Felelős Kiadó: LCA Center, a Magyar Életciklus Elemzők Szakmai Egyesület 3519 Miskolctapolca, Iglói u

ECO-Matrix 2010/1

ECO-Matrix 2. évfolyam 1. szám 2010.

A szerkesztőbizottság: Tóthné Szita Klára Sára Balázs Gröller György Szerkesztő: Roncz Judit Felelős Kiadó: LCA Center, a Magyar Életciklus Elemzők Szakmai Egyesület 3519 Miskolctapolca, Iglói u. 2. e-mail: [email protected] Az elektronikus folyóirat megjelenik félévente. 50 oldal terjedelemben. ISSN 2061-344X

Előszó Tisztelt Olvasó! A hazai életciklus elemzéssel foglalkozó elektronikus folyóiratot második száma is összeállt. Az elmúlt időszakban az életciklus-elemzés hazai terjedésének lehettünk tanúi, ami nemcsak az egyesületi tagok számának növekedésében, hanem az LCA projektek terjedésében is tükröződik. Emellett nemzetközi reputációnk is erősödött, hiszen megbízást kaptunk a SETAC European Steering Committee részéről a 17. LCA Case Study Symposium szervezésére is. Ennek eredményéről következő számunkban számolunk be. Decemberben sikeresen lebonyolítottuk a VI. hazai LCA konferenciát, amelyen több PHD hallgató adott számot kutatási eredményeiről, melyből az Eco-Matrix jelen száma is fórumot kíván teremteni a fiatal kutatóknak eredményeik közreadásában. Bár a lap indításának célja alapvetően az életciklus hatásvizsgálat terén végzett kutatási eredmények terjesztése, de ugyanígy helyet biztosítunk határterületen végzett kutatások eredményeinek bemutatására is, mint ahogy tesszük ezt jelen számunkkal is. A paletta széles területet ölel fel, hiszen a bioetanoltól az IT szektor izgalmas kérdésein túl az energiatermelés kérdéseinek feszegetése, a faipari életciklus elemzések és ökohatékonysági vizsgálatok egyaránt helyet kapnak számunkban.

Szerkesztőség

Tartalom Angol nyelvű tartalom és absztraktok - Abstracts of the papers - .................................. 3 Bioetanol magyarországi exergia-alapú analízise kukoricából ...................................... 5 Karbon-forgalom meghatározásának támogatása a faiparban – az életciklus-elemzés új felhasználási lehetőségei ............................................................................................... 11 A jövő gazdaságának anyagi alapjai ............................................................................. 18 Kapcsolt energiatermelés üzemeltetési hatékonysága .................................................. 38 Green-IT: IT és szórakoztató-elektronikai eszközök használatának környezeti vonatkozásai .................................................................................................................. 45 Szerzőinkről.. ................................................................................................................ 55

Contents Abstracts of the papers ................................................................................................. 3 Hungarian exergy based analysis of bioethanol from corn........................................... 5 Contribution to determining carbon-cycle in the wood industry – new potentials of the application of Life Cycle Assessment ..................................................................... 11 Material basis of fututre economy ................................................................................ 18 Operational efficiency of cogen power ......................................................................... 38 Environmental impacts of the use of IT and consumer equipment .............................. 45 About the authors .......................................................................................................... 55

Angol nyelvű tartalom és absztraktok - Abstracts of the papers -

Edit Herman - Katalin Martinás - József Kádár - András Bezegh: Hungarian exergy based analysis of bioethanol from corn The steady worldwide increase in energy demand and the well known problems associated with fossil energy sources made it necessary to search for alternative solutions. The indirect utilization of the Sun's energy is such a possibility, e.g., via producing

biofuels, however it is necessary to understand the economics and the environmental consequences of its use. Here we apply the concept of exergy for this study because it has led to a result better suited for comparison. The fundamental question of this study was whether the production of biofuels is a renewable process from the perspective of exergy, i.e. if the input materials are renewed on a human timescale.

Ágnes Lakatos: Contribution to determining carbon-cycle in the wood industry – new potentials of the application of Life Cycle Assessment In the course of its growth most of the carbon accumulated in a tree originates from the CO2 content of air. In this sense, by using wood products, it is possible to store stocks of carbon extracted from the air. Applying the whole life cycle concept for the design of durable products made of wood and manufactured by professional technologies, as well as design methods for the elongation of product life support the sequestration of large

carbon quantities for longer periods, contributing to the protection of climate. This study specifies the movement of wood volumes for given products, through which it demonstrates the changes in carbon stores; besides it explores the possibilities of utilising Life Cycle Assessment (LCA) in the course of the investigations. The objective is to provide further proofs of the concept that preference of wood as a renewable raw material for product design results in lowering environmental impact of products. The outcomes of the study give an important contribution to the development of wood-related database for LCA.

Mihály Dombi – Andrea Karcagi-Kováts: Material basis of fututre economy The future of the humanity is essentially determinated by the mode and measure of natural resources’ exploitation. The ecological and social effects of unsustainable economic growth are at the present time already wellknown, and in point of coming decades the realization of sustainable development is absolute necessary. The material potential of Hungarian socialeconomic system regarding to sustainability is analysed in this paper. The present situa-

tion is characterized by the indicators of material flow accounting (MFA), then the frames of a – in material sense – sustainable system is demonstrated. The analysis of Hungary’s total material requirement (TMR) and its structure allows defining the critical components, so thus the most efficient reforming possibilities are designable: the utilization of renewable energy sources, using more biomass as a raw material and recycling in a very larger scale can became material foundations of the future Hungarian economy.

3

Norbert Rosa: Operational efficiency of cogen power Natural gas, and especially cogeneration based power plants could still be the winners of the battle for the share in the energy mix in the short and medium run. According to statements of previous studies, the impacts of primary energy sources is hard to quantify in

Ernő Garamvölgyi -Renáta Sándor Bodnárné, Péter Mártha - Zsolt István Dezső Vass: Environmental impacts of the use of IT and consumer equipment The effects of consumer society can be identified in the Hungarian households in the previous years. The higher living standard results in more electronics in the households. Besides this electronics become more and more widespread in the offices. On one hand the performance and effectiveness of such equipment is high, but on the other hand they result in high environmental impact throughout their whole life cycle, including production, distribution, use and end-of-life.

case of cogeneration. On the subject of energy efficiency it can be influenced in great extent by operation issues. With modelling a particular power plant, we can process the input (energy), as well as the output (energy and emission) data so that to compare different operation situations.

The Bay Zoltán Foundation for Applied Research initiated a project to raise awareness of these facts. The project investigates the situation of IT and consumer equipment of households and offices. The project focuses on the environmental load of the use phase. Case studies of an office-block and a household will be presented from the life-cycle point of view, using the more and more widespread tool of LCA (Life-cycle Analysis) to present the environmental impacts caused by electronics. The project is supported by the National Office for Research and Technology.

4

Bioetanol magyarországi exergia-alapú analízise kukoricából Herman Edit*, Dr. Martinás Katalin*, Kádár József*, Dr. Bezegh András** *

ELTE TTK; **Corvinus Egyetem, GTK

A világ gazdasági fejlődése az energiaszükséglet növekedését hozta magával. Ezt az igényt sokáig a hagyományos, fosszilis tüzelőanyagok használatával teljesíteni lehetett, azonban ezek mennyisége véges. Ez a tény, valamint az, hogy az energia-igény jelenleg is évről-évre nő, arra késztette az embereket, hogy alternatív megoldások után nézzenek. Ennek egyik lehetősége a szükséges energia-mennyiség csökkentése (energiatakarékosság, -hatékonyság), másik lehetősége pedig az alternatív energiaforrások alkalmazása. A Nap energiájának egyik közvetett hasznosítása a bioüzemanyagok felhasználása, azonban meg kell vizsgálni, hogy a használat mennyire gazdaságos. Jelen munkánkban erre tettünk kísérletet. Konkrétan megnéztük, hogy egy jelenleg már használt bioüzemanyag, a bioetanol mekkora fizikai hatékonysággal jellemezhető. E témában már számos kutatás készült (például: BERTHIAUME et al [2001], DEWULF et al [2005], HOVELIUS and HANSSON [1999], YANG et al. [2007]). A mi vizsgálatunk újnak tekinthető, egyrészt a vizsgált terület, másrészt a vizsgálati módszer tekintetében. növényből készítenek bioetanolt, a gazdaságosságtól függ. Ezt jelentősen befolyásolja egy adott terület éghajlati adottsága, mezőgazdasági fejlettsége, valamint a gazdasági helyzete, támogatási rendszere. A leggyakoribb alapanyagok a cukornád, kukorica, búza. Magyarországon a kukorica a legelterjedtebb alapanyag. Az éghajlati adottságok kedvezőek e növény nagy mennyiségű termesztésére, amit a növény relatíve magas terméshozammal hálál meg (1. ábra).

Átlagos kukoricahozam Magyarországon (kg/ha) 8000 6000 4000 2000 0 2008

2006

2004

2002

2000

1998

1996

1994

1992

átlagos kukoricahozam Magyarországon (kg/ha)

1990

hozam (kg/ha)

A bioetanol egy szerves vegyület, valójában etil-alkohol. Abban az esetben beszélhetünk bioetanolról, ha azt növényi anyagokból állítjuk elő. Az utóbbi években, évtizedekben nagy érdeklődés övezi, ugyanis a bioetanol éppen az eredete miatt megújuló energiaforrásnak számít. Előállítása bármilyen növényből, növényi részből, növényi hulladékból történhet, amennyiben annak van cukorvagy más szénhidráttartalma, a bioetanolt ugyanis legegyszerűbben a cukor erjesztésével lehet előállítani. Az, hogy végül melyik

év

1. ábra: Átlagos kukoricahozam Magyarországon. (Forrás: KSH STADAT 6.4.1.5.)

5

A bioetanolt alapvetően autók tüzelőanyagaként hasznosítják önmagában, vagy különböző arányban a benzinhez keverve (E5 illetve E85). Előnye az eredete, valamint a jobb oktánszáma, azonban jelentős hátránya a benzinnél rosszabb fűtőértéke: tisztán az etanol fűtőértéke csak 26,8 MJ/kg szemben a benzin 43,9 MJ/kg-os értékével. Ez a hétköznapokban az autók nagyobb fogyasztásban jelenik meg. De a keverékek használata, valamint az etanol nagyobb oktánszáma miatt kevesebb a többletfogyasztás (mintegy 20-25%), mint ami a fűtőértékek különbségéből következne. További hátránya a bioetanolnak, hogy az előállítása termőterületet igényel, ami az élelmiszeriparral konfliktusokat okozhat. Vizsgálata hazánkban és egész Európában nélkülözhetetlen, az Európai Unió ugyanis célként tűzte ki, hogy 2020-ig 20%-ra növeli a megújuló energiák részarányát az összes energia-felhasználásban, így ez a változás a közlekedést is érinti. Ha egy folyamat vagy termék gazdaságosságát vizsgáljuk, akkor a megfelelő vizsgálati módszer éppúgy nélkülözhetetlen, mint a tökéletes körbetekintés. Jelenleg is nagyon sokszor az energiával, mint fizikai mennyiséggel próbáljuk összehasonlítani az anyagokat, mégpedig aszerint, hogy melyik folyamatba mennyi energiát kell befektetni, és a végén mennyit tudunk belőle kinyerni. Ez a számérték azonban nem pontos, az energia egy absztrakt mennyiség (ami a vákuumhoz méri a munkavégző-képességet), így a valós világban kevéssé alkalmazható. Mi az energia helyett exergia-alapú elemzést végeztünk. Az exergia az anyagnak az adott környezetbeli maximális munkavégző-képességét adja meg. Az exergia fogalmát először 1956ban használta egy szlovén tudós, Z. Rant. A gyakorlati alkalmazás az 1980-as évek második felében terjedt el, amikor J. Szargut lengyel mérnök megmutatta, hogy a különböző technológiai folyamatok leírására ez a fogalom nagyon alkalmas (Szargut et al. 1988.).

A környezeti folyamatok vizsgálatában az exergia használata az 1990-es évek második felében jelent meg (Ayres et al 1998.). Az exergia használatával egy összehasonlításra alkalmasabb eredményt kapunk. Számos anyagról és folyamatról kiderült már az eddigiekben is, hogy ugyan az energetikaimérleg alapján nyereségesnek tekinthetjük, az exergetikai számítások szerint azonban a folyamat veszteséges (például Melsert & Jeter 2010). A pontos eredmények érdekében törekedtünk a lehető legteljesebb vizsgálatra. Teljes életciklus elemzést (LCA) nem sikerült végezni, emiatt az adataink még nem tekinthetőek véglegesnek és 100%-is pontosnak, de tendenciák már láthatóak. A mi vizsgálatunkban alapvető kérdés volt, hogy az előállítás folyamata megújulónak tekinthető-e exergia szempontjából, vagyis a befektetett anyagok emberi léptékkel nézve újra megtermelődnek-e. Elemzés A bioetanol előállításának exergiafolyamata a következő: A kiválasztott földet előkészítjük, majd elvetjük benne a vetőmagot. Ezek a folyamatok exergia-befektetést igényelnek a részünkről. Ezt követően a növény növekedni kezd a locsolás (exergiabefektetés) illetve a napsugárzás hatására. A Napból jövő sugárzás tiszta exergiának tekinthető, a növény ezt felveszi és elraktározza magában. Amikor a termés megérett, akkor szintén exergia-befektetés a termelő részéről a betakarítás, a szállítás. Ezt követi a feldolgozás. Az előállított bioetanolt pedig elszállítják a töltőállomásokra, ott bekerül az autók motorterébe, majd elég. Az égés során az általunk befektetett, valamint a Napból kinyert exergia szabadul fel. A megújulásának a mértéke attól függ, hogy a Napból nyert, és az általunk befektetett exergia milyen arányban van egymással. Minél több az emberi input, annál lassabban térül meg a folyamat, tehát annál kevésbé tekinthető megújulónak az üzemanyag.

6

Megtérülőnek akkor tekinthetünk egy folyamatot, ha egy teljes ciklust tekintve legalább annyi az exergia-output (vagyis a nyereség), mint az input. Az emberi munka az exergia-mérleg tekintetében nagyon komplex: ahhoz, hogy mi, emberek munkát végezhessünk, szükséges táplálékot fogyasztani, ami jelentős exergia-input. Emiatt a befektetés miatt a megtérülés sokkal lassabb lesz egy folyamatban, ha emberi munkát is igénybe veszünk: minél több lépcsőből áll egy folyamat, annál több helyen lép fel exergia-veszteség, így annál hosszabb idő alatt lesz pozitív egy rendszer exergiamérlege. Vizsgálatunkban az előző fejezetben leírt folyamat exergia-értékeit számszerűsítettük, aminek során az alapanyag a kukorica volt. Minden lépésnél meghatároztuk a befektetett mennyiséget valamint az anyag fajlagos exergia-értékét, amiből összesítve megkaptuk az exergia-inputot. A fajlagos exergia-értékek ma már a különböző szakirodalmakban megtalálhatóak, mi alapvetően Patzek (2004; 2006) illetve Ayres et al. (1996) adatait használtuk. Bizonyos esetekben eltérések figyelhetőek meg a fajlagos exergia-értékek között, ennek oka, hogy más környezetben határozták meg ezeket az értékeket. Ezek az eltérések azonban gyakorlatilag így is elhanyagolhatóak a többi paraméter pontatlanságához viszonyítva. A Napból elnyelt exergiát nem lehet egyszerűen meghatározni, ezért helyette megbecsültük, hogy mekkora a termesztés során az exergia-input, illetve megnéztük, kb. mekkorák az egyes folyamatok veszteségei. Ezt követően pedig megvizsgáltuk a kinyert exergiát. Elméletileg a különbség a hasznunk, az az exergia, amit a Napból jövő exergiából fel tudtunk használni. A mi mérlegünk és számításunk azonban csak a termelési-előállítási folyamatra vonatkozik, a motorban történő égésre nem. Ennek egyik oka, hogy ezek az adatok széleskörű mérnöki ismereteket és eszközöket igényelnek.

Másik, szintén fontos ok, hogy e témában hazánkban már készült elemzés (Emőd et al. 2005), amiből azt a megállapítást tehetjük, hogy a bioetanol hatásfoka a motorban nagyjából megegyezik a benzinével. Természetesen, a „megújulóság” mértékét számos más tényező is befolyásolja, többek között az elnyelt és kibocsátott anyagok aránya. Külön becslések vannak a bioetanol előállítás és hasznosítás CO2-mérlegére, amire mi most nem térünk ki, de fontos megemlíteni. (pl.: Pimentel and Patzek 2005, Dias de Oliveira, Vaughan, Rykiel 2005) Az általunk készített exergia-elemzés egy magyarországi, átlagos termőterület konkrét adataira vonatkozik (Jász-Nagykun-Szolnok megye, csernozjom talaj), emiatt előfordulhat, hogy az ország más régióban eltérő eredményeket kapunk a kukorica-bioetanol folyamat gazdaságosságára. Az előállítási folyamathoz az adatokat egy tervezett-engedélyezett, ám végül fel nem épült hazai bioetanol-üzem adatai alapján számítottuk ki, ugyanis Magyarországon ma nincs olyan üzem, ami a kukorica terméséből állítana elő bioetanolt, így a tapasztalati adatok hiányoznak. Termelési folyamat A mezőgazdasági termeléshez a kiválasztott talajt előkészítik, ehhez különböző gépeket, illetve a talaj kémiai-összetételének javítása – és így a nagyobb terméshozam – érdekében műtrágyát használnak. Hazánkban N-, P- és K-műtrágyát is alkalmaznak, mennyiségük 34 kg/ha, 21,6 kg/ha illetve 10,2 kg/ha. Az előkészítést követően kiszórják a vetőmagot (20 kg/ha), majd a kukorica növekedésnek indul a Nap és a csapadék hatására. Magyarországon nem öntöznek, viszont a termés védelmében növény- és rovarirtó szereket alkalmaznak. Az érett termést a termésidőszak végén betakarítják, leválasztják a kukoricaszemeket a növényről, szárítják, majd elszállítják vagy egy feldolgozóüzembe vagy pedig egy tárolóba.

7

A különböző anyagok kijuttatása valamint a szállítás gépi munkát – így üzemanyagot – és emberi irányítást igényel. A gépekben alkalmazott üzemanyag Magyarországon teljes egészében fosszilis eredetű. A gépek exergia-értékét az előállításukhoz szükséges anyagokból, valamint az amortizációjukból

lehet meghatározni. Az emberi munka alatt azt az emberi exergia-befektetést értjük, ami a termelés folyamatában nélkülözhetetlen. Ennek meghatározása egy becslésen alapszik: azt tudjuk meghatározni, hogy mi egy ember napi exergia-bevitele.

