AZ ENERGIAFELHASZNÁLÁS LEHETŐSÉGEI Energiafelhasználásunk eredete
Technikai fejlődésének fontos lépcsőfokát jelentette, amikor az ember az eszközhasználat mellett gépeket kezdett alkalmazni. Rövidesen egyre szélesebb körben használta ezeket a nem emberi vagy állati erővel működő berendezéseket. Ekkor sikerült az embernek először nemcsak hatékonyabbá tennie, hanem megsokszoroznia az ereje (energiája) felhasználását, ami persze nagyon tetszett neki. Mára az életünk minden területén jelen vannak azok a gépek, melyek növelik a termelékenységünket, hatékonyságunkat, kényelmünket, javítják a komfortérzetünket, és ENERGIÁT HASZNÁLNAK. Visszagondolva a mai, és az akár néhány tíz évvel ezelőtti egyéni energiafelhasználás különbségére, képet kaphatunk arról, hogy az eltelt időszakban milyen drasztikus mértékben növekedett az emberiség energiafelhasználása. Ez a növekedés azonban nemcsak az egyéni energiaszükséglet növekedéséből adódik, az energia-felhasználók számának emelkedése is jelentősen növeli a világ energiafelhasználását a jövőben (1. ábra).
1. ábra Ahhoz, hogy az ebből következő problémát pontosan megértsük, és a megértésen túl kezelni is tudjuk, fontos tisztában lenni azzal, hogy nagyrészt miért és mire épül a jelenkori energiafogyasztásunk. A már említet gépek megszületését követően az egyik legnagyobb feladat ezen berendezések konstruktőrei, tervezői számára az volt, hogy a gépek hatékonyságát növeljék. Ezt egyrészt újabb és újabb technikai fejlesztésekkel,
másrészt újabb energiahordozók alkalmazásával tudták megvalósítani. Gondoljunk csak bele, hogy az első gőzgépek a maguk 8-10%-os hatásfokával sok esetben még a gőzkazánok fűtéséhez szükséges szénmennyiség mozgatására is csak nehézkesen voltak képesek, majd a sikeres fejlesztéseknek köszönhetően 40% körüli hatásfokú gőzgépeket is sikerült építeni. Ezeknél a berendezéseknél ez jelentette nagyjából a technikai határt. Továbblépni másfajta – például nagyobb energiasűrűségű - energiahordozók használatával lehetett, s erre kínáltak megoldást a nem szilárd fosszilis energiahordozók, azaz a kőolaj és a földgáz. Ezen energiahordozók előnyét nemcsak a nagy energiasűrűség, hanem folyadék és gázhalmazállapotuk miatt a szilárd tüzelőanyagokhoz képest lényegesen könnyebb és olcsóbb szállíthatóságuk, valamint jól szabályozható adagolhatóságuk jelentette. Kiépültek ezek világméretű ellátó, elosztó hálózatai, melyeken keresztül a kitermelés helyszínétől a felhasználási pontig akár több ezer kilométeres távolságokra csővezetékeken keresztül jutottak el. Az ilyen energiahordozók felhasználásához kifejlesztett berendezések kis méretük, magas hatásfokuk és teljesítményük miatt nagyon gyorsan elterjedtek, és kiváltották az addig – gőzgépek kivételével – kizárólag megújuló energiával működő gépeket, mint a szélmalom, vízimalom vagy akár a vitorlás hajó, fatüzelésű kályhák, stb. Ekkor még nagyon távoli problémának tűnt, hogy a fosszilis energiahordozók készlete véges, és felhasználásuk nagyarányú növekedése a készletek gyors kimerülésével jár. Nagyon nehéz pontosan megadni, hogy ezen készletek rendelkezésre állása a jövőben még mennyi ideig biztosítható, de az kétség nélkül kijelenthető, hogy valamikor – belátható időn belül - el fognak fogyni. Egyszerűen azért, mert keletkezésük földtörténeti korral nézve sem elenyésző idejű, és felhasználásuk üteme összehasonlíthatatlanul gyorsabb ennél. Így még annak ellenére is fogynak a készletek, hogy a híradásokból évről-évre újabb mezők felfedezéséről értesülhetünk. Tudnunk kell azonban, hogy ezek a mezők azért kerültek nagyrészt napjainkban felfedezésre, mert az eddig használt eszközökkel ezek feltárása nem volt megoldható, mivel mélyen vagy rosszabb hozamot adó rétegekben helyezkednek el. Persze kitermelésük is költségesebb, azaz az áruk is magasabb lesz. A fosszilis energiahordozók használatának értékelésekor a fogyó készletek miatti emelkedő ár mellett meg kell említeni az ezek használatából eredő, ma már vita nélkül érzékelhető környezetkárosító hatásaikat is. Ma még ugyan nem szokás, de rövidesen mindennapi problémává fog válni, hogy a közvetett környezetkárosító hatás semlegesítésének költségeit is rá kell terhelni ezen energiahordozókra, ami az árukat még tovább emeli majd. Felvetődik tehát a kérdés, hogy hogyan elégítsük ki fogyó készletekkel az egyre növekvő igényeket. Választ adni egyszerű, vissza kell nyúlnunk a fosszilis energiahordozók előtti időkhöz, és az akkor használt energiaforrásokkal kell a növekvő hiányt pótolni. Persze gyakorlatban megvalósítani ezt sokkal nehezebb, hiszen láttuk azt, hogy a kőolajszármazékok elterjedésének milyen ésszerű és praktikus okai voltak. Ugyan az egykor leginkább vonzó tulajdonságuk, az olcsóságuk megszűnt, de a területi, időjárási, és szezonális viszonyoktól való független rendelkezésre állásuk még ma is az egyik legjobban hasznosítható energiává teszi őket az energiahordozók között. Tudnunk kell azonban azt, hogy az elmúlt évtizedekben a hagyományos - vagy nevezzük mostantól megújuló energiáknak - hasznosító berendezések hatásfoka jelentősen
