Energiaignyek elltsi termelsi lehetsgek Dr Kovcs Ferenc egyetemi

  • Slides: 39
Download presentation
Energiaigények, ellátási (termelési) lehetőségek Dr. Kovács Ferenc egyetemi tanár Miskolci Egyetem Bányászati és Geotechnikai

Energiaigények, ellátási (termelési) lehetőségek Dr. Kovács Ferenc egyetemi tanár Miskolci Egyetem Bányászati és Geotechnikai Intézeti Tanszék

Energiaigények, ellátási (termelési) lehetőségek Az élethez szükséges „őselemek” Az életszínvonal, ásványi nyersanyag és energiafelhasználás

Energiaigények, ellátási (termelési) lehetőségek Az élethez szükséges „őselemek” Az életszínvonal, ásványi nyersanyag és energiafelhasználás Az energiatermelés alapanyagai Fa 15 MJ/kg Feketeszén 30 MJ/kg Kőolaj 40 MJ/kg Természetes uránérc 500000 MJ/kg 235 -ö U izotóp 80000000 MJ/kg fúziós (H, D) 40000 MJ/kg

Az ásványi anyag felhasználás és a GDP alakulása II. arányos növekedés III. stabilizációs állapot

Az ásványi anyag felhasználás és a GDP alakulása II. arányos növekedés III. stabilizációs állapot Az ásványi anyagok egy főre eső fogyasztása I. gyors növekedés Egy főre jutó GDP

Egy főre jutó fűtőanyag (t) Az energia (fűtőanyag) fogyasztás és a nemzeti jövedelem kapcsolata

Egy főre jutó fűtőanyag (t) Az energia (fűtőanyag) fogyasztás és a nemzeti jövedelem kapcsolata Egy főre jutó GDP [103 USD]

Az egy főre jutó GDP értéke az egy főre eső energiafogyasztás függvényében

Az egy főre jutó GDP értéke az egy főre eső energiafogyasztás függvényében

A gazdagság és a megelégedettség kapcsolata a világ különböző régióiban

A gazdagság és a megelégedettség kapcsolata a világ különböző régióiban

Konkrét adatok a primér tüzelőanyag felhasználásra USA, Kanada 325 GJ/fő/év Ausztrália-Óceánia 205 GJ/fő/év Ny-Európa

Konkrét adatok a primér tüzelőanyag felhasználásra USA, Kanada 325 GJ/fő/év Ausztrália-Óceánia 205 GJ/fő/év Ny-Európa 136 GJ/fő/év Közép-Dél-Amerika 35 GJ/fő/év Ázsia 24 GJ/fő/év Afrika 13 GJ/fő/év Relatív arányok, a világátlag 1, 00 USA Ny-Európa Magyarország Kína India Fekete-Afrika 4, 10 2, 20 1, 50 0, 33 0, 11 0, 01

Várható energiaigények a 21. században • az emberiség létszáma • fajlagos energia fogyasztás Ezredforduló

Várható energiaigények a 21. században • az emberiség létszáma • fajlagos energia fogyasztás Ezredforduló (2000 -2004) 6, 0 -6, 5 milliárd fő 0, 6 ≈ 50 -60 %-os „életminőség” 60 GJ/fő/év fajlagos felhasználás összes felhasználás 360 -400 EJ/év (387 EJ) (1018 J)

Prognózisok a világ népességének alakulására Vajda Gy. Lakatos J. □ S. Kumár ●

Prognózisok a világ népességének alakulására Vajda Gy. Lakatos J. □ S. Kumár ●

Prognózisok a világ energia igényeinek alakulására Vajda Gy. Lakatos I. □ Büki G. Δ

Prognózisok a világ energia igényeinek alakulására Vajda Gy. Lakatos I. □ Büki G. Δ S. Kumár ○ I. Yantovska

Várható energiaigények a 21. században Kiinduló adat a fenti 400 EJ/év Létszám 8 milliárd

Várható energiaigények a 21. században Kiinduló adat a fenti 400 EJ/év Létszám 8 milliárd fő 2100 -ra 0, 8 -as (80 %-os) életminőség 200 GJ/fő/év összes igény 1600 EJ/év Átlagos becslés 2100 -ra Létszám 2 -szeres Energia igény 4 -szeres

Az egyes energiahordozó féleségek szerepe Történelmi fejlődés 1, 7 millió év 12 -13. század