3298

2080 1212

1410 1051

rovarölőszer (propilén glikol)

növényvédőszer

vetőmag

kálium

foszfor

nitrogén

benzin (40l)

dízel (88l)

0

48 elektromosság

297

12

öntözés

392

5

szállítás

698 391

gép

3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

emberi munka

teljes exergia (MJ)

Termelési folyamat

befektetett anyagok

2. ábra: Termelési folyamat egyes összetevőinek exergia-értéke. (Forrás: Saját szerkesztés)

Fizikai munkát végző embernél ezt a kutatók 4000 cal-ban határozták meg. 1 Ezt kell átszámolni MJ értékbe. Az emberi feladatok közé tartozik a gépek kezelése, adott esetben kétkezi fizikai munka (gépek feltöltése vetőmaggal, műtrágyával stb.). Az érték meghatározásánál pedig a következő módszert alkalmazták: megnézték, hogy egy termésszak alatt összesen hány órát dolgoztak az emberek, majd ezt az értéket vetítették egy hektárra (kb. 7 h). A termelési folyamathoz tartozónak tekintettük még a szárítást is – mivel így kapjuk meg a további felhasználásra alkalmas morzsolt kukoricát – ami jelentős hőenergiát igényel. A termelésbe befektetett exergia-értékek a következő eloszlást mutatják (2. ábra) Ezek az értékek gyakorlatilag állandónak tekinthetőek, egy ha-ra körülbelül 11 GJ exergia-befektetésre van szükség. A hozam azonban eltérő. A kutatásunk során a 2005ös és a 2007-es termésszakot vizsgáltuk. 2005-ben 7,6 t/ha, 2007-ben 2,9 t/ha volt a 1

4 × 106 cal/day × 4.186J/cal×1/24*1/hr= 0.7MJ/hr (Pimentel 2003)

terméshozam. Mint látható, ez nagy ingadozás, aminek oka leginkább az időjárás változékonysága, illetve az öntözés hiánya. Hasonló termelési kultúrával és éghajlati adottságokkal az USA-ban stabil, 8,5 t/ha hozamokat lehet elérni (Patzek). Előállítás A morzsolt kukoricából biológiai-kémiai fermentációs folyamatokkal lehet bioetanolt előállítani. 1 t bioetanolhoz 3 t morzsolt kukorica szükséges. A fizikai előkészítést (aprítás) követően kezdődik a hidrolízis illetve az erjesztés folyamata. Ehhez számos vegyszer (NaOH, H2SO4, alfa-amiláz) valamint enzim szükséges. Az erjesztés végén egy elegyet kapunk, amiből a desztilláció folyamatában tudjuk a bioetanolt leválasztani, amihez hőenergia-befektetés szükséges. A folyamat során jelentős mennyiségű hulladék – szennyvíz és DDGS (szárított gabonatörköly) – keletkezik, amit kezelni kell. A DDGS-t állati takarmányként értékesítik. A 3. ábra mutatja a folyamathoz szükséges anyagok exergia-mennyiségét. 8

Előállítási folyamat 4355 3359

1152

1026

fö ld gá z

en er gi a

os

be nz in

63

el ek t

ro m

70

él es zt ő

202

2 al fa -a m ilá gl z uk oam ilá z

1

7

ké ns av

ón ia m

am

O (N

H2 )2 /

29

ka rb am id

/C

Na O H

ví z

188

tk uk or ic or zs ol m

3061

617

a

teljes exergia (MJ)

5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

befektetett anyagok

3. ábra: Előállítási folyamat egyes összetevőinek exergia-értéke (Forrás: Saját szerkesztés)

Az előállítás folyamata során 1 t bioetanolhoz összesen 14 GJ exergiát kell befektetni. Ehhez mérten a nyereség (vagyis a bioetanol exergia-tartalma) 29,4 GJ, amihez ha hozzávesszük az értékesíthető DDGS exergia-értékét (5,5 GJ), akkor összesen 34,9 GJ-t kapunk. Ezeket az értékeket átszámoltuk 1 ha-ra (az adott éves terméshozamokat figyelembe véve), így végeredményként azt kaptuk, hogy a termelés exergia-mérlege nagyon függ a hozamtól. Míg 2005-ben a nyereségünk ha-ként 10 GJ, addig 2007-ben, amikor

alacsony volt a terméshozam, a nyereség már csak 3 GJ. Itt hangsúlyoznánk ki azt a tényt, hogy a vizsgálatunk az üzem pontos adatai hiányában nem tudott teljes életciklust elemezni, vagyis néhány – exergia-igényes – input-tényezőt kihagytunk. Viszont azt a következtetést tudjuk ebből levonni, hogy ha ezeket is be tudjuk számítani, akkor a mérlegünk negatív.

Következtetések, eredmények A magyarországi vizsgálat eredményeképpen a következőket sikerült megállapítanunk. Az exergia-alapú analízis információt tud szolgáltatni nekünk egy folyamat hatékonyságáról, és lehetőség nyílik különböző alapanyagokat általa összehasonlítani. Emellett nagyon jól kimutatható általa a terméshozam-ingadozások okozta nehézségek, ami hosszú távon problémákat okozhatnak. Látható, hogy egy 1 t bioetanol előállításához szükséges alapanyaggal összevethető a hozam ingadozása, ami azt eredményezi, hogy a kukorica-alapú bioetanol mennyisége az időjárás-függvényében nagyon ingadozó

lehet, és így stabil üzemanyagként tartósan nem alkalmazható A jelenlegi előállítási folyamat nagyon sok járulékos exergia-bevitelt igényel, amit alapvetően fosszilis alapanyagokból (benzin, gázolaj illetve a villamosenergia) fedeznek. Ez nagyon megnöveli az exergia-befektetést. Ez, az exergia-mérleg romlásán kívül azzal a káros eredménnyel jár, hogy az előállítás során fosszilis eredetű CO2-t is beviszünk a rendszerbe, ami azt követően a légkörbe kerül ki, így növelve annak szén-dioxid tartalmát, amivel éppen az ellenkező hatását érjük el, mint ami eredetileg célunk volt. (Bowyer C. 2010)

9

Felhasznált irodalom [1] Ayres R.U., Ayres L.W., Martinás K. (1998): Eco-thermodynamics: Exergy and Life cycle analysis, Energy 23, 355 [2] Berthiaume R.-Bouchard Ch.-Rosen M.A. (2000): Exergetic evaluation of the renewability of a biofuel - Exergy an International Journal 1(4) (2001) 256–268 [3] Bowyer, C. (2010): Anticipated Indirect Land Use Change Associated with Expanded Use of Biofuels and Bioliquids in the EU – An Analysis of the National Renewable Energy Action Plans: [4] http://www.ieep.eu/publications/publications.php?search=latest&submit=Submit [5] Braunschweig B. (2008): 18th European Symposium on Computer Aided Process Engineering, Elsevier Vol. 25. [6] Dewulf J.-Van Langenhove H.-Bruers B.M.S-Bakshi B.R-Grubb G.F-Paulus D.M.Sciubba E. (2005): Exergy: Its Potential and Limitations -Environmental Science and Technology 39, 3878-3882 [7] Dias de Oliveira M.E., Vaughan B.E., Rykiel E.J. (2005): Ethanol as Fuel: Energy, Carbon Dioxide Balances, and Ecological Footprint, BioScience July 2005 Vol. 55 No. 7 593-602 (2005) [8] Emőd I.-Füle M.-Tánczos K.- Zöldy M. (2005): A bioetanol magyarországi bevezetésének műszaki, gazdasági és környezetvédelmi feltételei. Magyar Tudomány 2005 Vol. 3 278-286 [9] Hellström D. (2003): Exergy analysis of nutrient recovery processes Water Sci Technol. 2003;48(1):27-36. [10] Hovelius K.-Hansson P-A. 1999: Energy- and exergy analysis of rape seed oil methyl ester (RME) production under Swedish conditions - Biomass and Bioenergy 17 (1999) 279-290 [11] http://journeytoforever.org/biodiesel_make.html [12] Marín J.M., Turégano J.A. (1984): Contribution to the calculation of chemical exergy in industrial processes (electrolyte solutions) Energy, Vol. 11, 1986 231-236 [13] Mead D.J., Pimentel D. (2006): Use of energy analysis in silvicultural decision-making. Biomass & Bioenergy 30, 357-362. [14] Melsert R., Jeter Sh.M. (2010): An energy and exergy analysis of the production of cellulosic ethanol from southern pine, Solar 2010 Conferenc Proceedings [15] Patzek T.W. (2004): Thermodynamics of the Corn-Ethanol Biofuel Cycle Critical Reviews in Plant Sciences, 23(6):519-567 (2004) [16] Patzek T.W. (2006): The Real Biofuel Cycles. Online Supporting Material for Science Letter. Available at: petroleum.berkeley.edu/patzek/BiofuelQA/Material/RealFuelCycles-Web.pdf [17] Pimentel D, Pimentel M. (1996). Food, Energy and Society. Niwot (CO): University Press of Colorado. [18] Pimentel D., Patzek T.W. (2005): Ethanol Production Using Corn, Switchgrass, and Wood; Biodiesel Production Using Soybean and Sunflower, Natural Resources Review Vol. 14, No. 1, 65-76 March 2005 [19] Radgen P (1997): Pinch and Exergy Analysis of a Fertilizer Complex - Part 2, Nitrogen, (1997), No.225, pp.27-39 [20] Szargut J., Morris D.R., Steward F.R. (1988): Exergy Analysis of Thermal, Chemical, and Metallurgical Processes, Hemisphere, New York, 1988. [21] Yang Q.-Chen B.-Ji X.-He Y.F.-Chen G.Q. (2007): Exergetic evaluation of corn-ethanol production in China Communications in Nonlinear - Science and Numerical Simulation 14 (2009) 2450–2461

10

Karbon-forgalom meghatározásának támogatása a faiparban – az életcikluselemzés új felhasználási lehetőségei

LAKATOS Ágnes Nyugat-magyarországi Egyetem, Faipari Mérnöki Kar, Terméktervezési és Gyártástechnológiai Intézet

A fában a növekedése során felhalmozódó szén mennyiségének számottevő hányada a levegő szén-dioxid tartalmából származik. Fatermékek használatával tehát lehetőség adódik a levegő CO2-tartalmából származó szénkészlet tárolására. Az időtálló, nagy faanyaghányaddal rendelkező, professzionális gyártástechnológiával előállított termékek teljes élettartamra tervezése, illetve az élettartamuk növelése céljából alkalmazott tervezési módszerek támogatják a szén nagyobb mennyiségben, hosszabb ideig tartó tárolását és ezen keresztül hozzájárulnak a klímavédelemhez. Jelen tanulmány meghatározza adott fatermékek fatömegének mozgását, majd ezen keresztül szén-tárolásának változásait mutatja be, illetve feltárja az életciklus-elemzés alkalmazási lehetőségeit az ismertetett vizsgálatok során. Célunk, hogy vizsgálataink hozzájáruljanak annak bizonyításához, hogy a faanyag, mint megújuló alapanyag terméktervezésben való alkalmazása, illetve ennek növelése a termékek alacsony környezetterhelését eredményezi. A vizsgálat eredményei jelentősen támogatják az életciklus-elemzés magyarországi, faipari adatbázisának fejlesztését. Kulcsszavak: szén-tárolás, terméktervezés, életciklus-elemzés, faipari késztermék Bevezetés A fának, mint újratermelhető nyersanyagnak a szerepe jelentősen felértékelődik a klímaváltozás szempontjából. Különösen figyelemre méltó, hogy a levegő szén-dioxid készletéből, mely a fotoszintézis eredményeként jött létre, a faanyag tömegének mintegy 50 %-os részarányában szén tárolódik. Ha a faanyagból faterméket állítunk elő, az abban tárolt szenet hosszabb-rövidebb időre kivonjuk a körforgásból, s így tároljuk (Tonn Marland, 2007. A fatermékek széntároló képessége két dologtól függ: a fatermékbe beépített tömegtől, valamint az adott fatermék élettartamától. A fatermékekbe épített faanyag tömegének meghatározásához fontos, hogy ismerjük a faanyag feldolgozási technológiáját.

Vizsgálatunk tárgyává a faipari késztermékek közül a fafeldolgozó ipar egyik meghatározó szegmensét, az épületasztalos ipart, azon belül is a nyílászárók gyártását választottuk. A fafeldolgozó ipar összetételét az 1. ábra szemlélteti. A faanyag széntárolásának másik befolyásoló tényezője a belőle előállított termék élettartama, melynek nagyságát már a tervezési folyamat során meghatározzuk. A terméktervezés folyamata környezeti szempontból tiszta folyamatnak tekinthető, de döntően befolyásolja a termék környezeti hatásait annak teljes életútja során, illetve nagy jelentőséggel bír a termékek élettartamának meghosszabbításában.

11

1. ábra: A fafeldolgozó ipar szakágazatainak súlya, 2010 (Forrás: KSH)

Az emberi lét megváltozott ökológiai és gazdasági feltételei miatt a termékvilágban gyökeres szemléletváltásra, az ökológia előtérbe kerülésére van szükség (Hegedűs - Kő, 2001). A környezettel összefüggő felfogás általános megváltozását támasztják alá az Európai Unió érvényben lévő direktívái, melyek megjelennek a hazai szabályozásban is. Számos, előkészítés alatt álló rendelet is kitér az ökológiai szemléletű tervezés, és az ennek megvalósítását célzó módszerek alkalmazásának szükségszerűségére. Az ökodesign, vagy környezettudatos tervezés közvetett célja a fenntartható fejlődés megvalósítása, a gazdasági, társadalmi és környezeti érdekek egyensúlyának megteremtése, tehát egy társadalmi felelősségvállalás (Giudice et al., 2006). Közvetlen célja a termék nem kívánt környezeti hatásainak minimalizálása, azaz a termék környezeti teljesítményének javítása. Ez utóbbi megvalósításának egyik eszköze lehet a termék élettartamának, vagy használati idejének növelése, tehát a termék tartósságának fokozása. Ezen célokat a teljes életciklus-szemlélet alkalmazásával érhetjük el, melynek lényege, hogy a terméket végigkísérjük életútja során a nyersanyag kitermeléstől a végső felhasználásig (ártalmatlanításig) és vizsgáljuk a teljes életciklus szakaszban a környezetre gyakorolt hatását. Ezt a szemléletet szokás bölcsőtől a sírig elnevezéssel is illetni, bár

manapság a termékrészek gyártásba való visszaforgatásának terjedésével már egyre gyakoribb a bölcsőtől a bölcsőig megfogalmazás. A legelterjedtebb, teljes életciklusra kiterjedő és teljes körű környezeti hatáselemzéssel bíró módszer az életciklus-elemzés (Life Cycle Assessment, LCA), mely a fenntartható fejlődés indikátorának, illetve a környezettudatos tervezés támogató eszközének tekinthető (Tóthné Szita 2008). Az LCA alkalmazásával a tervezési folyamat egyes szakaszaiban a környezeti szempontokat figyelembe véve dönthetünk a termék fejlesztési irányát illetően, mellyel jobb környezeti teljesítményű, esetünkben hosszabb élettartamú terméket hozhatunk létre [5]. Vizsgálatok A vizsgált kisvállalkozás termékei három rétegben ragasztott tömörfa anyagból készült, gyári felületkezeléssel ellátott nyílászárók, melyek eleget tesznek a hő-, zajszigetelési, valamint lég- és vízzárási követelményeknek. Emellett, a mai kor legmagasabb szintű igényeihez, valamint a jövő kihívásaihoz és szükségleteihez alkalmazkodva készülnek kimagaslóan nagy hő- és hangszigeteléssel bíró, háromrétegű üvegszerkezettel ellátott, növelt profilvastagságú nyílászárók is, valamint ALU-FA termékek, amelyek minden 12

korábbinál jobban egyesítik a fa meghitt és természet-közeli hangulatát a legmagasabb szintű technikai megoldásokkal. A termékek kiemelten hosszú élettartamát a prémium minőségű alapanyagok, a több mint egy évtizedes múltra visszatekintő gyártási tapasztalat és az állandóan fejlődő technikai háttér és gyártástechnológia garantálják.

Az üzem évente hozzávetőlegesen 6000 db terméket gyárt, melynek 65%-a 90 mm-es, 35%-a 68 mm-es profilvastagságú. A termékeknek csupán 3%-a kerül exportra. A feldolgozott faanyag éves mennyisége összesen 37800 fm, mely 6 különböző profilméretet foglal magába. Az alapanyag tárolását a 2. ábra szemlélteti.

2. ábra Alapanyag-raktár (Forrás: Saját készítés)

A vizsgálat alá vont termékek egy társasházi lakás nyílászárói: egy bejárati ajtó, négy erkélyajtó, illetve három ablak különböző nyitásmódokkal. A termékek 68 mm-es profilvastagságúak, három rétegben ragasztott, hossztoldott, I. osztályú, hibamentes erdei (borovi) fenyőből készülnek. A tömbösített anyag átlagos nedvességtartalma: U=12,6%. A bejárati ajtóban lévő hőszigetelő panel 24 mm vastagságú, szimmetrikus szendvicsszerkezetű, a belső réteg poliuretán alapú

hab, a két külső réteg 4 mm vastag egzóta rétegelt lemez, illetve 0,6 mm-es borovi késelt furnér. A tok és a szárny alkatrészei kettős ollós csapos kötéssel alkotnak keretszerkezetet. A tömegméréseket digitális mérleggel végeztük, 10g pontossággal (3. ábra). A gyártástechnológiai fázisok közül azok lettek figyelembe véve, melyek a faanyag tömegének szempontjából változást eredményeztek.

3. ábra: Tömegmérés szabás után (Forrás: Saját készítés)

13

Általánosságban elmondható, hogy az üzemekben nincs teljes körű és egyértelmű anyagkimutatás a beérkező és távozó anyagokról. A helyzetet tovább bonyolítja, hogy a különböző anyagokat különböző mértékegységekben tartják nyilván (kg, t, m3, m2, db, l). Legtöbbször az egy anyagfajtából beérkező és a távozó mennyiség mértékegysége sem egyezik, pl. a beérkező faanyag m3-ben, a távozó termék db-ban, a keletkezett hulladék tonnában vagy a beérkező szerelvények dbban, az ebből keletkező hulladék tonnában van nyilvántartva.

Az egyes mértékegységek közötti átszámítást a különböző sűrűségű és méretű anyagok, termékek között csak közelítőleg lehet megtenni, ezt tovább bonyolítja a faanyagok különböző nedvessége miatti sűrűségváltozás (Boronkai, 2004). Az üzem központi egysége a Weinig Conturex C124 ablakgyártó CNC automata sor, melynek teljes kihasználtságára törekednek, erre a gépre optimalizálják a teljes gyártást. A 4. ábra az alkatrészek profilozás utáni állapotát mutatja be. A gyártástechnológiai fázisok között az optimalizálás ellenére képződik puffer, melynek tárolását kézi erővel mozgatható, tároló kocsikkal oldják meg.

4. ábra: Alkatrészek a profilozás után (Forrás: Saját készítés)

Az üzembe belépő alapanyagok ragasztóanyag-mennyiségét elhanyagolhatónak tekintettük. A hőszigetelő panelt kontaktcsiszoló géppel csiszolták, majd észrevételezték, hogy tévesen, nem a kért marással került legyártásra, ezért a CNC megmunkáló központon elvégzett marás után ismételten csiszolták. Az üzem egyedi megrendelésre gyárt, az egyes termékcsoportok általában szakaszosan kerülnek legyártásra. Elképzelhető, hogy a vevői igények, kisebb gyártási hibák, vagy alapanyag, illetve alkatrész-hiány miatt felcserélődhet a gyártási sorrend. A gyalulás után rontottnak minősített alkatrészeket visszaforgatják, az alapanyagraktárban tárolják, üvegező, illetve ütköző léceket gyártanak belőle egy másik szériá-

hoz. A gyalulásnál legyártott üvegező léceket kézi csiszológéppel csiszolják, majd ömlesztve, más ütemekből származó lécekkel együtt tárolják, tehát nem ezek a lécek kerülnek beépítésre a vizsgált termékekbe. Az üvegező ékek egy előző sorozat szabásakor keletkező hulladék felhasználásával készültek. A rétegragasztott tömbök leszabásakor keletkező hulladékot a cég kalodában tárolja, majd árusítja. A vállalkozás egyik fejlesztési terve, hogy megszüntetik a szabászatot oly módon, hogy a kész hossztól mindössze 10 mm-el hosszabb tömböket vásárolnak. Az így beérkezett alapanyagokat raklapon, azokat pedig polcokon tárolják majd. 14

Eredmények, értékelés A faanyag-forgalom meghatározása A faanyag mozgását a gyártás során az 5. ábra összegzi. A mérések, vizsgálatok alapján komplex képet kaptunk az általunk választott termékcsoporthoz tartozó faanyagmozgásokról. A folyamatábrán minden, a

faanyag mennyiségét, illetve mozgását befolyásoló gyártástechnológiai fázishoz kapcsolódóan megjelennek a mennyiségi adatok kgban kifejezve.

5. ábra: Faanyag-mozgások (Forrás: Saját szerkesztés)

A vázolt folyamatábrán látható faanyagáramot alapul véve összegezhetjük az üzemben feldolgozásra kerülő faanyag-mennyiség sorsát. Ha a rétegragasztott tömböt, a hőszigetelő panel faanyagtartalmát, illetve a hibajavításhoz felhasznált hajókat együttesen alapanyagnak tekintjük, akkor ennek függvényében egyszerűen levonhatjuk a következtetéseket. A bemenő, illetve a kimenő faanyagtömegeket az 1. táblázat összegzi. A vizsgált termékek előállításához felhasznált faanyag 49,22 %-a kerül a késztermékbe, 7,79 %-át visszaforgatják, 14,26 %-át pedig tüzelőanyagként hasznosítják az üzemen belül.

A termékek faanyag-hányadának maradék 28,73 %-a hasznosítható hulladékként hagyja el az üzemet. A vizsgálatok kiterjedtek a gyártástechnológia minden elemére, a segédanyagok alkalmazására, az energiafelhasználásra, illetve a melléktermékek és hulladékok keletkezésére és kezelésére is, megteremtve ezzel annak a lehetőségét, hogy a fatermékek viszonylatában komplex életciklus-elemzést végezzünk. Fentieket jelen tanulmány terjedelmi korlátai miatt nem tárgyaljuk.

