Energia-termelési módok környezeti hatásai

1. Energia-termelési módok környezeti hatásai Részletek konferencia előadásokból és tanulmányból: Gács Iván: Energia-termelési módok környezeti hatásai. Paks, 2004. április 8. Dr. Gács Iván, Bihari Péter: Gázmotorok levegőkörnyezeti hatása. MicroCAD konferencia, Miskolci Egyetem 2003. március 6. Klímaváltozás: az energetika szerepe (tények, mítoszok, kételyek és kilátások). ETE, Bp. 2005. december 8. Az új magyar energiapolitika tézisei a 2005-2030 közötti időszakra. 9. fejezet

2. Gázmotor és levegőminőség • Egy példa gázmotoros fűtőműre (12 MWe) • A gázmotoros fűtőmű levegőkörnyezeti hatása terjedésszámítás alapján (MSz) • A modell bizonytalanságai és annak következményei • Megoldási lehetőségek

3. A gázmotoros fűtőmű jellemzői • Villamos teljesítmény: 4 db 3 MW-os • Kipufogógáz motoronként 14 400 m3/h = 4 m3/s, 120oC, 9% O2 • NOx kibocsátás: 500 mg/m3, (normál állapot, 5% O2)  1.5 g/s motoronként • Hőkibocsátás: 625 kW motoronként • Kémény: 4 db, 15 m magas

4. Környezet jellemzői • Sík terület, városi környezet • Beépítési magasság 15 m (max. 5 szint) • Legközelebbi épület távolsága 100…500 m Az ellenőrzést a legközelebbi épületek legfelső szintjére kell elvégezni!

5. Kritikus szennyezőanyag • Kritikus szennyezőanyag: nitrogénoxid • Megengedett rövididejű koncentráció határérték: 200 g/m3 (14/2001. (V. 9.) KöM-EüM-FVM együttes rendelet) • Alapterhelés: általában 20…50 g/m3 • Okozható maximális koncentráció: 150…180 g/m3

6. Számított immisszió (z = 15 m) s/u [m/s]

7. A számítás bizonytalanságai és annak következményei • Modellbizonytalanság • Effektív forrásmagasság számítása • A füstfáklya emelkedő szakasza

8. Modellbizonytalanság • A modell magas(!) pontforrásokból kibocsátott szennyezők terjedésének számítására alkalmas • magas= a geometriai forrásmagasság eléri vagy meghaladja a környezeti elemek (domborzat, beépítettség) magasságának 2-2.5-szeresét (érdesség vagy akadály) • az eltérésnek még az előjelét sem lehet a matematikai modell alapján megítélni

9. Effektív forrásmagasság számítása • Szabvány szerint: CONCAWE • Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak • Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m) Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!

10. Holland formulával számolva

11. Füstfáklya emelkedő szakasza füstfáklya számított tengelye füstfáklya valódi tengelye (kb. 10 * Δh)

12. Megoldási lehetőségek • Számítás különböző – reálisnak elfogadott – járulékos kéménymagasság formulákkal, a közepes értékek tekinthetők valószínűbbnek • Kémények összevonása nagyobb hőkibocsátás  nagyobb füstfáklya magasság • Magasabb kémény nem terheli a járulékos kéménymagasság formulák és az emelkedő szakasz miatti bizonytalanság

13. Formula és kéményszám hatása (h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s) Jelölés: formula és kémény darabszám

14. Kéménymagasság hatása (s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény) Kémény magasítása

15. Következtetések • A jelenlegi gyakorlat levegőszennyezettség szempontjából megengedhetetlen megoldásokhoz vezethet • Megvizsgálandó az alkalmazható járulékos kéménymagasság formula • A gyűjtőkémény javít a helyzeten, de önmagában nem ad megoldást • Feltétlenül magasabb kémény kell, ekkor a járulékos kéménymagassággal kapcsolatok bizonytalanságok (formula, emelkedő szakasz) jelentősége is kisebb lesz

16. Távhőellátás – egyedi fűtésImmisszíó egyedi fűtésnél Bármilyen szélirány esetén a házak többsége ki van téve a füstfáklyák közvetlen hatásának

17. Távhőellátás – egyedi fűtésImmisszió távhőellátásnál 1. Egyes szélirányok esetén érinti a lakott területet a füstfáklya …

