A VILÁG ENERGIATECHNOLÓGIAI KILÁTÁSAI 2050-IG (WETO-H2) KULCSFONTOSSÁGÚ ÜZENETEK A WETO-H2 tanulmány egy referencia-előrejelzésen és két további forgatókönyv-változaton: egy kevesebb szenet felhasználó és egy több hidrogént felhasználó változaton keresztül elemzi a világ energiatermelési és energiafogyasztási rendszerét.
Ezeket a forgatókönyveket a tanulmány a
következő fél évszázad technológiai és éghajlat-politikai lehetőségeinek felderítésére használja fel. Minden 2050-es előrejelzés egy, a világ energiaágazatára kidolgozott szimulációs modellel – a POLES modellel – készült, amely az energiaforrások szűkössége és az éghajlat-politika figyelembevételével a nemzeti és a regionális energiarendszerek és azok nemzetközi energiapiacokon keresztüli kölcsönhatásainak fejlődését jellemzi.
A világ energiarendszerének fejlődése a referencia-előrejelzés szerint Referencia-előrejelzés A referencia-előrejelzés a meglévő gazdasági és technológiai tendenciák folytatódását írja le, beleértve az olaj- és gáztermelés fejlődésének rövid távú korlátait, valamint a visszafogott éghajlatpolitikákat, amellyel kapcsolatban a modell feltételezi, hogy Európa vezető helyen áll. A világ energiafogyasztása A világ teljes energiafogyasztása 2050-re várhatóan évi 22 Gtoe (22 milliárd tonna olajegyenérték) értékre nő a jelenlegi 10 Gtoe értékről. Ennek 70%-át a fosszilis tüzelőanyagok (szén és olaj 2626%, földgáz 18%), 30%-át pedig a nem fosszilis energiaforrások teszik ki; a nem fosszilis tüzelőanyagok részaránya hozzávetőleg fele-fele arányban oszlik meg a megújuló energiaforrások és az atomenergia között. Az energiahatékonyság javítása A világgazdaság 2050-ben négyszerese lesz a mainak, de a világ energiafogyasztása csak 2,2szeresére nő. Az energiahatékonyságban bekövetkező jelentős javulás részben a gazdaság autonóm technológiai vagy strukturális változásainak, részben az energiahatékonysági politikáknak és részben a magasabb energiaáraknak tulajdonítható. Az energiafogyasztás észak-déli egyensúlya Az energiaszükséglet nagymértékben növekszik a világ fejlődő részein, ahol jelenleg az alapvető energiaszükséglet kielégítése is nehézkes. Ezen országok fogyasztása röviddel 2010 után leelőzi az iparosodott országokét, és 2050-ben a világ teljes fogyasztásának kétharmadáért lesz felelős. Olaj- és gáztermelési profilok A hagyományos olajtermelés 2025 után 100 Mbl/nap (100 millió barrel/nap) körüli szinten állapodik meg. A manapság sokat emlegetett „csúcsérték” helyett a profil azt feltételezi, hogy hosszabb
ideig egyenletes érték körül alakul. A nem hagyományos olajok felelősek az összes folyékony tüzelőanyag mennyiségében bekövetkezett növekedésért, amely 125 Mbl/nap. A földgáztermelés is hasonló tendenciát mutat, de csaknem tízéves késéssel. Olaj- és gázárak Az olaj és a földgáz ára a nemzetközi piacon folyamatosan növekszik, és 2050-re eléri a barrelenkénti 110 dollárt az olaj, és a barrel olajegyenértékenkénti 100 dollárt a gáz esetében1. A magas árak főképp a készletek fokozódó szűkösségét tükrözik. Villamos energia: a szén visszatérése, a megújuló energiaforrások lendületvétele és az atomenergia újjáéledése A villamosenergia-fogyasztás növekedése lépést tart a gazdasági növekedéssel, és 2050-re az összes villamosenergia-termelés a mai szint négyszerese lesz. A szén újra a villamos energia fontos forrása lesz, feldolgozása új, fejlettebb technológiákkal történik. A szén ára 2050-re várhatóan eléri a tonnánkénti kb. 110 dollárt2. A megújuló energiaforrások és az atomenergia gyors térnyerése 2020, megugrása 2030 után következik be; ez az új energiatechnológiák gyors használatba vételét vonja magával, a nagy tengeri szélerőmű-parkoktól a negyedik generációs atomerőművekig3. CO2-kibocsátás A nem fosszilis energiaforrások használatba vétele bizonyos fokig ellensúlyozza a szén visszatérését a CO2-kibocsátás tekintetében, amely szinte pontosan az összes energiafogyasztás növekedésével egyenes arányban növekszik. Az így létrejövő kibocsátási profil 900–1000 ppmv légköri CO2-koncentrációnak felel meg 2050-ben. Ez messzemenően meghaladja a koncentráció stabilizálódására vonatkozóan jelenleg elfogadhatónak ítélt értéktartományt.