Az egyes energiahordozó féleségek szerepe Történelmi fejlődés 1, 7 millió év 12 -13. század 17 -18. század 19. század (15. sz. 19. sz. vége 1866 -1874. 1878 -1892 20. sz. közepe 1940 -50. fa, fűtés, világítás, stb. Cro Magnon nap szél víz szén (Anglia, Liege) szén, gőzgép szén, gőzhajó, gőzmozdony kőolaj, lámpa, kenőanyag) a villamos energia (dinamó, generátor, motor) kőolaj Ottó, dízel motoros földgáz atomenergia

Tüzelőanyag Fűtőérték [k. J/kg] (Hasznosítható hőtartalom) Fa 10 -15000 Barnaszén 20 -25000 Feketeszén (antracit)

Tüzelőanyag Fűtőérték [k. J/kg] (Hasznosítható hőtartalom) Fa 10 -15000 Barnaszén 20 -25000 Feketeszén (antracit) 30 -35000 Földgáz 20 -40000 Olaj (tüzelőolaj, fűtőolaj) 40 -42000 PB gáz 45 -47000 Természetes uránérc 500000 235 -ös U izotóp 80000000 Fúziós (D, T) 40000

A világ teljes energiafelhasználás fajtánkénti arányai (2007) Földgáz A teljes energia felhasználás Szén 15,

A világ teljes energiafelhasználás fajtánkénti arányai (2007) Földgáz A teljes energia felhasználás Szén 15, 9 Mrdtce Megújuló Nukleáris Kőolaj

A világ teljes villamosenergia felhasználásban az egyes primér energiafajták aránya (2007) Teljes vill. áram

A világ teljes villamosenergia felhasználásban az egyes primér energiafajták aránya (2007) Teljes vill. áram termelés Víz + egyéb 18 bn MWh Kőszén Nukleáris Lignit Földgáz Kőolaj

Az EU 27 tagállamának teljes primér energiahordozó felhasználási arányai Megújuló Szén 2, 6 Mrdtce

Az EU 27 tagállamának teljes primér energiahordozó felhasználási arányai Megújuló Szén 2, 6 Mrdtce Nukleáris Földgáz Teljes energia felhasználás Kőolaj

A világ várható villamosenergia-termelése

A világ várható villamosenergia-termelése

Év Energiafajta USA (2008) 2004 2030 % EJ Kőolaj 40, 1 174 37, 5

Év Energiafajta USA (2008) 2004 2030 % EJ Kőolaj 40, 1 174 37, 5 Földgáz 22, 6 107 23, 1 Szén 22, 8 119 25, 6 8, 1 28 6, 0 6, 4 36 7, 5 10, 0 100, 0 464 Nukleáris energia Megújuló energiák Összes % % 33, 0 86, 2 84 25, 0 26, 0

Import arányok az EU energia felhasználásban Kőolaj Földgáz Szén Összesen

Import arányok az EU energia felhasználásban Kőolaj Földgáz Szén Összesen

2030 Szerző 2050 Fosszilis % Megújuló Büki Gergely 84 10 Pápai József 84 11

2030 Szerző 2050 Fosszilis % Megújuló Büki Gergely 84 10 Pápai József 84 11 Sashi Kumar A. Füst-R. Hargitai IEA Cin 2000 Vajda György 86 14 2100 Fosszilis % Megújuló 51 -73 22 -39 70 30 Fosszilis % Megújuló 43 57 30 -40 Abszolut maximum 30 Reális maximum 3600 EJ/év mellett 13 -16 Reális maximum 1600 EJ/év mellett 29 -36

Villamosenergia [TWh] Az EU 27 országa villamos energiatermelés primér energiahordozó fajtánkénti tervezett megoszlása Megújuló

Villamosenergia [TWh] Az EU 27 országa villamos energiatermelés primér energiahordozó fajtánkénti tervezett megoszlása Megújuló Kőolaj Földgáz Szilárd anyag (Szén + bio) Megújuló Évek

Hazai energia igény prognózis Növekedés prognózisok Primér energia 1, 6 -1, 7 -2, 2

Hazai energia igény prognózis Növekedés prognózisok Primér energia 1, 6 -1, 7 -2, 2 %/év 2030 2050 Vill. energia Megújuló 1, 8 EJ 2, 3 EJ 2, 5 %/év 2030 2050 primér villamos M. o. vill. energia igény szén+lignit+atom 78 TWh/év 102 TWh/év 2030 2050 A szén (lignit) atom arány változatlannak U évre) 2030 2050 (1012) 10 -15 % 20 -40 % 2 -4 % 4 -6 % 46 -48 TWh/év 60 -65 TWh/év 18 -20 TWh/év 24 -26 TWh/év

