Skip to main content
Fenntartható technológiák

MTA FENNTARTHATÓ FEJLŐDÉS ÉS TECHNOLÓGIÁK NEMZETI PROGRAM

Fenntartható technológiák alprogram

Blog Archives

Okos rendszerben működtetett fenntartható energetika

A feladat célja annak vizsgálata, hogy a magas megújuló energia penetrációjú villamosenergia-rendszerekben a megújuló és a konvencionális karbonsemleges termelők hogyan tudnak együttműködni, hogyan biztosítható a rendszer megfelelő üzembiztonságú és ellátásbiztonságú működtetése. A kutatások Magyarországra és a szomszédos országokra koncentrálnak, és azt vizsgálják, hogy az együttműködő villamosenergia-rendszerben az időjárásfüggő megújuló források és az alapvetően zsinóráram-termelő atomerőművek hatékony együttműködésének feltételei hogyan biztosíthatóak. Ezen túl az NTI-ben az alapító-igazgató, Csom Gyula professzor által már az 1980-as években meghonosított, az atomenergetika fenntarthatóságának értékelése szempontjából alapvető, nukleárisüzemanyagciklus-szimulációk a 2010-es években kaptak új lendületet és ma egy korszerű eszköztár áll rendelkezésre a szcenáriók széles körének elemzésére. A megújuló energiahordozókra alapuló erőművek és az atomerőművek hosszú távú és fenntartható együttműködése igényli a villamosenergia-mixek és villamosenergia-rendszerek elemzésén túl az atomerőművi üzemanyagciklus zárási opcióinak vizsgálatát is.

A villamosenergia-rendszerek dekarbonizációja, ellátásbiztonságának növelése és a növekvő energiaárak megfékezése napjaink egyik legnagyobb kihívása. Jelen projekt célja ezen kihívások leküzdésére alkalmazott lehetséges megoldások vizsgálata. Ehhez az alábbi fő feladatokon dolgozunk: órás felbontású villamosenergia-piaci modellek építése; órás villamosenergia-fogyasztási adatok és az időjárásfüggő energiahordozók termelésének előrejelzése gépi tanulási módszerek alkalmazása segítségével; villamosenergia-tárolók fizikai paramétereinek vizsgálata és modellezése, kis moduláris reaktorok villamosenergia-rendszerbe illesztése lehetőségeinek vizsgálata, valamint a nukleáris üzemanyagciklus hosszú távú modellezése és fenntarthatóságának elemzése.

A fő cél olyan megoldások kutatása, amelyek révén a villamosenergia-ellátás számára kitűzött fenntarthatósági, klímavédelmi és ellátásbiztonsági célokat az atomenergia és a megújuló energiahordozók kombinált és optimalizált felhasználásával a legnagyobb hatékonysággal, a legmagasabb társadalmi hasznosság és a legkisebb társadalmi költségek mellett lehet megvalósítani.

Az energiaellátás biztonságának növelése széndioxid-kibocsájtás mentes hőforrások (geotermikus hő, hulladékhő, naphő, biomassza-bomláshő) hatékony villamosenergetikai és fűtési célú hasznosításával

A projektben az alábbi témákat vizsgáljuk: Alacsony hőmérsékletű hő villamosenergiává való konvertálására alkalmas módszerek vizsgálata; Hulladékhő kinyerés motorokból és egyéb berendezésekből; Környezetvédelem, teljes életciklus-analízis (LCA); Hőszivattyúk, hőforrások hűtési és fűtési célú felhasználások vizsgálata; Naphő és ipari hulladékhő-hasznosítás, rendszerbe integrálás; CO2-mentes források villamosenergetikai rendszerbe való illeszthetősége; Hőtárolás és kapcsolódó problémák.

Levegőkörnyezeti produktumok fejlesztése a szél- és a napenergia potenciális hasznosíthatósága, valamint a levegőminőségi előrejelzések támogatására

1. Megújuló energiák felhasználásának légkörtudományi támogatása

Egy adott területen, adott időintervallumban potenciálisan felhasználható szél- és napenergia előrejelzéséhez nélkülözhetetlen a légkör aktuális állapotának pontos ismerete, vagyis a hiteles mérőműszerekkel elvégzett megfigyelésekre épülő, folyamatosan frissülő adatbázis. A hagyományos meteorológiai elemeken kívül az adatbázis magába foglalja az időjárási műholdak, a meteorológiai radarok, a vertikális szélprofilok és felhőalapmérők, valamint felhő-kamerák által szolgáltatott információkat.

