Slide 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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 2

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 3

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 4

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 5

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 6

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 7

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 8

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 9

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 10

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 11

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 12

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 13

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 14

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 15

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 16

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 17

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 18

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 19

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 20

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 21

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 22

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 23

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 24

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 25

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 26

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 27

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 28

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 29

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 30

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 31

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 32

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 33

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 34

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35


Slide 35

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.
• Dr. Gács Iván: Hogyan tovább? Paks, 2001. november 15.
• 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

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

2/35

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
3/35

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!

4/35

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

5/35

350
300
250
200

koncent ráció, mikrog/ m3

Számított immisszió (z = 15 m)
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/2

7/3

7/4

7/5

s/u [m/s]

150
100
50
távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

6/35

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

 h
H
y
h

u

x

7/35

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
8/35

Effektív forrásmagasság
számítása
• Szabvány szerint: CONCAWE
• Kis teljesítménynél mások lehetnek pontosak
• Példák: (Qh=625 kW, u=3 m/s, d=0.8 m)

Modell

H, m

(nagy kémények)

CONCAWE
USA EPA
egysz. Briggs

Modell

H, m

(kis kémények)

43
24
65

Holland
Stümke
Moses és Carlson

7.2
15
21

Következmény: az effektív forrásmagasság valószínűleg kisebb!!
9/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Holland formulával számolva
Szektorra átlagolt koncentráció

6/2

6/3

6/4

7/1

7/3

7/5

4/1

4/5

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

10/35

Füstfáklya emelkedő szakasza
füstfáklya számított tengelye
füstfáklya valódi tengelye

100… 500 m

(kb. 10 * Δh)

11/35

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
12/35

Formula és kéményszám hatása
1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

(h = 15 m, s = 6, u = 3 m/s)
Szektorra átlagolt koncentráció
CW 4

H4

St 4

CW 1

H1

St 1

Jelölés: formula és
kémény darabszám

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

13/35

1000
900
800
700
600
500

koncent ráció, mikrog/ m3

Kéménymagasság
hatása
(s = 6, u = 3 m/s, 4 kémény)
Kémény magasítása
Szektorra átlagolt koncentráció
H 15 m

H 25 m

H 35 m

St 15 m

St 25 m

St 35 m

400
300
200
100

távolság, m

0
0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

14/35

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
15/35

A világ energiahordozó felhasználása
és a megújuló energiaforrások szerepe
Világ energiahordozó felhasználásának áttekintése

Miért lenne szükség a megújuló energiaforrások
használatára? Üvegházhatás
Miért nem terjed gyorsabban a megújuló?
Van-e megoldás?

TPES Outlook by Fuel, Mtoe/year

*Includes bunkers.
**Includes combustible renewables & waste for OECD countries.
***Other includes geothermal, solar, wind, tide, etc.
IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

17/35

Fuel Shares of TPES* in 2010 and 2020

1975

2010

2020

11 500 Mtoe

13 700 Mtoe

1998

*Includes bunkers.
**Includes combustible
renewables & waste for OECD
countries.
***Other includes geothermal,
solar, wind, tide, etc.

IEA Energy Statistics (www.iea.com, 2001)

18/35

World Energy Council (1997)
(közepes scenárió)
1990
2020
Gtoe %
Gtoe %
Szén
2.2
25
3.4
25
Olaj
3.1
34
3.8
28
Gáz
1.7
19
3.2
24
Nukleáris
0.5
5.5
0.9
6.5
Víz
0.4
4.5
0.7
5
Új megújuló 0.2
2
0.7
5
Hagyományos
biomassza 0.9
10
0.9
6.5
Összesen 9.0
100 13.6 100
Karbon emisszió
(GtC/év)
6.0
8.4

