e-villamos online szaklap

Kína: Világelső az energetikában is!

| | |  0 | |

2012. szeptember 15‐én rendezte meg az Energetikai Szakkollégium az őszi, Jubileumi félévének nyitó előadását, amelyet Kimpián Aladár tartott Kína energetikájáról. Előadónk a bevezetőben röviden felvázolta Kína történelmét, földrajzi elhelyezkedését, adottságait. Kína: Világelső az energetikában is?!

Kína: Világelsõ az energetikában is!

2012. szeptember 15‐én rendezte meg az Energetikai Szakkollégium az õszi, Jubileumi félévének nyitó elõadását, amelyet Kimpián Aladár tartott Kína energetikájáról. Elõadónk a bevezetõben röviden felvázolta Kína történelmét, földrajzi elhelyezkedését, adottságait.


Kína: Világelsõ az energetikában is?!
A kérdõjel nem véletlenül vetõdött fel. 2010‐ben Kína rendelkezett az Egyesület Államok után a 2. legnagyobb elméleti beépített teljesítõképességgel (EBT) [GW] és éves villamosenergia‐termeléssel [TWh]. A 2005‐ös és 2010‐es évek között Kína energetikai mérõszámai rohamosan nõttek, ahogyan azt az 1. és 2. táblázatban láthatjuk.

1. táblázat. Elméleti beépített teljesítõképesség [GW]

2. táblázat. Éves villamosenergia‐termelés [TWh]

  Akkor miért is lett a címe elõadásunknak „Kína: Világelsõ az energetikában is?!”? Ennek oka, hogy a Nemzetközi Energia Ügynökség (International Energy Agency – IEA) becslése szerint Kína 2011‐ben mind az erõmûvi EBT‐ben (~1150 GW), mind az éves villamosenergia‐termelésben (~4500 TWh) felülmúlta az USA megfelelõ jellemzõit. A fejlõdés nem csak erre a rövid idõszakra jellemzõ, hanem a jövõre vonatkozó tervekben is komoly elõrelépést várnak az energetikai szektorban. A tervezett növekedésrõl a 3. táblázatban láthatunk néhány sarkalatos számot.

3. táblázat. Tervezett villamosenergia szükségletek az elkövetkezõ 20 évre

Fosszilis tüzelõanyagok

A világ ma ismert szénkészleteirõl és öt legnagyobb széntermelõjérõl láthatunk adatokat 4. táblázatban.

4. táblázat. Az öt legnagyobb széntermelõ ország termelése és készlete

Kína villamosenergia‐termelõ kapacitásának 3/4 részét fõleg a keleti országrészben lévõ, mintegy 1000 db széntüzelésû erõmû alkotja. Mivel a szénkészletek és a szénbányák zöme az északi és az északnyugati országrészben, Belsõ Mongólia és Hszincsiang‐Ujgur tartományokban található, óriási vasúti és vízi szállítási feladat a kitermelt milliárd tonna/év nagyságrendû szénmennyiség eljuttatása az erõmûvekbe és más felhasználókhoz. Évtizedünkben a legtöbb szenes erõmûvet 600 MW‐os blokkokkal építik, ezekbõl hetente átlagosan 4 db‐ot helyeznek üzembe. Kína egyik legnagyobb szenes erõmûve, a Santung tartománybeli 4540 MW‐os Zouxian erõmû, 4×335, 2×600 és 2×1000 MW‐os blokkokkal. Az 1000 MW‐os blokkok ultra‐szuperkritikus, 254 bar, 604°C kezdõ gõzparaméterû kazánjait a Babcock Hitachi cég licence alapján a kínai Dongfang Boiler Company gyártotta. Kínai gyártmány a gõzturbina is. Egy blokk építésszerelése mindössze 22,6 hónapig, üzembe helyezése csupán 23 napig tartott. Terveznek 8 db 1 GW‐os ultra‐szuperkritikus blokkból álló szenes erõmûvet is. A szemléltetés kedvéért, hogy lássuk milyen nagy számok is ezek: Magyarország csúcsterhelése 2011‐ben 6492 MW volt, vagyis közel 6,5 db 1 GW‐os ultra‐szuperkritikus blokkból álló szenes erõmû el tudná látni Magyarország teljes energiaigényét! Az új szenes erõmûvek ilyen tempójú létesítése mellett nagy ütemben folyik a régi, rossz hatásfokú, különösen környezetszennyezõ erõmûvek leállítása, illetve rekonstrukciója. 2008‐ban például 14 000 MW kapacitást állítottak le, részben azért, hogy az olimpia idején elfogadható értékre szorítsák le Peking légszennyezését. 2006‐ban a kínai kormány beindította a „Kicsi helyett nagy” („Large Substitute for Small” – LSS) programot. Ennek során a 11. ötéves tervben, 2006‐2010 között 50 GW‐nyi elavult, rossz hatásfokú szénerõmûvi kapacitás leállítását tervezték a következõ kategóriákban:


• 50 MW‐nál kisebb teljesítményû, hagyományos hõerõmûvi gépek,
• 100 MW‐nál kisebb teljesítményû, 20 évesnél idõsebb hagyományos gépek,
• 200 MW‐nál kisebb teljesítményû hagyományos gépek, amelyek tervezett élettartamuk végére értek,
• hagyományos gépek, amelyeknek a fajlagos szénfogyasztása 10%‐kal több, mint a tartományi átlag, vagy 15%‐kal több, mint az országos átlag,
• minden gépegység, amely nem teljesíti a környezetvédelmi, törvényi és szabályzati elõírásokat.

 A programot túl is teljesítették: 2010 júliusáig 71,4 GW kapacitást állítottak le és helyettesítették újjal. A széntermelés világelsõségével együtt jár a széndioxid‐kibocsátás világelsõsége is. A világ legnagyobb CO2 kibocsátói, ahogyan azt az 5. táblázatban láthatjuk.

5. táblázat. A világ legnagyobb CO2 kibocsátói

Az egyre növekvõ mennyiségû CO2‐t nem lehet büntetlenül rászabadítani a földi légkörre. Megoldást jelenthet a CCS (carbon dioxide capture and storage – széndioxid leválasztás és tárolás) technológia: a füstgázból vegyi úton leválasztott CO2 gázt cseppfolyósítják, elszállítják a tárolás helyére, ahol föld alatti üregekbe, pl. felhagyott bányajáratokba, kimerült kõolaj‐ és földgázmezõkbe, illetve egyéb geológiai tárolókba sajtolják. Ennek a tárolási módnak is meg vannak a kockázatai:

• Nem egyszerû a tároló szivárgásmentességét biztosítani 100 vagy 1000 évre.
• Ha egy adott országnak nincs elegendõ tárolókapacitása, akkor szóba jöhet a bértárolás a maga nemzetközi jogi bonyodalmaival.
• Nem ismert, hogy miként hat a tömény CO2 a talajvízre és az élõvilágra.
• A meglévõ és mûködõ erõmûpark CO2‐mentesítése óriási költségekkel jár.
 

Ígéretes a „coal gasification” (szén‐elgázosítási) technológia, mellyel a szenet kémiai úton szintetikus földgázzá alakítják, kéntelenítik és tisztítják. A Siemens Energy által gyártott 500 MW teljesítményû, 18 m hosszú, 3 m átmérõjû, 200 t tömegû reaktor naponta 2000 t szenet dolgoz fel. A Hszincsiang‐Ujgur tartománybeli Yili város „földgázgyárában” 8 db ilyen reaktor mûködik, évi kapacitásuk 2 milliárd m3 gáz.

Vízerõmûvek

Az ország évezredek óta szenvedett az árvizektõl (pl. csak 1644‐1911 között 214 nagyobb gátszakadást jegyeztek fel). A XX. század öt nagy árvize (1931, 1954, 1991, 1996, 1998)
• 20‐200 millió fõnyi népességet érintett,
• 30 000‐150 000 km2 megmûvelt terület elöntésével járt,
• 2‐7 millió ház sérült meg vagy dõlt össze,
• 3‐20 milliárd USD kár keletkezett,
• a halálos áldozatok száma 3000 és 150 000 között volt.
Árvízi szempontból a nyárvégi‐koraõszi idõszak a legveszélyesebb, mert ilyenkor az ország középsõ részén, a két legnagyobb folyó, a Jangce (kínaiul Csang Csiang – Hosszú Folyam) és a Huang‐ho (Sárga‐folyó) középsõ vízgyûjtõ területén lezúduló monszunesõk 10‐15 m‐rel emelik meg a folyók szintjét. Különösen fontos az árvízvédelem és a folyamszabályozás a Jangce középsõ folyásának Csunking és Jicsang közötti 600 km‐es szakaszán. Itt az árvíz nélküli max. átfolyási képesség 60 000 m3/s, azonban a max. vízhozam 90 000 m3/s! Ezért épült itt a Három Szoros (Szurdok) Vízerõmû (Three Gorges Power Plant‐TGPP). A létesítmény mûtárgyai és fõ jellemzõik:


