A norvég társadalom elemzése: energia, exergia és kiterjesztett exergia

Az energiagazdálkodás alapjai

BME OMIKK

ENERGIAELLÁTÁS, ENERGIATAKARÉKOSSÁG VILÁGSZERTE 44. k. 10. sz. 2005. p. 32–48.


A norvég társadalom elemzése: energia, exergia és kiterjesztett exergia Az exergia a folyamatok során a rendszerek maximális hasznos munkavégző képessége a kiinduló és az egyensúlyi állapot között. A társadalmi folyamatokat a pénz és az exergia áramlásának mérésével lehet leírni. A kétféle metrika viszonylag egyszerű rendszereknél is jelentős matematikai bonyodalmakhoz vezet. A pénz mint általános mérőszám elleni averziókon kívül az is alátámasztja energiajellegű általános metrika választását, hogy a földi élet elsődleges forrása a Nap energiája, és az emberi társadalomban elsősorban anyagi természetű körfolyamatok zajlanak le – a pénz körforgalma csak kísérője az alapvető folyamatoknak. Ezért jogos és lehetséges a nem energetikai tényezőket, így a pénzt (tőkét), az emberi munkát és a környezeti hatásokat is exergiára átszámítani és abban kifejezni. Ez a mennyiség kiterjesztett exergia. Összeállításunk Norvégia viszonyait elemezve mutatja be az E. Sciubba által javasolt módszertan sajátosságait.

Tárgyszavak: energia; exergia; kiterjesztett exergia; szektor; input; output.

A fejlett országok energiamérlegét állami sta-

nálók közötti megoszlását. Hasonló statisztikai

tisztikai hivataluk évente elkészíti és ennek

elemzés készül a társadalom más, mennyiségi-

adatai megtalálhatóak az éves statisztikai je-

leg kifejezhető tevékenységeiről is, ezek ösz-

lentésben. Ez tartalmazza az energiahordozók

szehasonlítása általában pénzben történik.

kitermelését, importját és exportját, más ener-

Számos tudós és nem szakember számára za-

giahordozókba való átalakítását, valamint az

varó, hogy a pénz a mértéke az összes tevé-

energia hasznosításának a különböző felhasz-

kenységnek és folyamatnak. Így például a kör32


nyezetszennyezés mértéke a megtisztítás ára,

energiának ’rendezett’ vagy ’minőségi’ formái

ami nulla, ha nem történik semmi. Ha a kör-

(a potenciális, a kinetikus, a mechanikai, az

nyezetszennyezés ártalmas az egészségre, an-

elektromos), amelyek ideálisan, 100%-os ha-

nak mértékét az általa okozott egészségügyi

tásfokkal egymásba alakíthatók. Léteznek az

kiadásokkal jellemzik. A fosszilis fűtőanyago-

energiának más formái is (belső energia, ké-

kat nem jövőbeli hasznosságuk, vagy a hasz-

miai energia, hősugárzás, turbulens mozgási

nálatukhoz kapcsolódó okozott irreverzibilis

energia), ezek veszteség nélkül nem alakítha-

változások, hanem pillanatnyi áruk alapján

tók egymásba, és még nagyobb veszteséggel

értékelik.

alakíthatók át minőségi energiává; a hasznosított kimenő energia mindig kisebb mint a be-

A lehetséges alternatív közös mérési lehetősé-

vitt energia. Az exergia fogalmát a célból ve-

gek, mérőszámok után kutatva néhány tudós

zették be, hogy megfelelően és koherens mó-

felvetette az exergia alkalmazását akár egész

don számszerűen is jellemezni lehessen az

országok, társadalmak tevékenységére, akár

egyes energiaformák minőségét. Egy rendszer

kisebb egységekre, például gyárakra és termi-

és a környezete között több-kevesebb idő alatt

kus folyamatokra. Az itt következő összeállítás

egyensúlyi állapot alakul ki, ha valamely jel-

egy olyan esettanulmány lényegét foglalja

lemzőjük (nyomás, hőmérséklet stb.) a kiindu-

össze, amely az exergia-elemzés módszerét

ló állapotban eltért. Az exergia a folyamat so-

egy egész országra, Norvégiára alkalmazta.

rán a kiinduló és az egyensúlyi állapot között a rendszer maximális hasznos munkavégző képessége. Míg az energia megmarad a termodi-

Exergia, kiterjesztett exergia, főtételek …

namika első főtétele szerint, az exergia nem állandó, hanem a folyamat során csökken, degradálódik (részletesebben lásd előző cikkünkben).

Az energia a természetben és az emberi környezetben több formában mutatkozhat meg, melyek eltérő minőséget mutatnak. E minőség

Az exergiára alapozott termodinamikai gazda-

fogalma teljes alapossággal a termodinamika

ságtani elemzések kétféle mérőszámmal dol-

második főtétele segítségével magyarázható,

goznak: ezek az exergia és a pénz. A kétféle

az azonban általánosan kijelenthető, hogy az

metrika viszonylag egyszerű rendszereknél is

energiaáram minőségét az általa létrehozható

jelentős matematikai bonyodalmakhoz vezet,

változás mértéke szabja meg. Léteznek az

ezért felmerült az igény, hogy csak egyféle 33


mérőszámot kelljen alkalmazni. E. Sciubba

értékeit az országok központi bankjai rendsze-

olasz kutató nevéhez fűződik a kiterjesztett

resen publikálják (a teljes pontosság igénye

exergia számítás (EEA, extended exergy

nélkül megfogalmazva: ebbe összesítve bele-

accounting) módszere. Az imént említett, a

számítják a készpénz és az azonnalra szóló

pénz mint általános mérőszám elleni averzió-

követelések mellett a sokféle rövid távú érték-

kon kívül az is alátámasztja energiajellegű

papírt és bankbetétet is … ).