2050
Gtoe %
4.1 20.5
4.0
20
4.5 22.5
2.7 13.5
0.9
4.5
2.8
14

0.8
19.8

4
100

10.0
19/35

CO2 kibocsátási szcenáriók

20/35

Miért nem terjed
gyorsabban a megújuló?
Legfőbb okok lehetnek:
• költségek
• rendelkezésre állás
• környezeti hatások

21/35

Megújuló energia ára
c/kWh

15

fotovoltaikus

20

szél

25

biomassza

30

10

jelenlegi fosszilis erőművek

geotermikus

jelenlegi technika
közeljövő, kedvező helyen
reménybeli, kedvező helyen

szolár termikus

35

5

0
22/35

Kulcsi szélerőmű
Teljesítmény adatok:
Indítási szélsebesség: 0 kW
2,5 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

GM
KvM

32,5 MFt támogatás,
65 MFt támogatás,
melynek fele vissza térítendő

23/35

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 25-50%-át tudják
teljesíteni (a terület meteorológiai viszonyaitól függően).
24/35

Szélerőmű Magyarországon
teljesítmény
120%

szélgyakoriság (országos átlag)
30%
25%

100%

20%

80%

15%

60%

10%

40%

5%

20%

0%

0%
1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
szélsebesség, m/s

Elérhető kihasználási tényező: 11,3% (kb. 1000 h/év)

Pnévl = 600 kW, Pért = 67 kW

25/35

Környezeti hatás,
terület használat
Naperőmű: nagy anyagszükséglet (beton 6-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 energiaültetvény esetén igaz. Erdőirtás esetén duplán
növeli a légköri CO2-t: termel és nyelőt csökkent.
Mindegyik: nagy területigény
26/35

Területigény
Energia-forrás Fajlagos, 8000 MWAz ország
m2/kW
hoz, km2 területének %-a
Hőerőmű
1-4
8-32
0.009-0.034
(bánya nélkül)
Vízerőmű
10-30
80-240
0.09-0.26
Naperőmű (PV,
termikus)
Szélerőmű
telep
Energia
ültetvény

20-60

160-480

0.17-0.5

50-150

400-1200

0.4-1.3

40006000

3200048000

35-50
27/35

28/35

29/35

Villamosenergia-termelés 2001-ben
1.7%

15.3%

17.0%

0.4%
43.4%

38.5%

18.8%

17.1%

18.2%
szén
gáz
víz

7.5%
olaj
nukleáris
többi megújuló

fosszilis: 64,2%

22.1%
biomassza
geotermikus
napenergia

hulladék
egyéb

tüzeléssel: 65.5%

forrás: www.iea.org
30/35

Az energetika szerepe
Emisszió
[tC/y]

=

népesség
[fő]

*

GDP
[USD/fő/év]

*

energia igényesség
[GJ/USD]

*

karbon intenzitás
[tC/GJ]

Karbon intenzitás csökkentése:

korlátok:

rövid távú lehetőségek:

► korlátozott készletek,
► földrajzi elhelyezkedés,
► ellenérzések.
► költségek !!

► szén helyett földgáz,
► nukleáris energia,
► vízenergia,
► geotermikus energia,
► biomassza alkalmazás (nem minden égetés jó!),
► szélenergia.

31/35

Széndioxid emisszió különböző
energetikai szcenáriók esetén
78
76

széndioxid kibocsátás
millió t/év

74
72
70
68
66
64
62
60
2000
gázerőműves

2005
megújuló-1000

2010
megújuló- 1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

32/35

Importfüggőség különböző
energetikai szcenáriók esetén
95%

90%

85%

80%

75%

70%

65%

60%

55%
2000
gázerőműves

2005

2010

megújuló-1000

megújuló-1500

2015
Paks nélkül

2020
kevés CO2

2025
lignit + atom

2030
szén + atom

33/35

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?)
34/35

Következtetés
Mondottam: ember küzdj,
és bízva bízzál…
(Madách Imre: Az ember tragédiája)

…a műszaki fejlesztésben
(Gács Iván)

Köszönöm a figyelmet
35/35