• Háromrészes, 2310 m hosszú, 185 m koronamagasságú, tömör vasbeton súlygát, a jobb‐ és bal parti, összesen 1228 m hosszú erõmûvi gépcsarnokkal és a középsõ, 1082 m hosszú vízátbocsátó (árapasztó) szakasszal, amely 483 m hosszú bukóhoz csatlakozva, 22 db felsõ mozgatható gáton és 23 db mélyfenéki nyíláson keresztül engedi le a fölös vizet, illetve a hordalékot.
• Bal parti 120×18 m‐es hajóemelõ.
• Bal parti, iker‐rendszerû, ötlépcsõs, kamránként 280×34 m‐es hajózsilip‐rendszer, amelyen keresztül 10 000 tonnás hajók is át tudnak kelni, egyidejûleg folyásirányban és folyással ellentétes irányban („vízi autópálya”).
• Az alvízi oldalon a két partot összekötõ kötélhíd (a gát tetején nincs közút, csak darupálya). A Jangce e szakaszán a korábbi 10 millió t/év áruszállítás a TGPP megépítése után 50 millió t/év‐re emelkedhet; ennek tekintélyes része szén a keleti országrész hõerõmûveinek. Az erõmû az 1. képen látható.

1. kép. Három Szoros Vízerõmû

A létesítmény fõ mûszaki és gazdasági jellemzõi:


• Elméleti beépített teljesítõképesség: 32×700 = 22 400 MW.
• 2 db 50 MW‐os háziüzemi hidrogenerátor, azaz Σ EBT = 22 500 MW, világcsúcs! • A 2010 évi villamosenergia‐termelés: 84,37 TWh.
• A kínai kormány által becsült beruházási költség 180 milliárd jüan, ebbõl 45‐45% az építési költség, illetve a duzzasztás által érintett lakosság (kb. 1,5 millió ember) áttelepítésének költsége és 10% a finanszírozási költség.
• Számított megtérülés: 10 év teljes kapacitású üzem után.

Jellemzõ anyag- és munkamennyiségek:

• Föld‐ és sziklakiemelés                                 102 millió m3
• Föld‐ és sziklabeépítés                                   30 millió m3
• Beton                                                             27 millió m3
• Betonacél                                                      355 000 t
• Betonozási csúcsteljesítmény                          500 000 m3/hónap

A 32 hidrogenerátor közül az egyik egység ünnepi üzembe helyezésérõl láthatjuk a 2. képet. Jól látható, hogy mekkora is lehet ez az építmény, hiszen 32 ilyen gigantikus méretû gépegység található benne.

2. kép. A 32 db 700 MW‐os hidrogenerátor egyikének ünnepélyes üzembe helyezése

A Jangce felsõ szakaszán, a Jinsa folyón tervezett további vízerõmûvek:

1. fázis: a Jinsa alsó folyásán, 2005‐2015 között 4 erõmû, egyenként 7 400,
      14 000, 12 600 és 6 000 MW                                         Σ 40 000   MW
2. fázis: a Jinsa középsõ folyásán 8 erõmû                               Σ 21 150 MW
3. fázis: a Jinsa felsõ folyásán 8 erõmû                                     Σ 8 980 MW
A Három Szoros Erõmû  22 500 MW
                                                                        Összesen        92 630 MW

Elõadónk kitért még egy, a vízerõmûveknél gyakran felmerülõ kérdésre:
Okozhat-e földrengés-veszélyt, hogy a 660 km-es, 40 km3-es tározó 40 milliárd tonnával terheli az alatta fekvõ tektonikai lemezt?
Tározó által okozott földrengések
(RIS – Reservoir‐induced seismicity) A Kínai Földrengéstani Hivatal (China Earthquake Administration) Szeizmológiai Intézetének öt kutatója 2010. szeptemberében tanulmányt írt a Három Szoros Tározó vízszintje és a tározó környezetének földrengései közötti viszonyról (A study on the relationship between water levels and seismic activity in the Three Gorges reservoir).
A tanulmány fõ megállapításai a következõk:


1. A tározó töltésének kezdete, 2003. júniusa és 2009. december 31. között – ebben az idõszakban már többször is elérték a maximális vízszintet – 3429, a Richter‐skála szerinti M2,9 magnitúdójúnál gyengébb, ún. „mikrorengést” regisztráltak, idõarányosan 30‐szor többet, mint a feltöltés elõtti idõszakban, de volt egy M4,1‐es rengés is, amikor a tározót egy közbülsõ szintrõl túl gyorsan, 3 m/nap szintemelkedéssel töltötték a maximumig.
2. A mikrorengések száma annál nagyobb volt, minél magasabb szintre töltötték a tározót.
3. A mikrorengések száma annál nagyobb volt, minél gyorsabban töltötték vagy ürítették a tározót.


