Stan. Przyszłość. · 2009. 7. 22. · Arabia Saudyjska: 2014 Kraje, które już osiągnęły...

Światowe zasoby energii

Stan. Przyszłość.

Wrocław, czerwiec, 2009E-mail : [email protected]

Wydział Mechaniczno-Energetyczny

Dr inż. Janusz LICHOTA

• Wstęp

• Czynniki wpływające na spadek zasobów nośników energii• Wzrost populacji i zapotrzebowanie na nośniki

• Zasoby nośników energii i bezpieczeństwo energetyczne

• Wpływ na środowisko

• Krzywa Hubberta

• Scenariusze rozwoju• Krzywa Hubberta dla węgla

• Skala wyzwań

• Wnioski

Spis treści

Bez energii nie istnieje cywilizacja jaką znamy.

Jedna baryłka ropy (159 litrów, 6.12 GJ) = 25 000 godzin ludzkiej pracy.

Dostępne nośniki energii są wyczerpywane, lecz powstają zasadnicze pytania.

W jakim tempie są one wyczerpywane?

Gdzie lokalnie będzie brakować nośników energii w przyszłości?

Jakie technologie mogą zastąpić elektrownie oparte o węgiel lub gaz?

Czym napędzać samochody?

Wstęp

Wstęp Nagłówki z „Financial Times”

Wstęp

Co determinuje przyszłość energetyczną świata?

1) Wzrost populacji => wzrost zużycia energii

2) Dostępne źródła energii

Wstęp

Zależność dochodu przypadającego na jednego mieszkańca od zużycia ropy

15 największych gospodarek świata

pozostałe

Bbl/ rok / mieszkańca

1 m3 = 8.386649 bbl (baryłka USA)World Bank lipiec 2007, John C. Chen

Potencjał oszczędności

Czynniki wpływające na zasoby Wzrost populacji

Nastąpi duży wzrost populacji w Azji oraz Afryce, w Europie nastąpi spadek

liczby ludności.

Czynniki wpływające na zasoby Wzrost zapotrzebowania na energię

Zapotrzebowanie na energię i PKB na mieszkańca (1980-2004)


1 mld ludzi

2.5 mld ludzi


Roczne zapotrzebowanie na energię (1971-2003)

Ameryka Północna

Ameryka Południowa Afryka

Europa

Bliski Wschód

Azja

4000 Mtoe

0

1 toe = 41,9 GJ

Ton of oil equivalent

ZSRR


Źródło : obliczenia : John C. Chen1 quad = 1.05 x 1018 J

Ameryka Północna

Ameryka Południowa Afryka

Europa

Bliski Wschód

Azja

1000 quadów/rok

0

Rok 2000: 385 quadówRok 2050: 1500 quadów

0

1

2

3

4

5

6

7

8

发电容量

Insta

lled C

apacity

（100G

W

）

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

新型干法水泥产量立窑水泥产量

2000 2001 2002 2003 2004 2005

中国汽车产量1953-2003

444.37

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

1953 1958 1963 1968 1973 1978 1983 1988 1993 1998 2003

万辆

1953～1992

(39 years)

2002～2003

(1 year)

2000～2002

(2 years)

1992～2000

(8 years)

1 million

automobiles

Growth of power capacityGrowth of steel

Growth of cement

Growth of automobile

Czynniki wpływające na zasoby Wzrost zapotrzebowania na energię: Chiny

2002, GDP per capital =US$1000

2007,GDP: GDP per capital =US$2500

Źródło : prof. Mao, Pekin

Moc elektryczna

zainstalowana w Polsce

35 GW (2002 r.)

3 x moc Polski

Rok zamówienia

Czynniki wpływające na zasoby Wzrost zapotrzebowania na energię: Chiny

Zamówienia na instalację źródeł energii elektrycznej

Źródło : prof. Mao, Pekin

Czynniki wpływające na zasoby Zasoby nośników energii (zasoby pewne)

2004 Energy Reserves Mtoe coal oil gas nuclear

Africa 33499 15304 12654 10220

Europe (excl. Russian Fed) 64418 9125 14418 14300

Russian Federation 68699 9862 43200 3160

Middle East 2279 100104 65547 0

China 58900 2332 2007 0

Australia/New Zealand 39234 546 2214 21480

Other Asia/Pacific inc Indian Subcontinent 65016 2728 8568 0

North America 123367 8320 6588 10820

Central/South America 9198 13804 6390 2860

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

Jeszcze w 1994 roku szacowano, że

węgla na świecie może wystarczyć na

500-1000 lat.