általános metrika választását, hogy a földi élet elsődleges forrása a Nap energiája, és az em-

Az emberi munka is kifejezhető az exergiával,

beri társadalomban elsősorban anyagi termé-

legyen az fizikai, szellemi munka, vagy emberi

szetű körfolyamatok zajlanak le. A pénz kör-

szolgáltatás. Az átszámítás úgy történik, hogy

forgalma csak kísérője az alapvető folyama-

a teljes időszaki (általában éves) exergia-

toknak. Ezért jogos és lehetséges a nem ener-

felhasználást el kell osztani a folyamatok során

getikai tényezőket, így a pénzt (tőkét), az em-

felhasznált munkaórák számával. Az átlagos

beri munkát és a környezeti hatásokat is

órabér természetesen összefüggést teremt a

exergiára átszámítani és abban kifejezni.

pénz és a munka exergiával kifejezett mértéke között.

Bármely

termék

energiatartalma

könnyen

megérthető és kifejezhető, ennek alapján

A kiterjesztett exergia mindezek alapján adott

pénzbeli értéke átszámítható energiatartalmára.

termék vagy folyamat mérőszámának kifejezé-

Annak megértése céljából, hogy az energia

se exergiában a felhasznált anyag, tőke és mun-

helyett az exergia az igazán megfelelő energe-

ka exergiában kifejezett mértékeinek összegzé-

tikai fogalom, szintén előző cikkünket ajánljuk

sével, összeszámolásával határozható meg.

a tisztelt Olvasó figyelmébe. A termékek értéke exergiában kifejezve tehát az az összesített

A vizsgált ország exergetikai modellje

exergia-érték, amelyet előállítása, szállítása és kereskedelme során a nyersanyag kitermelésétől a végfelhasználásig elfogyasztottak. A

Egy ország kiterjesztett exergia számítása so-

pénznek exergiára való átszámításánál szükség

rán a rendszert (a társadalmat) a következő

van egy viszonyítási pénzmennyiségre is, e

szektorokra osztják fel (lásd az 1. ábrát):

célból az elmélet kidolgozója gazdasági ágaza-

Ex: a kitermelés, amely felöleli a bányásza-

tok vagy egész országok vizsgálatához az M2

tot, a kőfejtést, a kőolaj és földgáz kiterme-

monetáris aggregátumot választotta, amelynek

lését, finomítását és feldolgozását; 34


Co: az energiaátalakítás, amely tartalmazza

sodlagos erőforrások (a kőolaj-finomítás

a fűtő- és erőműveket;

termékei, fém és ásványi termékek) és a vil-

Ag: a mezőgazdaság, erdőgazdaság, halá-

lamos energia;

szat és a kapcsolódó iparágak;

N: természeti erőforrások (mezőgazdasági

In: az ipar, kivéve az élelmiszeripart és a

termékek, fa, természetes rostanyagok, ha-

kőolaj-finomítást;

szonállatok, halak, vadak);

Tr: a szállítási szolgáltatások;

P: termékek (az In, Tr és Te szektorok által

Te: a harmadik szektor, azaz a szolgáltatá-

létrehozott termékek és szolgáltatások);

sok, a közlekedés kivételével;

T: szemét, szerves és szervetlen hulladé-

Do: a háztartások szektor.

kok, amelyek a környezetbe jutnak; D: kibocsátás (égési gázok, hőkibocsátás, beleértve a kisugárzott hőt is), a környezet-

Ex

In

be juttatott hő és tömeg; Tr

E Co

Ag

W; emberi munka, munkaerő;

A

Te

C; tőke.

Do

A kiterjesztett exergia-számítás, EEA során e fluxusok mindegyikéhez exergia-értéket ren-

1. ábra Az általánosított exergia elemzéséhez használt rendszer alrendszereivel és környezetével

delnek. A továbbiakban következő elemzések, adatok Norvégia 2000. évi statisztikáira alapulnak. A fluxusok PJ-ben (petajoule)∗ szere-

Az ország, mint rendszer környezete:

pelnek.

E: a környezet, a földkéreg, a légkör, az óceánok stb.; A: a külföld, más országok vagy társadal-

A kitermelő-szektor (Ex), energiahordozók

mak. A szektorok közötti, valamint a környezet és a rendszeren belüli szektorok közötti áramlások,

Ez a szektor felöleli a szénbányászatot, a kő-

fluxusok a következők:

olaj és fölgáz kitermelését, a kőolaj-finomítást, a földgáz feldolgozását, valamint az ehhez a

R: erőforrások, ezen belül elsődleges erőforrások (ásványi tüzelőanyagok, nap, szél, ásványok, fémek, geotermikus, vízi) és má-

∗

35

1 PJ = 1015 J.


szektorhoz kapcsolódó szállításokat és szolgál-

A fémipar nyersanyagai az ércek és ásványok,

tatásokat is. E szektor tartalmazza e termékek

valamint ezek koncentrátumai és oxidjai. Eze-

importját és exportját is. A szektor bemeneti

ket a belföldi kitermelés (Ex-szektor) és az im-

értékeit az 1. táblázat tekinti át. A más társa-

port (A) szolgáltatja. A hulladék összegyűjtését

dalmakkal való összehasonlítás érdekében az

és a termelésbe való visszavezetését a szolgál-

elemzés során hasznos lehet az export és a

tató szektor (Te) végzi, ezenkívül külföldről

hazai felhasználás elválasztása. A szektor out-

importálják. Az ércekre, ásványokra vonatko-

putját a 2. táblázat adja meg. Az export húsz-

zó adatok az ipartól és a külkereskedelmi sta-

szorosan meghaladja a hazai fogyasztást, több

tisztikából származnak. A kitermelt ércek és ás-

mint 6800 PJ felel meg az exportált nyersolaj-

ványok között a vasérc, az ilmenit (titántartal-

nak. A finomítók fogyasztása ennek nem egé-

mú vasérc) és az olivin játsszák a legnagyobb

szen tizede, a finomított termékek importja kb.

szerepet. Ezen anyagok energiatartalma nul-

a hazai fogyasztás harmada volt.

la vagy elhanyagolható. A vasérc mennyisége 1. táblázat

A kitermelő szektor (Ex) input energiahordozói Teljes (PJ)

Belföldi kitermelés (PJ)

Energia

Exergia

Energia

Exergia

Szén

45,2

47,9

17,8

18,9

Koksz

28,1

29,5

Kőolaj és kőolajtermékek

6950,3

7367,4

6804,3

7212,6

Földgáz

2181,1

2268,3

2181,1

2268,3

4,9

4,9

9209,6

9718,0

9003,2

9499,8

Villamos energia Input összesen

Import (PJ) Energia

Exergia

27,4

29

28,1

29,5

146

154,8

201,5

213,3

A fluxus típusa: Erőforrások (R).