A mikrorengések feltételezett okai:


• A tározó töltésekor a víz közvetlenül befolyik, vagy közvetve, a kõzet pórusain és repedésein keresztül behatol a felhagyott bányákba és a karsztos barlangokba, amelyek beomlanak, ezzel rengést keltve.
• Töltéskor a lejtõs partok vízbe merülõ része a felhajtóerõ következtében kisebb „súlyerõt” képvisel, így kevésbé tud ellenállni a felsõ partrész nyomásának, ezért földcsuszamlás (suvadás) jöhet létre, amely rengést kelthet.
• Ha a parti kõzet kevéssé átjárható (impermeábilis), akkor a tározó gyors szintcsökkenésekor a lassabban csökkenõ talajvízszint többlet hidrosztatikai nyomása instabillá teszi a part anyagát, ami hegycsuszamláshoz vezethet, amely rengést kelthet. A gyakori mikrorengések intenzív tektonikai rengéshez vezethetnek.

Kína nagy- és ultranagy feszültségû átviteli hálózata


A világ legnagyobb villamosenergia-ipari cége a 2002-ben létrehozott állami tulajdonú Kínai Állami Átviteli Hálózati Társaság (State Grid Corporation of China – SGCC). 2008 végén 620 000 km hosszú volt a 35 kV-nál nagyobb feszültségû hálózata, 1,6 TVA transzformátor-kapacitása, 1,5 millió munkatársa és 1 milliárd fogyasztója volt. 2007-2011 között 28,6 milliárd USD-t ruháztak be a hálózaton. A Három Szoros Vízerõmûben termelt 22 400 MW teljesítményt 500 kV-os távvezetékeken juttatják el a bal- és jobbparti csomóponti alállomásokba, ahonnan 500 kV-os váltakozó áramú, és ± 500 kV-os egyenáramú vezetékekkel szállítják tovább. Az SGCC 2004-ben elfogadott hálózatfejlesztési stratégiája alapján 2006- ban elkezdték és 28 hónap múlva, 2009. január 6-án üzembe helyezték a világ elsõ 1100 kV-ra szigetelt és 1000 kV-on üzemelõ váltakozó áramú távvezetékét. Beruházási költsége 830 millió USD volt. A 650 km-es vezeték a Három Szoros Erõmûtõl keletre esõ Jingmen alállomásból indul észak felé, 290 km múlva eléri a Nanyang-ban lévõ kapcsolóállomást, majd 360 km múlva a Jindongnan-ban lévõ, ez idõ szerinti végponti alállomást. 3,7 km-es keresztezéssel íveli át a Huang-ho-t (a Sárga-folyót) és 2,9 km-essel a Hanjiang folyót. Kínai számítások szerint 10 000 MW teljesítmény 3000 km-re történõ szállításához a különbözõ nagy- és ultranagy feszültségû és rendszerû távvezetékekbõl a 1. ábrán látható darabszámú szükséges, azok mekkora veszteséget okoznak. Az átviteli veszteség a ± 1000 kV-os egyrendszerû egyenáramú távvezeték esetén a legkisebb.„Coal by wire” – „inkább áramot szállítsunk, mint szenet”.

1. ábra. 10 GW teljesítmény szállítása 3000 km-en mekkora veszteségekkel jár különbözõ vezetékrendszerekkel

Befejezés Az idõ szûkössége miatt az elõadásból kimaradt három meghatározó energiahordozó bemutatása (szél, atom és napenergia). Az elõadást nagy érdeklõdés övezte, így reméljük a késõbbiekben még lesz lehetõség meghallgatni a kimaradt részeket.

Muth Gergely

Energetikai Szakkollégium tagja

Hozzászólás

A hozzászóláshoz be kell jelentkeznie.

Facebook-hozzászólásmodul