AZ ENERGIAGAZDÁLKODÁS TUDOMÁNYOS MŰHELY EREDMÉNYEI THE SCIENTIFIC PERFORMANCE OF THE ENERGY MANAGEMENT SCIENTIFIC WORKSHOP

Műszaki Földtudományi Közlemények, 84. kötet, 1. szám (2013), pp. 27–39.

AZ ENERGIAGAZDÁLKODÁS TUDOMÁNYOS MŰHELY EREDMÉNYEI THE SCIENTIFIC PERFORMANCE OF THE ENERGY MANAGEMENT SCIENTIFIC WORKSHOP TIHANYI LÁSZLÓ1–SZEMMELVEISZ TAMÁSNÉ2 Absztrakt: A szerzők áttekintést adnak a Miskolci Egyetem által 2010-ben elnyert TÁMOP-4.2.1.B10/2/KONV-2010-0001 jelű kutatási projekt 1. sz. Kiválósági Központja keretén belül létrehozott „Energiagazdálkodás tudományos műhely”-nek a projekt két éves futamideje alatt végzett tevékenységéről. A kutatási projekt célkitűzéseiben, szervezeti struktúrájában és végrehajtási módszerében egyaránt újszerű volt a korábbi, lényegesen kisebb volumenű kari és intézeti kutatásfejlesztési (K+F) projektekhez képest. Nagy hangsúlyt kapott a kutatások interdiszciplináris jellegének az erősítése, a külső kapcsolatok építése és az eredmények folyamatos közreadása publikációk, konferencia-előadások, szakdolgozatok és diplomatervek, továbbá tudományos diákköri dolgozatok formájában. További fontos célkitűzés volt az egyes szakterületeken más kutatócsoportok által elért nemzetközi eredmények megismerése, a külföldi minta projektek tapasztalatainak feldolgozása, és azok tapasztalatainak figyelembevétele a projekt keretében kidolgozott javaslatok, módszerek és eljárások során. A szerzők a projekt lezárásához kapcsolódva áttekintést adnak az elért eredményekről Kulcsszavak: megújuló energiák, geotermikus energia, szén-dioxid leválasztása és tárolása, biogáz hasznosítás Abstract: The authors give a review of the two-year long research activity and scientific performance of the Energy Management Scientific Workshop set up within the framework of TÁMOP-4.2.1.B10/2/KONV-2010-0001 project. As compared to former, less comprehensive R & D projects realised at faculty or institutional levels, this large-scale research project brought several novelties considering the aims, organizational structure and operational methods. Special emphasis was put on the interdisciplinary nature of research, the extension of external co-operations and the persistent demonstration of research results in the form of publications, conference lectures, doctoral and degree theses, students' research papers. Other priorities were to gain deeper knowledge of international achievements in the selected scientific areas, to understand the best practice methods of foreign model projects, and to utilize these experiences when working out proposals for local pilot projects with new, innovative methods and procedures introduced. At the termination of the project, the authors evaluate the overall performance of the Workshop. Keywords: renewable energy, geothermal energy, carbon capture and storage, biogas utilization 1

DR. TIHANYI LÁSZLÓ, egyetemi tanár, a 2. Tudományos Műhely vezetője Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar, Kőolaj és Földgáz Intézet 3515 Miskolc-Egyetemváros [email protected] 2 DR. SZEMMELVEISZ TAMÁSNÉ, egyetemi docens Miskolci Egyetem, Műszaki Anyagtudományi Kar, Energia- és Minőségügyi Intézet 3515 Miskolc-Egyetemváros [email protected]