2. táblázat A kitermelő szektorból (Ex) származó energiahordozók outputja Teljes (PJ)

Belföldi ellátás (PJ)

Energia

Exergia

Energia

Exergia

Szén

44,0

Koksz

33,5

46,6

27,9

35,2

32,6

Kőolaj és kőolajtermékek

6726,6

7130,2

302,7

Földgáz

1987,8

2067,3

Teljes output

8791,9

9279,3

A fluxus típusa: Erőforrások (R)

36

Export (PJ) Energia

Exergia

29,6

16,1

17,1

34,2

0,9

0,9

320,9

6423,9

6809,3

27,6

28,7

1960,2

2038,6

390,8

413,4

8401,1

8865,9


Az energiaátalakító (Co) szektor

0,63 millió tonna, ennek fajlagos exergiatartalma 0,50 PJ/millió tonna (a norvég érc tömegének 66%-a vas), ez 0,3 PJ exergiának

Norvégiában a villamosenergia-termelés 99%-

felel meg. Az ilmenitből 0,7 millió tonna il-

át a vízerőművek szolgáltatják. Ezen felül a

menit-koncentrátumot és titán-oxidot állítottak

szektor kisebb hőerőművekből és néhány táv-

elő, ez 0,4 PJ-nak felel meg. Az export 0,37

fűtőműből áll. A vízerőművek 602,4 PJ víz-

millió tonna, vagy 0,2 PJ volt. A maradékot

energiát hasznosítottak, ez a szektor legna-

főleg a vegyipar használta fel (festékek stb.).

gyobb, de nem egyedüli inputja (3. táblázat).

A kitermelt olivin 3,48 millió tonna volt, ez

Az energiatermeléshez használt hulladékot a

3,1 PJ exergiának felel meg. Ezt nagyrészt

szolgáltató (Te) szektor gyűjtötte össze. A

exportálták. A kvarcit és kvarc kitermelése

hulladékból termelt exergia a szakmai becslés

1,10 millió tonna volt, ez 0,03 PJ exergiának

szerint (7,1 PJ) meghaladta a hivatalos nemzeti

felel meg. A kő, sóder és ásványok kitermelése

energiamérlegben szereplő értéket (5,4 PJ). A

több mint 40 millió tonna volt, ezek kevesebb

különbség fő oka az, hogy az energiamérleg

mint 0,5 PJ exergiának felelnek meg. Jelentő-

adata nem tartalmazza a füstgázok formájában

sebb mennyiséget termeltek még a különböző

megjelenő energiaveszteségeket, az exergia

ötvözőanyagokból is, illetve a fémhulladékok

viszont igen. Az átlagos energetikai hatásfok a

újrafelhasználása is fontos szerepet játszott –

statisztika szerint 73% volt, így a hulladékból

ezek részleteitől eltekintünk.

származó 7,1 PJ exergia a statisztikában 5,2 PJ-nak felel meg. A fennmaradó 0,2 PJ a nemzeti energiamérlegben a tűzifa járuléka.

Norvégiában jelentős szerepet játszik a fa-, cellulóz- és papíripar. Összegezve ezek nyersanyag-fluxusait: 36,4 PJ-t vont ki az Ag-

A szenet, a kőolajtermékeket (kivéve a szekto-

szektor a környezetből, ebből 33,3 PJ került az

ron belül szállításra használt 0,2 PJ-t), a föld-

In-szektorba és 3,1 PJ-t exportáltak. Az In-

gázt, a fát és a hulladékot hőerőművekben, a

szektor 31,1 PJ-t importált és 4,4 PJ-t a Te-

kokszot

szektortól kapott, amely 4,2 PJ-t exportált. A

használták. Ezek az üzemek 1,1 PJ exergiát

fenti fluxusok exergiatartalmát megkapjuk, ha

(5,4 PJ energiát) állítottak elő távfűtésre, és

feltesszük, hogy a fa exergiája 1,23-szorosa az

2,7 PJ villamos energiát fejlesztettek. A vil-

50%-os nedvességtartalom melletti fűtőérté-

lamos energiává alakítás során a vízener-

kének.

gia 15%-a veszteséggé vált. A hálózatban

37

vasművekben

energiaátalakításra


elveszett villamos energia – 35,7 PJ, a vízerő-

sze az áramexport során lépett fel. Az

művek működtetésére felhasznált villamos

energiaátalakító szektor egyéb részei 1,7 PJ

energia – 4,1 PJ, a szivattyúzásra használt vil-

áramot használtak fel. A veszteségeket a 4.

lamos energia – 3,3 PJ. E veszteségek egy ré-

táblázat, az outputot a 5. táblázat összegzi. 3. táblázat

Az egyes energiahordozók inputja az energiaátalakító (Co) szektorba Energiahordozó

A fluxus típusa

Energia (PJ)

Exergia (PJ)

Szén

R

0,9

0,9

Koksz

R

0,9

0,9

Kőolajtermékek

R

1,1

1,1

Földgáz

R

0,1

0,1

Az Ex-szektortól kapott inputok összege

R

3,0

3,0

Vízenergia (E ből)

R

602,4

602,4

Tűzifa (az Ag-szektorból)

N

0,2

0,2

Szemét (a Te-szektorból)

P

7,1

7,1

612,7

612,7

5,3

5,3

618,0

618,0

A hazai input összege Villamos energia (importált)