15

1. táblázat: A vizsgált széria faanyag-forgalma Input Megnevezés Alapanyagok Visszaforgatás (másik ütemből) Összesen:

Tömeg [kg] 437,93 11,32 449,25

%-ban kifejezve 97,48 2,52 100

Tömeg [kg] 20,66 14,32 26,06 6,88 96,11 64,08 221,14 449,25

%-ban kifejezve 7,79

Output Megnevezés Visszaforgatás (rontott alkatrészek) Visszaforgatás (másik ütembe) Hulladék (aprófa) Hulladék (forgács, csiszolatpor) Hulladék (brikett) Hasznosítás tüzelőanyagként Késztermék Összesen: Forrás: Saját szerkesztés

28,73 14,26 49,22 100

Az LCA és a faipari késztermékek szén-tárolásának kapcsolatrendszere, alkalmazási lehetőségek A vizsgálatok segítségével meghatározható az ökológiai szemléletű terméktervezés és a faipari termékek szén-tárolásának kapcsolatrendszere, melynek központi eleme az életciklus-elemzés alkalmazása, azon belül is a szén-dioxid referencia-értékként való meghatározása. Az LCA mögött természettudományos preferenciák húzódnak, érdemes részletesebben vizsgálni az egyik fázisát, a hatásértékelést. Az elemzés ezen szakaszában a fatermékekkel kapcsolatos anyag-, energia-felhasználási, illetve kibocsátási leltár adatokat (pl. széndioxid) hatáskategóriákhoz (pl. klímaváltozás) rendeljük. Adott hatáskategóriákhoz tartozó leltáradatok – az egymáshoz viszonyított relatív ”súlyarány” alapján – közös egységbe számíthatók át. Ilyen karakterizálási tényező a klímaváltozás esetén az ún. globális felmelegedési potenciál (Global Warming Potential, GWP), mely az egyes üvegházhatású gázok egymáshoz viszonyított üvegházhatást okozó képességének mértékét tartalmazza. Minden karakterizálási tényező esetében egy referencia anyagot definiálnak,

amelynek tényezője 1, és ehhez hasonlítják a többi adatot. Ez az üvegházhatású gázok esetében a szén-dioxid, mint az egyik legjelentősebb üvegházhatású gáz. Ennek értelmében a GWP-t kgCO2egyenértékben adjuk meg. Amellett, hogy ez az adat a termék környezeti hatását jellemzi, lehetőséget ad arra, hogy megadjuk a termék teljes életciklusa alatt az input, illetve az output CO2, illetve szén mennyiségét, továbbá az output és az input adatok különbségeként a végső kibocsátási értéket. Fatermékek esetében tehát az elemzések életciklus-leltárának elkészítése során a termékbe épített faanyag széntartalma az input adatoknál kerülhet feltüntetésre. A fentiekben vázolt összefüggések az életciklus-elemzés módszertanában egy új fejlődési irányt jelentenek. A további vizsgálatok tekintetében fontos a már említett termékélettartam figyelembe vétele, illetve a kihozatali számítások illesztése az input adatok korrekt meghatározásához. Az LCA alkalmazási lehetőségeit jelentősen bővíthetjük, ha részletesebben kívánjuk vizsgálni a termékcsaládhoz kapcsolódó környe16

zeti hatásokat. A termékekbe beépített anyagokat összehasonlíthatjuk, kiválaszthatjuk a legkisebb környezetterheléssel járó alternatívákat, ezáltal termékfejlesztési javaslatokat tehetünk. A gyártástechnológiai fázisokat is vizsgálhatjuk önállóan. Mivel egyes művele-

tek elvégzésére (pl. marás, csiszolás) a vizsgált üzemben több lehetőség is kínálkozik, megadhatjuk a legkisebb környezeti hatású módot. Ezen túlmenően összevethetjük a kínálkozó alternatívákat az üzem fejlesztési terveivel.

Következtetések A bemutatott vizsgálat alátámasztja, hogy faipari üzemeknél a fatermékek nyersanyagforgalma viszonylag pontosan meghatározható. A számításokat más termékkörökre is elvégezve a továbbiakban átfogóbb képet nyerhetünk a szénforgalomról. A faipari késztermékek szén-tárolása fokozottan indokolja a termékek hosszabb élettartamra történő tervezését. A környezettudatos terméktervezésben alkalmazott módszer, az életcikluselemzés összegzi az anyagáramok, illetve a kibocsátások szén-mozgását. Egyenértékben fejezi ki a termék környezeti hatását, mely megteremtheti egy termékkel kapcsolatban a

teljes életútja során felszabaduló, illetve tárolt szén mennyiségének az összehasonlítását. A tervezés során tehát nemcsak a környezeti hatásokat, hanem a termékbe beépített faanyagban tárolt szén mennyiségét is figyelembe kell vennünk. Jövőbeni céljaink között szerepel a termékcsalád komplex életciklus-elemzésének elvégzése, a széntárolás pontos, korrekt meghatározása, illetve az eredmények összevetése az országos és nemzetközi fagazdasági, termékélettartamra vonatkozó, illetve széntárolási adatokkal.

Felhasznált irodalom [1] Tonn, B., Marland, G. (2007): Carbon sequestration in wood products: a method for attribution to multiple parties. Environmental Science & Policy 10(2) April 2007, pp. 162-168 [2] Hegedűs, J., Kő, F. (2001):Az értékelemzésre alapozott terméktervezés módszertana. Kecskeméti Főiskola Kecskemét [3] Giudice, F. et al. (2006): Product Design for the Environment: a Life Cycle Approach. Taylor&Francis Group, Boca Raton, USA [4] Tóthné Szita, K. (2008): Életciklus-elemzés, életciklus hatásértékelés. Miskolci Egyetem Miskolc, [5] Abele, E. et al. (2005): Environmentally-Friendly Product Development: Methods and Tools. Springer, London, UK [6] Boronkai, L. (2004): NKFP Erdő-fa hasznosítás Magyarországon 7.6 alprogram. Egyetemi kutatás. Nyugat-Magyarországi Egyetem Sopron

17

A jövő gazdaságának anyagi alapjai Dombi Mihály* – Karcagi-Kováts Andrea** PhD hallgató: [email protected] * Ügyvivő-szakértő, PhD hallgató, [email protected]; **Debreceni Egyetem, Agrár- és Gazdálkodástudományok Centruma, Gazdálkodástudományi és Vidékfejlesztési Kar, Gazdaságelméleti Intézet, Közgazdasági nem önálló intézeti Tanszék

Az emberiség jövőjét alapvetően meghatározza az erőforrások hasznosításának módja és üteme. Már napjainkban szembesülünk a fenntarthatatlan gazdasági növekedés környezeti és társadalmi hatásaival, az elkövetkező évtizedek távlatában pedig elengedhetetlen a fenntartható fejlődés megvalósítása. Jelen tanulmányban azt vizsgáljuk, milyen materiális potenciállal rendelkezik Magyarország társadalmi-gazdasági rendszere a fenntarthatóság tekintetében. Az anyagáramelemzés (MFA) mutatóit alkalmazva vázoljuk a jelenlegi helyzetet, majd megvizsgáljuk egy anyagi értelemben fenntartható rendszer lehetséges kereteit. Hazánk teljes anyagszükségletének ismerete, és annak szerkezeti elemzése lehetővé teszi a kritikus elemek meghatározását, ezáltal felvázolhatók a leghatékonyabb átalakítási lehetőségek: a megújuló energiaforrások hasznosítása, a biomassza-nyersanyag nagyobb arányú alkalmazása és a mainál sokkal szélesebb körű újrahasznosítás válhatnak a jövő magyar gazdaságának anyagi alapjaivá.

Bevezetés A globális környezeti problémák kialakulása arra vezethető vissza, hogy az emberiség túllépte az ökoszisztémában számára rendelkezésre álló teret, egyre magasabb igényei kielégítése céljából a lehetőségeket meghaladó mértékben nyúl bele a természetes Földi folyamatokba. A világ gazdasági-társadalmi rendszerének anyagi – materiális – igénye jelenleg meghaladja a hosszú távú lehetőségeket – különösen igaz ez a fejlett országokra, így hazánkra is. Energiaigényünket, valamint a fogyasztási és beruházási szándékunkat kielégítő javak energia- és anyagigényét ma leginkább a földkéregben évmilliók alatt felhalmozott természeti kincsekből fedezzük azok gyors felélésével, miközben egyre nagyobb mennyiségű, sok esetben magunkra nézve mérgező, káros hulladékkal terheljük a környezetet. Termelésifogyasztási folyamatainkat közelítenünk kell a folyamatos újratermelődést biztosító struktúrához. A jövő gazdaságának anyagi alapjai tehát meg kell hogy feleljenek a fenntartható fejlődés követelményeinek.

Jelen tanulmányban arra vállalkoztunk, hogy Magyarország példáján bemutassuk a szükséges változásokat, egy fenntarthatóhoz közelítő rendszert. A jövő gazdasági rendszerének minden körülmény figyelembe vételével biztosítania kell a felhasznált anyagok rendelkezésre állását, azok életciklusa alatt a biztonságos használatot, és a kockázatmentes ártalmatlanítást, megsemmisülést, újratermelődést. Tanulmányunkban bemutatjuk az egyes rendszerek anyagáramlási folyamatainak számbavételére alkalmas módszertant, az anyagáram-elemzést, majd ennek segítségével ismertetjük hazánk anyagáramainak főbb összetevőit, alapanyagait. Számba vesszük a legjelentősebb tételeket, és megvizsgáljuk, milyen változások árán válhat a gazdaságitársadalmi rendszer fenntarthatóvá anyagfelhasználásának tekintetében.

18

A lehetőségek azonban korlátozottak hazánk területe által, ezért – jelentős egyszerűsítésekkel élve – egyszerűbb számítások segítségével megállapítjuk, hogy a vizsgált anyagfelhasználási területekben milyen csökkentési, fenntarthatósági potenciál rejlik. Tanulmányunk várhatóan számos vitára ad okot a fejlődés értelmezésének terén. Materiális szempontjából olyan fejlődési pálya ne-

vezhető fenntarthatónak, melynek bizonyos elemeit a hagyományos szemlélet szerint „visszafejlődésnek” tekinthetnénk, például az építészet terén a fa tömeges alkalmazásához való visszatérést, vagy az alacsony energiasűrűségű szél- és napenergia alkalmazását. Úgy gondoljuk, hogy ez a vita csak hasznára válhat a szinte teljes mértékben „elanyagiasodott” társadalmunknak.

Anyagáramlások a társadalmi-gazdasági rendszerben A világ anyagfelhasználása a közelmúltban egyre intenzívebben növekedett a tercier szektor térnyerésének ellenére is, ezen folyamat környezeti hatásai egyre világosabbak lesznek a jövőben (Pomázi – Szabó, 2006). A folyamat megismeréséhez majd megállításához azonban szükséges az anyagfelhasználás mérhetősége, az egyes alrendszerek összehasonlíthatósága, vizsgálhatósága. A jelen fejezetben bemutatott elemzési módszer, az anyagáram-elemzés segítségével vizsgáltuk hazánk lehetőségeit a fenntartható fejlődési pálya felé való elmozdulás tekintetében. Az ember által alkotott rendszerek szervezettségükben, átalakítási folyamataikban sok hasonlóságot mutatnak az élő szervek, szervezetek és ökológiai struktúrák metaboliz.

musával, anyagcseréjével. A gazdaság anyagáramai tehát azokhoz hasonlóan mérhetőek, számba vehetők a rendszer inputjai és outputjai (Kohlheb et al., 2006). Az anyagáram-elemzés (Material Flow Accounting, MFA) mutatói az egyes makrorendszerekbe be- és kiáramló anyagmennyiséget összegzik tömegegységben mérve, mindez alkalmas az emberi tevékenység környezetterhelésének vizsgálatára. A számbavétel – a monetáris méréssel ellentétben – képes együtt kezelni a természetes és mesterséges anyagáramokat, ezáltal célszerűbb alkalmazni a fenntarthatóság indikátoraként, mint az SNA mutatóit (KarcagiKováts, 2009). Egy nemzetgazdasági MFA keretet figyelhetünk meg az 1. ábrán.

1. ábra: Az MFA általános kerete - The general frame of MFA (Forrás: Eurostat, 2001 in Szabó – Pomázi, 2006)

19

Az MFA mutatóit alapvetően három csoportba oszthatjuk: bevitelmutatók, kimenőoldali mutatók illetve felhasználás- vagy fogyasztásmutatók (1. táblázat). Jelen tanulmány esetén a bevitelmutatók közül választottunk, mivel azok tartalmazzák a fel nem 1. táblázat: Az MFA mutatói Bevitel DE (hazai kitermelés – domestic extraction) DMI (közvetlen anyagbevitel – direkt material input) = DE + behozatal

használt kitermelést is (rejtett áramlások), melyek a gazdasági rendszer működéséhez szükségesek, de fizikailag nem kerülnek hasznosításra (pl. meddőanyag a szénbányászatban), valamint a behozatalt, és az ahhoz kapcsolódó rejtett áramlásokat.

Kimenő oldal DPO (hazai kibocsátás – domestic produssed output) TDO (összes hazai kibocsátás – total domestic output) = DPO + fel nem használt hazai kitermelésből származó output

TMI (összes anyagbevitel DMO (közvetlen anyagkibo– total material input) = csátás – domestic material outDMI + fel nem használt put) = DPO + kivitel hazai kitermelés TMR (összes anyagszük- TMO (összes anyagkibocsátás séglet – tatal material – total material output) = TDO requirement) = TMI + + kivitel behozatalhoz kapcsolódó közvetett áramlások Forrás: Szabó – Pomázi, 2006; Karcagi-Kováts, 2009

A kimenőoldali mutatók alkalmazását nem láttuk szükségesnek, mert az egyes anyagok felhasználásához köthető tulajdonságok alapján csak fenntartható, alacsony környezetterhelésű technológiákra való áttérést vettünk figyelembe. A magyar gazdaság anyagfelhasználásának vizsgálatakor tehát a teljes anyagszükségletet (Total Material Requirement, TMR) vettük alapul, amely valamennyi beviteli áramlást tartalmaz, így ez a legátfogóbb mutató (Szabó – Pomázi, 2006). A magas anyagfelhasználás önmagában nem jelez fenntarthatatlan gazdálkodást, csak abban az esetben, ha a felhasznált primer anyagok nem megújítható természeti erőforrások. A gazdasági-társadalmi rendszer vizsgálatakor tehát az anyagáramlások forrásainak öszszetétele (biomassza, fémes és nem fémes ásványi anyagok és fosszilis tüzelőanyagok) valamint az ágazati szempontú elemzés vizsgálatunk fő eszközei.

Fogyasztás DMC (hazai anyagfelhasználs – domestic material consumption) = DMI - kivitel TMC (összes anyagfelhasználás – total material consumption) = TMR + behozatal – kivitel ± kivitelhez kapcsolódó közvetett áramlások mérlege PTB (fizikai kereskedelmi mérleg – physical trade balance) = behozatal – kivitel NAS (nettó állománygyarapodás – net addition to stock) = DMC DPO

Anyagáramlások Magyarországon Az anyagáramlások számbavétele rendkívüli módszertani nehézségekkel terhelt. Annak ellenére, hogy az összes mutató számításához szükséges adat sok különböző adatbázisban bár, de rendelkezésre áll, sem a Magyarország, sem az Európai Unió statisztikai hivatala nem számítja a fent bemutatott indikátorok mindegyikét. Mivel különösen a rejtett áramlások (közvetett áramlások) számbavétele okoz nehézséget, a hivatalok csak a rejtett áramlásokat nem tartalmazó mutatókat közlik, az ennél összetettebb feladatot jelentő TMI, TMR és TMC értékek számítását kisebb területegységekre (város, ország) egyes kutatócsoportok végzik (Hamer – Hubacek, 2003; Karcagi-Kováts, 2009). Egyes európai országok közvetlen anyagbevitelét (DMI) figyelhetjük meg a 2. ábrán.

20

2. ábra: Európai országok közvetlen anyagbevitele (DMI), t/fő (Forrás: Eurostat 1, 2010)

A fejlettebb államok anyaginputja általában magasabb, az anyagáramlásokban tükröződik az országok gazdaságának szerkezete is: például Finnország anyagbevitelében a legnagyobb arányban a biomassza szerepel, Hollandia DMI értékének fele pedig a fosszilis energia-kitermeléshez köthető (kőolaj, földgáz).

Az Eurostat és a Központi Statisztikai Hivatal áltat nyilvántartott mutatók a DE, a DMI a DMC és a PTB. A KSH által publikált legfrissebb adatok 2007-re vonatkoznak, Magyarország közvetlen anyagfelhasználása figyelhető meg a 2. táblázatban 2000 és 2007 között.

2. táblázat: Az MFA közvetlen anyagáramlási mutatói Magyarországon, ezer t 2000 2001 2002 2003 2004 2005 DE 99199 112707 108503 109590 126596 150997 DMI 130494 144215 142834 146619 164620 191843 DMC 111703 123789 121376 125713 142735 165920 PTB 12082 11082 12873 16123 16139 14923 Forrás: KSH, 2009

Az ásványi-olaj és a fémes ásványok hazai kitermelése a vizsgált időszakban csökkenő volt, ezt a csökkenést az import mennyisége pótolta. A biomassza hazai kitermelése főleg a gabonafélék termésingadozását követve változik, mivel azok aránya jelentős, 33-48 % körüli a biomassza DE értékében. Hazánkban 2004 és 2007 között a hazai kereslet élénkülése miatt magasabb anyagbevitel volt megfigyelhető bővülő export és import mellett. A hazai kitermelés (DE) tekintetében a 2005-ös mennyiség a legmagasabb, ez a kiugró adat a jelentős autópálya-építésekkel magyarázható, ami a 2005-2006-os időszakban zajlott (KSH, 2009).

2006 125371 166827 138310 12940

2007 100683 143881 109684 9002

Az építőipari nyersanyagok hazai kitermelése 43,5 millió tonnáról 84,4 millió tonnára nőtt, ami 94 % emelkedést jelentett, ezután azonban visszaesett 46,1 millió tonnára. Látható tehát, hogy az építőipar szerepe igen jelentős a társadalmi-gazdasági rendszer metabolizmusában. A fenti mutatók sajnos nem szolgálnak információval a rejtett áramlásokról, mivel csak a közvetlen anyagforgalom mérésére alkalmasak. A gazdaság anyagi bázisának vizsgálatakor tehát olyan mutatót kell használnunk, ami alkalmas minden anyagáramlás elemzésére, ez pedig az anyagcsoporton-ként vizsgált TMR (teljes anyagszükséglet). 21

Megjegyzés: 2000*-től DMI-ből becsült adatok

3. ábra: Teljes anyagszükséglet (TMR) Magyarországon, ezer t (Forrás: Hammer – Hubacek, 2003 és KSH 2009 alapján saját szerkesztés

A magyar TMR mutató csak az 1993-1997 közötti időszak tekintetében elérhető, ezen számításokat Mark Hammer és Klaus Hubacek (2003) tanulmánya tartalmazza. Mivel úgy véltük, hogy ezen adatok ismerete nem elegendő, készítettünk egy 2007-ig terjedő teljes anyagszükséglet becslést a rendelkezésre álló DMI adatok alapján. A közvetlen anyagbevitel (DMI) és a TMR közötti különbség az, hogy a DMI nem vesz figyelembe rejtett áramlásokat. Kiszámítottuk a DMI/TMR arányt 1993 és 1997 között az egyes anyagcsoportok felhasználására vonatkozóan, ami viszonylag stabilnak mutatkozott. Ez az arány a direkt áramlások és a rejtett áramlások viszonyát fejezi ki. A legnagyobb szórás a fémes és nem fémes ásványok DMI-arányában mutatkozott (23 %), az arány átlagosan 58 % volt. A legnagyobb stabilitást a fosszilis tüzelőanyagok közvetlen áramlásai mutatták, melyek átlaga a vizsgált időszakban 20,4 % volt, szórása pedig csupán 3 %2. A DMI/TMR arány segítségé-

vel már becsülhető a 2000-20073 időszak teljes anyagszükséglete, a 3. ábrán láthatjuk hazánk teljes anyagszükségletét anyagcsoportonként. Magyarország teljes anyagszükségletét vizsgálva már kijelenthetjük, mely anyagcsoportok alkotják a gazdaság materiális alapjait. A vizsgált időszak elején a fosszilis energiahordozók képezték az anyagszükséglet 64 %t, arányuk a TMR-ben 2007-re azonban lecsökkent 45 %-ra. A fosszilis tüzelőanyag-szükséglet volumene azonban stabilnak mondható, 2002-ban volt csekély mértékben alacsonyabb 160 millió tonnánál, a vizsgált időszakban 160 és 180 millió t között ingadozott. A fémes ásványok szerepe az anyagszükségletben csökkenő, majd 2005 után növekvő tendenciát mutatott. A mezőgazdasági biomasszával kapcsolatos anyagáramok erősen ingadoznak, ez a mezőgazdasági termelés jellegével magyarázható (éghajlati kitettség, gyorsan változó piaci körülmények). 1993-ról 2007-re az erdészettel kapcsolatos

2

A földmunkák mind a rejtett áramlásokba tartoznak, itt egyszerűen az 1993-1997 időszak átlagával számoltunk.

