ban:  Közel-Kelet: 57  É-Amerika: 12  Volt SZU: 9  Afrika: 8  Közép-és D-Amerika: 5  Távol-kelet és Óceánia: 5  Ny-Európa: 4 Olaj szennyezései:  Finomítás

 Szállítás (tankhajók)  NO x, stb.  Földgáz: Készletek 60-150 évig évig. Megoszlása %-ban:  Volt SZU és K-Európa: 43  Közel-Kelet: 26  É-Amerika: 10  Ny-Európa: 6  Távol-Kelet és Óceánia: 6  Afrika: 6  Közép- és D-Amerika: 3 Fosszilisak közt a legtisztább energiahordozó. Magyarország energiamérlege 1999-ben Termelés szén szénhidrogének atomerőművi villamos vizerőművi villamos energia tüzifa egyéb Behozatal kőolaj Bányászati PB gáz földgáz gazolin TJ-ban 472 080 125 752 183 393 50 963 9 870 %-ban 100 26.6 38.8 10.8 2.1 109 866 13 284 140 960 23.3 2.8 29.9 1 810 0.4 13 608 5 967 649 611 2.9 1.3 Megújuló energiaforrások  Folytonosan vagy bizonyos gyakorisággal előforduló energia  Megújuló, környezetkímélő, lokális, energianyerésre alkalmas, kis energiasűrűség és olcsó üzemeltetés jellemzi  Szél, víz, Nap, biomassza, ár-apály, hullám, geotermális energia 

Érdekes energiaértékek (1020J):  Földfelszínre érkező napenergia: 149  Szénkészletekben tárolt energia: 1950  Olaj 180  Földgáz: 135  USA évi energiafogyasztása: 0.75  Energia hasznosulásának foka:  Ár-apály és hullámenergia: 75%  Víz: 60%  Szél: 30%  Biomassza (fluid tüzelésű, erőművi kazánok hatásfoka): 90%  Nap energia közvetlen hasznosítása esetén: 35%  Napenergia fotovillamos hasznosítása esetén: 15%  EU országaiban 1995-ben a megújuló energiaforrásokból származó hő, elektromos áram és hajtóanyag 40 millió tonna olajegyenértéknek felel meg. (ez az összes energiafelhasználás kb. 15%-a) 2010-re ezt 130 millió tonnára tervezik emelni  Ez az arány 2050-re elérheti a 60%-ot az ENSZ szerint, ha a fosszilis energiahordozók árába beépítik a környezeti költségeket.  Probléma: energiafelhasználás növekedése, EU-ban 1987-hez képest 25%-os növekedés 2010-re, ami 20%-os CO 2

növekedést okoz. Napenergia hasznosítás  A Napból a Földre érkező energia: 173*1012 kW, intenzitása: 1.5 kW/m2  Napenergia hasznosítás:  Passzív: külön berendezés nélkül, megfelelő tájolással, üvegezéssel, szigeteléssel használjuk a Nap energiáját az épületek fűtésére pl. üvegházak, fóliasátrak  Aktív hasznosítás: kollektorral, napelemmel, stb. átalakítjuk a Nap sugárzási energiáját hővé vagy villamos energiává.  Aktív hasznosítás fototermikus megoldással: sugárzó hőt hasznosítják, napkollektoron folyadék vagy levegő átáramoltatása, általában meleg víz előállítása céljából. A meleg vizet szigetelt tartályokban tárolhatjuk. Olcsóbb berendezések max. 40 oC-ig használhatók  Aktív hasznosítás fotovillamos megoldással: fényenergia hasznosítása, napenergia átalakítása napelem segítségével villamos energiává. Tárolása akkumulátorokban történik Elméletileg 60%-os

energiaátalakítási hatásfokot lehet elérni, de a gyakorlatban ez sokkal kevesebb. Geotermális energia  alapja, hogy a Föld mélyében lévő radioaktív bomlások hőt termelnek.  Magyarország területe alatt a Föld kérge vékonyabb, ezért az átlagos földi hőáram kétszeresét mérik. 1000 m mélyen 60oC van. Közvetítő közeg a víz  Magyarországon 1150 működő hévízkút van, összesen kb. 34000 lehet 1 m3 hévízből 696 kWh hőenergia nyerhető (90ről 30oC-ra hűléskor)  Felhasználása: melegvízként, geotermális alaphőellátás, növényházak fűtése, fóliaházak, állettenyésztő telepek, szárítás Biomassza hasznosítása  Alapja: fotoszintézis. A Nap sugárzó energiájának felhasználásával a zöld növények a vízből és szén-dioxidból energiában gazdag cukrot állítanak elő. Napenergia felhalmozódása (szén, kőolaj, földgáz)  Energetikai célra:  mezőgazdasági melléktermékek és hulladékok 

energetikai növénytermesztés  energetikai erdőtelepítés, energiaerdők  Hasznosítás területei:  Faipari üzemekben hő és melegvíz  Mezőgazdasági üzemekben  Távhőszolgáltatás  Lakossági központi fűtés  Hasznosítható alapanyagok: szalma, nyesedék, erdő és fafeldolgozási hulladék, tűzifa, energiaültetvények, biobrikett is készíthető belőle.  Égetés biomassza tüzelő berendezésben történik  Magyarország biotüzelőanyag potenciálja 2-2.7 Mt olajegyenérték, ami kb. 1 Mt-val növelhető lenne Termelhető biohajtóanyag: 0,5-1 Mt olajegyenérték. Biogáztermelés: 0,30,5 Mt Szélenergia      Legrégebbi idők óta használt energia Elektromos áram előállítására használják 5-12 m/s szélsebességnél, magyar átlag: 3 m/s 50-100 kW-os szélturbinákat gyártanak max. lehetséges hatásfok: 59%, ált 30%