R

Az input összege

4. táblázat Az energiahordozók veszteségei az energiaátalakító szektorban (CO, energia értékek) Teljes energia (PJ)

A belföldi felhasználáshoz kapcsolódó rész (PJ)

Az exporthoz kapcsolódó rész (PJ)

Az átalakítás során elvesztett vízenergia

90,4

77,0

13,4

A hálózatban elveszett vagy a Co-szektorban használt áram

44,7

38,3

6,4

8,8

8,8

143,9

124,1

Egyéb veszteségek Összesen

19,8

5. táblázat Az energiaátalakító szektor (Co) outputja Összesen (PJ) Villamos energia

Belföldi felhasználás (PJ)

Export (PJ)

Energia

Exergia

Energia

Exergia

Energia

Exergia

468,7

468,7

394,8

394,8

73,9

73,9

73,9

73,9

Távfűtés

5,4

1,1

5,4

1,1

Összesen

474,1

469,8

400,2

395,9

A fluxus típusa: Erőforrás ( R).

38


Mezőgazdaság és halászat (Ag)

88,6 PJ – e mennyiségben a háziállatok és a tenyésztett halak nem szerepelnek. Az erdő-

E szektorhoz tartozik a mezőgazdaság, az er-

gazdaság által előállított fa exergiája 69,0 PJ.

dőgazdaság, a haltenyésztés, a halászat, a va-

Ezt exportálták, eladták az iparnak (In) és ház-

dászat és az élelmiszeripar. E szektor legfonto-

tartásoknak (Do), valamint a szektoron belül

sabb inputjai a környezetből betakarított vagy

használták fel.

importált természeti erőforrások és az energiahordozók. A 6. táblázat megadja az energia-

Norvégiában a napi egy főre jutó élelmiszerfo-

hordozók felhasználását ebben a szektorban.

gyasztás 12 MJ. 4,91 milliós lakossággal szá-

Itt szerepelnek a halászatban és a mezőgazda-

molva a 2000. évben ez 19,7 PJ nettó fogyasz-

ságban szállítás során használt kőolajtermékek

tást jelent. 5%-os veszteséget feltételezve a

1,41 PJ exergia (1,3 PJ energia) értékkel, míg

háztartási szektorban (Do), a szolgáltatás (Te)

a kőolajtermékek erdőgazdaságra jutó járuléka

szektorból jövő fluxus 20,7 PJ. 10%-os veszte-

csak 0,6 TJ (terajoule)**, ami elhanyagolható a

séget feltételezve a szolgáltató (Te) szektorban

szektor egyéb részeihez képest. Az importált

(élelmiszerüzletek,

élelmiszer, takarmány, nyersanyag stb. járulé-

szektorból a Te-szektorba irányuló outputra

ka 49,2 PJ exergia. A mezőgazdaság és a halá-

23,0 PJ adódik. Az exportált élelmiszer, ta-

szat által betakarított takarmány, gabona, zöld-

karmány és élelmiszeripari nyersanyag exer-

ségek, gyümölcs, hal és vad egyenértéke

giatartalma 21,4 PJ. A termelt ipari faanyag

vendéglők),

az

Ag-

6. táblázat Az energiahordozók felhasználása a halászatban, a mezőgazdaságban és az élelmiszeriparban (Ag) Halászat és mezőgazdaság Kőolajtermékek

Villamos energia

Összesen

Exergia (PJ)

Energia (PJ)

Exergia (PJ)

Energia (PJ)

Exergia (PJ)

25,7

27,3

6,0

6,4

31,7

33,6

0,28

0,29

25,7

27,3

6,3

6,7

32,0

33,9

7,0

7,0

10,3

10,3

17,3

17,3

Földgáz Az Ex-szektortól kapott inputok összesen

Élelmiszeripar

Energia (PJ)

0,28

0,29

Gőz

0,33

0,12

0,33

0,12

Tömbfűtés

0,10

0,01

0,10

0,01

A Co-szektortól kapott inputok összege

7,0

7,0

10,7

10,4

17,7

17,4

Tűzifa

0,1

0,1

0,0

0,0

0,1

0,1

32,8

34,4

17,0

17,1

49,8

51,4

Összesen

A fluxus típusai: erőforrások (R ), természeti erőforrások (N; tűzifa); output: kibocsátás (D). **

1 TJ = 1012 J.

39


27,1 PJ exergiát (24,4 PJ energiát) adott az

niumipar, a fémipar (az alumíniumipar nélkül),

energiaiparnak, és 33,3 PJ exergiát nyers-

a vegyipar és egyéb iparágak. Az utóbbi cso-

anyagként a feldolgozó iparnak. Ezenkívül az

portban a legfontosabb a gépipar, a hajóépítés,

exportált faanyag exergia tartalma 3,1 PJ volt.

a textilipar. Az élelmiszeripar az Ag-szek-

A háztartások (Do-szektor) a részére kereske-

torban szerepel. Az energiahordozók felhasz-

delem közvetítésével eljuttatott tűzifa exergia-

nálását a 7. és 8. táblázatok adják meg, energi-

tartalma 5,4 PJ (4,9 PJ energia).

ában, illetve exergiában kifejezve. A szállítás járuléka a szektoron belül a táblázatokban külön tételként szerepel.