3

Az 1997-2000 közötti időszakra a becslést az [Eurostat 1] adathiányosságai miatt nem tudtuk elvégezni

22

anyagáramok 22 %-al nőttek, az erdészeti biomassza szerepe azonban csekély az anyagáramlásokban (3 % alatti). Az iparifa hazai kitermelése csökkent, a dendromassza növekvő mennyisége az anyagáramokban kizárólag az energetikai hasznosítás (tűzifa) térnyerésével magyarázható (KSH, 2009). A legnagyobb változások azonban egyértelműen a nem fémes ásványi anyagok terén következtek be. 2005-re ezen anyagcsoport direkt áramlásai 2000-hez képest megdupláA fenntartható gazdaság alapvető kérdései Gazdaságunk anyagi alapjai leginkább a nem megújítható erőforrások közül kerül ki. Tanulmányunkban ezért – miután bemutattuk hazánk anyagáramlásait – felvázoljuk azon területeket, ahol jelentős fejlődést lehet elérni, a teljes részletezés igénye nélkül, jelentős egyszerűsítések árán bemutatjuk a rendszer alapvető megváltoztatásának technológiai lehetőségeit, majd néhány egyszerű számítás segítségével megállapítunk egy lehetséges, elméleti, de fenntarthatóhoz közeli gazdasági rendszert. A gazdaság jelenlegi alapjai – az átalakítás lehetőségei Felvázoltuk a Magyarországon az utóbbi két évtizedben jellemző anyagáramlásokat, már kijelölhetjük azokat a gazdasági tevékenysélan, egyszeri beavatkozást jelent a bioszférába, ennek mértéke mindenképpen visszaszorítandó. Az anyagszükséglet 40-45 %-a a gazdasági rendszer energiaigényének kielégítéséhez szükséges fosszilis energiahordozókhoz köthető, mely energia nagy része végső soron valamilyen hulladék képződéséhez vezet, illetve az üvegházhatású gázok kibocsátása által folyamatosan a megsemmisülés kockázata felé taszítja a Föld ökoszisztémáját. A fosszilis energia átalakítása jellemezhető a legmagasabb arányú rejtett áramokkal, ezért ezen a téren a legnagyobb a TMR csökkentésének potenciálja. A fosszilis energiahordozók kiváltása – számos más ok mellett – anyagáramlási fenntarthatatlansága miatt elsődleges. A maghasadásos erőmű-

zódtak, ami jelentős hatással volt a DMI-re, illetve mivel a nem fémes ásványi anyagokkal kapcsolatos rejtett áramlások közel megegyeznek a közvetlen áramok mértékével, ezen anyagcsoport hatása a legjelentősebb a TMR-re. Mivel az építőipari nyersanyagok az összes nem fémes ásványi anyag anyagáramainak kb. 80 %-t adják, kijelenthetjük, hogy az építőipar hatása igen jelentős a teljes anyagszükségletre.

geket, amelyeket meg kell változtatnunk a jelenlegi, fenntarthatatlan gazdaságitársadalmi rendszer fenntartható átalakítása érdekében. Az átalakítási lehetőségek elemzésekor azt kell megvizsgálnunk, mely anyagcsoportokhoz kapcsolódó felhasználási területek okozzák a fenntarthatatlan anyagfelhasználást. A biomassza-felhasználással kapcsolatos anyagáramlásokat fenntarthatónak tekintjük, mivel a hasznosítás időléptékével mérve nem termel környezetterhelő hulladékokat és előállítása sem jár túlzott környezeti hatásokkal a hazánkban jelenlévő erdészeti és mezőgazdasági technológiák esetén. Teljes anyagszükségletünk 83-86 %-a a nyersanyagok bányászatát, nagyléptékű mozgatását igényli (biomassza kivételével minden anyagcsoport). Ez visszafordíthatat vektől eltekintve századunk közepéig biztosan kizárólag a megújuló energiaforrások jelenthetnek alternatívát – a fúziós energetikai kutatások sikertelensége esetén azon túl is. A fosszilis energiahordozók anyagfolyamaihoz tartozik a műanyaggyártás is, annak alapanyaga a kőolaj. Ennek kiváltására alkalmasak lehetnek a bioműanyagok, melyek alapanyaga biomassza-eredetű. A növényi alapanyagból (szénhidrátokból) előállított bioműanyagok segítségével a hulladékok képződésének igen nagy problémája is megoldható. A fémes ásványokkal kapcsolatos gazdasági igények anyagszükséglete is csökkenthető, bár jelentőségük az anyagáramlásokban alacsonyabb. E téren az újrahasznosí23

tás jelentős növelése a feladat. Mit azt már bemutattuk, a nem fémes ásványok anyagáramlásaiban legnagyobb jelentősége az építőipari tevékenyének van, ezért itt a fenntartható építészetben rejlő lehetőségeket vizsgáltuk. A földmunkákkal kapcsolatos anyagáramlásokat és az egyéb anyagokat nem tanulmányoztuk. Energetika A magyar gazdaság anyagigényének csökkentését, fenntartható helyettesítését az energetikával kell kezdenünk. A jelenlegi, fosszi-

lis energiahordozókra alapozott rendszerünk magas energiaigényekkel rendelkezik, a rejtett áramlások a közvetlen áramok négyszeresére tehetők, és ez a szektor az egyik legjelentősebb környezetterhelő nem csak Magyarországon, de a fejlett világ legnagyobb részén egyaránt. Hazánk primer energiafelhasználása 2006ban 1152 PJ volt, ami 2009-re a gazdasági világválság miatt 1040 PJ-ra esett vissza. A primer energiaforrások szerkezetének változása megfigyelhető a 4. ábrán.

4. ábra: A primer energiafelhasználás szerkezete Magyarországon (Forrás: Energia Központ 1, 2010)

Az elmúlt évtizedben jelentősen csökkent a szén felhasználása, nőtt azonban a földgáz szerepe, valamint a kőolaj felhasználása a közlekedés növekvő energiaigénye miatt. A megújuló energiaforrások4 aránya is növekedett, de jelentőségük sajnos még mindig csekély az energiarendszerben. A végső energiafelhasználás 2000 és 2008 között 9%-al nőtt. A lakosság fogyasztásának mértéke a legnagyobb (220-233 PJ), ami a fogyasztás több mint 33-34%-a. A mezőgazdaság fogyasztja a végenergia kb. 3-4%-t, az ipar 20%-t, a szolgáltató szektor pedig 19, illetve 4

„Többi energiahordozó”

2008-ban a végfelhasználás 16%-t. A legjelentősebb változás 2000 és 2008 között a közlekedésben zajlott le, az energiaigény közel 50%-al nőtt, 2008-ra meghaladta a 200 PJ-t. Ez az összes végső energiafelhasználás 28%-a (Eurostat 2., 2010). A fosszilis energiahordozókkal kapcsolatos közvetett anyagáramlások igen jelentősek, Magyarország esetén ez kb. 80%. A magas arány főként a szenek bányászatával kapcsolatos: a feketeszén bányászata során közel 4 tonna anyagot termelnek ki a szén tonnájára vetítve, a lignit kitermelése során – mely a magyar szénerőművek fő alapanyaga – az anyagmozgatási arány 5-12 t/t (Bringezu – Schütz, 2001). 24

A kőolaj és a földgáz kitermelésében a rejtett áramlások mennyisége elhanyagolható, a fúrási technológiától függően 0,01-0,1 t/t. Az uránérc bányászatára vonatkozó adatokat sajnos nem találtunk. A rejtett áramlások – tekintettel az ércek alacsony, ezreléknyi, vagy annál kisebb urántartalmára – nagyon magasak a hasadóanyag tonnájára vetítve, annak igen magas energiasűrűsége azonban ezt az energiatermelésben kompenzálja. Az energiagazdálkodásunk fenntarthatóvá formálása sok szempontból érdekünk. Jelen tanulmányban annak a megválaszolása lényeges első sorban, hogy mekkora energiaigényt kell fenntartható módon kielégíteni hosszú távon, milyen lehetőségeink vannak (milyen az egyes megújuló energiaforrásokban rejlő potenciál), és milyen mértékű rejtett áramlatokkal kell számolni. A magyar energiarendszer jelentős megtakarítási lehetőségekkel rendelkezik. A lakossági szektor energiaigényeinek 54, míg a kommunális szektor igényeinek 65 százaléka fűtési energiaigényt fedez (FÖK, 2007). A lakásállomány és a középületek energiatudatos felújításával és építésével akár 100-200 PJ-al is csökkenthető a primer energiafelhasználás. A közlekedés energiaigénye emelkedett az elmúlt időben a leginkább, a közlekedésben mára több mint 200 PJ energiamennyiség alakul át igen gyenge, kb. 25%-os hatásfokon. A közlekedés energiafogyasztásának csökkentése jelentős fogyasztói szemléletváltást és a közösségi közlekedés minőségi megújulását igényli. Az ipar energiaigényének stagnálása vagy csökkenése mellett az agrárgazdaság növekvő felhasználása várható hosszú távon, amit a biomassza jelentős energetikai felhasználása indokol. Feltesszük tehát, hogy a fenntarthatóvá alakítandó gazdasági rendszerünket 850 PJ primer energiainputtal kell ellátni, melyből 100 PJ bioüzemanyagok formájában áll rendelkezésre5.

A geotermikus energia – fenntarthatósági szempontból korlátozott felhasználás mellett – évi 30 PJ energiamennyiséget szolgáltathat hazánkban, a napenergia a hasznosítás módjától függően 3-10 PJ/év mennyiséggel becsülhető (Dombi, 2009). Az elméleti vízenergia-potenciál Magyarországon 36 PJ/év (Reményi, 2007), mely épített kapacitással bővíthető: szivattyús-tározós erőművek megépítése igen célszerű volna a villamosenergia-rendszer szabályozhatóságának fenntartására. Ez a moderálhatóság elengedhetetlen ahhoz, hogy megközelítsük a szélenergia kihasználásának elméleti maximumát, ami 204,7 PJ éves energiatermelést jelentene közel 80 ezer szélturbina beüzemelése által (Tar et al., 2006). 150 PJ éves kapacitást rendelünk a fent leírt energiaforrásokhoz. Magyarországon az élelmiszer-gazdaság és a faipar által igényelt területeket valamint az országos jelentőségű, fával nem borított védett területeket kizárva évi 1198 PJ biomaszsza-eredetű energia előállítására van lehetőség. Ez a biomassza elméleti, fenntartható energetikai potenciálját jelenti, energiamenynyiségre optimalizálva a termőhelyi adottságoknak leginkább megfelelő növényfajok választását az egyes fajok ökológiai igénye alapján (Dombi – Balázs, 2010). A biomaszszán kívüli, hazánkban hasznosítható megújuló energiaforrások által szolgáltatott 150 PJ/év energiamennyiségen kívül fennmaradó 700 PJ éves energiaigény tehát biomasszával kielégíthető. Ennek területigényét később összevetjük a többi új vagy újszerű technológia ellátásának területigényével, melyek szerepet vállalhatnak a gazdasági-társadalmi rendszer fenntartható átalakításában.

5

A közösségi közlekedés nagyobb arányát, illetve a hidrogénhajtás és/vagy elektromos meghajtás térnyerését feltételezve

25

Az energiagazdálkodás megújuló alapokra helyezése nyilvánvalóan átalakítja az anyagáramokat. A biomassza dominanciája jelentősen megemeli a biomassza, mint anyagcsoport jelentőségét az inputokban, ami a fenntarthatóság irányába hat. A többi megújuló energiaforrás nem lép fel jelentős anyagáramokkal, azok input-igényei gyakorlatilag a technológiai berendezések előállítására korlátozódnak. Ezen berendezések, gépek előállításával járó fém-, műanyag és egyéb anyagigény együtt kezelhető a gazdaság más szegmensében jelen lévő szerkezetekkel. A biomasszával kapcsolatos közvetett áramlások viszont jelentősek a fel nem használt hazai kitermelés miatt. Ennek aránya 1993 és 1997 között hazánkban stabilan 62 % volt mezőgazdasági, és 45 % erdészeti biomassza esetén [Hammer – Hubacek, 2003]. Energetikai felhasználás esetén ezen áramok vélhetően kisebbek, függően a termesztett növénytől, de fontos hangsúlyoznunk, hogy a biomassza közvetett áramlásai sem tekinthetők károsnak, sőt inkább előnyösek, ha a talajerő-visszapótlás forrásaivá válnak. Épített környezet – építészet – építőipar Épített környezetünk igen jelentős hatást gyakorol a természetre. A hatás mértéke függ egy adott terület, ország településszerkezetétől, kulturális viszonyaitól, az épített lakásés egyéb épületállomány minőségétől és állapotától. Épített környezetünk biztosítja az életfeltételeknek megfelelő lakás-, munka- és szórakozási feltételeket. Gazdasági és társadalmi szempontból elengedhetetlen a minőségi épületállomány és egyéb épített infrastruktúra létesítése, fenntartása és folyamatos modernizálása, mindez viszont folyamatos anyag- és energia-bevitelt igényel.

Az épített környezet közvetlen primer energiaigénye a lakossági és a kommunális szektorban összesen kb. 600 PJ, ami a teljes energiafelhasználás több mint 50%-a. Azonban nem csupán az épületek fenntartása igényel energiát. Az építőipar energiaigényei közel sem elhanyagolhatóak az épületek használat alatti energiaigényeihez képest. A 3. táblázatban megfigyelhető az egyes építőanyagok előállításának energiaigénye. A Független Ökológiai Központ (2000) kutatásai alapján a beépítés energiaigényéről sajnos nem kapunk részletes képet, az mégis felmérhető, hogy az egyes anyagféleségek mennyire eltérőek energiainput szempontjából. Az építőipari alapanyagokat funkciójuk szerint csoportosították, így közvetlenül öszszehasonlíthatók az azonos célra alkalmas termékek. Az egyes alkalmazási területeken kiemelkedő energiatartalmúak az alumíniumtermékek (fedés, nyílászáró), az acél- és a műanyagtermékek, illetve magas energiaigényű a kő építészeti alkalmazása is. A legtöbb esetben (a födém alapanyagok kivételével) ugyanakkor megfigyelhető az organikus alapanyagok (fa, nád, gyapot, cellulóz) jóval alacsonyabb előállítási energiaigénye. A jelenlegi építési rendszerekben használt anyagokban megtestesülő energia mennyisége igen magas, sok esetben az épület élettartamában mérve is jelentős. Az előállítás energiaigénye a teljes életciklus energiaigényének negyed-ötöde is lehet. Az évente épülő mintegy 38.000 lakást, valamint a kommunális és irodaépületi szektort is figyelembe véve a 2007 előtti időszakban a hazai magasépítés évente 64-108 PJ primer energiaigénnyel lépett fel (FÖK, 2007). Az épületek üzemeltetési energiaigénye mellett tehát az alacsonyabb energiaigényű alapanyagok használatára is törekednünk kell.

26

3. táblázat: Egyes építőipari nyersanyagok előállítási energiaigénye (kWh/m2) Alapozás Falak Födém Kő 504 324 Beton 121*/242 63,8-264,5 Vasbeton 95,4 Cölöpalap 145,2 Föld, vályog 360 Fa 156 78 Tégla 228 Előregyártott födém 68,6 Acél Műanyag Mázas kerámia Nád Cellulóz Len Gyapjú Kőzetgyapot Üveggyapot Cserép Alumínium Bitumenes zsindely

Lépcsők

Padlóburkolat 17,3

Hőszigetelés

Fedések

Nyílászárók

14

28,4

123

114,8 80,5 – 260,9

95

78

12 47,3

667,7** 83***/109,8 11

104**** 24,7 3,9 2,1 1,5 19,2 70,8

8,8

50 615,6 70

1596

Megjegyzés: *Úsztatott beton **Acél – fa ***Linóleum ****Extrudált polisztirol

Forrás: FÖK, 2000

27

Az építőipari nyersanyagok jelentőségét az anyagáramlásokban már korábban bemutattuk, a nemfémes ásványi anyagok hazai kitermelésének 74-82%-a az építőipar közvetlen anyagáramlásainak inputja, ráadásul a

közvetett áramlások is jelentősek ebben az anyagcsoportban. Az indirekt áramlások mértéke az alapanyag kitermelésétől függően eltérő lehet. Az egyes építőipari alapanyagok rejtett anyagáramait mutatja be a 4. táblázat.

4. táblázat: Egyes építőipari alapanyagok rejtett áramlási hányadosa

Zúzott kő Homok és sóder Faragott kő Pala Mészkő és dolomit Agyag Kovaföld Zsírkő

Rejtett áramok aránya (t/t termék) 0,23 0,14 0,23 0,1-0,22 0,33 0,25-1,78 0,7-1,5 0,45

Forrás: Bringezu – Schütz,2001

A létező infrastruktúra energiaigényének folyamatos csökkentése nem elegendő a gazdaság hosszú távú fenntarthatóságának eléréséhez. Az építőipari tervezési folyamatok, alapanyagok és technológiák rendszerének olyan átalakítására van szükség, ami biztosítja az anyag- és energiaigény csökkentését egyaránt. Ezen célok a vonalas infrastruktúrák (utak vezetékek, vasútvonalak) létesítésekor az élettartam meghosszabbításával, újrahasznosítással és a minőség javításával érvényesíthetők, a magasépítésben6 pedig a fenntartható építészet integrálja a feladatokat. Mivel az anyagok helyettesíthetőségéről nagyobb mennyiségben inkább ez utóbbi esetén lehet szó, részletesen a fenntartható építészetet vizsgáljuk. A fenntartható építészet irányzatai meglehetősen szerteágazóak (Markovits, 2008). Ide sorolható a szoláris, klímatudatos, valamint zöldépítészet. Kiemelendő irányzatok a bioorganikus építészet7, melynek célja az épületek olyan tervezése, melyek azáltal környezetük részévé válnak, valamint az energiatudatos építészet, melynek célja az üzemeltetési energiaigény csökkentése. Az 6

A földfelszín felett zajló építési tevékenység, kivéve vonalas infrastruktúra 7 Az organikus építészet inkább filozófiai-stilisztikai fogalom

energiatudatos építési irányzat igen jelentős fejlődésen megy keresztül. Kezdetben alacsony-energiájú házakról beszélhettünk, ezek a hagyományos épületek energiafelhasználásának kb. felével üzemeltethetők (55-75 kW/m2). A passzívházak ennél is alacsonyabb energiaigényűek (15 kW/m2), a plusszenergiás házak pedig már energiatöbblet termelésére is alkalmasak lehetnek. Az energiatudatos építészet törekvéseinek „megítélése ellentmondásos”, mivel a beépített anyagok mennyisége és minősége miatt a beépített energiamennyiség igen magas (Markovits, 2008). Az energetikai hatékonyság és a felhasznált anyagok olyan kombinációja a tervezési cél, ami az épített környezet környezetterhelését összességében csökkenti. A fenntartható építészetre is értelmezhető a „biomimikri” fogalomköre („biomimetics”), mely a természetes rendszerek ipari környezetbe való adaptálásaként értelmezhető, és fő céljai az energiaés anyaghatékonyság, a veszélyes anyagok kerülése, a funkcionalizmus az anyagok és szerkezetek terén, illetve a megújuló és biológiai anyagok alkalmazása (John et al., 2005). Ezen célok eléréséhez az anyag- és energiaigények csökkentésén kívül fontos az anyagok tartósságának és ellenállóságának 28

javítása, a bontott anyagok újrahasznosítása vagy megfelelő kezelése, valamint a „környezet-barát” nyersanyagok használata, melyek között alapvető jelentőségű a fa (Kunszt, 2003). Mint az a 3. táblázatban látható, a fán kívül egyéb szerves eredetű anyagok építőipari felhasználása is célszerű, pl. szigetelés vagy fedés céljából. A magasépítés anyagfelhasználásának jelentős megváltoztatására, ezzel a gazdaság anyagi bázisának fenntarthatóbbá válásában azonban tömegét tekintve legnagyobb jelentősége a fa alkalmazásának van. A fa építészeti szerepe legjelentősebben az ipari forradalom idején csökkent a vas, acél és a beton megjelenésével. A skandináv modernista építészeten kívül a világ vezető országaiban a XX. század második feléig tagadták a fa jelentőségét az építészetben: „vakon hittek a technológiai újításokban, tekintet nélkül a környezeti ártalmakra vagy az építkezések léptékére” (Pryce, 2009). Az 1970-es években ez a szemlélet azonban megváltozni látszott, az olajválságok rámutattak a modern építőanyagok energiaigényességének hátrányára, valamint a nyersanyagkészletek fogyása is egyre inkább égető problémává vált. Az ezt követő évtizedekben a fa mint alapanyag is jelentős fejlődési folyamaton ment keresztül, ami kitágította az építészeti lehetőségek horizontját. A fa, mint építőipari nyersanyag számos előnnyel és hátránnyal jellemezhető. A fa megújuló építőanyag, egyszerű eszközökkel megmunkálható, könnyű, réteges falszerkezetei kiváló hőszigetelők, gyors szerkezetépítést tesz lehetővé, építése kevésbé időjárásfüggő. A fa építőanyag hátrányai viszont, hogy tűzzel, kártevőkkel, túlzott nedvességgel és gombákkal szembeni ellenállása csak különböző bevonati szerek útján biztosítható (Németh, 2003; Szűcs, 2000). A fa, mint szerkezeti alapanyag lehet szerkezeti faanyag, faalapú ragasztott szerkezeti elemek, faalapú agglomerált lemezek (farostlemez, rétegelt furnél, OSB stb.). A fának emellett egyéb építőipari termékeit is megkülönböztethetjük, például burkolatok (parketta, hajópadló), nyílászárók, vagy tetőfedő- és díszítőelemek.

