Dr. Munkácsy Béla − Borzsák Sarolta − Egri Csaba Az Ister-Granum Eurorégió magyarországi területének napenergia potenciáljai − összegzı kutatási jelentés − A napenergiában rejlı potenciálok kapcsán látnunk kell, hogy azt nagyban befolyásolja, hogy milyen beépítettségő és ebbıl fakadóan mekkora területet veszünk számításba a vizsgálatok során. Elemzésünkben abból indultunk ki, hogy természeti (mezıgazdasági mővelés alatt álló, erdıvel borított) területet nem vizsgálunk, hiszen − bár külföldi példák akadnak rá − valószerőtlen, hogy ezeken a területeken napenergia hasznosításával kapcsolatos projektek jöjjenek létre a közeljövıben. A vizsgálataink során tehát elsısorban a mesterséges felszínekre fókuszáltunk. Munkamódszerünket az alábbiakban foglalhatjuk össze: 1. lépés: Egy mintaterület kijelölése: Dorogi Kistérség, valamint Esztergom A Dorogi Kistérség 15 települése: Annavölgy, Bajna, Csolnok, Dág, Dorog, Epöl, Kesztölc, Leányvár, Máriahalom, Nagysáp, Piliscsév, Sárisáp, Tokod, Tokodaltáró, Úny 2. lépés: A mintaterület valamennyi településére elvégeztünk egy légifelvételek elemzésére alapozott vizsgálatot. A felhasznált légifelvételek 0,5 méteres felbontású, 2005-ben készült, tömörítetlen ortofotók, amelyeken a digitalizálási feladatokat ArcView 3.2 szoftver segítségével végeztük el. A településeken minden olyan lakóépületet számításba vettünk, amelyen a tetı alkalmas a napenergia hatékony hasznosítására, vagyis déli tájolású, vagy tájolása attól keleti vagy nyugati irányban 45°-ban eltér (a tetıgerinc 45-135°). A paramétereknek megfelelı tetıfelületek pontos kiválasztásához a GPS Pathfinder Office 2.90 szoftvert használtuk. A további elemzések megkönnyítése érdekében a ferde és lapos tetıket egymástól eltérı módon jelöltük, illetve az egy épületen található esetlegesen több felületet összevonva kezeltük. A kapott eredményeket az alábbi táblázat összegzi. 1. táblázat A napenergia hasznosítására alkalmas tetıfelületek a Dorogi Kistérségben
Telepules Annavölgy Bajna Csolnok Dág Dorog Epöl Esztergom Esztergom kertváros Kesztölc Leányvár Máriahalom Nagysáp Piliscsév Sárisáp Tokod Tokodaltáró Úny
Összes Átlagos Maximális Összes Alkalmas Alkalmas 2 2 2 lakás (db) háztetık (db) háztetık (%) tetıterulet (m ) tetıterület (m ) tetıterület (m ) 450 129 29 8048 62 371 720 389 54 23848 61 436 1182 809 68 42385 52 538 352 295 84 18208 62 362 5152 1068 21 120564 113 4385 250 124 50 5397 44 177 2550 293236 115 6903 976 69234 71 2910 1020 541 53 27228 50 397 650 289 44 11466 40 190 240 106 44 6528 62 474 500 284 57 12050 42 201 910 487 54 17532 36 958 1100 611 56 29475 48 984 1620 520 32 23313 45 454 1010 455 45 28892 63 359 268 198 74 11166 56 729
1. ábra: Napenergia-hasznosításra alkalmas tetıfelületek A Dorogi Kistérségben és Esztergom területén
3. lépés: A vizsgálat megállapításait összegzı táblázat segítségével az alábbi eredményekre jutottunk: a) a napenergia hasznosítás kapcsán számításba vett épületek aránya 21% és 84% között változik. A nagyon alacsony értékek két tényezıre vezethetık vissza. a. Dorog esetében a statisztikai adatok szerint a lakások száma 5152, az alkalmas épületek száma 1068. Figyelembe kell azonban venni, hogy a városias beépítésbıl fakadóan az épületek jelentıs része nem egy, hanem több lakást
jelent. Erre utal az is, hogy az alkalmas tetıfelületek átlagos területe a falvakra vonatkozó adatoknak mintegy kétszerese. Ha figyelembe vesszük az ebbıl fakadó torzítást, akkor a napenergia-hasznosítás szempontjából számításba vehetı épületek tekintetében átlagértéknek 53% adódik. b. Az alacsony értékek a falusias beépítettségő települések esetében arra hívják fel a figyelmet, hogy a i. kedvezıtlen településszerkezet, ii. a rosszul kialakított utcahálózat, iii. a hibásan tervezett telekbeosztás következtében az épületek többsége sajnos nem rendelkezik délies kitettségő tetıfelülettel. Véleményünk szerint a falvak esetében az 50% alatti értékek egyértelmően alacsonynak tekintendık és a fenti problémák valamelyikével magyarázhatók. Elemzésünk szerint ilyen problémával küzdenek az alábbi települések: Annavölgy 29% Tokod 32% Máriahalom 44% Leányvár 44% Tokodaltáró 45% Epöl 50%