növekedett, így az ezekkel előállítható, ténylegesen felhasználható energia mennyisége is jelentőssé tud válni az összenergia felhasználásunkon belül. Itt fontos tisztáznunk azt, hogy tulajdonképpen mi is az energia és honnan ered. Fizikai tanulmányainkból talán emlékszünk arra a meghatározásra, hogy „az energia az anyag vagy közeg munkavégző képessége”. Ezen munkavégző képesség fajtája szerint beszélhetünk mozgási-, helyzeti-, belső, kémiai, stb. energiáról. Felvetődik a kérdés, hogy ez hogyan állítható elő. S ugyan valószínűleg ezt is tanultuk az energia-megmaradás törvényéből, de nem biztos, hogy pontosan értettük meg; ugyanis energiát nem lehet előállítani. Hiszen ha „az energia nem vész el, csak átalakul” törvény igaz, akkor ezt úgy is megfogalmazhatjuk, hogy energiát nem lehet teremteni, előállítani - csak átalakítani, azaz egy rendelkezésre álló energiafajtát át tudunk más fajta energiává alakítani, de előállítani nem vagyunk képesek. Ez azt jelenti, hogy mindenképpen gazdálkodnunk kell a rendelkezésre álló forrásokkal, amit többféleképpen tehetünk meg. A legegyszerűbb - és fontos megjegyezni, hogy a leggyorsabb és legolcsóbb - eljárás az igényeink csökkentése, ami önmagában sajnos nem elegendő. Másik megoldás, mint azt már említettük, az új energiaforrások kiaknázása, és ezek felhasználási hatékonyságának növelése. Gondoljunk csak bele: az ember szellemi képessége mi mindent hozott létre, mennyi csodálatos dolgot teremtett, és ehhez mennyi energiát használtunk fel. Mégis azt kell látnunk, hogy a tüzet gyújtó ősemberhez képest energiafelhasználási módunk nem változott. Hiszen mi sem vagyunk többre képesek, mint hogy különböző energiákat a felhasználás igényei szerint – az energia-megmaradás törvénye alapján – átalakítunk egyikből a másikba. Az ősember két fadarabot egymáshoz dörzsölve mozgási energiát hőenergiává alakítva gyújtott tüzet, felszabadítva az anyag (fa) belső kémiai energiáját. Ma ugyan lényegesen jobb hatásfokkal, de ugyanezt tesszük szélesebb körben. A benzin kémiai energiáját mozgási energiává alakítjuk, ami autót hajt meg, vagy éppen aggregátort - és áramot állítunk elő, vagy hőt termelünk belőle. S rendelkezünk már azokkal a technológiákkal, amelyek szinte bármilyen energiából bármilyen más energiát képesek előállítani. Tehát, mint azt már említettem, a növekvő árak, a fogyó készletek, valamint környezetkárosító hatásai miatt szükséges a fosszilis energiahordozók kiváltása, helyettesítése. Erre jelenkori tudásunk és meglévő technológiáink szerint a ma reneszánszukat élő, oly divatos megújuló energiák jelenthetnek megoldást. Pontosan mit is értünk megújuló energiák alatt? Megújuló energiáknak nevezzük azokat az energiaforrásokat, melyek felhasználásuk során nem csökkennek, azaz korlátlan mennyiségben állnak rendelkezésre, ilyen például a nap, szél, vízenergia illetve a geotermikus energia. Megújuló energiaforrásnak nevezzük továbbá azokat az energiaforrásokat, melyek használatuk során csökkennek, de emberöltőnyi időn belül megújulnak, folyamatosan újratermelődnek, ilyen például a biomassza. Biomassza alatt azt az állati és növényi szerves anyag tömeget értjük, ami évente keletkezik. Ide soroljuk elsősorban fát, mezőgazdasági növényeket illetve az állattartás első és másodlagos termékeinek felhasználását, például a biogázt. Mint arra már az előzőekben utaltam, a megújuló energiák felhasználásnak jelenleg komoly korlátozó tényezői vannak. A kis energiasűrűség, a nagy mennyiség (2. ábra) miatt elvileg nem okozna problémát, azonban az időszakos, területi eloszlást mutató, nem felhasználástól függő rendelkezésre állás már gondot okoz, mivel jelenkori technológiai
fejlettségi szintünkön a legmeghatározóbb energiafajták (hőenergia és villamos energia) gazdaságos tárolása csak rövid, átmeneti ideig megoldható.