Ipar (In) Az

ágazatból

kimenő

fluxus

összesítve

Az ipari-szektor (In) további részekre bontha-

215,3 PJ exergia volt, ennek becsült energia-

tó, ezek: a fa-, cellulóz- és papíripar, az alumí-

tartalma 205 PJ. Nem állnak sajnos rendelke7. táblázat

Az energiahordozók felhasználása az iparban (In), energia értékek (PJ)

Kőolajtermékek Földgáz Koksz Szén Villamos energia Távfűtés Fa Összesen

Fa, papír, cellulóz 4,7

Alumínium 2,9

Egyéb fémek

29,0

62,3

2,1 0,5 14,4 13,1 34,6

24,6 58,3

71,7

64,7

6,5

Vegyipar 50,6 26,1 5,3 6,3 26,8 0,3 115,4

Egyéb iparágak 10,9 0,2 5,5 7,5 16,1 0,1 40,3

Szállítás 3,8

3,8

Összesen 75,0 26,8 31,7 26,9 168,8 0,4 24,6 354,2

8. táblázat Az energiahordozók felhasználása az iparban (In), exergia értékek (PJ)

Kőolajtermékek Földgáz Koksz Szén Villamos energia Távfűtés Fa Összesen

Fa, papír, cellulóz 4,9

Alumínium 3,0

Egyéb fémek

29,0

62,3

2,3 0,5 15,1 13,9 34,6

27,3 61,2

72,1

66,4

6,8

40

Vegyipar 51,7 27,1 5,6 6,7 26,8 0,1 118,0

Egyéb iparágak 11,6 0,2 5,8 7,9 16,1 0,0 41,6

Szállítás 4,0

4,0

Összesen 77,5 27,8 33,3 28,5 168,8 0,1 27,3 363,3


zésre részletes statisztikai adatok a fémek,

6,6 PJ-nek megfelelő villamos energiát is

vegyi anyagok, és egyéb ipari termékek hazai

használtak, így a teljes exergia-input 101,8 PJ

felhasználásáról, importjáról és exportjáról,

(az energia 96,4 PJ). A más szektorokon belüli

ezzel szemben a fa-, cellulóz- és papíripari

szállítást a fenti számok nem tartalmazzák; így

termékekről pontos adatok vannak. Feltehető,

a háztartásokon belüli szállítást (60,7 PJ

hogy a termékek 10%-át belföldön használják

exergia, 57,3 PJ energia), a nagykereskedelmi

fel. Ennek megfelelően, az ipari export

szállítást és egyéb szolgáltatásokat (26,2 PJ

193,8 PJ, a hazai felhasználás 21,5 PJ exergia,

exergia, 24,7 PJ energia).

ez tartalmazza a 11,5 PJ részesedésű fát és papírt. A rendelkezésre álló adatok alapján

A belföldi árufuvarozás részesedése 27,0 PJ

durva, de elfogadható becslés adható az ipari

exergia (25,5 PJ energia), ez tartalmazza az

szektor hazai outputjának az eloszlására az

importált és exportált termékek vasúti és köz-

egyes más szektorok inputjában: 70% jut a

úti szállítását – 1,6 PJ (1,5 PJ energia); a nor-

szolgáltató szektorra (Te), 15% az Ex-

vég kikötők közötti vízi szállítást – 14,4 PJ

szektorra, 4% a Co-szektorra, 7% az Ag-

(13,6 PJ energia); és az egyéb főleg vasúti és

szektorra, és 4% a szállítási (Tr) szektorra. Ez

közúti szállításokat – 11,0 PJ (10,4 PJ ener-

az eloszlás arra utal, hogy más országokhoz

gia). Ehhez járul még a személyszállítás (9.

képest a kitermelő (Ex) szektor kiemelt fontos-

táblázat).

ságú (az állótőke felhasználásának 30%-a itt történik). Ezen felül a halászatnak (az Ag-

Becslések szerint az áruszállítások 75%-a ipari

szektorban) van kiemelt jelentősége.

megrendelők részére történt, a fennmaradó 25%-on a nagykereskedelem és egyéb szolgáltatások osztoznak. A légi szállítás 50%-a

Szállítás (Tr)

és a személyszállítás 85%-a a háztartások részére történt. A személyszállítás fennmaradó

Ez a szektor felöleli a kereskedelmi áru- és

részének az egyes szektorok szerinti elosztá-

személyszállítást, és tartalmazza a szállításhoz

sát a munkaórák száma alapján vették figye-

közvetlenül kapcsolódó szolgáltatásokat is. Az

lembe. A szektorban saját maga részére vég-

input energiahordozók közül a kőolajtermékek

zett 0,4 PJ nagyságú szállítás nem szerepel a

a

95,2 PJ

szektor outputjában. Az output a súrlódás stb.

exergia (89,8 PJ energia; ebből benzin/kerozin

ellenében végzett munka, így az energia és az

29,0 PJ,

exergia egyenlő.

legfontosabbak:

ezek

járuléka

dízelmotorolaj/nehézolaj

60,7 PJ). 41


9. táblázat Szállítási szolgáltatások (Te), becsült input és output Input

Output

Energia (PJ)

Exergia (PJ)

Exergia (PJ)

8,9

9,4

2,4

Vasúti és közúti árufuvarozás

11,6

12,2

1,6

Árufuvarozás összesen

20,5

21,6

3,9

Légi személyszállítás

27,8

29,5

7,4

Vízi személyszállítás

12,6

13,4

3,4

Vasúti és közúti személyszállítás

36,1

38

4,9

Személyszállítás összesen

76,5

80,9

15,7

Összesen

97,0

102,5

19,6

Vízi árufuvarozás

A tercier szektor, szolgáltatások (Te)

94,1 PJ

nem szállításra

fordított

exergia

(96,4 PJ energia) is. Az energiahordozók felEz a szektor tartalmazza a kereskedelmet, a

használásából eredő exergia output 13%-át

szállodákat, a szórakoztatást, a pénzügyi szol-

használták szállításra; a fennmaradó 10%-nyi,

gáltatásokat, az ingatlanhoz kapcsolódó szol-

12,8 PJ nagyságú hányadot fűtésre, világításra

gáltatásokat, az építőipart, a helyi és központi

és egyéb készülékek működtetésére fordítot-

kormányzatot, a közműveket, a kórházakat, az

ták.

iskolákat minden szinten és az ápolást. A szállításhoz kapcsolódó közvetlen szolgáltatásokat

Mint egyéb input, az Ex-szektor által a kör-

nem ide sorolták.

nyezetből eltávolított kő, sóder a szolgáltató szektorhoz került, az ennek megfelelő exergia