2. ábra: Napenergia-hasznosításra kevéssé alkalmas településszerkezet és utcahálózat Máriahalmon
b) Az napenergia hasznosítására alkalmas tetıfelületek átlagos területe településenkénti bontásban 36 m2 (Piliscsév) és 115 m2 (Esztergom) között változik. A vizsgált mintaterületen átlagértéknek 53 m2 adódik, ha nem vesszük számításba a
nagyobb települések adatait (amelyek torzítanak abból fakadóan, hogy ott az épületek egy részében több lakás is van). Lényeges momentum, hogy a napelemes villamosenergia-termelés esetében családonként 4 kW teljesítményő rendszerek kialakítása tekinthetı általánosnak, ami a jelenlegi technológia figyelembe vételével mintegy 30 m2 tetıfelületet igényel. A használati melegvíz igény fedezésére 4-6 m2nyi napkollektor beépítésével kell számolni. A fenti területszükséglettel a nyári idıszakban 80-100% között lehet fedezni egy átlagos magyar család villamos energia és melegvíz igényét, a téli idıszakban ennél alacsonyabb, 20-40%-kal számolhatunk.
3. ábra: Napenergia-hasznosításra alkalmas településszerkezet Dágon
4. lépés A kapott eredményeket extrapolálhatjuk az Ister-Granum Eurorégió teljes területére. Az Eurorégió magyarországi területe 1345,68 km2, 53 települést foglal magába, ahol mintegy 56 542 lakóépület található. Ha a fentiekben kiszámított adatokat alkalmazzuk, akkor a lakóépületek 53%-a rendelkezik délies kitettségő tetıfelülettel, vagyis összesen 29967 épület. Az átlagos 53 m2-es tetıterülettel számolva az Eurorégióban − csak az épületeket figyelembe véve − mintegy 1 588 000 m2 felület áll rendelkezésre a napenergia hasznosítására.
4. ábra: Ideális adottságú településszerkezet (Esztergom)
5. lépés A napenergia hasznosítására kidolgozott különféle technológiák segítségével a 4. lépésben kapott, közel 1,6 millió m2-nyi felületen természetesen más-más hatásfok elérésével, más-más típusú másodlagos energiahordozó állítható elı. Ha a napelemes villamosenergia-termelésre számítunk technikai potenciált, akkor − 7,5 m2/kW átlagos teljesítménnyel kalkulálva − csak az épületekre vetítve mintegy 210 MW villamos teljesítmény adódik. Ezt figyelembe véve megállapítható, hogy a térségben csak a meglévı épülethálózat napenergia-hasznosításra alkalmas elemeinek felhasználásával éves szinten mintegy 44 000 MWh villamos energia állítható elı – 10%-os hatásfokkal és 2100 óra/év napsütéses órával számolva (Bletterie, B. – Heidenreich, M. 2003). Az Eurorégióban élı 152-153 000 fıre vetítve ez lakosonként körülbelül 0,25-0,3 MWh/év eredményt ad. Európa nyugati és északi országaiban az átlagfogyasztó 0,5-1 MWh/év villamos energiát használ fel (Nørgård, J. S. 1995), vagyis megállapítható, hogy a tavasztól ıszig terjedı idıszakban a mégoly szerény hatékonyságú napelemek is képesek volnának 100%-ban biztosítani az Eurorégió lakosságának villamosenergia-szükségletét. A téli félévben számításaink szerint kb. 20-30%-os arányban lehetne a napelemekkel termelt villamos árammal számolni. Ugyanez napkollektoros melegvíz-elıállításra számolva a magasabb hatásfokból fakadóan jóval kedvezıbb eredményt ad. 1,5 m2/kW (rendszerenként ~ 5 m2 helyigény) átlagos teljesítményt figyelembe véve az Eurorégióban található épületek tetıfelületén kb. 1000 MW teljesítményő napkollektor helyezhetı el. A használati-melegvíz igény ilyen berendezésekkel a nyári félévben 100%-ban a téli félévben 20-40%-ban fedezhetı. A levegıs kollektorok 4 m2/kW teljesítménnyel segítenek rá a főtésre az ısztıl tavaszig terjedı idıszakban. A technikai potenciáljuk tehát hozzávetılegesen 400 MW az Eurorégió magyarországi területén. A levegıs és folyadékos napkollektorok együttes alkalmazásával nem csak a használati melegvíz-igény, de akár a főtési energiafelhasználás 30-40%-a is kiváltható.