28

Tihanyi László–Szemmelveisz Tamásné

1. Bevezetés A nemzetközi klímavédelmi egyezmények célkitűzéseinek megfelelően az Európa Bizottság jelentős erőfeszítéseket tesz a megújuló energiaforrások részarányának a növelésére és a szén-dioxid-kibocsátás csökkentésére. Az „Európa 2020 – Az intelligens, fenntartható és inkluzív növekedés stratégiája” című kezdeményezés öt olyan kiemelt célkitűzést fogalmaz meg, amelyet az EU-nak 2020-ra teljesítenie kell. Az éghajlatváltozásra és az energiára vonatkozó célkitűzés értelmében a tagállamok kötelezettségként vállalták, hogy az üvegházhatást okozó gázok kibocsátását 20%-kal csökkentik, az energiafelhasználáson belül a megújuló energiaforrások részarányát 20%-ra növelik, és 2020-ra 20%-kal növelik az energiahatékonyságot. Ezek közül kettőnek az elérését illetően az EU jelenleg jó úton halad, az energiahatékonyságra vonatkozó célt azonban csak akkor fogja tudni teljesíteni, ha további erőfeszítéseket tesz. Ennélfogva az elsődleges feladat továbbra is az, hogy mindhárom 2020-ra szóló célkitűzés teljesüljön. Az alacsony szén-dioxid-kibocsátású, versenyképes gazdaság megvalósítása érdekében az EU-nak fel kell készülnie arra, hogy 2050-ig az 1990-es szintekhez képest 80%-kal csökkentse hazai kibocsátásait. A Bizottság részletekbe menő modellezési elemzést készített, amelyben több olyan lehetséges forgatókönyvet vett számba, amelynek révén e célok elérhetők. A forgatókönyvek 2020-ra 20%-os CO2 csökkenéssel számolnak. Ezen az úton haladva az 1990-es szinthez képest az első évtizedben (azaz 2020-ig) évente nagyjából 1%-os, a második évtizedben (azaz 2020-tól 2030-ig) 1,5%-os, a két utolsó évtizedben (azaz 2050ig) pedig 2%-os csökkenés valósulhat meg. Amennyiben egyre több költséghatékony technológia válik reálisan megvalósíthatóvá, nem kizárt a prognosztizáltnál nagyobb eredmények elérése sem. A kutatócsoport tagjai azonosultak az Európai Bizottság célkitűzéseivel, és azon munkálkodtak, hogy elősegítsék a merész célok elérését. Egyértelműen látható, hogy egyes tagállamok Magyarország előtt járnak ezen az úton. Akkor tudunk felzárkózni, ha tudásunkat folyamatosan bővítjük, és mások eredményeit, tapasztalatait felhasználva keressük a leghatékonyabb megoldásokat az energiaellátási folyamatban. 2. A kistelepülések megújuló alapú hőellátási lehetőségeinek vizsgálata Magyarország energiaimport függősége közelíti a 80%-ot, a lakossági energiafelhasználás a 40%-ot. Az importfüggőség csökkentésének egyik járható útja, a fosszilis energiahordozók elsősorban földgáz egy részének kiváltása megújuló energiahordozókkal. A TÁMOP projekt „Energiagazdálkodás” tudományos műhelyének egyik kutatási témája annak feltárása, hogy a kistelepülések hőellátásának milyen alternatív megoldásai járulhatnak hozzá a fent említett gondok enyhítéséhez. A kutatócsoport arra vállalkozott, hogy megalkosson egy olyan településre szabott energiaellátási modellt, amely lehetőséget nyújthat a felsorolt problémák legalább részbeni orvoslására. A Miskolci Egyetem adottsága, hogy szociológusok, antropológusok, közgazdászok, jogászok és mérnökök alkotta kutatócsoport kísérletet tehet a fenti célok megvalósítását megalapozó modell kidolgozására. A vizsgálatok azoknak a feltételeknek az