18. Távhőellátás – egyedi fűtésImmisszió távhőellátásnál 1. … más szélirányok esetén nem (ez a gyakoribb)

19. Immisziók összehasonlítása koncentráció távfűtés közepes kémény távfűtés magas kémény egyedi fűtés időtartam

20. Megújulók rendelkezésre állása • Értékelhető teljesítő-képsség: • az a teljesítőképesség, amivel az erőmű évi átlagban, csúcsidőben a rendszer rendelkezésére áll, • az a megengedhető csúcsigény növekedés, ami az új erőmű belépése után nem okozza az ellátásbiztonság csökkenését. Napenergiát hasznosító erőművek: Villamos csúcsidőben (sötétedés után) nem adnak teljesítményt. Nappal átlagosan a csúcsteljesítményük 20-40%-át tudják teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).

21. Kulcsi szélerőmű Teljesítmény adatok: Indítási szélsebesség: 0 kW2,5 m/s (9 km/h) 50% terhelés 300 kW 8 m/s (28,8 km/h) Névleges teljesítmény:600 kW 12 m/s (43,2 km/h) Biztonsági leállás: 0 kW 25 m/s (90 km/h) Magyarországon az átlagos szélsebesség: 10-15 m magasságban: 3-3,5 m/s 63 m magasságban: 4-5 m/s Beruházási költség: 180 mFt (300 eFt/kW) ebből GM32,5 MFt támogatás, KvM65 MFt támogatás, melynek fele vissza térítendő

22. u, m/s u, m/s g(u) tengerparti telepítés du Szélenergia rendelkezésre állása p(u) Szélkerék jelleggörbe: 100% névleges terhelés, 12…14 m/s 0 indulási szélsebesség, 3…5 m/s MWh/év MW h/év

23. Szélerőmű Magyarországon Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év) Pnévl= 600 kW, Pért= 67 kW 15 m magasságra érvényes széladatok

24. Környezeti hatás, terület használat Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton6-szor, fém 30-150- szer annyi, mint egy fosszilis erőműben. Szélerőmű: zajhatás. Vízerőmű: lehetséges ökológiai változások. Geotermikus erőmű: magas sótartalom kerülhet a felszíni vizekbe. Biomassza tüzelés: a zéró CO2 kibocsátás csak energia- ültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent. Mindegyik: nagy területigény

25. Területigény

28. Villamosenergia-termelés 2009-ben fosszilis: 67,9% hőkörfolyamattal: 81.7% ebből tüzeléssel: 42,3% forrás: www.iea.org

29. Az energetika szerepe Karbon intenzitás csökkentése: rövid távú lehetőségek: • szén helyett földgáz, • nukleáris energia, • vízenergia, • geotermikus energia, • biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!), • szélenergia. korlátok: • korlátozott készletek, • földrajzi elhelyezkedés, • ellenérzések. • költségek !!

30. Alapenergia struktúra változtatás • Háztartási, ipari, közlekedési felhasználás kevéssé rugalmas, módosítási lehetőségét nem vizsgáltunk (kissé módosítható), • Villamosenergia-termelés alapenergia struktúrája rugalmas Gács Iván BME energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

31. Vizsgált változatok 1. Gács Iván BME energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

32. Vizsgált változatok 2. Gács Iván BME energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

33. Építendő új kapacitás Gács Iván BME energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

34. Széndioxid emisszió különböző energetikai szcenáriók esetén

35. Importfüggőség különböző energetikai szcenáriók esetén

36. Lehetséges hosszútávú kibontakozási irányok: • fosszilis tüzelőanyagok és a CO2 eltüntetése, • fissziós erőművek, növelt biztonsággal (IV. generáció), jobb anyaghasznosítással (FBR), • fúziós energiatermelés, • napenergia •   villamosenergia tárolással, •   hidrogén tárolással, •   környezeti hőmérsékletű szupravezetéssel, •   űrbeli elhelyezéssel, • vagy bármi más, ma még nem ismert megoldás. Megoldás van, csak még nem ismerjük. (1904-ben ki tudta megmondani, mit hoz a XX. század?)

37. …a műszaki fejlesztésben (Gács Iván) Következtetés Mondottam: ember küzdj, és bízva bízzál… (Madách Imre: Az ember tragédiája) Köszönöm a figyelmet