Tervezett fejlesztéseink legfontosabb része a mért légköri adatok egyéb háttér információkkal történő harmonizálása: az objektív analízis készítése. Az objektív analízis fogalma, a numerikus modellezés kezdetei óta létezik. E fogalom eredetileg a szabálytalan megfigyelési hálózatból származó információk egy szabályos rácson, objektív módszerrel való előállítását jelentette. Később, a háttér mező, illetve más típusú információk megjelenésével, az objektív analízis fogalma is bővült, a hangsúly azonban mindenképpen azon van, hogy az analízis mező előállítása a szabályos rácson automatikusan, közvetlen emberi beavatkozás nélkül történik. Ilyen típusú módszerek megalkotása a numerikus előrejelzés megjelenésével és fejlődésével elengedhetetlenné vált, hiszen számítógépekre csak automatikusan elvégezhető műveletek bízhatók. Az objektív analízis képezi az alapját a lineáris előrejelzésnek, amely a következő 1-2 órára készül. Ezt meteorológiai nowcasting-nak hívjuk: várakozásaink szerint az objektív analízis és a nowcasting területén jelentős módszertani fejlesztési eredmények születnek majd.

Fejlesztéseink a későbbiekben megnyithatják az utat a dinamikus modellekkel való több órára, illetve napokra történő előrejelzések pontosabbá tételére. A légkör nem lineáris fejlődése miatt jelenleg ez az egyetlen lehetőség, hogy a légkör jövőbeli állapotát, így a megújuló energiák hozzáférhetőségét előrejelezzük. A konvencionális modellek mellett a tervezett kutatásainkban és fejlesztéseinkben szerepet kaphat a kutatási és fejlesztési feladatokra is alkalmazott WRF (Weather Research and Forecasting) modell.

2. Levegőminőségi produktumok fejlesztése, valamint szerepük a fenntartható fejlődési célok elérésében

A kutatási téma célja, hogy hozzájáruljon a levegőminőség állapotának megbízhatóbb értékeléséhez emissziós leltárak, mérési információk és modellszámítások felhasználásával. Ez fontos társadalmi-gazdasági előnyökkel járhat azáltal, hogy lehetővé teszi mind az egyén, mind pedig a társadalom számára a rossz levegőminőségnek való kitettség megelőzését/minimalizálását, valamint a szennyezőanyag-kibocsátás és a kapcsolódó negatív egészségügyi hatások csökkentését.

A légszennyezés és a fenntartható fejlődési célok közötti összefüggések feltárása szintén lényeges a társadalom szempontjából. Ezen túlmenően a szennyezést mérséklő, valamint a szennyezést kiváltó tényezők kutatása és e hatások értékelése is fontos a hatékonyabb és eredményesebb éghajlat/levegőminőség politika szempontjából. A levegőminőség tér-időbeli viselkedésének feltárása a fenntartható fejlődés szempontjából is fontos kutatási terület.

Innovatív módszerek a természeti erőforrások fenntartható hasznosításában

A nyersanyag, energia és vízellátás kielégítő mennyiségű és minőségű biztosítása napjaink egyik legnagyobb kihívása. A nyersanyag és energia függőség csökkentése kiemelt prioritási terület hazánkban és a világban. Ezért fontos minden olyan fejlesztés, amely előrelépést teremt a természeti erőforrások fenntartható hasznosításában, valamint a függőség csökkentésében. A megcélzott kutatási program négy kiemelt területen kíván kutatásokat végezni az alábbi hipotézisekkel:

  • A hosszú idejű hidrológiai adatsorok sokkal több információt hordozhatnak, mint amit a jelenlegi tradicionális módszerekkel kinyerünk. Új értelmezési eljárások kidolgozásával sokkal pontosabb képet nyerhetünk a földi vízkörforgalom elemeit, többek közt a felszín alatti vízkészleteinket érintő jelenlegi és lehetséges jövőbeli változásokról.
  • A mesterséges intelligencia alapú módszerek alkalmazása új lehetőséget jelenthet a hidrogeofizikai módszerfejlesztésben, amely közvetlen hasznosítást nyerhet a vízkutatásban és a geotermikus energiahasznosításban.
  • A hidrogén, mint megújuló energiaforrás tárolása biztonságos és hatékony módon megoldható felszín alatti közegben.
  • Az elsődleges bányászati előfordulások mellett a körforgásos gazdaság irányelveit szem előtt tartva kiváló forrásként szolgálhatnak a bányászati- és ipari melléktermékek, valamint az elektronikai hulladékok.