Az Energiagazdálkodás Tudományos Műhely eredményei

29

elemzésén alapulnak, amelyek elengedhetetlenek voltak egy kistelepülés fenntarthatósága szempontjából [1, 2]. Ezek a település népességmegtartó ereje (munkahely, iskola, élhető környezet…), a lakosság anyagi biztonságának megteremtése (a bevételek és kiadások összhangja), a faluközösség erősödése (a helyi értelmiség felelőssége és a civil kezdeményezések szerepe), végül a szolidaritás (a nehéz helyzetben lévő hátrányban élőkkel). A világgazdaságot, az Európai Uniót és benne Magyarországot is sújtó elhúzódó válság több mint a gazdasági lehetőségek szűkülése, több mint a növekedés lassulása. Mára nyilvánvalóvá vált, hogy a válság hatásait legjobban elszenvedők a gyenge gazdasági teljesítménnyel rendelkező régiók. Ezekben a térségekben a gazdasági és társadalmi különbségek tovább nőnek a lakosság különböző rétegei között, és a hátrányos helyzetben lévők leszakadása a mélyszegénységbe süllyedésüket eredményezi. A kutatócsoport véleménye szerint a kivezető utat a társadalmi és gazdasági gondok együttes feltárásával, majd a problémák kis lépésekben való megoldásával lehet megtalálni. A kutatásokat – köszönhetően a csoport összetételének – a jelenlegi helyzet feltárására több irányban végezték. A kutatómunka helyszínéül a Borsod-Abaúj-Zemplén megye nyugati részében, az Upponyi-hegységtől délnyugatra, a Bükk-hegységtől nyugatra fekvő, 850 lelket számláló Csernely községet választották. A kutatási feladat centrumába a település hőellátási rendszerének (intézményi és lakossági) kidolgozását helyezték. Ez nem csupán a gázalapú hőtermelés biomassza alapúra való átalakítását jelenti, hanem a decentralizált rendszer – nagyobbrészt egyedi gázfűtés – legalább részben centralizált kiépítését. Csernely közintézményei a település centrumában helyezkednek el, és az alábbiak alkotják: ún. új iskola a tornateremmel, régi iskola, óvoda, könyvtár, önkormányzat épülete benne egy szolgálati lakással, az egészségügyi ellátást biztosító rendelőintézet. A projekt célkitűzésében két fő feladat szerepelt: a közintézmények és a lakosság hőellátásának új szemléletű megoldása. A közintézmények hőellátását 1998–2011 között decentralizált rendszerben – egy-egy épületre kötve – gázkazánok látták el. 2011 őszén kezdődő fűtési szezonban a település visszatért a korábban, 1992–1998 között az intézmények hőellátását biztosító szilárd tüzelésre, ismét üzembe helyezve az 1992-ben telepített 2 db, egyenként 290 kW teljesítményű szén- és biomassza vegyes tüzelésre is alkalmas kazánt. A biztonságos hőellátáshoz a tüzelőberendezések rendelkezésre állásán kívül a tüzelőanyag beszerzésén, illetve előállításán (energianövény, másodnyersanyag) át vezet az út. A tüzelőanyag váltás sokrétű, több tudományág sikeres együttműködésén alapuló kutató-fejlesztő tevékenységgel és a település lakosságának és önkormányzatának tevékeny, cselekvő részvételével érhető el. A célok eléréséhez az alábbiakban részletezett feladatokat kellett elvégezni: a közintézmények, lakóházak energiahatékonyságának vizsgálata; a hőtermeléssel és szolgáltatással kapcsolatos teendők; a tüzelőanyagokkal kapcsolatos feladatok; egyéb megújuló energiahordozók (nap, szél, kommunális hulladék, biogáz) hasznosítási lehetőségeinek elemzése;


30

az energiatermelés és hőellátás környezeti hatásainak elemzése; a technológiai innovációs fejlesztés szociokulturális feltételrendszerének elemzése. A fentiekben ismertetett kutató-fejlesztő tevékenység részleteiről, és az elért eredményekről a kutatómunkában résztvevők a „Magyar Energetika” c. folyóirat 2012. évi Különszámában számoltak be. 14 000 2006

2011

12 000

ktoe

10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 Szlovénia Írország Luxemburg

Litvánia Észtország Görögország Szlovákia

Bulgária

Dánia Belgium Hollandia

Csehország Nagy-Britannia Lettország Magyarország

Románia Portugália

Olaszország

Finnország Lengyelország Spanyolország Ausztria

Németország Franciaország Svédország

0

1. ábra. Energetikai célra hasznosított fahulladék mennyisége az EU-tagállamokban Forrás: 12th EurObserv'ER Report, 2012

Az 1. ábrán az energetikai célra hasznosított fahulladék éves mennyisége látható az EU tagországaiban. A legtöbb országban a felhasználás növekedett a vizsgált időszakban. A 2012-ben elfogadott „Nemzeti Energiastratégia 2030” az Európai Uniós kötelezettségeinket is figyelembe véve készült [2]. Így nem kerülhető meg az „Az Európai Parlament és a Tanács 2009/28/EK irányelve (2009. április 23.)”, amely a klímaváltozás és energiahatékonyság területén három számszerű célt fogalmaz meg 2020-ra: a megújuló energiaforrások részarányának 20 százalékra növelését, a teljes energiafelhasználás 20 százalékos mérséklését, valamint az üvegházhatású gázok kibocsátásának 20 százalékos csökkentését (az 1990-es bázisévhez képest) [3]. A kutatómunka eredményeinek a gyakorlatba való sikeres átültetése esetén mindhárom elvárás teljesítéséhez hozzájárulhatnak a kistelepülések. A döntő mértékben biomassza energiaforrásra alapozott hőtermelés növeli a megújulók részarányát a teljes energiafelhasználáson belül. Ha a biomassza helyben megtermelt energianövény vagy mező-, erdőgazdálkodási melléktermék, sikerrel járulhat hozzá az üvegházhatású gázok csökkentéséhez. További javulás érhető el, ha a hőtermelés átalakítása együtt jár épületenergia hatékonyság növelő beruházásokkal is, teljesülhetnek az energiafelhasználás csökkentésére irányuló hazai vállalásaink is.