Szénkészletek és ellátottság megbízhatóság kategóriák: ipar, földtani, reménybeli ipari földtani 800 -1000 · 109

Szénkészletek és ellátottság megbízhatóság kategóriák: ipar, földtani, reménybeli ipari földtani 800 -1000 · 109 t (milliárd) 6000 -10000 · 109 t reménybeli 10000 -35000 · 109 t Magyar Geológiai Szolgálat ipari feketeszén barnaszék, lignit 519062 · 106 t 3460 · 106 t/év 150 év 465391 · 106 t 853 · 106 t/év Szén-erőmű technikai fejlődés 545 év

Termikus hatásfok [%] A szén-bázison előállított villamos energia hatékonysága Hőmérséklet [ºC]

Termikus hatásfok [%] A szén-bázison előállított villamos energia hatékonysága Hőmérséklet [ºC]

1970 V 1990 OF 2010

1970 V 1990 OF 2010

2050 -ig a SZÉN arány ≈ 20 % 700 EJ/év 1000 EJ/év (45 év)

2050 -ig a SZÉN arány ≈ 20 % 700 EJ/év 1000 EJ/év (45 év) Szén 122 EJ/év Szén 152 EJ/év 5500 EJ 7000 EJ Ellátottság 700 EJ/év ipari készlet földtani Ellátottság 1000 EJ/év mellett ipari készlet 1000 · 109 t = 25000 EJ : 7000 3, 6 -szeres földtani 10000 · 109 t = 250000 EJ : 7000 36 -szoros mellett 1000 · 109 t = 25000 EJ : 5500 4, 5 -szeres 10000 · 109 t = 250000 EJ : 5500 45 -szörös Kedvező helyzet: A készletek megoszlása egyenletes (kivéve Európa) Helyzet: Hosszútávú ellátottság biztosított Cél: Hatásfok növelése 35 % - 50 -60 %-ra Gazdaságosság növelése CO 2 csökkentése

Mo. helyzet Ipari Szénvagyon Tartalék Nem műrevaló Összes Szénfajta Tömeg Mt Hővagyon EJ Tömeg

Mo. helyzet Ipari Szénvagyon Tartalék Nem műrevaló Összes Szénfajta Tömeg Mt Hővagyon EJ Tömeg Mt Hővagyon EJ Feketeszén 200 3, 0 450 1300 1950 31, 7 Barnaszén 195 2, 6 180 1795 2170 28, 2 Lignit 2930 22, 0 730 740 4400 33 Összesen 3325 27, 6 1360 3835 8520 92, 9

Mo. helyzet Szénvagyon Lignit 3 -3, 5 · 109 t 22 EJ Hőtartalom ellátottság

Mo. helyzet Szénvagyon Lignit 3 -3, 5 · 109 t 22 EJ Hőtartalom ellátottság Szénalapú 5200 -5400 PJ hőtartalom 7500 MJ/kg 200 év

Kőolaj ellátottság Múlt prognózisai 1918 (Oil Trade Journal) 1919 USGS 1939 (USA) 1900 USA

Kőolaj ellátottság Múlt prognózisai 1918 (Oil Trade Journal) 1919 USGS 1939 (USA) 1900 USA készlet 2000 Miközben 100 év alatt kitermeltek néhány év 9 év 17 év 2, 9· 109 bbl 22, 0 · 109 bbl 174 · 109 bbl Fritz Baade (1963): „amit a kőolajjal kapcsolatban meg kell jegyeznünk az, hogy az ilyen aggodalmak, amelyeket nagyon hozzáértő és tekintélyes helyeken újra meg újra hangoztattak, mindig hamisnak és megalapozatlannak bizonyultak. ”

Készlet [109 t] Termelés [109 t/év] Ellátottság [Év] MGSz 143 3, 7 39 Vajda

Készlet [109 t] Termelés [109 t/év] Ellátottság [Év] MGSz 143 3, 7 39 Vajda György 140 3, 6 41 Büki Gergely 1293 · 109 bbl 26, 3 · 109 bbl/év 49 EURACOAL 318, 1 · 109 tce 5, 1 · 109 tce 62 Shaski Kumar 143 3, 6 41 Lakatos István 170 3, 9 44 (Reménybeli készlet BGR (Német) 155 43 200 · 109 tce 40 Klaus Bendow USGS 165 3, 9 43 EIA 156 3, 9 43 Pápay József 261 67 Pápay József (USGS) 5 % valószínűség 374 96 EIA (Új mező+tech. fejl. ) 368 95 World Oil (2004) 220 -290