2. ábra Látható, hogy a napsugárzásból a fölre jutó energia sokszorosa a világ éves energiafelhasználásának, de a viszonylag kis energiasűrűség, és az időszakos rendelkezésre állás nagy mennyiségű felhasználhatóságát jelentősen korlátozza. Gazdasági, felhasználási szempontból az energiafelhasználásunk két különböző csoportra osztható: gazdasági, és közösségi célú, valamint életviteli és magánjellegű felhasználásra. Véleményem szerint rövidtávon az életviteli célú felhasználási területen tudunk jelentős fosszilis energia kiváltást megvalósítani, hiszen a megújuló energiák meglévő technológiákkal az ilyen jellegű, eloszlású és mennyiségű igényeket képesek kiszolgálni számottevő mértékben. Ma már léteznek olyan megújuló energiát hasznosító technológiák, melyek elérhető áron – reális megtérüléseket biztosítva – tudják önállóan ellátni egy épület egész éves hőigényét. Villamosenergia-ellátás vonatkozásában is léteznek ilyen berendezések, de az ezekkel való önellátás biztosítása ma még rendkívül költséges. Ahhoz, hogy a lakossági célú energiafelhasználás átalakítását tárgyalni lehessen, és ezt nemcsak műszaki, hanem gazdasági szempontból is meg lehessen tenni, fontos megtudni, hogy milyen az energiafelhasználásunk eloszlása. Az erre vonatkozó statisztikai adatok elég nagy eloszlást mutatnak, mely egyrészt a családok pénzügyi lehetőségeinek, másrészt a lakhatási körülmények (városias vagy falusi) különbözőségével magyarázható. Jó közelítéssel az alábbi eloszlás tekinthető reálisnak (1. táblázat):
Átlagos magyar háztartás energiafelhasználása (120 m2-es családi ház) megoszlás felhasználási mód
energiah.
Me
%
MJ
egységár mennyiség
fűtés használati melegvíz villamos energia
földgáz földgáz áram
m3 m3 kWh
65 9 12
90 304 123 Ft/m3 11 090 123 Ft/m3 16 671 41 Ft/kWh
közlekedés
benzin
l
14
19 450 300 Ft/l
összesen:
100
felhasználás
energia
hfok
költsége
3,62 Ft/MJ 3,62 Ft/MJ 11,39 Ft/MJ
85 85 100
384 112 Ft 47 173 Ft 189 870 Ft
8,98 Ft/MJ
30
582 072 Ft 1 203 227 Ft
137 516
1. táblázat A fenti táblázat adataiból készült, az energiafelhasználás %-os eloszlását mutató diagram (3. ábra): Átlagos magyar háztartás energiafelhasználásának eloszlása (%) 70
65
60 50
%
40 30 20 9
10
12
14
villamos energia
közlekedés
0 f űtés
használati melegvíz
3. ábra Valamint az 1. táblázat adataiból észült, költségeloszlást mutató diagramm (4. ábra): Átlagos magyar háztartás energiafelhasználásának költségeloszlása (Ft) 700 000 582 072
600 000 500 000 384 112
Ft
400 000 300 000
189 870
200 000 100 000
47 173
0 fűtés
használati melegvíz
4. ábra
villamos energia
közlekedés
Mint látható a fenti adatokból a legtöbb energiát a hőtermelésre fordítjuk, míg a legköltségesebb a közlekedésre fordított energia. Jelenlegi életvitelünk olyan, hogy nagyon nehezen mondunk le a kényelemről még akkor is, ha ennek fenntartása nagyon költséges. Gyakran elmondott példám az, hogy egy átlag család legdrágább használati eszköze az autó. Ez az eszköz – mint az a fentiekben látható a használtak közül az egyik legdrágább energiahordozóval működik, amit ráadásul rossz hatásfokkal használ fel. Így nyilvánvalóan a legköltségesebb üzemeltetésű eszköz, ennek ellenére még senkit nem láttam, aki eladta volna az autóját, és megújuló energiával működő „eszközt”, mondjuk lovat vett volna helyette. Fontos tehát leszögezni, hogy az energetikai mérleg és a gazdasági megtérülés számíthatóságán túl a fűtési rendszerek vizsgálatánál is fontos szempont a kényelem, melynek árát nagyon nehéz még egyénileg is, pláne általánosan kalkulálni, - hiszen mindenkinek mást ér. A következőkben felsorolnám azokat az általános szempontokat, melyek egy fűtési rendszer kiválasztásánál ma figyelembe vételre kerülnek: -
beruházási költség üzemeltetési költség kényelmi szint ellátás-biztonság üzemelés-biztonság gondozási igény önfenntartás
Burján Zoltán Vállalkozási vezető Pannonpellet Kft.
Nagykanizsa, 2008. október 27.