31

14 000 Kapcsolt villamos-energia és hőtermelés

12 000

Csak villamos-energia termelés

TWh

10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 Bulgária

Lettország

Írország

Románia

Litvánia

Szlovákia

Szlovénia

Észtország

Csehország

Franciaország

Portugália

Magyarország

Olaszország

Spanyolország

Dánia

Belgium

Ausztria

Hollandia

Lengyelország

Nagy-Britannia

Finnország

Svédország

Németország

0

2. ábra. Villamosenergia fahulladékból az EU-tagállamokban Forrás: 12th EurObserv'ER Report, 2012

A 2. ábrán látható, hogy számos tagállamban alkalmazzák a kapcsolt villamosenergiaés hőtermelést, amelynek a hatékonysága sokkal jobb, mintha csak villamos energia vagy csak hőenergia termelésre használják a fahulladékot. Az a tény, hogy az ábra Magyarországra vonatkozóan fahulladékból „csak” villamosenergia-termelést mutat, azt jelzi, hogy a fahulladékot is tüzelő erőművek nem képesek a hulladékhőt értékesíteni. Ebben az esetben a hazai erőművekben a tüzelőanyagra vonatkoztatott hatásfok alig éri el a 30%-ot. Ha ugyanezt a fahulladékot hőtermelési (lehetőleg távfűtési) célból tüzeljük, a hatásfok eléri, sőt korszerű technológia alkalmazásával meghaladhatja a 80%-ot. A nemzetközi összehasonlítás alapján úgy tűnik, akkor zárkózhatunk fel mielőbb a nálunk jobban teljesítő országokhoz, ha az energiahatékonyságnak elsődlegességet biztosítva használjuk fel energiaforrásainkat. 3. Geotermikus energia hasznosítása Magyarország geotermikus potenciálja Közép-Európában lényegesen nagyobb a szomszéd országokénál. A földhő balneológiai felhasználása több évezredes, energetikai felhasználása több évszázados múltra tekint vissza. Ennek ellenére a földhő mint energetikai termék, életciklusának az elején jár. Az alkalmazott technológiák még jelentősen fejleszthetők, továbbá a kitermelhető geotermikus potenciálnak csupán apró töredéke került kiaknázásra. Konzervatív becslések szerint is Magyarország geotermikus potenciáljának 6%-át hasznosítják, 94% kiaknázatlan. Hangsúlyozni kell azt is, hogy a földhő hőszivattyús hasznosításnak a háztartási szektorban folyamatosan nő a részaránya. Ugyancsak folyamatosan növekszik a geotermikus energia hasznosításának részaránya a


32

700 Beépített kapacitás

600

Geotermikus energia hasznosítás

500 400 300 200 100 Lettország

Írország

Litvánia

Nagy-Britannia

Czehország

Spanyolország

Belgium

Hollandia

Dánia

Portugália

Lengyelország

Szlovénia

Görögország

Ausztria

Bulgária

Németország

Románia

Szlovákia

Magyarország

Franciaország

0 Olaszország

Beépített kapacitás [MWth] Energia hasznosítás [ktoe]

távhőszolgáltatásban és a mezőgazdasági, továbbá az ipari szektorban. Magyarországon a kis- és közepes entalpiájú geotermikus források a jellemzők, ezeknek villamosenergiatermelésre történő hasznosításuk számos esetben gazdaságossági korlátba ütközik. A szakterület hazai sajátossága, hogy egyrészről a kapcsolódó vállalkozások viszonylag keveset költenek kutatás-fejlesztésre, másrészről a geotermikus kutatás-fejlesztéssel foglalkozó szakemberek eredményeiknek csak töredékét publikálják. Ez a folyamat gerjeszti önmagát, és a hazai geotermikus energia szakma műszaki-technológiai fejlődése nem tudja kellőképpen segíteni új és korszerű rendszerek megjelenését. A Miskolci Egyetem azért van kedvező helyzetben, mert a Műszaki Földtudományi Kar keretében folyó tudományos és K+F tevékenység során lehetőség van a geotermikus energiatermelés és -hasznosítás elméleti és gyakorlati kérdéseinek komplex megközelítésére. Az elmúlt évtizedekben kialakult az a tudományos potenciál, amely alapja lett egy geotermikus tudományos műhelynek. A Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Karán több mint két évszázada művelik a földtudományokat és a kapcsolódó bányászati tudományokat. A geotermikus energia földtani-geológiai és geofizikai kutatása sok tekintetben azonos a szénhidrogén kutatással. Ugyanez igaz a felszíni technológiákra is, a termelési, szállítási és üzemeltetési rendszerekre is. Természetesen a réteg-kút-felszíni technológiából álló geotermikus energiatermelő rendszereknek is vannak sajátos jellegzetességeik.