6. lépés A fenti adatok csak a háztetıkre vonatkoznak. Ha teljes képet akarunk kapni a valódi lehetıségekrıl, látnunk kell, hogy további alkalmazásokat is figyelembe vehetünk a) az épületek déli oldalának függıleges felületei is alkalmasak kollektorok elhelyezésére (a levegıs kollektorokat például általában ide építik be). E tekintetben ugyancsak vissza kell utalnunk vizsgálatunk 3. lépésében tett megállapításunkra, miszerint a települések egy része a településszerkezetbıl adódóan kifejezetten kedvezı adottságokkal rendelkezik (pl. kiemelkedısen jó helyzető Dág), más része azonban inkább hátrányos helyzetben van (pl. Annavölgy, Tokod); b) az épületek átgondolt tájolásával megvalósítható a napenergia passzív hasznosítása is, amely alapesetben nem igényel semmiféle gépészeti megoldást. E tekintetben is igazak az épületállomány tájolásából fakadó elınyös vagy hátrányos helyzetek; c) az épületek mellett figyelembe vehetünk más objektumokat is, például az út- és vasúthálózat elemeit. Európában több mint 20 helyszínen mőködik zajvédı falakba integrált napelemes rendszer. A legközelebbi az ausztriai Gleisdorf térségében (Graz közelében) az A2/E59 jelzéső autópálya mellett, amely 101 kW teljesítményő, 1300 méter hosszúságú és 86 000 kWh/év villamos energia termelésére alkalmas (Bletterie, B. – Heidenreich, M. 2003). Ennek jellemzıit figyelembe véve megállapítható, hogy az Eurorégió magyarországi területén is igen jelentıs további
fotovillamos kapacitással számolhatunk – annak ellenére, hogy a domborzati adottságokból fakadóan az úthálózat nem az energetikai szempontból ideális K-Ny, hanem DK- ÉNy csapásirányú. A leginkább kedvezıek ebbıl a szempontból a Duna mellett található utak, ahol a fekvés és a települések sőrősége is indokolja az efféle beruházásokat.
7. lépés A folyadékos napkollektorokra vonatkozó társadalmi-gazdasági potenciál számítására nemzetközi összehasonlítást készítettünk. Ehhez olyan országot érdemes választani, amely élen jár az adott technológia meghonosításában, elterjesztésében. Ausztriai ugyan gazdasági szempontból jóval kedvezıbb helyzetben van, mint hazánk, de ez − mint számos a megújuló energiaforrások témakörébıl vett nemzetközi példa mutatja − nem feltétlenül jelenti azt, hogy nem volnának elérhetık a gazdagabb országokra jellemzı mutatók. Különösen annak tükrében tehetı meg az összehasonlítás, hogy természeti adottságaink kedvezıbbek, mint a szomszéd országé. Ausztria esetében 25,2 kWth/1000 fı (ESTIF 2007) a folyadékos napkollektorokra vonatkozó mutató (ezzel Európában a napenergetika szempontjából különösen kedvezı mediterrán térségben fekvı Ciprus után az elsı). Az Eurorégió 152 664 lakosára vetítve tehát − egy kedvezı szabályozási rendszerrel − 3847 kW (3,85 MW) kollektorkapacitás volna kiépíthetı egy hozzávetılegesen 15 éves idıszak alatt − ezt tekinthetjük az Eurorégió 2020-ra vonatkozó társadalmi-gazdasági kapacitásának. A teljesítményt kollektorfelületre átszámítva ez mintegy 5500 m2-t jelent (0,7 kWth/m2). Mindez nagyságrendileg megegyezik a 2006-ra vonatkozó magyarországi adattal, ahol a teljes kollektorkapacitás 4375 kWth (ESTIF 2007). A fotovillamos rendszerek tekintetében Luxemburg vezeti az európai listát 58 W/fı kapacitással − Ausztria a negyedik helyen áll mindössze 2 W/fı mutatóval (Refocus 2005). A listavezetı ország adatainak tükrében 8854,512 kW (8,9 MW) fotovillamos kapacitás volna kiépíthetı 15-20 éves idıtávlatban. Ugyanez Ausztria adataival összevetve már csak mintegy 300 kW-os kapacitást, társadalmi-gazdasági fotovillamos potenciált jelent.