Már korábban is láthattuk, hogy fából illetve más organikus anyagból az épületek minden alkotóeleme kialakítható. A beépített faanyag élettartama – megfelelő kezelés mellett – akár 100-200 év is lehet (Németh et al., 2003). Megpróbálkoztunk annak megbecslésével, hogy az építőipar az építészet bioorganikus átalakulása mekkora faigénnyel jellemezhető hosszú távon. Meg kell különböztetnünk az egyes fafajokat építőipari felhasználhatóság alapján: a tűlevelű fajok – hazánkban leginkább az erdei, a fekete- és a lucfenyők – az épületszerkezeti alapanyagok bázisát alkotják, míg a lombos fajok, különösen a kemény fájú fafajok8 a kiegészítő épületszerkezetek (nyílászárók, padlóburkolatok) előállításához szolgáltatnak nyersanyagot. A fenyőfélék a hazai élőfakészlet 15%-t, az évi folyónövedék 12%-t szolgáltatják, arányuk a kitermelésben is alacsony: 12,5% (MgSzH EI, 2008; 2009). A következőkben immár megbecsülhető, hogy a magasépítés gyökeres átalakulásával, a fa előtérbe helyezésével hogyan változnának meg Magyarország anyagáramlásai. Hazánkban az épített új lakások száma 2003ban 35.543 db, 2005-ben 42.084 db, 2008ban 36.075 db volt, a gazdasági válság hatására azonban 2009-ben már csökkenni kezdett a lakásépítési szándék, az új lakások száma ebben az évben 31.994 volt. Az átlagos alapterület átlagosan kb. 85 m2. A kiadott új építési engedélyek alapján a lakások kb. 85%-a egylakásos lakóépület. A nem lakáscélú építkezések számáról az építési engedélyekből következtethetünk, 2006-ban 8814 építési engedélyt adtak ki nem lakóépületekre átlagosan 434 m2 területre, 2009-ben viszont már csupán 5214 engedélyt adtak ki, az átlagos terület azonban 645 m2-re nőtt (KSH, 2010). Egy átlagos családi ház szerkezetének fából történő megépítése 40-50 db véghasználati korú fát igényel (Contactrade, 2007), ez az adat használható az új építésű, egylakásos családi házakra hazánkban, mely az összes épített lakás kb. 85%-a. A több lakásos társasházak építéséhez – lakásra vetítve – fajla8

Tölgyek, bükk, kőrisek, juharok, éger, akác

29

gosan kevesebb fa szükséges, a falak, a tető és a födémek felületére igaznak vélve azt, hogy a térfogat nagyobb arányban nő a felületnél. Az évente épülő új lakások faanyagigényének kalkulációját tehát végezzük évi 35.000 lakásra9, egyenként 40 db fa szerkezeti célú kivágása mellett. A nem lakás céllal épült épületek alapterületét átlagosan 500 m2-el figyelembe véve ezen épületek térhatároló felületét egy átlagos családi ház nyolcszorosára becsültük (3 m magasság), ez alapján ezen épületek a 40 db fa helyett 320 db fát igényelnek. Ha évente 8000 ilyen épülettel számolunk, akkor az összes épületcélú építőipari tevékenység szerkezeti faigénye 3.960.000 fa lenne. Mivel a szerkezeti faanyagok követelményeinek leginkább a fenyők felelnek, ezt az igényt Magyarországon főleg erdei és feketefenyő kitermelésével kell fedezni. Feltételezzük, hogy a fellépő igény felét erdei, másik felét feketefenyő állományok elégítik ki. Előbbi hazánkban átlagosan, közepes termőhelyen 40 éves véghasználati korral 600 db/ha véghasználati állomány-sűrűséggel, utóbbi 80 évesen 450 db/ha állománysűrűséggel jellemezhető. A fenti paraméterekkel számolva az építészet fenntartható alapanyag-ellátása szerkezeti anyagból 132.000 ha erdei fenyő és 352.000 ha feketefenyő erdőterületet foglalna hazánk termőterületéből. Nyilvánvaló, hogy a szerkezeti faigény messze meghaladja az egyéb, kiegészítő építési alapanyag mennyiségét, melyekből a nyílászárók, parketták, burkolatok, fedések és díszítőelemek készülnek. Azonban kalkulációnk során ennek mennyiségét is becsülnünk kell: a maihoz képest számított többletfaigényt a lombos fákból készülő egyéb építőipari termékek alapanyag-igényét családi házanként 5 darabbal becsültük. A kemény lombos fák vágásérettségét – erős egyszerűsítéssel élve – 70 évre becsültük, vágásérett állományuk sűrűségét 500 db/ha-ra. Így a többlet területigény 69.300 ha. Az építészet fenntartható átalakítása az alapanyag-bázis

szempontjából tehát 553.300 ha új erdőterületet igényelne. Bioműanyagok A műanyagok előállítása jelenleg leginkább szénhidrogének átalakításával történik, jelentőségük a hulladéktermelődésben is jelentős. A műanyagokkal kapcsolatos anyagáramlások tehát input és output oldalon is igen károsak. Bioműanyagoknak nevezzük egyrészt a hagyományosnál könnyebben lebomló alapanyagokat, valamint – és témánk szempontjából ez a fontos – a biológiai eredetű alapanyagot hasznosító műanyagot, amely biológiai úton degradálható, lebomlása során vízzé, szén-dioxiddá és biomasszává komposztálható és nem tartalmaz veszélyes anyagot (Koltai – Kapás). A világ műanyag-felhasználása napjainkra az acél felhasználásának kétszeresére nőtt (Czvikovszky, 2005). Magyarországon legjelentősebb arányban a csomagolóanyagelőállítás igényel műanyagot, 2003-ban a műanyag-felhasználás 43%-a volt csomagolási célú, 21%-a építőipari és 18% a háztartási cikkek és elektronikai cikkek előállításához szükséges műanyag-igény (REC, 2009). Jelenleg a lebomló műanyagok elterjedését annak nagyon magas költsége gátolja, a hagyományos és a bioműanyag ára közötti különbség ötszörös (Pásztor – Orbán, 2008). A világon 2000-ben 250.000 tonna lebomló műanyagot használtak (Pásztor – Orbán, 2008), egyes elemzők ennek évi 20%-os növekedését várják hosszú távon (Máthé, 2007). A gyors növekedés okai az olajár emelkedése, a gyártók és forgalmazók környezeti imázs-építése ill. a szigorodó adminisztratív intézkedések. Az 5. táblázatban megfigyelhető, hogy a bioműanyagok elterjedése először a csomagolóanyagok előállításában lehet jelentős, ezt majd később követi más műanyagtermékek biopolimerekből való előállítása.

9

Ez napjaink lakásállományának (4,3 millió lakás) 0,814%-a, tehát egy lakás átlagos életciklusa 123 év.

30

5. táblázat: Globális biopolimer-felhasználás, ezer t

Csomagolás* Zsákok Egyéb** Összesen

2000

2005

2010

Éves növekedés, %

15 11 2 28

24 22 6 52

28 43 13 94

9,4 14,6 16,6 12,6

Megjegyzés: *kétharmada párnázóanyag; **orvosi, higiéniai, mezőgazdasági termékek, papírbevonó anyagok stb.

Forrás: Business Communication Co. in Langer – Orbán, 2006

„Egy hektár földön kb. 2–3 tonna bioműanyag kiindulási anyagát lehet megtermelni. A növények szén-dioxid-megkötő képessége miatt a bioműanyag egyben széndioxid-tároló is, amelyet csak elégetésekor ad vissza a környezetnek. Elméletileg a jelenleg mintegy 50 millió tonnás európai műanyag-felhasználás növényi alapanyagokból való előállításához mintegy 20 millió hektár területre lenne szükség.” (Pásztor – Orbán, 2008). Ez azt jelenti, hogy több mint két Magyarországnyi terület kell a biomasszaalapú műanyaggyártáshoz Európa számára. A világ kőolaj-felhasználásának 7%-a fedezi a műanyagok előállítását, eszerint kb. 245 millió tonna kőolaj fedezi a globális, 200 millió t műanyagszükséglet előállítását (Czvikovszky, 2005). Magyarországon az egy főre jutó műanyag-felhasználás jelenleg 66 kg (Plastportal, 2010), ennek előállításához tehát 80 kg kőolajra van szükség. A bioműanyagok alkalmazásával ezek szerint Magyarországon 0,8 millió t kőolajigény váltható ki 220.000 ha területen (3 t bioműanyag/ha) magas szénhidrát-tartalmú növények termesztésével. Fémek A fémek a modern gazdaságban pótolhatatlanok egyedi, értékes fizikai tulajdonságaik miatt. Ezért a fémek esetén az újrahasznosítás szintjét kell a maximálishoz közelítenünk, ezáltal elkerülhetők a fellépő új fémigénnyel kapcsolatos bányászati és kohászati anyagáramlások valamint egyéb káros környezeti hatások.

A másodlagos (szekunder) fémelőállítás arányának növelését kell tehát elérnünk, melynek forrásai újrahasznosításból származnak, szemben a primer fémelőállítással, melynek forrása az ércbányászat. A szekunder fémelőállítás ráadásul alacsonyabb energiaigénynyel jellemezhető. A másodlagos fémelőállítás forrásai a technológiai (új) és régi fémhulladékok (épületszerkezetek, gépkocsik, berendezések stb.), a speciális hulladékok (salakok, fémelőállítás porai, iszapok), illetve a kommunális hulladék (Wernich – Themelis, 1998). Magyarországon az ipari hulladékok mennyisége csökkenő, a kommunális hulladékok menynyisége azonban növekvő tendenciát mutat (Demeter, 2006). A fémércek forrásainak kimerülése a fosszilis energiahordozókhoz hasonlóan valós problémát jelent: például a vasérc-készletek rendelkezésre állása 2006-ban 232 év, a bauxité 252 év, a rézércek készletei azonban csak 61 évre elegendőek. A fémek viszont közel teljes mértékben újrahasznosíthatók, eredeti sajátosságaik – könnyebb-nehezebb módon – mindig visszaállíthatók (Berecz, 2001). A fémek újrahasznosításának kulcsa a fémhulladék minél hatékonyabb kinyerése a hulladékáramokból, mely a reakcióképesség és a társult hulladék anyagok minőségének függvénye.

31

A fémek újrahasznosításának az anyagáramlás tekintetében a közvetlen folyamokra mérsékelt hatása van, feltételezzük a felhasznált mennyiség 90%-s újrahasznosítását. A rejtett áramlások tehát a felhasznált mennyiség csupán 10%-t terhelik. Mivel a fémtermékek kb. 90%-t a vas- és acéltermékek csoportja képzi és a maradék 10% termelés kiinduló anyagai más fémek (réz, alumínium, cink), az újrahasznosítás és a közvetlen anyagbevitel (DMI) anyagáramlásainak különbségét a vasérc fémtartalma határozza meg. Ennek oka az, hogy a közvetlen anyagáramlások tartalmazzák az ércek nem-fémes hányadát, a bányászattal kapcsolatos egyéb nem-fémes anyagáramlások kerülnek elszámolásra a teljes anyagszükséglet mutatójában (TMR) (Bringezu – Schütz, 2003). Vasérc esetén az ipari átalakítási folyamatok 25-75%-os vastartalmú ércet igényelnek (Szerényi – Szerényi, 2007), számításainkat A

fenntartható

40%-os fémtartalommal végeztük. A rézércek maximum 1%, a cinket tartalmazó ércek cinktartalma 50% körüli. Az alumíniumelőállítás nyersanyaga, a bauxit a feltárás helyétől függően 30-70% timföldet tartalmaz, ebből a tiszta alumínium mennyiségét a bauxitra vetítve 40%-al számítottuk. Nem ismerjük részletesen a magyar gazdaság anyagáramait az egyes fémek szerint részletezve, de a fentiek alapján úgy becsültük, hogy a fémekhez kötődő DMI 40%-a a tiszta fémfelhasználás hazánkban. Ennek átlaga a 2000-2007 években 7503 ezer t, tehát a fémfelhasználás 3001 ezer t a fenti egyszerűsítéssel élve. Ennek tehát 90%-a újrahasznosításra kerül fenntartható energiarendszerünkben (2701 et), és 300 et fémfelhasználás okoz direkt illetve rejtett áramokat (DMI = 750 et; TMR = 1440 et).

gazdasági-társadalmi

A tanulmányban bemutattuk a gazdaság azon szegmenseit, melyek valamilyen átalakítás segítségével, technológiaváltással vagy az alapanyagbázis változtatásával fenntarthatóvá alakíthatók. Ezen szektorok az energiagazdálkodás, a magasépítés, a műanyagelőállítás és a fémek felhasználása voltak, az ezen területeken eszközölt változtatásokkal a fenntarthatatlan anyagigény jelentős része elkerülhető. Az energetikát vizsgáló fejezetben a magyar gazdaság energiaigényét a hatékonyságnövelési lehetőségeket figyelembe véve 850 PJ/év-re becsültük. Ezt a mennyiséget tovább csökkentjük 50 PJ/év-el, mivel láthattuk, hogy a természetes anyagok alkalmazása az építőiparban alacsonyabb energiafelhasználással jellemezhető, mint a ma használatos anyagok esetén, illetve a fémek újrahasznosítása is alacsonyabb energiaigényű a primer fémelőállításnál.

rendszer

anyagáramai

Az éves 100 PJ, bioüzemanyag formájában megjelenő közlekedési energiaigény legkisebb területen kukorica-alapú bioetanollal elégíthető ki, kb. 230.000 ha termőterületen. A 150 PJ/év nem biomassza-alapú megújuló energia-potenciált (nap, szél, geotermikus, víz) pontszerű objektumoknak tekintve a fennmaradó 550 PJ éves energiaigény a legkisebb területen 167,5 ezer ha cukorrépa (bioetanol, 58 PJ) és 1.857 ezer ha akác energetikai faültetvény (eltüzelés, 492 PJ) termesztése által fedezhető (Dombi – Balázs, 2010). A fenntartható építészet területigénye – a korábban leírtak szerint – a szerkezeti faanyagok előállítására 484 ezer ha fenyőerdő területe és további 69.300 ha kemény lombos erdő területe. Hazánk műanyagfelhasználásának fenntartható, biomasszaalapú kiváltásához 220.000 ha termőterület szükséges.

32

6. táblázat: Élelmiszer-gazdasági és faipari terület-igény Ipari területTermésátlag, t/ha igény, ezer ha (fák esetén m3/ha) Akác Burgonya Bükk Cukorrépa Csertölgy Erdeifenyő Feketefenyő Fűz Nyár Kocsányos tölgy Kocsánytalan tölgy Kukorica Gyep Gyertyán Napraforgó Nemesnyárak Árpa Búza Repce Rozs Kukorica (szilázs) Triticale Összesen

77,1 22,4 55,8 3,2 52,9 42,5 27,1 2,5 13,0 65,8 71,7 575,0 421,1 19,7 282,7 48,1 216,9 634,9 37,9 30,7 94,3 99,5 2894,6

10,7 25,9 8,2 62,6 7,6 7,5 8,3 16,0 13,9 7,2 9,3 7,3 2,9 7,6 2,5 18,7 4,6 4,9 2,6 3,3 29,7 4,0 -

Optimális termésátlag (fák esetén m3/ha) 12,5 33,0 9,0 64,5 8,0 8,0 8,5 17,0 14,5 8,0 11,0 7,9 4,0 8,0 2,6 20,5 4,8 5,1 2,9 3,4 32,0 4,2 -

Forrás: Dombi – Balázs, 2010

A magyar gazdasági-társadalmi rendszer fenntartható anyagi bázisának kialakítása tehát évente mintegy 3.028 ezer ha termőterület hasznosításával lehetséges. Tekintsük át most a termőterület fedezetét. 2009-ben Magyarország területe 9.303,4 ezer ha, ebből művelés alól kivon terület (városok, úthálózat, természetes vízfelületek stb.) 1.282 ezer ha. A fennmaradó termőterület 7.775,2 ezer ha, ezen a területen osztozik a mező-, erdőés halgazdasági termelés. Ebből a rendelkezésre álló területből ki kell vonnunk az élel-

miszer-gazdaság felhasználás10 és a faipari faigény ellátására szolgáló területeket. A legjelentősebb mezőgazdasági és erdészeti fajok területfoglalása látható a 6. táblázatban. Az egyes növények számára optimális körülmények között ez jelenti az élelmiszergazdasági és ipari igény kielégítését a lehető legkisebb területen.