3. ábra. A geotermikus energia közvetlen hasznosítására szolgáló beépített kapacitások és a tényleges energia hasznosítás mértéke az EU-tagállamokban 2011-ben Forrás: 12th EurObserv'ER Report, 2012

A 3. ábrán látható a geotermikus energia hasznosítás hatékonysági problémája: jelentős nagyságú kiépített kapacitással is csak korlátozott mennyiségű energia nyerhető. Ennek


33

Bulgária

Szlovákia

Litvánia

Görögország

Magyarország

Szlovénia

Észtország

Írország

Belgium

Dánia

Csehország

Lengyelország NagyBritannia Olaszország

Ausztria

Hollandia

Finnország

Franciaország

Németország

5 000 4 500 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0 Svédország

MWth

javításához még jelentős innováció szükséges. A 4. ábra viszont arra hívja fel a figyelmet, hogy a hőszivattyús földhő hasznosításban Magyarországon még nagy lehetőségek vannak. 2011

4. ábra. Földhő hasznosító hőszivattyúk beépített kapacitása 2011-ben Forrás: 12th EurObserv'ER Report, 2012

A projektben részt vevő egyetemi oktatók és kutatók, továbbá a külső munkatársak publikációkkal, konferencia előadásokkal, oktatási anyagokkal járultak hozzá a geotermikus energia hasznosítására vonatkozó tudásbázis szélesítéséhez, a megújuló energiák részarányának a növeléséhez. A zárt rendszerben visszasajtoló technológiával üzemelő földhő termelő rendszerek bocsátják ki a legkevesebb káros anyagot a légkörbe. A geotermikus energiatermelés növekedésével a káros anyag kibocsátás jelentősen csökkenthető. További eredmény, hogy a szakmai szervezetekkel közösen rendezett munkaértekezleteken széles körű ismeretek átadására került sor, ami változást eredményezhet a felhasználók és a szakemberek gondolkodásmódjában egyaránt. A lakossági és szakmai beruházók alaposabb tárgyi ismerettel, referenciaprojektek alapján dönthetnek saját energetikai beruházásaikról. A projekt résztvevői által végzett kutatómunka szükségszerűen beépül az egyetemi oktatási folyamat minden szintjébe is. A hallgatók részére tudományos diákköri-, szakdolgozat- és diplomaterv témák kiírását teszi lehetővé, és várhatóan erősíteni fogja a kutatócsoportban jelenleg is folyó tehetséggondozó programokat. 4. Szén-dioxid leválasztása és tárolása föld alatti tároló rétegekben Az Európai Bizottság számos dokumentumot fogadott el a fenntartható fejlődéssel kapcsolatban. Legutóbb 2011. március 8-án munkadokumentumként adta közre a „2011. évi európai energiahatékonysági terv”-et. A fődokumentum és a mellékletek részletesen

