Energia- és Minőségügyi Intézet Tüzeléstani és Hőenergia Intézeti Tanszék. Energiahordozók

Átírás

1 Energia- és Minőségügyi Intézet Tüzeléstani és Hőenergia Intézeti Tanszék Energiahordozók

2 Energia - energiahordozók 2 Ø Energiának nevezzük valamely anyag, test vagy szerkezet munkavégzésre való képességét. Ø A szén, a fa, a kőolaj és a földgáz kémiai energiát tárol, ami a helyzeti (potenciális) energia egyik formája. Ø A mozgó víznek, a szélnek mozgási (kinetikus) energiája van. Ø A Nap, hő és fény formájában sugároz energiát.

3 3 Elsődleges energiahordozók csoportosítása Fogyó energiahordozók Megújuló energiahordozók Nem, vagy csak évmilliók alatt termelődnek újra, emiatt a kitermeléssel a készleteik fogynak: pl. szén, földgáz A természet gondoskodik a folyamatos újratermelődésről: pl. nap, biomassza, szél

4 4 Energiahordozók csoportosítása Primer, elsődleges Szekunder, másodlagos A természetből kinyert energiahordozók: pl. szén, kőolaj, földgáz, megújuló A primer energiahordozó átalakításából nyert energiahordozók: pl. villamosenergia, üzemanyagok

5 Primer energiahordozók Szenek Fosszilis Szénhidrogének Primer Nukleáris Fissziós 5 Kőolaj Földgáz Feketeszén, antracit Barnaszén Tőzeg, lignit Olajpala, bitumenes homok Fúziós Nap Megújuló Biomassza Óceán Geotermikus Víz Szél

6 Szekunder energiahordozók Szén Kőolaj Kigázosítás Elgázosítás Atmoszférikus desztilláció Hidrofrakcionálás, pirolízis Krakkolás 6 Benzin Koksz, kokszkemencegáz Szintetikus földgáz Petróleum Gázolaj Pakura Folyékony üzemanyag Gázolaj, kenőolaj, bitumen Vákuumdesztilláció Olajpala Földgáz Pirolízis Propán-bután Benzin, tüzelőolaj, gázolaj Tüzelőanyag, üzemanyag Termikus bontással vegyipari alapanyag

7 Szilárd energiahordozók átalakítása Ø Szilárd tüzelőanyaggá: kigázosítás A szenet levegő kizárásával külső fűtésű, keramikus anyagból készült kamrás kemencékben nagy hőmérsékleten hevítve párolják. Termék: koksz, kokszkemencegáz Ø Gáznemű tüzelő- v. alapanyaggá: elgázosítás A szilárd tüzelőanyagot nagy hőmérsékleten hevítik, és levegő, vízgőz, vagy mindkettő hozzáadásával elgázosítják. Termék: éghető gáz (CO, H2) Ø Folyékony tüzelő- v. üzemanyaggá: hidrofrakcionálás, pirolízis A hőbontás (pirolízis) során a szenet megfelelően kialakított reaktorban, hő hatására, oxigénszegény vagy oxigénmentes közegben szabályozott körülmények között bekövetkező kémiai lebontása. A pirolízis folyamatban rendszerint magas nyomást és magas, 500 C feletti hőmérsékletet alkalmaznak. 7

8 8 Folyékony energiahordozó átalakítása Ø Atmoszférikus desztilláció: A különböző forráspontú komponensekből álló elegyeket légköri nyomáson forrpontjuk szerint frakciókra választják szét. Ø Kőolaj krakkolása: nagyobb molekulatömegű szénhidrogéneknek nagy nyomáson és magas hőmérsékleten való átalakítása kisebb móltömegű és kisebb szénatomszámú szénhidrogénekké.

9 9 A világ energiaigénye forrásonként, 2010

10 A világ energiafelhasználása, , J (EJ) 10 Régió Átlagos évi változás, , % OECD 245,7 246,0 254,2 263,2 271,4 280,7 0,5 Észak Amerika 123,7 124,3 129,4 134,9 140,2 146,3 0,6 Európa 82,3 82,0 83,0 85,0 86,5 88,2 0,2 Ázsia 39,7 39,7 41,8 43,3 44,8 46,3 0,5 Nem OECD 249,5 297,5 336,3 375,5 415,2 458,0 2,2 Európa és Ázsia 51,5 52,4 54,2 56,2 57,8 60,2 0,6 Ázsia 127,1 159,3 187,8 217,0 246,9 277,3 2,8 Közép Kelet 25,1 32,9 36,5 39,1 41,8 45,7 2,2 Afrika 17,8 20,8 22,5 24,6 26,5 29,0 1,8 Közép és Dél Amerika 28,0 32,1 35,5 38,7 42,2 45,7 1,8 Világ összesen 495,2 843,5 590,5 638,7 686,5 738,7 1,4

11 11 Szektoronkénti végleges energiaszükséglet

12 A primer energia szükséglet alakulása az EU-ban 12

13 13 Szén-dioxid (CO2) kibocsátás Magyarországon ezer tonna összesen ipar háztartások energiaipar szállítás/közlekedés

14 14 Fosszilis energiahordozók - szén Ø A világ fosszilis energiahordozó készleteinek legalább 70%-a szén. Ø Szénből állítják elő a világon a villamos energia 33%-át és a szén képviseli a felhasznált primer energiahordozók 27%-át. Ø A szén a világ energiaellátásában jelenleg és a jövőben is fontos szerepet fog betölteni.