10

Belföldi lakossági, állattenyésztési, ipari felhasználás és veszteségek

33

5. ábra: A fenntarthatósághoz közelítő magyar gazdaság területigénye (Forrás: saját számítás)

Az élelmiszer-igények és a faipari igények kielégítéséhez szükséges terület tehát 2.894,6 ezer ha. A természet- és tájvédelem céljából tekintsük korlátozottan hasznosítható területnek az országos jelentőségű védett területeket11, melyek összterülete 846,5 ezer ha (KvVM, 2010). A fenntartható anyagbázisú, közel fenntartható anyagáramokkal jellemezhető gazdaság által igényelt területek egyenlegét figyelhetjük meg az 5. ábrán. A gazdasági igények fenntartható kielégítése után is lehetőség nyílik több mint egy-millió hektár megművelésére, ezek azonban már a gyengébb termőképességű területek közül kerülnek ki. Ma hozzávetőleg ennyi terület található a gyep művelési ágban. A tanulmányban levezetett becslések alapján már felvázolhatjuk az immáron fenntarthatóhoz közelítő gazdasági-társadalmi rendszer teljes anyagszükségletét. Ezt az 1993-2007 közötti időszak TMR adatai (l. 3. ábra) mellett ábrázolva könnyedén összehasonlíthatjuk a fenntartható anyagi bázisú rendszer napjaink rendszerével. A biomasszával kapcsolatos anyagáramokat úgy kapjuk meg, hogy összegezzük az új, fenntartható rendszer ellátásához szükséges biomassza áramait, illetve a 7. táblázatban összegzett élelmiszer-gazdasági és faipari igény folyamait. A többlet területből 800 11

Nemzeti parkok, természetvédelmi területek

tájvédelmi

körzetek,

ezer hektárral mint gyepterület számoltunk, melynek nincsenek rejtett áramlásai, a maradék területtel nem kalkuláltunk. A rejtett áramlásokat a 2000-2007 időszak átlagai alapján számítottuk. Az erdészeti és mezőgazdasági biomassza anyagáramainak kiszámításakor az energiagazdálkodás, az építőipar és a bioműanyagok tárgyalásánál leírt növényfajokat vettük figyelembe, a 7. táblázatban feltüntetett, optimálishoz közeli termésátlaggal. Az építőipar anyagfelhasználása során csak az épületekkel kapcsolatos anyagáramlásokat tudtuk fenntarthatóvá alakítani, a közúti infrastruktúra és egyéb műtárgyak építésének nem találtuk korszerű alternatíváját. Ezen a területen továbbra is a nem fémes ásványi anyagok felhasználására kell számítanunk (homok, kavics, bazalt). Ennek mértékére a hazai kitermelésből (DE) következtettünk, mivel az import itt legalább egy nagyságrenddel alacsonyabb. Az általános építőipari nyersanyagok a nemfémes ásványi anyagok kb. 70%-t alkotják; feltételeztük, hogy a magasépítés átalakításával ennek fele kiváltható a tárgyalt módon. A nemfémes ásványok 35%-a tehát továbbra is felhasználásra kerül a gazdaságban. A TMR becslésének alapja ez esetben is a 2000-2007 időszak átlaga volt. A 6. ábrán együtt figyelhetjük meg a TMR korábbi, már megismert változásait (3. ábra), és az általunk felvázolt, fenntarthatóhoz közelítő gazdasági rendszert. 34

6. ábra: A fenntarthatósághoz közelítő magyar gazdaság TMR mutatója, ezer t (Forrás: Hammer – Hubacek, 2003 és KSH, 2009 alapján saját szerkesztés illetve saját számítások)

Mivel a fosszilis tüzelőanyagok kiváltása teljes mértékben megtörtént, az anyagfelhasználás közel fele elkerülhetővé vált. A mezőgazdasági biomassza tömege ellátja részben az energiarendszer alapanyagszolgáltatását, részben pedig a bioműanyagok anyagszükségletét. Az erdészeti biomasszával kapcsolatos anyagáramok arányának növekedése jelentős, ezen áramok több mint háromszorosukra nőttek (32.138 ezer t). A fémes ásványokkal kapcsolatos anyagáramlások a magas fokú újrahasznosításnak köszönhetően a 2000-2007-es időszak áramlásaihoz képest 78-88%-al csökkentek. Az összes anyagszükséglet a felvázolt rendszerben 147.473 ezer tonna, ez a 2000 utáni évek felhasználásának mindössze 32-42%-a. Következtetések A fenntartható gazdasági rendszer anyagi alapjait kutató tanulmányunk elsődleges célja az volt, hogy bemutassuk: Magyarország földrajzi adottságai alapján már ma is ismert technológiák segítségével szükségleteink fenntartható módon is kielégíthetőek lennének. Ennek gazdasági és adminisztrációs

vonatkozásait nem tudtuk vizsgálni, mint ahogy számításaink sok esetben adat híján, vagy a megközelítés újdonsága miatt becslésekre alapozottak. Úgy gondoljuk, hogy hiánypótló jelentőségű alkotás lenne hazánk anyagáramainak részletes, anyagcsoport mélységig történő elemzése, mely által jelen tanulmány eredményei is pontosíthatóak, részletezhetők. Az általunk körvonalazott, fenntarthatóhoz közelítő gazdasági-társadalmi rendszer elérhetősége azonban igazolható, és a főbb feladatok felvázolására is alkalmas jelen tanulmány. A legfontosabb feladat az anyagfelhasználás fenntarthatósága szempontjából az energiagazdálkodás átalakítása, a fosszilis energiahordozók kiváltása. Ez az elsődleges feladat, a többi, általunk vizsgált gazdasági szegmens átalakítása közel sincs akkora hatással a gazdaság anyagi alapjaira. A jövő szempontjából fontosnak tartjuk az eredmények pontosítását, mivel a gazdasági rendszer változásai, az anyagáramlások alakulása ilyen módon vizsgálható egy idealizált állapot távlatában, illetve előre jelezhetők a különböző szakpolitikák hatásai a gazdaság anyagi bázisára.

35

Felhasznált irodalom: [1]Berecz Endre (2001): „Fémek újrahasznosítása és a környezet” Műszaki Információ: Hulladékok és másodnyersanyagok hasznosítása, 3. szám. 13-28. o. [2]Bringezu, Stefan–Schütz, Helmut (2001): Total material requirement of the European Union. European Environment Agency, Koppenhága [3]Contactrade Kft. (2007): Horizont. Tervezési segédlet. Budapest. http://kp.hu/wpcontent/uploads/2009/02/tervezesi_segedlet.pdf [4]Czvikovszky Tibor (2005): „Lehet-e „zöld” a műanyag?” Előadás. Mindentudás Egyeteme. 2005. 10. 03. http://www.mindentudas.hu/czvikovszkytibor/20051002czvikovszky.html [5]Demeter Judit (2006): Hulladékgazdálkodás Magyarországon. Szakdolgozat Debreceni Egyetem KTK, Debrecen [6]Dombi Mihály (2009): „Fenntartható energiagazdálkodás – a megújuló energiaforrások hasznosításának jelentősége, korlátai és lehetőségei” Agrártudományi Közlemények, 33. szám. 145-154. o. [7]Dombi Mihály–Balázs Ádám (2010): Magyarország maximális biomassza-energetikai potenciáljának számítása az agrárökológiai lehetőségek figyelembevételével. Kézirat. Debrecen [8]Eurostat 1. (2010): Material flow accounts http://appsso.eurostat.ec.europa.eu/nui/show.do?dataset=env_ac_mfa&lang=en [9]Eurostat 2 (2010): Supply, transformation, consumption – energy. http://appsso.eurostat.ec.europa.eu/nui/show.do?dataset=nrg_100a&lang=en [10] Eurostat 3 (2010): Waste statistics. http://epp.eurostat.ec.europa.eu/portal/page/portal/environment/data/main_tables [11] (FÖK) Független Ökológiai Központ (2007): Az éghajlatváltozás csökkentése ésaz alkalmazkodás lehetőségei az épített környezet alakításával. (KvVM) Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium, Budapest [12] (FÖK) Független Ökológiai Központ (2000): Építési anyagok építésökológiai és biológiai értékelése. Kutatási eredmények. http://www.foek.hu/korkep/0-0-7-1-.html#alap [13] Hammer, Mark–Hubacek, Klaus (2003): Material Flows and Economic Development. Material Flow Analysis of the Hungarian Economy. International Institute for Applied Systems Analysis, Laxengurg [14] John, Godfaurd–Clements-Croome, Derek–Jeronimidis, George (2005): „Sustainable building solutions: a rewiew of lessons from the natural world”. Building and Environment, 40. évfolyam. 319-328. o. [15] Karcagi-Kováts Andrea (2009): „Az MFA mutatók alkalmazásának lehetőségei a települési fenntarthatóság jellemzésében” Agrártudományi Közlemények, 34. szám. 107-116. o. [16] Kohlheb Norbert–Krausmann, Fridolin–Weisz, Helga (2006): „Magyarország társadalmi metabolizmusa” Kovász, 10. évfolyam 1-4. szám. 21-41. o. [17] Koltai László–Kapás Gergely: Biológiailag lebomló műanyagok, lehetőségek a csomagolóipar számára. I. rész. http://www.transpack.hu/olvas.php?id=219 [18] (KSH) Központi Statisztikai Hivatal (2009): „Anyagfelhasználás Magyarországon, 2000-2007” Statisztikai Tükör, 3. évfolyam 120. szám. 1-7. o.

36

[19] (KSH) Központi Statisztikai Hivatal (2010): Lakás, kommunális ellátás. Statisztikai adatok. http://portal.ksh.hu/portal/page?_pageid=37,593066&_dad=portal&_schema=PORTAL [20] (KvVM) Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium (2010): Természetvédelmi adatok. Budapest [21] Kunszt György (2003): „Sustainable architecture” Periodica Politechnika Ser. Civ. Eng., 47. évfolyam 1. szám. 5-10. o. [22] Langer Zsuzsa–Orbán Sylvia (2006): „Biopolimerek: eljött az idejük?” Műanyagipari Szemle, 2. szám. [23] http://www.muanyagipariszemle.hu/search?q=elj%C3%B6tt+az+idej%C3%BCk [24] Markovits Zita (2008): „Fenntartható építészet – ökodesign” Atrium, 13. évfolyam 5. szám. 69-78. o. [25] Máthé Csabáné (2007): „A bioműanyagok jelene és jövője” Műanyagipari szemle, 2. szám. http://www.muanyagipariszemle.hu/search?q=A+biom%C5%B1anyagok+jelene+%C3%A 9s+j%C3%B6v%C5%91je [26] (MgSzH EI) Mezőgazdasági Szakigazgatási Hivatal Erdészeti Igazgatóság (2008; 2009): Erdővagyon, erdő- és fagazdálkodás Magyarországon. Budapest [27] Németh László (szerk.) (2003): Faanyagok és faanyagvédelem az építőiparban. Agroinform Kiadó, Budapest [28] Pásztor Mária–Orbán Sylvia (2008): „Fényes jövő áll a bioműanyagok előtt?” Műanyagipari Szemle, 3. szám. [29] http://www.muanyagipariszemle.hu/search?q=F%C3%A9nyes+j%C3%B6v%C5%91 +%C3%A1ll+a+biom%C5%B1anyagok+el%C5%91tt [30] Plastportal (2010): Diverzifikációra törekszik a MOL petrolkémiai üzletága. http://www.plasportal.com/WebArticleShow.aspx?AN=ECEBD_TVK_2010_21&OLN=H ungarian&MN=Menu1& [31] Pomázi István–Szabó Elemér (2006): „Anyagáramlások a világ legfejlettebb országiban az Egyesült Államok és Japán példáján” Magyar Tudomány, 167. évfolyam 10. szám. 1225-1235. o. [32] Pryce, Will (2005]: Fa a világ építészetében. Kossuth Könyvkiadó, Budapest [33] (REC) Regional Environmental Centre (2009): A magyar fogyasztási szokások fenntarthatósági szempontú elemzése. REC Magyar Iroda, Szentendre [34] Reményi Károly (2007]: Megújuló energiák. Akadémiai Kiadó, Budapest [35] Szabó Elemér–Pomázi István (2006): „Az anyagáram-elemzés (statisztikai) módszertani kérdései I-II.” Statisztikai Szemle, 84. évfolyam 3-4. szám. 271-284. o.; 400-417. o. [36] Szerényi Attila–Szerényi István (2007): Építőipari anyag és gyártásismeret III. Szega Books, Pécs [37] Szűcs Miklós (2000): A föld és a fa a környezetbarát építésben. Labor5, Budapest [38] Tar K.–Hunyár M.–Veszprémi K.–Szépszó G.–Tóth P.–Bíróné Kircsi A.: A szélenergia hasznosítása. Verlag Dashöfer Szakkiadó, www.dashofer.hu/edoc/pdf/SZEL.pdf [39] Wernich, I.–Themelis, N (1998): „Recycling metals for the environment” Annual Review of Energy and the Environment, 23. szám. 465-497. o.

37

Kapcsolt energiatermelés üzemeltetési hatékonysága Rosa Norbert MSc. gépészmérnök, BSc. közgazdász, MA IB műszaki vezető (Sinergy Kft. BC Erőmű és Gőzkazán) – [email protected]

Miközben a mérnökök azért harcolnak, hogy fenntartsák a helyzetet a Fukushima atomerőművi komplexnél, a katasztrófa hatásai Japánban, és azon kívül, hosszabb távon is érződni fognak, mind környezetvédelmi mind gazdasági szempontból. Átfogó következménye – legalábbis egyelőre néhány hónap távlatából– vitathatatlan globálisan is az atomenergia iparra. A fukushimai incidens kormányzati reakciói kellően széleskörűek, a reflexszerűektől az átgondoltabbakig. A baleset után néhány napon belül Berlin ideiglenesen hét reaktorát zárta be, és Merkel kancellár bejelentette, hogy ütemes visszarendeződés történik az atomerőművi villamos energia termelésről. A döntés jelen pillanatban a teljes kivonulásról tényszerű. Németország nincs egyedül abban, hogy nagy lépéseket tegyen „hátrafelé” a nukleáris alapú energiatermelésben. Svájc három új atomerőmű jóváhagyási folyamatát függesztette fel, míg Olaszország is újragondolja új reaktorainak építési terveit. Még népszavazás is megerősítette ezt. Ezzel ellentétben Obama elnök gyorsan kifejezte elkötelezettségét arra vonatkozóan, hogy az atomenergiára úgy tekint, mint az USA energia-mixének fontos elemére, ehhez azonban neki is vissza kell nyernie a közvélemény támogatását. Kutatások szerint Amerika felnőtt lakosságának kevesebb, mint a fele támogatja jelenleg az atomenergia részarányának növelését. Hasonlóan az Egyesült Királyság kormánya, amely folytatja a nukleáris energia támogatását, feltehetően késleltetni fogja új atomerőmű építési programját, amíg nem publikálnak végleges riportot Fukushima hatásairól. A greenwich-i egyetem szakértője szerint nem várható, hogy az Egyesült Királyság 2030 előtt új atomerőműveket létesítsen. Szükséges tehát a nukleáris energia kockázatainak teljes újraértékelése, ami magasabb

üzemeltetési költségekhez vezet, és már csak emiatt is sokkal kevésbé lesz vonzó a befektetők számára, nem várható, hogy a szolgáltató cégek nukleáris üzemeket létesítsenek a közeljövőben. Tisztán látható, hogy az atomenergia jelentős vérveszteséget szenvedett, és hogy az iparág fel tud-e ebből épülni, és milyen mértékben, csak az idő fogja megmutatni. Ha az atomenergia a továbbiakban nem játszhat szerepet abban, hogy segítse a környezetvédelmi célok teljesítését, azaz egy alacsony karbon kibocsátású villamos energia szektor megteremtését, akkor milyen lehetőségeink is lehetnek? Egyfelől azt várjuk, hogy egyes országok a megújulók felé fordulnak. Pl. Európában, ahol jogilag kötött célokat kell teljesíteni 2020-ra a karbon emissziók csökkentésénél, feltehetően egyre nagyobb beruházási kedvet láthatunk a megújuló energiák terén. Németország máris kifejezte ezt, cél a megújuló energia-korszak. Viszont, a megújuló energiák még mindig távol vannak attól, hogy képesek legyenek egy megbízható zsinór villamos energiaszolgáltatást nyújtani. Ekkor viszont egyfajta visszarendeződés várható a fosszilis tüzelőanyagok, különösen a szén és a gáz felé? Felül fogják-e vizsgálni a szolgáltató cégek szenes erőműveik bezárási, felújítási terveit? Láthatunk-e majd némi lazítást a környezetvédelmi szabályozásban, ami ezen erőművek élettartam-hosszabbítása céljából modernizá38

ciós programot tesz lehetővé? Végül, a nukleáris reneszánsz megtorpanása szolgáltathatja-e a szükséges ösztönzést mind politikailag és gazdaságilag a CCS (carbon capture and storage) (széndioxid elnyeletés és tárolás) kereskedelmi méretű fejlesztésének az irányába? A nukleáris energia jövőjével kapcsolatos bizonytalanságban egy dolog biztos, az alacsony szénkibocsátású termelési mix felé vezető út hirtelen sokkal izgalmasabbá vált. Valószínűsíthető, hogy mind a megújuló energiák, mind a szén kedvezően jön ki a nukleáris energia aktuális nehézségeiből, de rövidtávon a valódi nyertes minden bizonynyal a gáz lesz, amiatt hogy olcsó, gyorsan megépíthetőek a kapacitások, valamint a szénhez képest alacsonyak a karbon emissziók. Vitathatatlan: megfelelő ellátásbiztonság mellett rövid- és középtávon számos kedvező sajátossága van. (Power Engineering International, 2011) Az Európai Unió új zászlóshajójaként szolgáló 'Energia 2020' energia stratégiáját az Európai Bizottság 2010 június 17-én fogadta el. A 2010. évi teljes EU politikában tükröződik az energiapolitika elsődlegessége és magába foglalja az EU energiaügyi és klímaváltozással kapcsolatos céljait - azaz a szén-dioxid kibocsátás 20 %-os csökkentését, azt, hogy a végfelhasználói energia 20%ának előállítása megújuló energiaforrásokból történjen és a primer energia felhasználás 20%-os csökkentését 2020-ra. Ennek a stratégiának a részeként, mintegy zászlóshajóként az "Erőforrás-hatékony Európa" kezdeményezés céljaként tűzte ki, többek között azt, hogy a gazdasági növekedést függetlenítse ezen erőforrások felhasználásától. A 2020-ra kitűzött energiaügyi és klímaváltozási célok most már szerves részét képezik ezen stratégiának. Az 'Energia 2020' elindításának egyik fő célja az, hogy jelezze, a jelenlegi törekvések az európai 2020-as energiaügyi és klímaváltozási célok eléréshez nem elegendőek: 'az energiapolitikai célok fontossága ellenére, nagyon komoly hiányosságok vannak annak megvalósításában'.

Az új EU energia stratégia öt kiemelt területet nevez meg, amelyekkel foglalkozni kell, ha a hiányosságokat meg akarjuk szüntetni: energia-hatékony Európa megvalósítása; egy valódi pán-európai integrált energiapiac kiépítése; fogyasztók felhatalmazása és a legmagasabb szintű biztonsági szint megvalósítása; Európa vezető szerepének javítása az energiatechnológia és innováció területén; az EU energiapiacának, külső méreteinek megerősítése. Az európai energia stratégia következő szakaszának legfontosabb öt lépése közé kerül az energia-hatékony Európa megteremtése. A stratégia energiahatékonysági része az elsődleges olyan fontosságú kérdés, amellyel meg kell birkózni. A stratégia azt tervezi, hogy az energia hatékonyság minden lényeges politikai területre kiterjesztésre kerül, beleértve az oktatást és képzést is, a jelenlegi viselkedési minták megváltoztatása céljából. Energiahatékonysági kritériumoknak feltételes kötelezettségekké kell válniuk minden területen, különös tekintettel a közpénzek elosztását illetően. A tervezett részletes akciótervben világosan megfigyelhető a kapcsolt energiatermelés ösztönzése. Egészen eddig az EU energiapolitikáján belüli energia hatékonyság érdekében tett lépések esetén az Eurostatban "végső energiafelhasználásként" rögzített "végfelhasználói" energiahatékonyság volt a cél. Ez azt jelentette, hogy az energiatermelő szektorban a hagyományos kondenzációs erőművekhez kapcsolódó jelentős veszteségek kimaradtak a vizsgálatból, mivel azok nem voltak részei a végső energiafelhasználási statisztikáknak. Az 'Energia 2020' kifejezett célja, hogy a teljes energia-ellátási láncra kiterjessze a politikai intézkedéseket az energiahatékonyság javítása céljából - más szóval, a bruttó belföldi energiafogyasztás 39

csökkentése része az energiahatékonyságról szóló vitáknak. A COGEN Europe következetesen támogatta a "teljes ellátási lánc" alapú megközelítést Brüsszelben, hangsúlyozva azt a tényt, hogy az „upstream” energiahatékonysági (az energia-termelési és energiaszállítási és energiaelosztási) nyereségek megsokszorozzák a végfelhasználói szinten elérhető energia-megtakarítást. Az új energetikai stratégia változást jelez ebben az irányban. Továbbá világosan rámutat a kapcsolt energiatermelés piaci helyzetének megerősítésére, azzal hogy az energiahatékonyságot határozza meg az új termelői kapacitások engedélyeztetésének egyik feltételeként. (Riddoch, 2011) A magyar energiamixre, annak életciklusértékelésére korábban készült tanulmány is, mely arra kereste a választ, hogy a magyar villamos energia rendszernél mekkora környezeti terhelés kapcsolódik - pl. - 1 MJ előállított termékhez, különböző nyersanyagokat felhasználva, azok kitermelésétől az emissziókig, a hulladékok elhelyezéséig. A vizsgálat is megállapítja pl., hogy azt számos tényező befolyásolja és a primer erőforrások hatása nehezen mérhető akkor, ha kapcsolt energiatermelés folyik. Maguknak a kapcsolt erőműveknek a számítása már abban az értelemben sem egyszerű, hogy megítéljük jövedelmezőségüket egy projekt-elképzelési fázisban, vagy hogyan osszuk meg a legnagyobb tételt képező földgázköltséget az output oldalra, azaz pl. milyen arányt alkalmazzunk a gőzre és a villamos energiára, netán mely output oldali egységárat tekintsük fixnek pl. egy piaci árhoz kötve, és mi legyen változó a költségegyenletben. (Tóthné Szita Klára, 2010) Még tovább menve, magában az energiahatékonyság kérdésében a kapcsolt termelőket nézve viszonylag egységesek az álláspontok, de az üzemviteli kérdések nagymértékben befolyásolhatják azt, valamint, ezzel együtt járóan, a környezeti hatékonyságot is. Az üzemvitelt számos dolog befolyásolja, lehet annak technológiai, berendezés rendel-