Az európai energiarendszer a referencia-előrejelzés szerint Energiaszükségleti tendenciák Európa teljes primer energiafogyasztása 2050-re csak kismértékben növekszik: a jelenlegi évi 1,9 Gtoe/év értékről 2,6 Gtoe/év-re. 2020-ig a primer tüzelőanyag-mix viszonylag stabil marad, kivéve a földgázfogyasztásban fellépő jelentős növekedést. Ezt követően a megújuló energiaforrások fejlődése felgyorsul, és újjáéled az atomenergia. 2050-ben a nem fosszilis (atom és megújuló) energiaforrások a primer energiafogyasztás 40%-át teszik majd ki, ami jóval több a jelenlegi 20%nál. A villamosenergia-fogyasztás növekedése lépést tart a gazdasági növekedéssel, a villamos 1
2005-ben $
2
Vagy barrel olajegyenértékenkénti 22 $-os érték körül.
3
A forgatókönyv azt feltételezi, hogy az atomenergiával kapcsolatos gazdasági és társadalmi akadályok legyőzhetőek.
energia piaca dinamikus marad az új – különösen az információs és kommunikációs technológiában megjelenő – villamosenergia-felhasználásoknak köszönhetően. CO2-kibocsátás A visszafogott éghajlat-politikák és a villamosenergia-ellátás új tendenciáinak említett kombinációja olyan CO2-kibocsátási értékeket eredményez, amelyek 2030-ig szinte változatlanok, és ezt követően 2050-ig csökkennek. Erre az időpontra az európai CO2-kibocsátás 10%-kal kisebb lesz a jelenleginél. Villamosenergia-termelés A viszonylag szigorú éghajlat-politikának köszönhetően az európai villamosenergia-termelés 2050re 70%-ban szénfüggetlen lesz; a megújuló és az atomenergia-források a teljes villamosenergiaelőállítás 60%-át teszik ki, továbbá a termikus villamosenergia-előállítás negyede CO2-leválasztó és -tároló rendszerekkel rendelkező erőművekben valósul meg. Hidrogéntermelés A hidrogén energiaforrásként történő felhasználása 2030-at követően szerény, de nem elhanyagolható mértékben javul: 2050-re a teljes villamosenergia-fogyasztás 10%-ának megfelelő értéket ér el.
A világ energiarendszere a kevés szenet felhasználó változat szerint A kevés szenet felhasználó változat Ez a forgatókönyv egy olyan nagyra törőbb szénpolitika hatásait tárja fel, amely a légköri CO2koncentráció – 2050-re 500 ppmv-t elérő – hosszú távú stabilizálását tűzi ki célul.
A B.
mellékletben említett országokban mihamarabbi cselekvést feltételez, míg a felemelkedő és fejlődő országok számára több idő áll rendelkezésre. Felére csökkentés Európában A kevés szenet felhasználó változat szerint a globális CO2-kibocsátás 2015 és 2030 között stabil marad (hozzávetőleg 40%-kal az 1990-es szint felett), majd azt követően csökken; azonban 2050re még mindig 25%-kal magasabb lesz, mint 1990-ben. Az EU-25-ben 2050-re a kibocsátás az 1990-es szint felére esik vissza; a csökkenés tízévente átlagosan 10%-os. A nem fosszilis tüzelőanyagok gyorsított fejlesztése 2050-re
a
világ
éves
energiaszükséglete
3
Gtoe/év-vel
lesz
alacsonyabb,
mint
a
referenciaváltozatban. 2050-re a megújuló energiaforrások és az atomenergia egyaránt az összes szükséglet több mint 20%-át teszik ki; a megújuló energiaforrások a villamosenergia-termelés 30%át, az atomenergia közel 40%-át teszik ki. A szénfogyasztás stagnál, a CO2-leválasztó és –tároló rendszerek hozzáférhetősége ellenére. 2050-re a mai naptól 2050-ig tárolt CO2 halmozott mennyisége hatszorosa a jelenlegi éves kibocsátásnak.
Energetikai tendenciák Európában Európában az összes energia-fogyasztás 2030-ig gyakorlatilag állandó lesz, de azt követően növekedni kezd4. Ez bizonyos értelemben statisztikai jelenség, amely az atomerőművek magas primer
hőbeviteléből
következik.
2050-ben
a
megújuló
energiaforrások
az
európai
energiaszükséglet 22%-át, az atomenergia-források pedig a 30%-át elégítik ki, ami által a fosszilis tüzelőanyagok aránya 50% alá csökken. Az energiatermelés háromnegyede atom- és megújuló energiaforrásokra alapul, valamint a termikus energiatermelés fele CO2-leválasztásra és -tárolásra képes üzemekben történik. A hidrogénből előállított energia mennyisége a villamos úton előállított energia 15%-ának felel meg. 2050-re a teljes épületállomány fele alacsony energiafelhasználású épületből, negyede pedig nagyon alacsony energiafelhasználású épületből fog állni5. A járművek több mint fele alacsony kibocsátású vagy nagyon alacsony kibocsátású lesz (pl. elektromos vagy hidrogénmeghajtású gépkocsik).