Ajánlás: Lényeges adalék a kutatás eredményeinek összefoglalása kapcsán, hogy számításainkban nem vettük figyelembe az olyan esetlegesen korlátozó tényezıket, mint például a villamos hálózat. Ennek oka, hogy a napelemek szigetüzemben is mőködtethetık, másfelıl pedig a hálózat terhelhetıségével kapcsolatos aggodalmak komolyan megkérdıjelezhetık, vitathatók. Ez utóbbi tekintetében nyilvánvalóan olyan mőszaki problémával állunk szemben amely felkészült, az európai megoldásokat ismerı szakemberek és megfelelı tıke bevonásával könnyen orvosolható. A kutatás kapcsán feltárt összefüggések kapcsán a jövıre vonatkozóan az alábbiakat látjuk lényegesnek: Pusztán a napenergia alkalmazások már a jelenlegi technológiai színvonal mellett is igen komoly lehetıséget kínálnak az energiaigények fedezésére. A gazdaságossági megfontolásokat figyelembe véve a levegıs és folyadékos napkollektorok elterjedése mindenképpen támogatásra érdemes. Minden olyan szabályozó mechanizmus, amely ezt hátráltatja környezeti szempontból súlyos károkat okoz. Éppen ezért szükséges a nemzeti
szintő gazdasági szabályozás átalakítása, a gázár-kompenzáció azonnali megszüntetése és a források átcsoportosítása a megújuló erıforrások támogatására. Ugyancsak sürgısen meg kell szüntetni a jogi szabályozás olyan elemeit, amelyek jelenleg például Esztergom városában mőemlékvédelmi érdekre hivatkozva akadályozza a napenergiás alkalmazások megvalósítását. Európa más országaiban számos példa van arra, hogy még kiemelt mőemléki védettséget élvezı, a nemzetközi turizmus érdeklıdésére is számot tartó épületekre is napelemeket vagy napkollektorokat szereltek (pl. Berlin szimbolikus épülete, a német parlamentnek is helyet adó Reichstag).
5. ábra: Napenergia-hasznosításra ideális utcaszerkezet és épületelrendezés Esztergom belvárosában
Ugyancsak lényeges, hogy a településszerkezet, az utcahálózat, a telkek kialakításánál, a házhelyek kijelölésénél a rendezési tervek vegyék figyelembe a napenergia hasznosításának szempontjait! Ezáltal lehetıvé válik az aktív és passzív napenergia alkalmazások beépítése, amely − mint néhány példa ma is igazolja − más megújuló erıforrás bevonásával (pl. biomassza) már az átlagos keresető fogyasztó is lehetıvé teszi azt, hogy a háztartási energiafogyasztás 70-90%-a környezetkímélı, megújuló forrásra támaszkodjon.
Források: Bletterie, B. – Heidenreich, M. (2003): Impact of Large Photovoltaic Penetration on the Quality of Supply − A Case Study at a Photovoltaic Noise Barrier in Austria. In. 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition ESTIF (2007): Solar Thermal Markets In Europe (Trends And Market Statistics 2006) www.estif.org (European Solar Thermal Industry Federation honlapja) Nørgård, J.S. (1995): Efficient Technology in an Inefficient Economy. Proceedings of the 1995 ECEEE Summer Study: Sustainability and the Reinvention of Government – A
Challenge for Energy Efficiency (A. Persson, ed.) The European Council for an Energy Efficient Economy, Stockholm, Sweden. Refocus (2005): Europe to install 4,500 MW of PV by 2010. In: Refocus Weekly, April 27, 2005