34


összefoglalják azokat a feladatokat, amelyeket a közeljövőben végre kell hajtani. A dokumentum mellékletei számszerűen is tartalmazzák azokat a területeket, amelyeken a legkisebb ráfordítással lehet energiahatékonysági eredményeket elérni. Magyarországon a Nemzeti Erőforrás Minisztérium 2011. május hónapban hozta nyilvánosságra a „Nemzeti Energiastratégia 2030” c. dokumentumot, amelynek a célkitűzése teljes összhangban van az Európai Bizottság célkitűzéseivel. A kormány célja az Energiastratégia megalkotásával az energia- és klímapolitika összhangjának megteremtése a gazdasági fejlődés és a környezeti fenntarthatóság szem előtt tartásával, az elfogadható energiaigény és az energetikai fejlesztések jövőbeli irányainak meghatározása, valamint a magyar energetika jövőképének kialakítása az energiapiaci szereplők bevonásával. A „Nemzeti Energiastratégia 2030” részletes javaslatokat tartalmaz a magyar energiaszektor szereplői és a döntéshozók számára, valamint egy 2050-ig tartó útitervet is felállít, amely globális, hosszabb távú perspektívába helyezi a 2030-ig javasolt intézkedéseket. A részletes hatástanulmányok egy-egy adott döntési pont előtt kell majd rendelkezésre álljanak, a lehető legtöbb friss adatot és információt szolgáltatva a döntés előkészítéshez. A XXI. század nagy kihívásainak egyike az energiaellátás fenntartható biztosítása. Az energetikában az elkövetkező időszakban egy paradigmaváltásnak kell bekövetkezni mind a keresleti, mind a kínálati oldalon. A napjainkban még széles körben uralkodó „olcsó és korlátlan mennyiségben rendelkezésre álló energia” tévhitet fel kell adni. A XX. században kialakult fogyasztási szokások nem lesznek a jövőben fenntarthatók. Saját jövőnk és a következő nemzedékek szükségleteinek biztosítására, valamint az élhető környezet megőrzéséhez halaszthatatlan a mielőbbi szemléletváltás az energetika terén is. A gazdaság teljesítőképessége és a társadalom jóléte a biztonságosan hozzáférhető és megfizethető energiától függ, ezért Magyarország jövőjének egyik legnagyobb kihívása az energiával kapcsolatos kérdések megválaszolása. A fenntartható energetikai rendszerek kialakítása évtizedeket vesz igénybe, ezért mielőbb elő kell készíteni a jövőbeni fejlesztésekre vonatkozó döntéseket. Az energiahatékonysági célkitűzések önmagukban is kedvező hatással lesznek az üvegházhatású gázok (ÜHG) kibocsátására. Ugyanakkor az elmúlt évtizedek energetikai trendjeiből látható, hogy folyamatosan növekszik az egy főre jutó villamosenergiafelhasználás mértéke. Ennek oka nyilvánvaló, a villamos energia használható a legtöbb célra. Az Energiastratégia fókuszában az energiatakarékosság, a hazai ellátásbiztonság szavatolása, a gazdaság versenyképességének fenntartható fokozása áll. Ez a garanciája annak, hogy az energetikai szektor szolgáltatásai versenyképes áron elérhetők maradnak a gazdasági szereplők, valamint a lakosság számára a szigorodó környezetvédelemi előírások és a hosszabb távon csökkenő szénhidrogénkészletek mellett is. A fentiekkel összhangban az Energiagazdálkodás tudományos műhelynek és azon belül a „Szén-dioxid tárolás” kutatócsoportnak a célkitűzése az energiafelhasználás következtében képződő szén-dioxid kibocsátásának a csökkentése elsősorban föld alatti tárolókban történő elhelyezéssel. A kutatómunka során a kutatócsoport nagy hangsúlyt helyezett a nemzetközi összehasonlító elemzésekre és a CCS-technológia alkalmazásával megvalósult, illetve


35

tervezett nemzetközi kísérleti projektek (pilot projects) elemzésére. A kísérleti projektekről szóló publikációkban közölt adatok segítségével számos esetben lehetőség nyílt olyan technológiai számításokat végezni, amelyek nagymértékben szélesítették a kutatók ismereteit a CCS-technológiával kapcsolatban, segítettek a lehetőségek és korlátok behatárolásában.

CO2 kibocsátás [kg/fő]

16 000 14 000 12 000 10 000 8 000 6 000 4 000 2 000

Villamos áram és hőtermelés Közlekedés

EU - 27

Portugália

Magyarország

Svédország

Franciaország

Szlovák Közt.

Spanyolország

Olaszország

Szlovénia

Egyéb energ. szektor saját fogy. Egyéb szektorok

Görögország

Egy. Királyság

Lengyelország

Ausztria

Dánia

Írország

Németország

Belgium

Cseh Közt.

Hollandia

Finnország

Észtország

-

Gépipar és építőipar

5. ábra. Az EU-tagállamok CO2-kibocsátásának a struktúrája Forrás: CO2 Emissions from Fuel Combustion (2012 Edition), IEA, Paris

Az 5. ábrán az EU-tagállamok CO2-kibocsátásának a struktúrája látható a 2010-es adatok alapján. Látható, hogy országonként különböző mértékben ugyan, de a szén-dioxidkibocsátás döntő részét az erőművek, a közlekedés és az egyéb szektorokba besorolt háztartási szektor adja. A szén-dioxid-kibocsátás csökkentésére irányuló eljárásoknak és technológiáknak elsőként a felsorolt szektorokat indokolt célba venni. Azt is hangsúlyozni kell, hogy a felsorolt szektorok közül egyedül az erőművek a koncentrált kibocsátó források, a közlekedési és a háztartási szektorban nagyszámú, de kis intenzitású forrás eredményezi a jelentős nagyságú eredő kibocsátást. A 6. ábrán Magyarország és a szomszédos országok 1990–2010 közötti időszakra vonatkozó tényleges, és a 2013. márciusi uniós jogszabályban rögzített kibocsátási jogosultság időbeni változása látható. A közelmúltban közzétett kibocsátási jogosultságok alapján megállapítható, hogy az EU 2020-ig lényeges szén-dioxid-kibocsátás csökkenéssel nem számol.