A világ energiarendszere a H2 változat szerint A hidrogén forgatókönyv A hidrogén forgatókönyv a kevés szenet felhasználó változatból származik, de számos olyan technológiai
áttörést
költséghatékonyságát,
is
feltételez,
különösen
amely a
jelentősen
végfelhasználás
növeli
a
területén.
hidrogéntechnológiák A
kulcsfontosságú
hidrogéntechnológiák fejlődésével kapcsolatos feltevések szándékosan nagyon optimisták. Teljes energiaszükséglet A tüzelőanyag-mixben jelentős változások állnak be, bár 2050-ben a teljes energiaszükséglet csak 8%-kal lesz kevesebb, mint a referenciaváltozatban. A fosszilis tüzelőanyagok aránya 2050-ben alacsonyabb lesz 60%-nál; ezen belül a szénszükséglet közel felére esik vissza a referenciaváltozathoz képest, és mindez a CO2-leválasztás és -tárolás feltételezett alacsony költségei ellenére történik. Az atom- és megújuló energia aránya növekszik – különösen 2030 és 2050 között –, ami részben a világszerte tapasztalható magas széndioxid értékek és részben a megnövekedett hidrogénkereslet következménye.
Villamosenergia-termelés
4 Ez a növekedés főleg az atomenergia-források erőteljes piaci bevezetéséhez kapcsolódik, ami az atomerőművek viszonylag kis hatékonyságának köszönhető, mivel az atomenergia-forrásokból nyert villamos energia adott mennyiségének előállításához több primer energia bevitele szükséges, mint a fosszilis tüzelőanyagból vagy megújuló energiaforrásból származó ugyanennyi villamos energia előállításához. 5
A jelenlegi épületek fogyasztásához képest arányaiban felét (alacsony) és negyedét (nagyon alacsony) fogyasztó épületek.
A hidrogéngazdaság felé történő elmozdulás további változásokat idéz elő a termelési struktúrában, és az atomenergia aránya eléri a 38%-ot. A termikus villamosenergia-termelés tovább növekszik és a CO2-leválasztó és -tároló rendszerekhez kapcsolódik; 2050-ben a fosszilis tüzelőanyagokból származó villamos energia 66%-át CO2-leválasztóval és -tárolóval ellátott üzemekben állítják elő, szemben a referenciaváltozat 12%-os értékével. Hidrogéntermelés és -felhasználás A hidrogén-előállítási technológiák költségei lényeges csökkenésének és a szállítási ágazatban fellépő keresletnövekedésnek köszönhetően 2030 után a hidrogén-felhasználás lendületet nyer.. 2030 és 2050 között a termelés tízszeresére, 1Gtoe/év értékre nő. 2050-re a hidrogén biztosítja a végső
energiafogyasztás
13%-át,
szemben
a
referenciaváltozat
2%-os
szintjével.
A
hidrogéntermelésben a megújuló energia aránya 50%, az atomenergia aránya 40% lesz. A hidrogén 90%-át a közlekedés használja fel. 2050-re a közlekedés által elfogyasztott hidrogén mennyisége ötszöröse lesz a referenciaváltozatban feltételezettnek, és az ágazati fogyasztás 36%-ának fog megfelelni. Hidrogént használnak majd a személygépkocsik 30%-ában, és ezek hozzávetőleg 80%-a üzemanyagcella-meghajtású, 15%-a hidrogénüzemű hibrid meghajtású, 5%a hidrogénüzemű belső égésű motorral meghajtott jármű lesz.
Európa energiarendszere a H2 változat szerint A teljes energiaszükséglet melletti szennyezőanyag-kibocsátás Európa teljes energiaszükségletének harmadát az atomenergia biztosítja. Az olaj, a földgáz és a megújuló energiaforrások hozzávetőleg egyenként 20%-os részesedéssel bírnak, míg a szén részesedése 6%. Villamosenergia-termelés Az energiatermelésben a fosszilis tüzelőanyagok aránya folyamatosan és jelentősen csökken. A CO2-leválasztó és -tároló rendszerek használata fellendül; 2050-re a termikus energiatermelés több mint 50%-a CO2-leválasztásra és -tárolásra képes üzemekben történik. Hidrogéntermelés és -felhasználás A hidrogéntermelés 2030-at követően gyors növekedésnek indul, és 2050-re eléri a világtermelés 12%-ának
megfelelő
120 Mtoe
szintet.
Európában
a
hidrogén
biztosítja
a
végső
energiafogyasztás 7%-át, szemben a referenciaváltozat 3%-os szintjével. Európában a hidrogént főleg a víz elektrolízisével állítják elő, atomerőművekben előállított villamos energia segítségével. A megújuló energiaforrásokból előállított hidrogén aránya ugyancsak jelentős (2050-ben 40%)
lesz. Az Európában termelt hidrogén hozzávetőleg háromnegyedét a közlekedés ágazat használja fel.