A Te-szektor inputként a kőolajtermékekből

0,4 PJ. A mezőgazdaságból, halászatból és

származó 26,2 PJ exergiát (24,7 PJ energiát)

élelmiszeriparból (Ag-szektor) származó élel-

használt a szektoron belüli szállításra és kő-

miszerek exergiája 23,0 PJ (N-fluxus). 10%-os

olajtermékekből és földgázból származó 13,7

veszteség mellett a Do-szektorba irányuló out-

PJ exergiát (12,9 PJ energiát) használt fel

put exergiája 20,7 PJ. A szállítás (Tr-szektor)

egyéb célokra. Az áram részesedése 79,6 PJ

4,5 PJ exergia inputot szolgáltatott a Te-

exergia, a távfűtés részesedése 0,6 PJ exergia

szektornak. Az anyag és energia visszanyerése

(3,7 PJ energia). A tűzifa és a hulladék része-

érdekében végzett hulladékgyűjtést e szektor

sedése 0,2 PJ exergia (0,2 PJ energia). Össze-

végzi. E tevékenység In-szektorból eredő in-

sen az energiahordozókból származó exergia

putja 11,8 PJ, a Do-szektorból 6,8 PJ és magá-

120,3 PJ (121,1 PJ energia), ebben szerepel

ból a Te-szektorból 5,0 PJ.

42


Mint egyéb output, a Co-szektorba 7,1 PJ ke-

(24,1 PJ energia), ebből 5,4 PJ (4,9 PJ energia)

rült az energiavisszanyerés révén, 11,3 PJ az

az Ag-szektorból kereskedelmi úton szerezték

In-szektorba (papír, fém, műanyag) és 5,2 PJ a

be, míg a fennmaradó 21,4 PJ-t (19,2 PJ ener-

papír és vas exportja (A) révén.

gia) a háztartások a környezetből közvetlenül termelték ki. Összegezve az energiahordozók-

E szektor a belföldön felhasznált termékek

ból származó teljes exergia 219,8 PJ (213,8 PJ

jelentős hányadát kapja az ipartól (70%-ot,

energia).

azaz 15 PJ-t). Ennek egy részét a szektoron belül kerül használják fel, más részét eladják,

Feltételezték, hogy a távfűtésen kívül fűtő-

ezért a Te-szektor outputjához kell hozzáadni.

anyagokból fűtésre 37,9 PJ exergiát (34.6 PJ

A Do-szektorba irányuló viszonteladás nagy-

energiát) használtak, fűtésre használták a vil-

sága 5 PJ.

lamos energia 41%-át is. Az output becslés szerint 19,2 PJ exergia volt, vagyis az energiahordozók exergiájának 12,1%-a. Az élelmiszer-

Háztartások (Do)

fogyasztás főleg a Te-szektor közvetítésével érkezett 20,7 PJ exergia-inputnak felel meg.

E szektor fő részét a magánháztartások adják. Ebbe a szektorba sorolják a jótékony célú in-

Pénzügyi és munkaerő-áramlások

tézményeket is: így a nem kereskedelmi szervezeteket, amelyek működését önkéntes munka, adományok, tagsági díjak és az állami tá-

A Do-szektor kivételével az egyes szektorokba

mogatás biztosítja.

irányuló tőkeáramlást a termelés, a teljes befektetés és a termékekre adott támogatások

Az energiahordozókból származó exergia-

összegével tekintették egyenlőnek. Az egyes

felhasználás: 121,0 PJ villamos energia, 0,2 PJ

szektorokból kifelé irányuló tőkeáram: a ter-

(0,9 PJ energia) távfűtés, 11,1 PJ (10,5 PJ

melési input (a termelés folyamán felhasznált

energia) nem közlekedési célra használt kő-

áruk és szolgáltatások), az alkalmazottak bére

olajtermékek és szén és 60,7 PJ exergia

(fizetések, biztosítások, munkáltatói adó), a

(57,3 PJ energia) közlekedési célra használt

termékek után fizetendő adó (ha pozitív), a

kőolajtermékek.

erőforrás-

tulajdonosi hozam és a teljes befektetés (az

áramlás (R) a Co és Ex szektorokból. Ezen

állótőke, azaz a gépek és épületek beruházási

felül a tűzifa használata 26,8 PJ exergia

költségei). A befelé és kifelé áramló tőke kü-

Ez

elsősorban

43


lönbsége egyenlő az állótőke-felhasználás és a

tiszta befektetés. A statisztikák egy kivételével

nettó befektetések összegével. Az első kom-

olyan csoportokra szolgáltatnak adatokat, me-

penzálja az állótőke értékcsökkenését (ez az

lyek egyértelműen besorolhatók jelen elemzés

EEA-ban irreverzibilitás vagy a kiterjeszett

valamelyik szektorába. A kivétel az olajfino-

exergia vesztesége), a második rész növeli az

mítók, a vegy- és ásványipar csoportja, amely

állótőkét (ez növeli a rendszerben tárolt EE-t).

az Ex- és az In-szektorok között oszlik meg. Becslés szerint az olajfinomítók e csoport tőke fluxusának 60%-át teszik ki.