36

Szén-dioxid kibocsátás [millió t/év]

200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1990

1995 Magyarország

2000 Ausztria

2005 Szlovénia

2010 Horvátország

2015 Románia

2020 Szlovákia

6. ábra. Tényadatok és az éves tagállami kibocsátási jogosultságok a 2013–2020-as időszakban Forrás: CO2 Emissions from Fuel Combustion (2012 Edition), IEA, Paris, EU Bizottság 2013/162/EU sz. határozata, 2013.

5. Biogázok hasznosítása A biogáz egy gyűjtőfogalom, minden olyan gázt biogáznak neveznek, amely szerves anyagok bomlása során képződik természetes vagy mesterséges körülmények között. Általában három fajtáját különböztetik meg. A csatornagáz a kommunális vagy ipari szennyvizek tisztítása és ártalmatlanítása során, a depónia gáz pedig a hulladéklerakókban képződik a lerakókban elhelyezett háztartási és egyéb szerves anyagok bomlásából. Ez utóbbi gázokat a hulladéklerakókban kialakított kutak segítségével gyűjtik össze. Végül a harmadik típusú biogáz a mezőgazdasági (növénytermesztési és állattenyésztési) hulladékokból képződik külön erre a célra épített létesítményekben. A biogáz általános jellemzője, hogy nyers állapotban 50–60% metánt és 40–50% szén-dioxidot tartalmaz. Kis mennyiségben tartalmazhat egyéb gázkomponenseket is, és általában vízgőzzel telített. Mindhárom gázfajtának közös jellemzője, hogy összetétele szezonálisan változik, mivel az alapanyagot jelentő biomassza szervesanyag-tartalma is szezonálisan változó. Ha a különböző biogázokat nem gyűjtik össze és nem hasznosítják, akkor azok a légkörbe távoznak, és hozzájárulnak az üvegházhatás erősítéséhez.


37

350 300

Depónia gáz

Csatornagáz

Egyéb biogáz

ktoe

250 200 150 100 50 Luxemburg

Lettország

Magyarország

Szlovénia

Portugália

Szlovákia

Finnország

Írország

Görögország

Dánia

Svédország

Belgium

Lengyelország

Ausztria

Spanyolország

Csehország

Hollandia

0

7. ábra. Energiatermelésre hasznosított biogázok 2011-ben Forrás: 12th EurObserv'ER Report, 2012

A 7. ábrán látható a tagállamokban hasznosított biogázok mennyisége. A négy legnagyobb biogáz termelő és hasznosító országot, Németországot, Nagy-Britanniát, Olaszországot és Franciaországot lehagytuk az ábráról annak érdekében, hogy Magyarország adatai összehasonlíthatók legyenek. A nemzetközi összehasonlításból látható, hogy Magyarországon a biogáz termelés, illetve hasznosítás jelentősen elmarad a szomszédos országokétól. Fontos kérdés, hogy a biogáz termelő technológiai rendszernek mi legyen a „végterméke”. Egyik lehetőség a biogáz értékesítése célfogyasztónak, vagy megfelelő előkészítés és kondicionálás után betáplálni a közcélú gázellátó rendszerbe. Ez utóbbi esetben a jelentős szén-dioxid-tartalmat le kell választani, és a gáz energiatartalmát a szabványban megadott határértékek közé beállítani. A gáznak az előzőek szerinti tisztítása és kondicionálása általában jelentős költségráfordítást igényel. Az előző esetben a folyamat „végterméke” az értékesítésre kerülő gáz. Kisebb költségráfordítást igényel, ha a termelt biogázt egyszerű és olcsó eljárással tisztítják és gázmotor segítségével villamosenergiatermelésre használják. Ebben az esetben villamos energia a „végtermék”. Ez utóbbi megoldásnál javítja a rendszer gazdaságosságát, ha lehetőség van a „hulladékhő” hasznosítására is. A gázmotor hűtővizének a hőjét technológiai és/vagy kommunális célra lehet felhasználni. Általában a mezőgazdasági hulladékok megsemmisítésére létesített biogáz telepeknél alkalmazzák a kapcsolt villamosenergia- és hőtermelést. A rendszerek gazdaságosságát nagymértékben befolyásolja a villamos-enegia átvételi ára. A Miskolci Egyetem 2005–2006 között konzorciumi tagként részt vett a biogázok termelésére és felhasználására irányuló nemzetközi kutatási projektben [14, 15]. Jelen kutatási projekt keretében – a 2010–2013 közötti időszakban – a kutatócsoport tagjai a korábbi tudásbázisra építve tudtak továbblépni és eredményes munkát folytatni.

