C - Toprak Su Enerji

Prof.Dr.rer.nat. D. Ali Ercan
HAVA
BAŞKA
SU
DÜNYA
TOPRAK
YOK !
AĞ AÇ
HAYVAN
ORMAN
DENİZ.... BÜTÜNSELLİĞİ
2
HAVA KİRLİLİĞİ
DUMAN,
CO2 … NO2 ….
PARTİKÜLLER,
ZEHİRLİ ATIKLAR,
ASİTLİ YAĞMURLAR
3
4
~ 400 milyon ton/yıl Kağıt Tüketimi için
~ 4 milyon hektar orman
5
6
Fiziksel bir sistemin özünde bulunan “ iş sığası ”
ENERJİ = kuvvet x yol
1 g. Suyun
sıcaklığını
1 kg.m2/s2 = 1 Joule
(14,5 dereceden 15,5 dereceye)
1 Derece artıran ısı enerji miktarına “ 1 kalori ” denir.
1 cal
= 4,1868 J
1 kWh = 3,6 x 106 J
1 kWh = 860 kcal
BESİNLER
YAKITLAR
kcal ≡ Cal
1-10 Cal/g
2-10 Cal/g
C + O2 Æ CO2 + 94,5 kcal/mol
7
1 ton KAYAYAĞI (PETROL) ≡ 42 Giga Joule
PETROL FİYATI ~100 $/varil (159 lt.) ~ 0,07 $ / kWh
ELEKTRİK ENERJİSİNİN FİYATI
~ 0,13 $ / kWh
BENZİN FİYATI ~ 2 $/lt.
~ 0,25 $ / kWh
1990 fiyatı 20 $/varil Æ fiyat artışı ortalama % 7,5 / yıl
2050 lerde petrol “eko-teknik” anlamda bitiyor...
1 TON PETROL ÇIKARMAK İÇİN GEREKLİ ENERJİ 1 TON PETROL
ENERJİSİNE EŞİT olacak Æ “BREAK EVEN”
DÜNYADA ENERJİ SORUNU YOK,
PETROL SORUNU VAR !..
8
%2
dic
fır
at
le
%8
%10
%8
%20
DÜNYA PETROL
REZERVLERİNİN
(1600 MİLYAR VARİL)
%55 i ORTA DOĞUDA
%2
%7
ENERJİ TÜKETİM SANTRALLARI
8
3
10
GÜNEŞ ENERJİSİ
GÜNEŞ
T = 5785° K
DÜNYA
r = 6371 km.
~ 215 R
R
∂
∂t E
= σT4 π r2 / 2152 = 1,75×1017 W
G =1,537×1018 kWh/y ×(1/2×1/5 ×1/40× 0,02 $ )
Σ (GNP)i ≈ 70 TRİLYON $
11
ENERJİ KAYNAKLARI
21.yy sonuna kadar...
DÜNYA
KÖMÜR
LİNYİT
PETROL
D.GAZ
URANYUM
(109 ton)
(109 ton)
(109 ton)
(1012 m3)
(106 ton)
Toplam enerji (kWh)
400
450
200
200
2,0
1,2 x 1016
1 kg. nat. Uranyum
≡ 18 ton saf kömür
1 kg. U-235 veya Th-232 ≡ 2500 ton saf kömür
TÜRKİYE
0,50
1,80
0,04
0,01
0,01
2 x 1013
Th/U cevher oranı
teorik 2,0 ± 0,4
12
Türkiyenin Nüfusu
N = 141,07632 / [1+14,224519 exp(-0,0334996885 T)]
Nüfus (milyon)
150
100
83,1
milyon
d=1
50
2013
0
0
50
T = ( t - 1923 ) (YIL)
100
150
13
DÜNYA
TÜRKİYE
NÜFUS
1000
12
TOPRAK, SU
1000
6
ENERJİ
1000
2
14
11
Dünya Nüfusunun Gelişimi
Milyar
c=
d - 2,05
y
%1,2
c : yıllık nüfus artış hızı
d : kadın başına çocuk sayısı
y : ortalama yaşam süresi
%1,9
C= %0,6
*
|
* 200 bin yıl
123 yıl
+ % 0,006
32
15
13
12 12 11 10 9 9
15
GELİR
NÜFUS
~ 7 MİLYAR
~ 70 TRİLYON $
TR
G
e
l
i
r
16
DUNYA GELIR DAGILIMI
G E L I R [ G* ]
10
1
Fert başına ortalama gelir ~ 10 bin $
0
1
10
25
Populasyon(%)
40
100
Nüfus(milyon)-GSMH(milyar $)-Kurulu Güç(GW)
2012 DURUMU
18
GAYRİ SAFİ MİLLİ HASILA (Milyar Dolar)
KURULU GÜÇ (Giga Watt) Æ
19
Slide 19
h1
hp; 02.01.2013
KİŞİ BAŞINA GELİR (bin $ )
JAP
ALM
CAN
ABD
FRA
UK
ITA
SPA
KOR
BRA
POL
RUS
MEX TUR ARG
ÇİN
KİŞİ BAŞINA KURULU GÜÇ (WATT) Æ
74 Giga Joule/adam.yıl
Milyar Ton Kaya yağı (petrol) Eşdeğeri
Enerji
700 Exa Joule
1 ton ≡ 42 Giga Joule
16,6
Kömür
Petrol
Doğal Gaz
Güç üretimi
Ulaşım
Sanayi
Binalar
Diğer
% 40
% 20
% 20
% 15
% 5
Nükleer
%80
%7
Hidrolik
%13
Yenilenebilir
enerji (güneş, külek)
OECD
21
~ 70 GJ/adam.yıl
~ 5 ton CO2/adam.yıl
~ 60 GJ/adam.yıl
~ 5 ton CO2/adam.yıl
%10
%35
%28
%27
FOSİL YAKITLAR
1950-2010 arası Atmosfere salınan
CO2 miktarı 120 ppm
C x (44/12) ≡ CO2
x 4,5
24
ATMOSFERDE CO2 DERİŞİMİ
Son 50 Yılda +100 ppm !