Az imént leírt mennyiségek megtalálhatók a Norvég

Statisztikai

Évkönyvben

(Annual

national accounts) millió norvég koronában

A felsorolt mennyiségek csak kis mértékben

(M NOK), ezt idézi a 10. táblázat, az ezekből

járulnak a Do-szektor tőkeforgalmához. Itt a

származtatott mennyiségeket a 11. táblázat

legfontosabb beáramlás a fizetésekből, nyugdí-

adja meg. A tiszta befektetés a teljes befektetés

jakból, kamatokból, osztalékokból, biztosítá-

mínusz az állótőke felhasználása, míg a tulaj-

sokból és támogatásokból származó jövede-

donos haszna a működési többlet mínusz a

lem. A kiáramlás: az adók, a biztosítási díjak, 10. táblázat

Gazdasági adatok (millió NOK-ban) Szektor Ex

Termelés

Termelés inputja

433 850

82 630

Állótőkefelhasználás

Bérjellegű költségek

Működési eredmény

23 098

262 749

58 921

Teljes befektetés 60 466

Co

38 974

11 121

7 749

6 148

11 010

4 336

Ag

157 246

110 785

12 180

22 695

21 217

13 286

In

334 569

226 212

13 267

76 053

19 435

12 933

Tr

131 972

86 660

11 361

35 334

1 716

15 719

Te

1 255 382

570 195

92 522

463 552

130 730

157 056

11. táblázat A Nemzeti Statisztikai Jelentés alapján származtatott adatok (millió NOK) Szektor

Nettó befektetés

Tulajdonosi haszon

Nettó adók

Cin

Cout

Ex

1 544

261 205

6450

494 315

433 850

Co

–3 413

14 423

2946

43 310

38 974

Ag

1 106

20 111

–9631

180 163

166 877

In

–333

19 768

–396

347 899

334 966

Tr

4 358

–2 642

–3099

150 790

135 071

Te

64 534

66 196

–1617

1 414 055

1 256 999

44


a nyugdíjalapok, az áruk és szolgáltatások fo-

irányuló munkaerő-fluxus az Ex- és az In-

gyasztása. A különbség a tiszta megtakarítás,

szektorok közt oszlik meg. Becslés szerint az e

ami a szektor által tartalékolt kiterjeszett

csoportra jutó munkaerő 8%-a jutott a finomí-

exergia növekedését alkotja. A vizsgált szekto-

tókra. A szolgáltató szektorban (Te) a szolgál-

rok esetében a tőke kiáramlása közel egyen-

tatások révén nyújtott munka a legnagyobb

súlyban van a tőke beáramlásával.

output, a legnagyobb fluxus a háztartások felé irányul. Pontos adatok hiányában feltették,

A tőkéhez kapcsolódó exergia-fluxus egyenlő

hogy a Te-szektorból származó munkaerő-

a monetáris fluxus és az exergia beáramlásá-

output 30%-a a Do-szektor inputja. Ez meg-

nak szorzata, osztva az M2 referencia pénz-

felel a munkaerő szociális és egészségügyi

mennyiséggel, ez utóbbi éves középértéke

részszektorhoz, a személyes szolgáltatásokhoz,

2000-ben 713 220 millió norvég korona volt

az oktatáshoz, a szállodákhoz és az éttermek-

(M NOK). Ebben az évben az átlagos árfolyam

hez jutó inputja 75%-ának. A munkaerő va-

szerint 1 USD = 8,81 norvég korona és 1 EUR

lamely szektorba irányuló EE fluxusa számol-

= 8,11 norvég korona volt. Néhány fonto-

ható: a szektorba irányuló munkaerő osztva

sabb idevonatkozó adat: Norvégia GNP-je

az összessel, szorozva a teljes exergia-be-

1 465 096 M NOK volt. A kőolaj- és földgáz-

áramlással. Ez nulla nettó beáramló fluxust

export értéke 340 000 M NOK volt 2000-ban,

eredményez a teljes rendszerre. A rendszerbe

a teljes export és import pedig 686.743 M

beáramló teljes exergia-fluxus a kinyert és

NOK, illetve 439 963 M NOK értékű volt. A

importált erőforrások összege (R és N fluxu-

többlet jelentős részét külföldi alapokban he-

sok), mínusz az erőforrások exportja. Ez teljes

lyezték el későbbi felhasználás céljából.

hazai inputként 1625,5 PJ exergiát ad.

A munkaerőt a Do-szektor outputjának lehet

Összesített eredmények, elemzés

tekinteni, amely az összes többi szektorban inputként szerepel. A munkaerő a statisztikai adatok közt megtalálható, millió munkaóra

A szektorok átalakítási hatásfokait összesítve a

(Mh) egységben kifejezve. A más szektorokba

12. táblázat mutatja be. Az energia és exergia

irányuló teljes munkaerő-fluxus 3091,2 Mh

átalakulásának hatásfokát a termékek kiáram-

volt, az egyes csoportok adatai a szektorokra

lása (P-fluxus) és az erőforrások kiáramlása

vonatkozó korábbi táblázatokban szerepelnek.

(R- és N-fluxus) összegének, és a megfelelő

Az olajfinomítókba, a vegy- és ásványiparba

szektorba irányuló inputoknak a hányadosa 45


12. táblázat Az átalakítás hatásfokai az egyes szektorokban Szektor

Energia (PJ)

Exergia (PJ)

Kiterjesztett exergia (PJ)

Kitermelés (Ex)

0,954

0,955

0,945

Energiaátalakítás (Co)

0,766

0,759

0,765

Mezőgazdaság, … (Ag)

0,432

0,447

0,615

Ipar (In)

0,491

0,504

0,688

Szállítás (Tr)

0,197

0,187

0,628

Szolgáltatás (Te)

0,306

0,257

0,746

Háztartások (Do)

0,026

0,026

1,337

adja. A kiterjesztett exergiára az átalakulás

vagy a kémiai exergia. A várakozásnak megfe-

hatásfoka a termékekhez, erőforrásokhoz,

lelően a Te-szektorban az EE be- és kiáramlá-

munkaerőhöz és tőkéhez kötődő EE-kiáramlás

sának 97%-át a tőke és a munkaerő adta.

(P, R, M, W és C fluxus) osztva a megfelelő beáramlással. Ha az állótőke nettó keletkezése

A Do-szektorban az energia és az exergia át-

pozitív értékű, akkor ez is része a ’hasznos’

alakításának hatásfoka közel nulla. A nullától

outputnak. A kiterjesztett exergia átalakulási

való eltérés a háztartási hulladék újrafelhasz-

hatásfoka két szektor, az Ex- és a Co-szektor

nálásának köszönhető. Itt ugyanakkor, első

kivételével nagyobb volt, mint az exergia át-

ránézésre meglepő módon a kiterjesztett

alakulásának a hatásfoka, e két esetben a két

exergia átalakítási hatásfoka egynél nagyobb

érték egymáshoz közel esett. Ennek az elsőd-

volt. Ennek a fő oka itt nem részletezhető ok-

leges oka az, hogy a tőkekiáramlás nagysága a

ból az M2 aggregátum választása referencia-

tőkebeáramlás 87–97%-a volt. Ezen felül a

pénzmennyiségként.

többi szektorokban a tőkeáramlás a teljes EEbeáramlás 67–97%-át, és az EE-kiáramlás 55–

A munkaerő és a tőke kiterjesztett exergia

99%-át adta.