15 15 A szén felhasználása Ø A század elején a széntüzelésű erőművek hatásfoka kicsi volt (max. 10%) és igen sok tüzelőanyag ment kárba a kéményeken keresztül, vagy a salakkal. Ø Az as években bevezetett új technológia a porszéntüzelés volt. Ø nagyobb hőmérséklet, Ø nagyobb gőznyomás. Ø A 40-es évekre már elérték a 20%-os hatásfokot. Magyarországi erőművek belépése a magyar villamosenergia termelésbe. Ø A 60-as években már elérték a 33%-os hatásfokot.

16 16 A szén felhasználása Ø Legújabb erőművek (nyomás alatti fluidágyas tüzelés, vagy a különböző kombinált ciklusú megoldások) Hatásfok: 45-47% (tovább növelhető)

17 17

18 18

19 19 Széntelepek Magyarországon

20 Szén villamosenergia termelés energiaveszteségek Az erőműbe betáplált szénenergia töredéke jut el elektromosság formájában a fogyasztóhoz. Az alábbi ábra a szénből, mint fűtőanyagból nyerhető energia veszteségeket mutatja be. 20

21 Szén jövője az energiaellátásban Ø A villamosenergia termelésben napjainkban is jelentős szerepet játszik (kb. 40%), ez a közeljövőben nem fog változni. Ø Mintegy 70 országban vannak feltárható készletek, amelyek több mint 160 évre elegendők a jelenlegi termelési szint mellett. Ø A szén szállításához és tárolásához nem kellenek hatalmas beruházások. Ø Kitermelése és felhasználása független az időjárástól, nem úgy, mint a megújuló energiaforrásoké. Ø A világpiaci árváltozások is mérsékeltebbek és kiszámíthatóbbak. Ø Az erőműi hatásfokok növelése Ø A kibocsátások mérséklése 21

22 22 Fosszilis energiahordozók - kőolaj Ø A kőolaj több mint 75%-át szénhidrogének alkotják. Ø A szénhidrogének meghatározó szerepe a jövőben növekedni fog. Ø Főszerep a közlekedésben. Ø Felmerülő olaj-válságok. Ø Helyettesítése nem megoldott (hidrogén, villamosenergia). Ø Alternatív meghajtású járművek problémái.

23 23 Kőolaj tartalékok a világban

24 24 Kőolaj termelés régiónként

25 25 A Világ kőolajfogyasztása, 2011

26 Magyarország kőolaj- és földgáz lelőhelyei 26

27 Fosszilis energiaforrások - földgáz Ø A legelőnyösebben felhasználható primer energiahordozó. Ø Döntően szénhidrogén gázokat tartalmaz. Ø További gázösszetevői lehetnek a szén-dioxid, a nitrogén és a kén-hidrogén. Ø A szénhidrogénkészletek közel 1/3-ában a kőolaj és a földgáz együtt van jelen. 27

28 28

29 29 A jelentős földgáz készletekkel rendelkező országok rangsora, 2010 Rangsor Ország Készlet m 3 Részesedés, 1. Oroszország 47,6 25,02 2. Irán 29,6 15,57 3. Qatar 25,5 13,39 4. Türkmenisztán 7,5 3,95 5. Szaud-Arábia 7,5 3,92 6. USA 6,9 3,64 7. Egyesült Arab Emírség 6,1 3,19 8. Nigéria 5,2 2,76 9. Venezuela 5,0 2, Algéria 4,5 2,37 %

30 30 A jelentős földgáztermeléssel rendelkező országok rangsora, 2009 Rangsor Ország Termelés 10 9 m 3 Részesedés, % 1. USA 593,4 20,2 2. Oroszország 527,5 18,0 3. Kanada 161,4 5,5 4. Irán 131,2 4,5 5. Norvégia 103,5 3,5 6. Qatar 89,3 3,0 7. Kína 85,2 2,9 8. Algéria 81,4 2,8 9. Szaud-Arábia 77,5 2,6 10. Indonézia 71,9 2,4

31 31

32 32 A legnagyobb földgáz felhasználó országok rangsora, 2009 Rangsor Ország Felhasználás 10 9 m 3 Részesedés, % 1. USA 646,6 20,2 2. Oroszország 389,7 12,2 3. Irán 131,7 4,1 4. Kanada 94,7 3,0 5. Kína 88,7 2,8 6. Egyesült Királyság 86,5 2,7 7. Németország 78,0 2,4 8. Szaúd Arábia 77,5 2,4 9. Olaszország 71,6 2,2 10. Mexikó 69,6 2,2

33 33

34 34

35 35 A földgáz kereskedelem várható alakulása 2035-re

36 36

37 37 Magyarország földgáztermelése Földgáztermelés (bruttó) em

38 38 A földgáz cseppfolyósítása, az LNG Ø A cseppfolyós állapothoz atmoszferikus nyomáson -161 C hőmérsékletre kell hűteni a gázt. Ø Kisebb térfogat. Ø Célja a fogyasztói helyektől nagy távolságra lévő földgázkészletek gazdaságos szállítása (földrészek között tankerekben). Ø Pl. Ausztráliából Japánba

39 Az LNG részesedése a világ földgázfelhasználásában 39

40 40