38


6. Következtetések Visszatekintve a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt kutatási időszakára megállapítható, hogy az „Energiagazdálkodás tudományos műhely” kutatói az újszerű feladatot sikeresen oldották meg. A célok megvalósítása érdekében szoros együttműködés alakult ki a műszaki karok intézetei között és számos, a projektbe bevont külső résztvevővel. Külön ki kell emelni, hogy a várakozást messze meghaladta az a sikeres együttműködés, amely a műszaki és nem-műszaki, továbbá a társadalomtudományi karok oktatói-kutatói között kialakult. A különböző szemléletmódok és módszerek nem vezettek konfliktusokhoz, hanem kiérleltebb és magasabb szintű, a társadalom szempontjából hasznosabb megoldásokat eredményeztek. A tervezettnél lényegesen több doktorandusz és egyetemi hallgató kapcsolódott be a kutatómunkába. Kiemelkedő szintű PhD-értekezések, diplomatervek és szakdolgozatok, továbbá értékes tudományos diákköri dolgozatok születtek. A projektben résztvevők által publikált eredmények magyar és idegen nyelven, hazai és nemzetközi folyóiratokban jelentek meg. A Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Kara a projekt ideje alatt alapította és indította el a „Geosciences and Engineering” c. angol nyelvű kiadványát, amelynek az első két kötete a projekt időtartama alatt jelent meg, a harmadik kötet megjelenése a közeljövőben várható [11, 12]. A hazai szakmai folyóiratok is készséggel adtak lehetőséget a projekthez kapcsolódó tematikus vagy különszám kiadására [13]. A konferencia-előadások minden várakozást meghaladó nagy száma azt jelenti, hogy a kutatási eredményeket a szakemberek széles köre megismerhette. Külön öröm, hogy a konferenciákon nagy számban vállaltak előadást doktoranduszok és fiatal kollégák is. Köszönetnyilvánítás ,,A tanulmány a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.” IRODALOMJEGYZÉK [1] Nemzeti Energiastratégia. 2030. Nemzeti Fejlesztési Minisztérium, 2012, p. 136. [2] Magyarország Energiapolitikája. 2007–2020. A biztonságos, versenyképes és fenntartható energiaellátás stratégiai keretei. Budapest, GKM, 2007. június [3] Az Európai Parlament és a Tanács. 2009/28/EK irányelve, 2009. április 23. http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2009:140:0016:0062:hu:PDF [4] 12th EurObserv'ER Report. Forrás: http://www.eurobserv-er.org/ [5] 2013/162/EU: A Bizottság határozata (2013. március 26.) a 406/2009/EK európai parlamenti és tanácsi határozat szerinti, a 2013–2020-as időszakra vonatkozó éves tagállami kibocsátási jogosultságok meghatározásáról. Hivatalos Lap L 090, 28/03/2013. pp. 0106–0110. [6] Energy Roadmap. 2050 (Energia-útiterv 2050), 2011. [7] Az alacsony szén-dioxid-kibocsátású, versenyképes gazdaság 2050-ig történő megvalósításának ütemterve. 2011. [8] Európai energiapolitika. 2011.


39

[9] Energy 2020 – A strategy for competitive, sustainable and secure energy. 2010. [10] Műszaki Földtudományi Közlemények. A Miskolci Egyetem közleménye, 83. kötet, 1. szám, (2012) [11] Geosciences and Engineering. A Publication of the University of Miskolc, Volume 1, Number 1, (2012) [12] Geosciences and Engineering. A Publication of the University of Miskolc, Volume 1, Number 2, (2012) [13] Magyar Energetika különszám. 2012. [14] Methode zur Auswertung der Nutzungsmöglichkeiten der Quellen Biogas, Klärgas, Deponiegas und Grubengas und zur Planung effektiver energietechnischer Nutzung dieser Quellen, (A biogáz-, csatornagáz-, depóniagáz- és bányagázforrások hasznosítási lehetőségeinek értékelési módszere és e források hatékony felhasználása energiatermelésre). Kutatási zárójelentés. 2006. [15] REDUBAR EIE/06/221/SI.442663 Investigations targeted to the creation of legislative instruments and the reduction of administrative barriers for the use of gaseous fuels produced from renewable energy sources for heating and cooling. Kutatási jelentések. 2009.

AZ ENERGIAGAZDÁLKODÁS TUDOMÁNYOS MŰHELY EREDMÉNYEI THE SCIENTIFIC PERFORMANCE OF THE ENERGY MANAGEMENT SCIENTIFIC WORKSHOP

Recommend Documents