BO
ORT.
400
350
300
250
200
Bin Yıl
150
100
50
25
C~t
1,6
Æ
2050 de 480 ppm
ortalama +2 ppm/yıl
26
Atmosfer (Troposfer)
%79 N2 + %21 O2
CO2 ~ % 0,04
H ≈ 15 km
ρ ≈ 1,3 kg/m3
İY
SF
O
ON
M
ER
SF
O
EZ
R
ST
ER
SF
O
AT
ER
FE
S
PO
O
TR
R
M ≈ 1019 kg.
∂
C
∂t at
=
∂
∂
∂t Cat /∂t
∂
∂tCat
∂
∂t
Cem - ∂∂t Cok
Cok ≡ K
~ ∂∂t Cem
∂
∂tCem
~t Æ
Cat ~ t2
27
Dünya nüfusunun (7,1 milyar) % 70 ini barındıran 20 Ülke
Nüfus (milyon) ve CO2 yayımı (ton/adam.yıl)
China 1347...............6,6
India
1210..............1,5
United States 315...19,0
Indonesia 238............1,9
Brazil 194..................2,0
Pakistan 182.............1,0
Nigeria 167...............0,6
Bangladesh 153.........0,3
Russia 143..............11,0
Japan 128...............10,0
Mexico 112...............4,0
Philippines 92............0,8
Vietnam 88...............1,7
Ethiopia 84..............0,1
Turkey 83................5,0
Egypt 83..................2,7
Germany 82..............9,8
Iran 76.....................8,2
Congo 70.................0,5
France 66.................6,0
28
DÜNYANIN GÜÇLÜ ORDULARI
1.ABD *
2.Çin *
4.Rusya *
3.Hindistan *
5.K.Kore *
6.İsrail *
7.G.Kore
8.Pakistan *
9.Türkiye
10.İran
11.Vietnam
12.Mısır
13.Almanya
14.Fransa *
15.İngiltere *
Dünya ordularında toplam asker sayısı
22 milyonun üzerinde.. ve Dünya toplam
savunma giderleri ~ 1,75 trilyon dolar
(dünya GNP toplamının % 2,5 kadarı)
150 C
+0,02 derece/yıl
13
31
32
Kara Buzullarının Deniz Seviyesindeki Artışa Katkıları
∆m ~ 1,13 t
∆h = 0,84 mm
∆h = 0,28 mm
300 GTon
100 GTon
33
metre
Deniz Seviyesindeki Artış
60
~~~~~~~~
+
55 m
50
40
30
20
+
10
+
2000
+
15 m
1,3 m
+
2050
2100
34
GRÖNLAND
Thermohaline Circulation
ANTARKTİKA
İklim değişiklikleri, küresel ısınım sonucunda eriyen buzulların ortam sıcaklığını
ve tuz oranını değiştirerek okyanuslardaki sıcak (kırmızı) ve soğuk (mavi) akıntı
düzenini bozmasından kaynaklanıyor…
35
36
37
38
DÜNYA NÜFUSU
Milyar
d =2,7
d - 2,05
C=
y
d =2,3
d =1,7
2012
d=1
10 x (1-0,03)50 = 2
d=1 ; ölüm oranı ≈ binde 45/yıl
~2
39
21. Yüz yılı esenlikle atlatmak için
olmazsa olmaz koşullar :
• Nüfus artışını durdurmak ve geriye çevirmek.
(kadın başına bir çocuk)
• Mevcut kurulu enerji potansiyelini
kullanmak, savurganlık yapmamak,
• Yaşam tarzını değiştirmek, az tüketmek,
tutumlu olmak, Az enerji kullanmak,
• Güneş enerjisini kullanmak.
(ısıl, foto voltaik ve kinetik formlarda)
40
Ay’dan Dünya’nın Görünüşü
41