Kőolaj ellátottság Konvencionális készlet a jelenlegi termelési szint mellett (4 · 109 t) 40

Kőolaj ellátottság Konvencionális készlet a jelenlegi termelési szint mellett (4 · 109 t) 40 -60 éves ellátottságot biztosít. Energia prognózis szerint 2050 -ig (45 év) Kőolaj igény 7500 -9400 EJ 188 -235 · 109 t (700 -1000 EJ/év összes igény) Ilyen volumenű termelést a becsült ipari készlet NEM biztosít

Jövő reményei új területek (Afrika, D-Amerika, Mexikói öböl USGS optimista prognózis 260 -375 ·

Jövő reményei új területek (Afrika, D-Amerika, Mexikói öböl USGS optimista prognózis 260 -375 · 109 t kitermelési hatásfok, technikai fejlődés ma 30 -32 % nem konvencionális készletek olajpala, kerogén, bitumen, karbonát kőzetben 0, 05 -0, 40 t/t 20 l/t-400 l/t 0, 01 -0, 25 % kitermelési hatásfok Lakatos J. 190 · 109 t olaj Vajda Gy. 0, 1 t/l 50 -250 · 109 t 0, 4 t/l 200 -1000 · 109 t optimum 40 -50 % Módszer Insituex situ olajhomok Venezula, Kanada kőzet 600 · 109 t vizes kvarchomok 10 % tartalom 8 -12 % olaj (bitumen) 60 · 109 t olaj

A magyarországi széntermelés alakulása 1987 -2007. között Kőszén Barnaszén Széntermelés [106 t] Lignit Évek

A magyarországi széntermelés alakulása 1987 -2007. között Kőszén Barnaszén Széntermelés [106 t] Lignit Évek

1965 Felhasználás 4 mt Termelés 2005 8 mt MGSz 20 Mt ipari, 4 Mt

1965 Felhasználás 4 mt Termelés 2005 8 mt MGSz 20 Mt ipari, 4 Mt nem műrevaló: 20 év földtani 220 Mt reménybeli 30 -200 Mt kihozatal 29 -36 % 2 mt

Földgáz vagyon és ellátottság MGSz Vajda György Büki Gergely EURACOAL Shaski Kumar Lakatos István

Földgáz vagyon és ellátottság MGSz Vajda György Büki Gergely EURACOAL Shaski Kumar Lakatos István (Reménybeli készlet Pápay József Klaus Bendow Ipari készlet [Tm 3] Évi termelés [Tm 3] 156 147 156 193 · 109 tce 138 · 109 tce 180 2, 6 2, 5 2, 3 · 109 tce 2, 4 Ellátottság [Év] 59 59 62 55 61 77 (150) 171 (+122) 73 (125) 160 · 109 tce 60

Földgáz vagyon és ellátottság Ipari készlet 140 -190 · Tm 3 50 -60 -75

Földgáz vagyon és ellátottság Ipari készlet 140 -190 · Tm 3 50 -60 -75 éves ellátottság a jelenlegi termelési szinten Energia összetétel szerinti igény 2050 -ig (45 év) 5700 -7300 EJ fedezhető Reménybeli készlet 300 -330 · Tm 3 2 -3 évi növekedés, 5 · Tm 3/év termelés mellett a 100 éves igény 40 %-a fedezhető. Nem konvencionális gázpala tömött homokkő 0, 1 m Darcy kihozatal max. 20 % gázhidrát 5000 -50000 Tm 3 két komponensű anyag víz+gáz Csendes Atlanti Óceán mélység < 400 -600 T < 10 C p > 20 bar 180 m 3/t 0, 4 -0, 6 %-os kihozatal 50 -500 · Tm 3

A kőolaj import és hazai termelés az 1965 -2007. években Import Mennyiség [103 t/év]

A kőolaj import és hazai termelés az 1965 -2007. években Import Mennyiség [103 t/év] Hazai termelés Évek

A földgáz import és hazai termelés alakulása az 1965 -2007. években Mennyiség [103 t/év]

A földgáz import és hazai termelés alakulása az 1965 -2007. években Mennyiség [103 t/év] Import Hazai termelés Évek

Hazai földgáz Import 5 -10 %-ról MGSz 65 -70 Mrd m 3 ipari 70

Hazai földgáz Import 5 -10 %-ról MGSz 65 -70 Mrd m 3 ipari 70 -80 %-ra 12 Mrd m 3 nem műrevaló 40 -130 Mrd m 3 reménybeli 55 -65 % kihozatali tényező Szénhez kötött 120 -140 Mrd m 3 30 -50 -70 m 3/t