kezésre állási oldala is, azaz pl. egyik főberendezés főjavításra vagy hibaelhárításra van kivéve üzemből, de lehetnek egyéb indokolható vagy vélt energiavételezési, vásárlási preferenciák is. Összefoglalva: bizonyos helyzetek megítélése egyáltalán nem egyértelmű, pl. hogy az elvi technológiai megoldáson belül milyen is a valódi üzemmenet, az energiák aránya, stb. Akár már egy napi vagy heti átlag is elfedhet üzemállapotbeli különbségeket, nem beszélve ettől hosszabb időszakok átlagáról. Ennek szemléltetésére álljon itt egy egyszerű példa arról, hogy egy adott hőszolgáltatási szint milyen két különböző állapottal valósítható meg tartalék berendezéseket is figyelembe véve. A hőszolgáltató rendszerben a kapcsolt berendezések mellett tartalékberendezések is szükségesek a szolgáltatásbiztonsághoz, és mint ilyen, a hő általában prioritás ezen rendszereknél a villamos energiával szemben, azaz tartalék kazánkapacitások létesítése ilyen rendszereknél szükségszerű. A hőszolgáltatás általában máshonnan nem pótolható, szemben a villamos energiával aminek biztosítása „csak pénzkérdés” az esetleges nem szolgáltatási, ill. további, a plusz vételezés büntetőtarifái miatt. Két kapcsolt erőművi blokk esetén pl. az alábbiakat tapasztalhatjuk: Ugyanakkora hőtermelés mellett (ami legyen most 100 t/h) ha csak az egyik blokk üzemel, akkor az termeljen 16 MW villamos energiát és 30 t/h hőt, és a kisegítő egységekben állítjuk elő a hő jelentős részét (70 t/h-t), mindehhez 13.000 m3/h (normálköbméter) földgázt felhasználva. Ha ugyanezt a 100 t/h hőt két blokkos üzemben termeljük, akkor ez azt jelenti, hogy 48 MW villamos teljesítményszinten vagyunk, kapcsoltan 80 tonna hőt termelünk óránként így csak 20 t/h teljesítmény szükséges a kisegítő kazános egységből. Ekkor 18.000 m3/h a földgázigény. Mivel ugyanakkora hőt termelünk ezért az előállítási célérték azonos, de a megvalósítás eltér. Fenti esetben gyakorlatilag „plusz 5.000 m3/h földgázzal termelünk 32 MW villamos energiát”, ami igen jó hatásfoknak számítana, tekintve, hogy egy blokk a vizsgált esetben ténylegesen kb. 7.300 m3/h-ból 40

termel 25 MW-ot! Hasonló elvek és számok lennének igazak akkor is, ha magát a kapcsolt kapacitások bővítését kívánjuk tanulmányozni, mert azok kihasználtsága pl. maximális, viszont a hő oldali igények eltolódtak és azt csak jelentős nem kapcsolt hővel lehet kielégíteni. Ezen „durva” gondolatszámítás után nézzünk konkrét példát. Reprezentatív pillanatértékekkel dolgozunk. A példa egy konkrét kapcsolt erőmű példája, ahol két berendezéssel kapcsolt energiatermelés valósítható meg, azaz gázturbinával és hőhasznosító kazánnal földgázból villamos energiát és gőzt állítunk elő. A gázturbinák kiesése, karbantartása esetén a gőz tartalék kazánokkal állítható elő. Az erőmű modellezésre került Excel táblázatban, ahol az alábbi adatok kerültek bevitelre: termelt túlhevített gőz előállítása a négy főberendezéssel, a gőztávvezetékeken kiadott hő mennyisége, a gázturbinák termelt villamos energiája, a berendezésekbe egyenként bevezetett földgáz, külön mérve és leolvasva a póttüzelést is12, a földgáz előmelegítésére fordított gázmennyiség, a berendezések egyenkénti sótalanvíz fogyasztásai, a villamos, un. háziüzemi fogyasztás. Minden energetikai adatot kifejeztünk GJ/h hőteljesítményértékben is a további számításokhoz. Ahhoz, hogy a költség oldal is esetlegesen vizsgálható legyen, az energiák árait is változtatható paraméterekként belefoglaltuk a modellbe (gázár, sótalanvíz ára, villamos energia ára), valamint nem csak az energiadíj, mint változó költségelemekkel számoltuk, hanem becsült értékként a fix, azaz kapacitásdíj jellegű értéket is feltüntettük. Hangsúlyozzuk, hogy ezen értékek tájékoztató, becsült értékek voltak, csak orientációs célokat és az egyes változatok összehasonlíthatóságát szolgálták. 12

A hőhasznosító kazán a gázturbinából kilépő füstgázok viszonylag magas, 16-17%-os O2 tartalma miatt alkalmas póttüzelésre is, ami gyakorlatilag ugyanolyan kvázi nem kapcsolt termelést valósít meg a gőz és a bemenő földgáz mennyiségeket tekintve mint a tartalék kazánok, azzal a különbséggel, hogy hatásfoka valamivel jobb a villamos energia bevitel – pl. a tartalékkazánok nyomóventillátorainak energiafelhasználása elmarad – oldaláról.

További megfontolást igényelt a gőz adott hőfok- és nyomásszinthez tarozó hőtartalom értékének meghatározása. Hogy ezt ne csak egy adott nyomás és hőmérséklet értékre tegyük meg, hanem tetszőleges t/h értékre viszonylag pontosan megtehessük ezért 30 db számhármasra – a jellemző értékek körül – meghatároztunk kétváltozós lineáris regreszszióval egy sík egyenletet, ami: y=2355,2117-2,24004x1+2,3525919x2 ahol y a gőz hőtartalma KJ/kg-ban, x1 a túlnyomás bar-ban, x2 a hőmérséklet Cfok-ban. x1 és x2 adatok a rendszerből kinyerhetők egyenként a távvezetékekre. A kJ/kg értékeket átszámítjuk GJ/t-ra, amivel a t/h értékeket szorozva már megkapjuk a GJ/h értékeket. Az eredmények rovatba az alábbi értékeket számítottuk: erőmű villamos hatásfoka, erőmű összes hatásfoka (kapcsolt és nem kapcsolt), kapcsolt összhatásfok, nem kapcsolt összhatásfok, fix villamos energia egységár esetén a termelt gőz egységára fix díj nélkül és fix díjjal, valamint a termelt össz energia (gőz és villamos energia) egységnyi energiára, azaz GJ-ra vetített ára. A tisztán kapcsolt termelést olyan esettel kívántuk összehasonlítani, ahol ugyanazt a hőenergia termelést valósítjuk meg, de a villamos energia kihozatal kevesebb, mint a tisztán kapcsolt esetben és a megtermelt gőzmennyiséget így tartalék kazánokban és/vagy póttüzeléssel állítjuk elő. Tekintettel arra, hogy két pontosan egyforma gőztermelést nem tudtunk tesztelni, ezért a második esetet korrigálnunk kellett. Tiszta kapcsolt energiatermelés esetén, 2009.08.31-én, a gőzelőállítás pillanatnyi értéke 79 t/h volt, míg nem kapcsolt esetben – amikor 3 nappal azelőtt csak egy gázturbina üzemelt – az erőmű csak 63 t/h gőzt termelt. A 63 t/h és a 79 t/h közötti 16 t/h-s gőzmennyiség közötti különbséget arányosan „ráraktuk” a két darab tartalék kazánra, azaz egyenként 8-8 t/h-val megnöveltük azok termelését, és a szokásos gáz/gőz fajlagossal korrigáltuk a gázfogyasztást (és persze a teljesség kedvéért a sótalanvíz felhasználást is). 41

A legfontosabb, hogy míg egy gázturbinás üzem esetén ugyanazon gőzkihozatal, 79 t/h mellett a villamos energia termelés 12 MW volt és 23 t/h gőzt állítottunk elő kapcsoltan, addig két turbinával 42 MW szinten volt ugyanez és a teljes 79 t/h gőz kapcsoltan került előállításra. A földgáz felhasználásban

13.500 m3/h áll szemben a nem kapcsolt eset 10.500 m3/h mennyiségével, azaz „3.000 m3 gáz kellene 30 MWh-hoz”. A modellt az alábbi táblázat mutatja be a jelentősen nem kapcsolt változat esetén elvégzett 79 t/h gőztermelésre kiegészített esetre:

1. sz. táblázat

Jelmagyarázat: GTx: x. gázturbina, HRSGx: x. hőhasznosító kazán (kapcsolt gőztermelő egység), ABx: x. tartalék kazán

Forrás: Saját szerkesztés

42

2. sz. táblázat: Az összehasonlító eredmények táblázata Eredmények mértékegység Erőmű villamos hatásfoka % Kapcsolt összhatásfok % Nem kapcsolt összhatásfok % Erőmű összhatásfok % Termelt villamos energia egységára Ft/kWh Termelt gőz egységára Ft/GJ Termelt össz energia ára Ft/GJ Forrás: Saját szerkesztés

A táblázatból látható, hogy a kapcsolt összhatásfok kedvezőbb a magasabb villamos energia kihozatalú esetben, noha a nem kapcsolt termelés (csak kazánban állítunk elő gőzt) hatásfoka 92-93% lehet. (Úgy is mondhatnánk, hogy gázból gőzt nagyon jó hatásfokkal tudunk előállítani, de akkor csak egy termékes a dolog, a villamos energia előállítás hatásfoka viszonylag korlátozott és alacsony, kezdve egy klasszikus szenes erőművi blokk huszon-egynéhány százalékos értékétől egy modern földi - repülőgép hajtómű negyven-egynéhány százalékáig.) Ennek ellenére a viszonylag magas nem kapcsolt hatásfok sem javítja az átlagot annyira, hogy az erőmű összhatásfoka jelentős nem kapcsolt esetben jobb legyen. A jelentős nem kapcsolt esetben

kapcsolt 32,30% 85,76% nem értelmezhető 85,75% 18,00 1 978,10 2 422,74

nem kapcsolt 25,49% 71,93% 88,03% 52,04% 18,00 3 335,93 2 609,11

a villamos hatásfok és a kapcsolt összhatásfok is rosszabb a jelentős kapcsolt esethez képest. A felvett villamos energia árral (csak tájékoztató adat!) kapott gőzár értékek magukért beszélnek. Összehasonlításul a primer energia és hatásfok oldal (a főberendezések részletes termikus munkafolyamataival, annak számításaival itt nem foglalkoztunk) mellett röviden tekintsük át az emissziók oldalát is. Ebben a tekintetben az azonos hőtermelésre vonatkozó korrekciót nem kívántuk (nehezebb is lenne) elvégezni. A tartalék kazánok kibocsátási adatainál megtartottuk a 8-8 t/h-val alacsonyabb értéket.

3. sz. táblázat: Kibocsátások összehasonlítása

Eredmények NOx HRSG1 HRSG2 AB1 AB2 NOx összesen CO HRSG1 HRSG2 AB1 AB2 CO összesen CO2 HRSG1 HRSG2 AB1 AB2 CO2 összesen

Forrás: Saját szerkesztés

mértékegység

kapcsolt

nem kapcsolt

kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h

6,64 6,76 13,4

5,11 1,69 1,35 8,15

kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h

1,58 3,73 5,31

14,6

kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h

12.191 12.131 24.322

0,32 0,33 15,25 8.744 3.403 3.187 15.334 43

A magasabb NOx kibocsátás oka kapcsolt esetben technológiai sajátosság, mondhatnánk, fordítottan arányos a kedvezőbb CO kibocsátással. Látjuk, hogy a jelentős nem kapcsolt esetnél azonban a gépünk alacsony terhelésen jelentős CO-t „termel”. A kazánok CO fajlagosa viszont kedvező. Kiterhelt üzemállapotban a kapcsolt berendezés viszont nem „NOx-barát”, egyébként ez ellen a gyártók hathatósan tesznek, ez a technológiában rejlő továbbra is fennálló folyamatos kihívás. A CO2 kibocsátás összehasonlításánál gyakorlatilag a dolog közömbös, az a bevitt gázzal arányos. Az eltérést itt az okozza, hogy a gőztermelést nem korrigáltuk fel 8-8 t/-val és így a gázfelhasználás nem kap.

csolt esetben kedvezőbb, azaz a CO2 kibocsátás is, valamint a fentebb említett plusz 3.000 m3/h földgáz is meg kell jelenjen valahol. A teljesség kedvéért azt azért le kell szögezni, hogy egy kapcsolt energiatermelést megvalósító gázos erőművet és egy nem kapcsolt szenes alapú energiatermelést összehasonlítva a kapcsolt erőmű a primer energetikai energiahatékonyságán (1,5x-ös) túl a CO2-re vonatkozó emissziós hatékonysága még nagyobb (2,5x-es), így környezetterheléscsökkentő mivolta nem vitatható. (Rósa, 2004)

Felhasznált irodalom

[1] Dr. Heather Johnstone (2010): Is it all change for the low-carbon mix?, Power Engineering International folyóirat 19. évfolyam 4. szám, 2010. április [2] Fiona Riddoch (2010): Cogeneration and the new EU energy strategy, Cogeneration and On-Site Power Production folyóirat - 2010 január-február [3] Dr. Tóthné Dr. Szita Klára (2008): Életciklus elemzés életciklus hatásértékelés (Miskolci Egyetemi Kiadó) [4] Rosa Norbert (2009): Kapcsolt erőművek energetikai- és emissziós hatékonysága Tavaszi Szél Konferencia, Szeged

44

Green-IT: IT és szórakoztató-elektronikai eszközök használatának környezeti vonatkozásai

Garamvölgyi Ernő, Bodnárné Sándor Renáta, Mártha Péter, István Zsolt, Vass Dezső Bay Zoltán Kutatási Közalapítvány, Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet

A háztartások egyre több elektromos és elektronikai berendezéssel rendelkeznek, emellett a munkahelyeken is mind szélesebb körben jelennek meg az elektronikai eszközök. A berendezések használatának komoly ára is van: az életciklus (gyártás, logisztika, használat, hasznosítás, ártalmatlanítás) során okozott környezeti terhelés igen jelentős. Ennek tudatosítására indította a Bay Zoltán Kutatási Közalapítvány a GREEN_IT projektet, melyben a háztartásokban és irodákban előforduló informatikai és szórakoztató elektronikai berendezéseket vizsgálják. A projekt kiemelten foglalkozik a használati fázis környezeti hatásaival. Célja, hogy tudatosabbá tegye az informatikai eszközöket használók választását, tevékenységét energetikai és környezeti szempontból. Elemzésre kerül egy irodaház és egy háztartás IT és szórakoztató-elektronikai eszközállományának környezeti terhelése a használat során, ismertetésre kerülnek az életciklus környezeti hatásai az életciklus-elemzés (LCA) mind szélesebb körben elterjedő eszközének alkalmazásával. A projekt az NKTH támogatásával kerül kidolgozásra.

A hazai villamosenergia-fogyasztás a rendszerváltás után a GDP-hez köthető trend szerint növekedett. Míg 1995-ben 36 ezer GWh volt a felhasználás, addigra 2005-ben elérte már a 42 ezer GWh-át. Az Európai Unióban az elkövetkezendő 20 évben min. 30%-os villamos energiafogyasztás emelkedést jósolnak, várhatóan hasonló tendencia figyelhető meg majd hazánkban is. A lakossági villamos energia felhasználás a teljes fogyasztás 33%át is eléri, és mértéke az elmúlt évek alatt nagyobb intenzitással növekedett az ipari szektorhoz képest.

már nehezen képzelhető el ez. 2006-ban már hozzávetőlegesen 2 millió számítógépet használtak a munkahelyeken. A számítógépek hatékonyságának azonban komoly ára is van: az életciklus (gyártás, logisztika, használat, hasznosítás, ártalmatlanítás) során okozott környezeti terhelés igen jelentős. Mindezek ellenére a számítógépek környezeti hatásait a konfigurációk nem próbálják csökkenteni, minimalizálni. A divatos perifériák, a nagy teljesítmény és az ár mellett meg kell jelenjen a kis környezeti hatás is, mint fontos szempont és elérendő cél.

A fogyasztói társadalom kialakulása hazánkban is érezteti hatását, a magasabb életszínvonal mellett a háztartások egyre több elektromos és elektronikai berendezéssel rendelkeznek. A korábbi 1 televízió mellett, nem ritka, hogy ma már 2-3 készülékkel rendelkeznek a családok. Emellett a munkahelyeken is mind szélesebb körben jelennek meg az elektronikai eszközök. Míg 1995-ben a munkahelyeken még nem volt általános az informatikai eszközök használata, addigra ma

Ennek tudatosítására indította a Bay Zoltán Kutatási Közalapítvány Logisztikai és Gyártástechnikai Intézete a GREEN_IT projektet, melyben a háztartásokban és irodákban előforduló informatikai és szórakoztató elektronikai berendezéseket vizsgálják. A projekt célja, hogy tudatosabbá tegye az informatikai eszközöket használók, beszerzők választását energetikai és környezeti szempontból. Az elérendő cél, hogy az otthoni és irodai informatikai eszközök beszerzésekor ne csak az 45

aktuális trendek (magasabb órajel, nagyobb teljesítmény, stb.) érvényesüljenek, hanem az élettartamra vonatkozó energiafelhasználási értékek is. Az eszközök kiválasztásánál legyen szempont a fogyasztás, az üzemeltetési költség, és az okozott környezeti terhelés. Ennek elérése érdekében indult a projekt ismeretterjesztő honlapja, amelyen a témával

kapcsolatos információkat találhatnak az érdeklődők, illetve az elektronikai berendezésekkel kapcsolatos használati szokásaikról is véleményt nyilváníthatnak. A projekt ismeretterjesztő honlapja: http://www.green-it.hu/

Egy háztartás szórakoztatóelektronikai és IT eszközeinek vizsgálata fogyasztás szempontjából A vizsgálat során egy konkrét háztartásban eszköz állomány energiafelhasználása került található szórakoztató-elektronikai és ITelemezésre (1. táblázat). 1. táblázat a háztartásban vizsgált szórakoztató-elektronikai és it eszközök Vizsgált eszköz Tulajdonságok 66 cm (26”) képátlójú LCD TV, HD ready Televízió képfelbontással Minőségi egységekből felépített berendezés, Hi-Fi berendezés amely különálló erősítőt, CD-t, tunert és DVD lejátszót tartalmaz PC (személyi számí- Közepes számítógép konfiguráció otthoni használatra, Athlon 64+ processzorral, 1 GB tógép) memóriával 43 cm (17”) képátlójú LCD monitor a szeMonitor mélyi számítógéphez 4.1 hangrendszer a személyi számítógéphez, Hangrendszer a hangszórók teljesítménye 4x6W RMS, a mélynyomó teljesítménye 17W RMS A lakásban az Internetkapcsolat megosztáRouter sához, helyi számítógép-hálózat működtetéséhez Ébresztőórát és egyszerű rádiót magában Rádiós óra foglaló berendezés A lakók által használt négy darab mobilteleMobiltelefon töltő fon töltésére alkalmas töltőegység. Forrás: Saját szerkesztés

A mért eredmények alapján megbecsültük, mekkora lehet az egyes berendezések fogyasztása éves szinten. A berendezések életciklusuk használati fázisának túlnyomó részét OFF módban töltik, ahol a jelentkező látszólagosan fogyasztás igen kicsi, viszont rendkívül jelentős lehet éves szinten. Az egyes berendezések ON módban (bekapcsolt, használatban lévő) fellépő fogyasztását éves szinten az 1. ábra első diagramja mutatja. Megfigyelhető, hogy a router és a rádiós óra, bár fogyasztásuk kicsi, hosszú bekapcsolt állapotukkal igen jelentős fogyasztású berendezések. A TV készülék pedig, bár keveset

Használati szokások 1,5 óra/nap 1 óra/nap

0,5 óra/nap együttes működéssel

24 óra/nap (függetlenül a wifi bekapcsolásától, a csatlakozott eszközök számától) 24óra/nap 4*1,5óra/hét

üzemel nagy fogyasztás miatt jelentős fogyasztó éves szinten is. Az OFF módban (kikapcsolt, használatban nem lévő) fellépő fogyasztásokat éves szinten a második diagram mutatja, ahol legjelentősebb fogyasztók a PC és a hozzá kapcsolódó eszközök (monitor, hangrendszer). Emellett az esettanulmányhoz használt lakásban jelentős OFF mód fogyasztást mutatott a HiFi berendezés, míg kevesebbet a televízió. A router és az óra esetében az OFF mód nem volt, így ebben a kimutatásban ezen eszközök nem szerepeltek.

46

1. ábra: Berendezések fogyasztási aránya évente (Forrás: Saját számítás)

Még szemléletesebb a diagram akkor, ha megbontjuk az egyes eszközök fogyasztását ON és OFF mód szerint (2. ábra). Jól látható, hogy a fogyasztás közel fele OFF módban

Hangrendszer [OFF]

keletkezett, azaz olyan fogyasztás, amiért a berendezések semmilyen szolgáltatást nem nyújtottak, elsődleges funkciójukat nem töltötték be.