értékét az elemzésben 525,8 MJ/h-nak, illetve

2,38 MJ/NOK-nak

vették,

az

utóbbi

Az Ex-és Co-szektorban a tőke és a munkaerő

20,09 MJ/USD-nak felel meg. Érdemes ezeket

csak 15–20%-ban járult hozzá az EE be- és

a számokat nemzetközi összehasonlításban is

kiáramlásához. E szektorokat az energiafor-

megvizsgálni. A munkaerő értéke közel két-

rások nagymértékű beáramlása jellemzi, ezért

szerese például az 1998. évi olasz értéknek,

az EE-áramlásban dominál a termomechanikai

ami 235,5 MJ/h. A különbség oka az ener-

46


giaátalakító ipar nagy szerepe Norvégiában.

szektorokba a hulladék kivételével nem kerül-

Ugyanakkor a tőke EE értéke közel van az

nek át termékek vagy erőforrások.

1998. évi olasz értékhez, ami 18,18 MJ/USD. Az energia és az exergia átalakításának elemA norvég társadalom energia- és exergia-

zése hasonló eredményre vezet. Ennek oka az

elemzése kimutatta, hogy a kitermelő szektor-

alkalmazott módszerben rejlik: az elemzés

ban (Ex), nagy az átalakítási arány (95%), ez a

főszereplői az erőforrások és termékek – ezek

jelentős kőolaj- és földgázexport következmé-

energia- és exergia-értéke közel azonos. A

nye. Az energiaátalakító szektorban (Co) is

legfontosabb különbség, hogy az energia a

nagy az átalakítási arány (76%), ez elsősorban

környezetbe jut, az exergia pedig az irreverzi-

a vízenergia uralkodó szerepének köszönhető.

bilitások következtében veszendőbe megy.

A mezőgazdaságban, az erdőgazdaságban és a halászatban kisebb az output/input arány

A kiterjesztett exergia elemzése, amelynek

(45%), ez az állattenyésztés egészének és az

során a munkaerő és a tőke áramlásához is

élemiszeripar alacsony hőmérsékletű fűtésének

exergia értékeket rendeltek, az Ex- és a Co-

alacsony átalakítási arányaival magyarázható.

szektor kivételével minden más szektorra lé-

Az ipari szektorban, amelyet a papír-, fém- és

nyegesen eltérő eredményt adott. A háztartási

vegyipar ural, az exergia átalakítási hatásfoka

szektor outputja, mivel ez minden más szektor

50%. A szállítási szektorban (Tr) az átalakítási

számára munkaerőt ad, 34%-kal nagyobb volt

hatásfok 19%. Ezen belül a vízi és légi szállí-

az inputjánál. Kimutatható, hogy az egynél

tásnak nagyobb, a szárazföldi szállításnak ki-

nagyobb

sebb az átalakítási hatásfoka. Ez a szektor csak

szektorban az iparosodott országokban termé-

a szállítási szolgáltatásokat foglalja magába, az

szetes. A Tr- és a Te-szektorban az EE átalakí-

egyes más szektorokon belüli szállításokat

tási hatásfok 75% és 63%, ami lényegesen

nem. A szolgáltatási szektor (Te) exergia-

meghaladja az exergia és az energia átalakítási

átalakítási hatásfoka 26%. Ehhez az értékhez

hatásfokát. Ez az ezekbe a szektorokba irányu-

lényegesen hozzájárul az élelmiszerek és ipar-

ló viszonylag nagy tőkeáramlásnak köszönhe-

cikkek viszonteladása a háztartásoknak, vala-

tő. Kisebb mértékben hasonló tendencia érvé-

mint az energia visszanyerése és az anyagok

nyesül az iparban és a mezőgazdaságban is, itt

újrahasznosítása érdekében végzett hulladék-

az átalakítási hatásfok 69% és 62%. A tőke

gyűjtés. A háztartási szektor (Do) energia- és

beáramlása viszonylag csekély hozzájárulást

exergia-outputja közel nulla, mivel innen más

jelentett a Co-szektorban. Itt az EE-átalakítás 47

EE-átalakítási

hatásfok

a

Do-


Irodalom

hatásfoka 77%, ami alig haladja meg az exergiaátalakítás hatásfokát. Az Ex-szektort a

[1] Ertesvåg, I. S.: Energy, exergy and extended-exergy

nagyon nagy tőkeátáramlás jellemzi. A szektor

analysis of the Norvegian society 2000. = Energy,

EE mérlegében döntő szerepe van az erőfor-

30. k. 5. sz. 2005. p. 649–675.

rásoknak, az EE hatásfok 95%, ami közel van az exergia hatásfokához.

[1] Ertesvåg,

I.

S.:

Society

exergy

analysis:

a

comparison of different societies. = Energy, 26. k. 4.

Összeállította: Schultz György

sz. 2001. p. 253–270.

Csak a módszerek változtak, a probléma ugyanaz maradt…

BME OMIKK

ÜZEMFENNTARTÁS–KARBANTARTÁS Havonta a karbantartásról, hogy a szakismeretét is karbantarthassa… Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem ● Országos Műszaki Információs Központ és Könyvtár 1011 Budapest, Gyorskocsi u. 5-7. tel.: 457-5328 tel./fax: 457-5323 [email protected]

48

A norvég társadalom elemzése: energia, exergia és kiterjesztett exergia

Recommend Documents