Czynniki wpływające na zasoby Bezpieczeństwo energetyczne (zasoby pewne)


Stan na 2005 rok


1 tona ropy naftowej ~ = 7.3 bbl

1 MCF ~= 1000 stóp

sześciennych

Stan na 2008 rok

Czynniki wpływające na zasoby Wpływ na środowisko

Krzywa Hubberta

Qmax - całkowita ilość zasobu (np. ropy)

Q(t) - skumulowane wydobycie,

a,b - stałe

Krzywa Hubberta Predykcja M. Kinga Hubberta z roku 1956

Krzywa Hubberta Rzeczywiste wydobycie – ropa naftowa

USA

1970 rok


Norwegia Meksyk Kanada


Irak: 2018

Kuwejt: 2013

Arabia Saudyjska: 2014

Kraje, które już osiągnęły szczyt

wydobyciaKraje, przed szczytem wydobycia

•Wielka Brytania: 1999

•Argentyna: 1999

•Columbia: 1999

•Norwegia: 2000

•Oman: 2000

•Meksyk : 2004

•Australia: 2000

Japonia : 1932

•Niemcy: 1966

•Libia: 1970

•Wenezuela: 1970

•USA: 1970

•Iran: 1974

•Nigeria: 1979

•Trynidad i Tobago : 1981

•Egipt: 1987

•Rosja: sztuczny szczyt w 1987,

rzeczywisty 2006/2007

•Francja: 1988

•Indonezja: 1991

•Syria: 1996

•Indie: 1997

•Nowa Zelandia: 1997

Krzywa Hubberta Rzeczywiste wydobycie - węgiel

Scenariusze rozwojuKrzywa Hubberta dla węgla

Scenariusze rozwojuSkala wyzwań

Zapotrzebowanie : 1500 quadów (1 quad=1.055x1018 J) w roku 2050. rozważmy tylko

Energia potrzebna na transport stanowi obecnie 33% z 385 quadów rocznie.

Załóżmy, że docelowo postęp techniczny doprowadzi do tego, że zapotrzebowanie

będzie wynosiło tylko 10% z 1500 quadów.

Stąd wymagana będzie konwersja związków węgla w fabrykach petrochemicznych

wynosząca 150 x 2 x 107 T/rok = 3 x 109 T/rocznie. Obecna konwersja wynosi 1.1x108

T/rocznie.

Stąd należy zwiększyć przepustowość zakładów petrochemicznych

3e9/1.1e8=29 razy.

Oznaczałoby to w przybliżeniu, że rocznie w latach 2010-2040 należałoby budować na świecie

tyle zakładów petrochemicznych ile istnieje w roku 2009

Według John C. Chen’a USA, aby wymienić swoją

przestarzałą flotę elektrowni w okresie około 20 lat na

nową musiałyby budować

1 blok mocy 500 MWe w ciągu 3 dni.

Scenariusze rozwojuSkala wyzwań

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

Year

US

dolla

rs

1987 1991 1995 1999 2003 2007

Scenariusze rozwojuWpływ na globalną ekonomię

Scenariusze rozwojuWpływ na globalną ekonomię

Scenariusze rozwojuRaport Hirscha

W 2005 roku US Department of Energy opublikowała raport „Peaking

of World Oil Production: Impacts, Mitigation, & Risk Management”

(raport Hirscha)

Konkluzje z raportu Hirscha

Światowy szczyt wydobycia ropy naftowej nastąpi i będzie miał przebieg gwałtowny i rewolucyjny

Szczyt wydobycia wpłynie szkodliwie na globalną ekonomię, w szczególności na gospodarki krajów

uzależnionych od ropy.

Szczyt wydobycia stanowi unikalne wyzwanie.

Problem stanowią paliwa płynne dla sektora transportu.

Wysiłki ograniczające skutki szczytu wydobycia wymagają znacznego czasu

•20 lat na przejście bez znaczącego wpływu na gospodarki (“given enough lead-

time, the problems can be solved with existing technologies.”)

•10 lat szybkiej transformacji z ograniczonym wpływem na gospodarki, lecz przy

ogromnych wysiłkach rządów, przemysłu i konsumentów.

Scenariusze rozwoju

Scenariusze rozwojuPrzyszłe źródła energii

EPS na powierzchni lądów: 820000 EJ/rokEnergia promieniowania słonecznego

wydzielana rocznie na powierzchni

Ziemi:

- całkowita Es= ~2810000 EJ

- w tym na lądach: EL= ~820000 EJ

- w tym w Polsce: EsP = 1170 EJ

Roczne zapotrzebowanie energii

pierwotnej (2006 r):

- światowe Ez= ~480 EJ

- polskie: EzP= ~4,3 EJ

Nadwyżka energii słonecznej

względem potrzeb:

- całkowita Es/Ez= ~5850

- w tym na lądach: EL/Ez= ~1708

- w tym w Polsce: EsP/EzP= ~272

Źródło: Roksana Mazurek, Aleksander Andrzej Stachel, Techniczne i ekonomiczne aspekty przetwarzania energii promieniowania słonecznego w ciepło i energię elektryczną, XIV Konferencja

„REC-2008” Nałęczów, 22-24 października 2008



Energia fuzji 1 kg wody morskiej = energii spalania 300 kg benzyny =

47 000 godzin pracy ludzkiej

Wnioski

Jedynym pewnym źródłem energii w długoterminowej przyszłości jest węgiel.

Nie jest możliwy rozwój gospodarczy bez dostępu do źródeł energii.

Możemy mieć nadzieję, że eksperyment ITER oraz przejście na gospodarkę

wodorową się powiodą.

Dziękuję za uwagę

Stan. Przyszłość. · 2009. 7. 22. · Arabia Saudyjska: 2014 Kraje, które już osiągnęły...

Documents

Transcript of Stan. Przyszłość. · 2009. 7. 22. · Arabia Saudyjska: 2014 Kraje, które już osiągnęły...