Router [ON] Rádiós óra [ON]

Monitor [OFF]

HiFi berendezés [ON] Mobiltelefon töltő [ON] PC [OFF] TV [ON] TV [OFF] HIFI berendezés [OFF] Hangrendszer [ON]

PC [ON] Monitor [ON]

Fogyasztás évente [Wh/év] 2. ábra Berendezések fogyasztási aránya évente ON és OFF módokra megbontva (Forrás: Saját számítás)

47

A következő diagramok az IT fogyasztások valós nagyságáról adnak információt, úgy hogy azokat viszonyítjuk a háztartás teljes éves villamosenergia-fogyasztásához. Ezek

alapján a vizsgált berendezések fogyasztása a háztartás fogyasztásának mintegy 20%-át teszik ki. Rádiós óra [ON] Router [ON]

OFF

TV [ON] PC [ON] HiFi berendezés [OFF] TV [OFF]

ON

PC [OFF] Monitor [OFF] Hangrendszer [OFF]

Egyéb fogyasztók

Egyéb fogyasztók

3. ábra: OFF és ON üzemmód fogyasztások 4. ábra: A szórakoztatóelektronikai és IT eszközök fogyaszaránya a háztartás fogyasztásában tásának aránya a háztartás fogyasztásában (Forrás: Saját számítás)

Egy irodaház IT eszközeinek vizsgálata fogyasztás szempontjából A vizsgálat során a Bay-Logi irodaházában található felhasználói IT eszközállomány energiafelhasználását elemeztük. A vizsgálat célja, hogy konkrét példán mutassa be ezen berendezések (2. táblázat) energiafelhasználásának jelentős voltát. Az eszközök vizsgálatakor kapott eredményeket összehasonlítottuk a háttérrendszerek fogyasztási értékeivel, bemutatva, a felhasználói eszközök fogyasztásának arányát a teljes IT eszközállomány fogyasztásához viszonyítva. Az IT eszközállomány fogyasztásának megoszlása (5. ábra) alapján jól látható, hogy a központi rendszerek fogyasztása éves szinten

lényegesen meghaladja a dolgozók által közvetlenül használt eszközök fogyasztását. Ezen belül is domináns az adattárolás és a kiszolgálók együttes fogyasztása. Bár ezeket nem osztottuk meg, külön-külön is ezek lennének a legnagyobb fogyasztók. Jelentős még a hálózati rendszerek becsült fogyasztása is. Ha a dolgozók által közvetlenül használt berendezéseket vizsgáljuk, a desktop jellegű számítógépek fogyasztása erősen meghatározó (6. ábra). Jól látható, hogy a notebookok fogyasztása a közel azonos darabszám mellett is lényegesen kevesebb.

48

2. táblázat: Az irodaházban vizsgált IT eszközök Vizsgált eszköz Tulajdonságok Desktop számítógépek 28 darab eszköz. monitorral Átlagos fogyasztás gépenként 90 Wh. Éves fogyasztásérték gépenként 196,9 kWh. Ezek alapján a 28 darab eszköz becsült fogyasztása 5514 kWh évente. Notebook számítógépek 24 darab eszköz. monitorral Átlagos fogyasztás gépenként 50,6 Wh. Éves fogyasztásérték gépenként 80,2 kWh. Ezek alapján a 24 darab eszköz becsült fogyasztása 1926 kWh évente. 12 darab eszköz. Notebook számítógépe Átlagos fogyasztás gépenként 29,5 Wh. Éves fogyasztásérték gépenként 59,6 kWh. Ezek alapján a 12 darab eszköz becsült fogyasztása 715 kWh évente. MFD (többfunkciós peri- 17 darab eszköz. féria) Átlagos fogyasztás gépenként 16,7 Wh. Éves fogyasztásérték gépenként 145,8 kWh. Ezek alapján a 17 darab eszköz becsült fogyasztása 2479 kWh évente. Központi szünetmentes A szünetmentes áramforrás a következő rendtápról üzemeltetett be- szerelemeket szolgálja ki: rendezések • POE (Power Over Ethernet) hálózati switch-ek: energiaellátást is biztosítanak a kapcsolt eszközök számára (pl. telefonhálózat), a rendszerek energiafogyasztása a switchből lekérdezhető, mintegy 74,9 Wh átlagosan. Ezekből jelenleg három darab működik. • Nem POE switchek: csak adatkapcsolati feladatokat látnak el, fogyasztásuk becsült értéke 49Wh technikai dokumentáció alapján. Ezekből jelenleg hat darab működik. • SAN (Storage Area Network) tárolórendszer, • Központi kiszolgálók. Megjegyzés: A SAN-ra és a központi kiszolgálókra eső fogyasztásértékeket tovább allokálni nem tudtuk. Megbízhatósági szempontok nem tették lehetővé az egyes rendszerek közvetlen mérését. Ezért a két rendszer az eredmények között nincsen szétválasztva. Forrás: Saját szekresztés

Használati szokások Csak munkaidőben bekapcsolt

Csak munkaidőben bekapcsolt

Csak munkaidőben bekapcsolt

Csak munkaidőben bekapcsolt

24 órás üzemeltetés

49

POE Nem poe switchek switch

Desktop monitorral

Notebook monitor nélkül

MFD

Notebook monitorral MFD Desktop monitorral

Notebook monitorral

SAN+Szerver ek

Notebook monitor nélkül

5. ábra IT eszközállomány fogyasztásának aránya 6. ábra Dolgozói eszközök fogyasztásának aránya Forrás: Saját számítás

Amennyiben a desktop számítógépeket notebook számítógépekre cserélnénk a dolgozói eszközök fogyasztása jelentősen csökkenthető lenne (7. ábra). Ennek viszont igen jelentős költségvonzata volna, aminek a fogyasz-

táscsökkenés ellenére is igen jelentős megtérülési ideje lenne. Mindemellett a teljes IT eszközállomány fogyasztásában e változás nem volna ilyen jelentős (8. ábra).

60 000,0

12 000,0 10 000,0

50 000,0

8 000,0

40 000,0

6 000,0

30 000,0

4 000,0 20 000,0

2 000,0 10 000,0

0,0 1

2

0,0 1

2

7. ábra A dolgozói eszközök összfogyasztásának 8. ábra A teljes IT eszközállomány fogyasztásácsökkenése a desktop számítógépek elméleti nak csökkenése a desktop számítógépek elméleti notebook számítógépekre cserélése esetén notebook számítógépekre cserélése esetén Forrás: Saját számítás

Környezeti esettanulmány: Televíziók környezeti szempontú életciklus elemzése Napjaink magas eladási értékekkel rendelke- aránnyal). A berendezések élettartamát öszző berendezése és állandó keresett iparcikke szehasonlítva a PDP TV 60 ezer órát (úgy, a televízió. Forgalomban három fő alaptípusa hogy 30 ezer óra után elveszti fényességének létezik: CRT, LCD és PDP technológiával 50%-át), az LCD TV 45 ezer órát, míg a készült TV. 2004-ben Európában kb. 31 mil- CRT TV csak 15 ezer órát képes működni lió TV-t adtak el (melynek csak 2,5%-a PDP átlagosan. Ezen készülékek környezeti hatásTV), egy 2010-es becslés szerint ez az érték elemzése már évek óta foglalkoztatja a világ 36,5 millióra emelkedik (15%-os PDP rész- életciklus elemzéssel foglalkozó kutatóit. A 50

projekt keretében külföldi tanulmányokat vetettük össze saját elemzésünkkel. A.) Életciklus-elemzés (Life-Cycle-Analysis LCA) Az ISO 14040 szabvány alapján az életciklus-elemzés a következőképp definiálható: "a termékkel kapcsolatos környezeti tényezők és potenciális hatások értékelésének olyan módszere, amely leltárt készít a termékkel

kapcsolatos folyamatok rendszerének bemenetéről és kimeneteiről; kiértékeli az ezekkel kapcsolatos potenciális környezeti hatásokat; értelmezi a leltári elemzésnek és a hatásértékelés fázisainak eredményeit a tanulmány céljainak figyelembevételével." A termékkel kapcsolatos folyamatok rendszere a nyersanyagok kitermelésétől a berendezés hasznosításáig tart (9. ábra).

nyersanyag előállítása természeti erőforrások

termék gyártása

kibocsátások

feldolgozás

input

output használat ismételt használat újrahasznosítás

elégetés

lerakás

9. ábra A termékkel kapcsolatos folyamatok rendszere (Forrás: Saját szekresztés) A potenciális környezeti hatások a CML2001 életciklus-elemző módszer szerint a következőek:

3. táblázat: környezeti hatások a cml2001 életciklus-elemző módszer szerint

Hatáskategóriák (CML2001) Globális felmelegedésre gyakorolt hatások Savasodási Potenciál Eutrofizációs Potenciál Humán Toxicitási Potenciál Fotokémiai Ózonképződési Potenciál Ózonréteg vékonyodás Erőforrások csökkenése Földi ökotoxicitás Tengervízi Ökotoxicitás Édesvízi ökotoxicitás

Referencia kg CO2-Eqyenérték kg SO2-Egyenérték kg Foszfát-Egyenérték kg DCB-Egyenérték kg Etilén-Egyenérték kg R11-Egyenérték kg Sb-Egyenérték kg DCB-Egyenérték kg DCB-Egyenérték kg DCB-Egyenérték

Forrás: Saját szekresztés

51

B.) A három technológia összehasonlító elemzése Cél és tárgy: Az eddig fellelhető irodalmi adatokon és munkákon keresztül célként határozódik meg a különböző típusú (CRT, LCD, PDP) televíziók életciklus elemzése, összehasonlító elemzése, azokat a feltételezéseket figyelembe véve, mely szerint ezen berendezések élettartama, használati ideje azonos. Funkcióegység: Az összehasonlítás alapja az egy-egy kiválasztott TV készülékfajta, illetve ezek képernyőjének egységnyi felületére (1 inch2) vetített értékek. Rendszerhatárok: A tanulmányok - eltekintve az első életciklus szakasztól - az alapanyagok bányászatától kezdve, a gyártás,

használat, majd az életciklus végi szakaszokra fókuszálnak. Az elemzéseknél alkalmazott módszer a CML2001 és az Ecoindicator99 volt. Az alábbi grafikonok az egyes hatáskategóriákban 100%-ra normalizált értékeket mutatják (10. ábra). Ezen hatáskategóriák alapján az LCD berendezés több esetben mutat magasabb környezeti hatást, mint a másik kettő, illetve közel van a legmagasabb értékhez. Ezzel szemben a PDP technológia minden esetben a legalacsonyabb környezeti hatást mutatja. Ezeknél az eltéréseknél látható, hogy nem csak a használat szakasz a befolyásoló, hanem a gyártás is.

10. ábra PDP, LCD és CRT technológiák összehasonlítása (Forrás: Hischier –Baudin, 2010)

Az előzőekben leírtak alapján a televízió előállítás szakasz mellett jelentős értéket képviselt szinte minden hatáskategóriában a használat életciklus szakasz, így jelentkezett igény ennek részletes vizsgálatára. Életciklus-elemző szoftver felhasználásával modellezésre kerültek az egyes televíziókészülékek adatai, ahol a modellépítés alapját a használati szakaszban mért energiaértékek adták. Az egyes ország-specifikus energiamixek (ener-

gia-előállítási módok) eltérése miatt érzékenyégi vizsgálat készült, mely rámutatott a hatáskategóriákon belüli eltérésekre. Az összefoglaló diagram alapján (mely a főbb hatáskategóriák súlyozott és normalizált értékeit foglalják magukba) egyértelműen a plazma TV emelkedik ki (11. ábra), ez fogyasztja használat során a legtöbb energiát egységnyi felületre vetítve is, így ennek legmagasabb a környezeti hatása. 52

Plazm a televízió energiafogyasztása CML2001 - Dec.07. Experts IKP (Central Europe)

CML2001 - Dec. 07, Experts IKP (Central Europe) 4,00E-13

8,00E-13 7,00E-13

3,50E-13

6,00E-13

3,00E-13

5,00E-13

2,50E-13

4,00E-13

2,00E-13

3,00E-13

GWP

AP

1,50E-13

2,00E-13

1,00E-13

ADP

POCP

1,00E-13 5,00E-14

0,00E+00 CRT: EU-25: Pow er grid m ix PE

LCD: EU-25: Pow er grid m ix PE

PDP: EU-25: Pow er grid m ix PE

11. ábra Összefoglaló diagram a TV-k fajtája alapján EU-25 energiamix modellbe építésével

EP

ODP

0,00E+00 PDP

12. ábra Plazma televízió energiafogyasztásának környezeti hatása – súlyozott és normalizált értékekkel, hatáskategóriák szerint

Forrás: Saját számítás

Mindhárom készüléknél a globális felmelegedésre (GWP) való hatás a legjelentősebb – az energiatermelés általi CO2 és metán légkörbe kerülése miatt -, ezt követi a savasodás (AP), az erőforrás csökkenés (ADP), vala-

mint a fotokémiai ózonképződés (POCP). Az ózonréteg vékonyodás (ODP) és az eutrofizáció (EP) mindhárom esetben jóval elmarad a többi hatáskategória értékétől (12. ábra).

Összefoglalás Az IT és szórakoztató-elektronikai eszközök energiafogyasztása és az általuk okozott környezeti terhelés igen jelentős. A háztartásokban használatos berendezések esetében a felhasználók jelentősen befolyásolhatják a fogyasztást, és közvetve a környezeti hatást. Az irodákban használatos IT eszközök esetében a felhasználók szerepe szintén igenjelentős, azonban a központi rendszerek fogyasztása domináns, így irodai szinten vizsgálva a felhasználók közvetlen beavatkozási lehetősége lényegesen kisebb. A környezeti szempontú életciklus-elemzés terén elvégzett kutatások azt mutatják, hogy az elektronikus berendezéseket ajánlatos addig használni, ameddig csak lehetséges. Az eredmények egyértelműen a gyártási fázis magas környezeti hatásértékeire mutatnak, amelyben kiemelésre kerülnek a fémes anyagokon kívül az elektronikai részek környezethasználata. Ugyanakkor figyelemreméltó a hulladékká vált részek feldolgozása, újrahasznosítása, amely jelentős környezeti meg-

takarítást adhat abban az esetben, ha a lehető legjobb feldolgozási, ártalmatlanítási technológiát alkalmazzák. A másik fontos életciklus szakasz a használat fázis. A felhasználóknak oda kell figyelniük a helyes használatra, így a használaton kívüli a televízió kikapcsolására, beleértve a standby üzemmód mellőzését is. Teljes életciklus tekintetében a plazma technológia adta a legkedvezőbb hatásértékeket az LCD technológiával szemben. Ezt a különbségeket főként a gyártási fázis hatásértékei adták. Külön elemezve a használati szakaszt viszont pont az ellenkező értékeket kaptuk. Tehát, ha a felhasználó a vásárlás során saját környezeti felelősségéről szeretne dönteni, ami szoros összefüggésben van az energiafogyasztásával, akkor egyértelműen az LCD berendezést kell választania. Ebben a döntésben nincsenek benne a TV-k egyéb paraméterei, amelyek

53

Felhasznált irodalom [1] Roland Hischier – Isabelle Baudin (2010): LCA study of plasma television device – Life Cycle assessment and modelling Group, Technology & Society Lab (TSL), Swiss Federal Laboratories for Material Testing and Research (Empa) – St-Gallen – Switzerland – Int J Life Cycle Assess (2010) 15:428-438 (DOI 10.1007/s11367-010-0169-2 [2] Chao Feng - Xiao Qian Ma (2008): The energy consumption and environmental impacts of a color TV in China – Electric Power Collage, South China University of Technology – Guangzhou – China – Journal of Cleaner Production 17 (2009) 13-25 [3] Dr. Lutz Stobbe (2007):EuP Preparatory Studies „Television” (Lot 5) – Final Report on Task 4 „Technical Analysis” – Franhofer Institute for Reliability and Microintegration, IZM – Berlin – Germany – No. TREN/D1/40 lot 5-2005 [4] M. Leet Socolof – J.G. Overly – L.E.Kincaid – J.R. Geibig (2001): Desktop Computer Display: A Life-Cycle Assessment – University of Tennessee Center for Clean Products and Clean Technologies – USA - (EPA/744-R-01-004a and b)ű [5] Agilent Technologies, (2008): Television Power Consumption Testing

54

Szerzőinkről.. Dombi Mihály, PhD-hallgató, Ihrig Károly Gazdálkodás- és Szervezéstudományok Doktori Iskola. Vidékfejlesztő agrármérnök (DE GVK, 2010). Kutatási területe: megújuló energiaforrások fenntarthatósági értékelése, regionális és helyi bioenergetikai hozam-számítás módszertana, anyagáram-elemzés (MFA). István Zsolt, okl. gépészmérnök és mérnök-közgazdász, a Bay-Logi Környezetmenedzsment és Logisztikai Osztályának vezetője, az LCA Center Egyesület elnöke. Kutatási területe: inverz logisztika és települési hulladékgazdálkodás környezeti hatásai és elektronikai termékek eco-design lehetőségei. Karcagi-Kováts Andrea, doktorandusz, Debreceni Egyetem, GVK, Ihrig Károly Gazdálkodás- és Szervezéstudományok Doktori Iskola. Okleveles matematika-számítástechnika szakos középiskolai tanár (KLTE TTK, 1989), Európa tanulmányok szak (DE BTK, 2004). Kutatási területe: fenntartható fejlődési indikátorok, fenntartható fejlődési stratégiák, anyagáramelemzés (MFA) Lakatos Ágnes, doktoranda, intézeti munkatárs, Nyugat-magyarországi Egyetem Faipari Mérnöki Kar Terméktervezési és Gyártástechnológiai Intézet. Kutatási témája: az ökológiai elemzés módszereinek fejlesztése, integrálása a termékfejlesztési és technológiai folyamatokba a bútorgazdaság területén. Dr.Tóthné dr. habil Szita Klára CSc, a Miskolci Egyetem Világ- és Regionális Gazdaságtan Intézet intézeti tanszékvezető egyetemi tanára, a SETAC LCA Steering Committee tagja. A kilencvenes évek elejétől foglalkozik életciklus elemzéssel. Kutatásai az LCA területén az élelmiszeripari alkalmazásoktól a háztartások környezetterhelésének elemzésén át az energiarendszerek vizsgálatáig széles körhöz kapcsolódnak. Bodnárné Sándor Renáta: 1998-ban szerzett környezetmérnök diplomát a Miskolci Egyetem Bányamérnök Karán, azóta a Bay-Logi tudományos munkatársa. Munkaterületei: ipari környezetvédelem, hulladékgazdálkodás, életciklus elemzés. Garamvölgyi Ernő: 1996-ban szerzett gépészmérnöki diplomát a Miskolci Egyetemen. A Bay-Logi tudományos munkatársa. Kutatási területei: környezetmenedzsment, hulladékgazdálkodás, rendszertervezés. Mártha Péter: 1999-ben szerzett gépészmérnöki diplomát informatikai szakirányon a Miskolci Egyetemen, azóta a BAY-LOGI tudományos munkatársa. Releváns szakmai területe az informatikai rendszerek tervezése, informatikai stratégiák kidolgozása Rósa Norbert: okl. gépészmérnök, közgazdász, MA International Business. PhD hallgató a Miskolci Egyetem Gazdaságtudományi Karán. 15 éve dolgozik az energetikában. Munkaterülete az energia- és környezeti hatékonyság.

Útmutató szerzőinknek: A kéziratokat elektronikus levélben kérjük eljuttatni az Eco-Matrix szerkesztőségébe, Roncz Judit címére: [email protected]. A kézirat első oldalának tartalmaznia kell a tanulmány címét, a tartalomra vonatkozó 3-5 kulcsszót (fejlődés, életminőség, kereszténység stb.), a szerző(k) nevét, munkahelyét és elérhetőségét (postacím, telefon, fax, e-levél cím), és egy 500 karakteres angol nyelvű összefoglalót. A tanulmányok terjedelme Times New Roman 12 betűméret mellett maximum 10 oldal lehet. A kézirat szerkesztése során a folyóirat stílusa a mérvadó. Tekintettel a folyóirat nem profit orientált jellegére, a Szerkesztőségnek a cikkek közléséért nem áll módjában szerzői honoráriumot fizetni. A cikkeket a szerkesztőbizottság előzetesen zsűrizi, de azok tartalmáért a szerzők felelősek. A közölt tanulmányokról tetszőleges számú ingyenesen terjesztett másolat készíthető (a forrás és a szerző/k/ megjelölésével).