MEGÚJULÓ ENERGIA HELYZETKÉP
Kaposvár 2014
„ A bolygó lázas. Ha a gyermeked lázas doktorhoz viszed. Ha a doktor azt mondja, hogy beavatkozás szükséges, nem ellenkezel, hogy ’azt olvastam a tudományos-fantasztikus irodalomban, hogy nincs is ilyen probléma.’ Ha ég a házad, nem azon gondolkozol, hogy a gyermeked tűzálló. Cselekszel.”
(2007, Al Gore)
2
Bevezetés A XXI. század legjelentősebb stratégiai kihívásai az egészséges élelmiszer, a tiszta ivóvíz és a fenntartható energiaellátás biztosítása. A Világ egyre növekvő energiaigényének kielégítése a fenntartható fejlődés egyik alapfeltétele. Ebben alapvető problémát jelentenek a hagyományos fosszilis energiahordozók véges készletei – az emberiség még napjainkban is az olcsó és végtelen mennyiségben rendelkezésre álló energiahordozók tévhitében él –, a káros kibocsátás és a globális klímaváltozás veszélye. Döntő fontosságú ellensúlyozó feladatok: az energiatermelés és felhasználás hatékonyságának
növelése,
valamint
az
energiatakarékosság,
azaz
a
felesleges
energiafelhasználás megszüntetése. A véges energiahordozó készletek miatt kialakuló ellátási feltételek, és az energiahordozók árának növekedése mellett a biztonságos és környezetkímélő energiatermelés csak a környezetkímélő, megújuló energiaforrások egyre növekvő mértékű alkalmazásával biztosítható. Ezt a tényt mára a Világ szinte minden országában felismerték. A saját jövőnk és a következő nemzedékek szükségleteinek biztosítására, valamint az élhető környezet megőrzéséhez halaszthatatlan a mielőbbi szemléletváltás az energetika terén is.
3
Globális trendek „Egyre növekvő igény és fokozódó verseny a fogyatkozó erőforrásokért” A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) adatai szerint a világ energiaigénye 1980-ban 7.229 millió tonna olajegyenérték (Mtoe) volt, ami 2008-ra közel 70%-kal, 12.271 Mtoe értékre növekedett és azóta még tovább. A globális primerenergia-igény több mint 80%-át a fosszilis energiaforrások adják, melyek mellett a nukleáris energia, illetve a megújuló energiaforrások részesedése elenyészőnek hat (1. ábra). 2012-ben a világ elsődleges energiafelhasználása majdnem elérte a 12.500 Mtoe-s szintet. Az energiafelhasználás növekedése a jövőben tovább folytatódik, ezért mértékadónak tekinthető prognózisok szerint a fosszilis energiahordozók magas aránya már nem tartható fenn biztonsággal hosszú távon.
1. ábra: A világ primerenergia-felhasználása.
2. ábra A világ elsődleges energia-felhasználásának megoszlása, 2012-ben. 4
3. ábra: Az egy főre eső primerenergia-igény, régiónként a 2008-as világátlaghoz viszonyítva. A Földön kitermelhető fosszilis energiaforrások közül a kőolaj az első, melynél valószínűleg, hamarosan elérjük vagy már el is értük az évente felszínre hozható legnagyobb mennyiséget. Az árnövekedés és a beszerzési nehézségek forrása az, hogy a nehezebben és drágábban kitermelhető fél fog a rendelkezésünkre állni a jövőben. A helyzetet az is bonyolítja, hogy a perspektivikus lelőhelyek 70–80%-a diktatórikus államberendezkedésű országokban, politikailag instabil környezetben található. Az olajkitermelés hozamcsúcsát követheti majd, kb. 100–120 éven belül a földgáz, 150 év elteltével pedig a szénkitermelés hozamcsúcsa. Napjainkban kezd gazdaságossá válni az úgynevezett nem-konvencionális források (palagáz, olajpala, olajhomok) kitermelése. Ugyanakkor ezek egyelőre még nem tudnak jelentősen hozzájárulni a globális igények kielégítéséhez. A jelenleg kísérleti stádiumban lévő mélytengeri olajkitermelés, valamint a sarkvidéki területek feltárása további forrásokat eredményezhet majd. Egyúttal azonban azt is figyelembe kell vennünk, hogy ezek az új technológiák minden eddigi emberi környezet átalakításnál nagyobb hatásúak lesznek. A megfordíthatatlan környezetrombolás veszélye arányosan szigorú, hatékony és folyamatos ellenőrzést igényel globális szinten. A globális klímaváltozást előidéző antropogén CO2-kibocsátás energetikai szektorra vonatkozó hányada 1980-ban 18,7 milliárd tonna volt, ami 2008-ra 57%-kal, 29,4 milliárd tonnára emelkedett. A megnövekedett légköri CO2-koncentráció eredményeként a globális felmelegedés olyan, eddig nem látott időjárási katasztrófákhoz vezethet, aminek következtében milliók válhatnak földönfutóvá.
5
4. ábra: Az egy főre eső energiafüggő CO2-kibocsátás a 2008-as világátlaghoz viszonyítva. A koppenhágai klímacsúcs következtetése, hogy a fenntartható gazdaságra való átálláshoz a globális átlaghőmérséklet növekedését 2°C határon belül kell tartani az iparosodás előtti szinthez képest. Ez csak a globális kibocsátások radikális – 2050-ig legalább 50%-os – csökkentésével érhető el. Az elmúlt évtizedben a csökkentés érdekében hozott számos nemzetközi megállapodás ellenére is úgy tűnik, hogy a jelenlegi energia- és klímapolitikai tendenciák nem teszik lehetővé a CO2 kibocsátás növekedésének a lassítását sem. A trendek megfordításához a jelenleginél erősebb politikai akaratra és több forrásra van szükség. A kormányok e bizonytalanság ellenére törekednek a növekvő energiaigények kielégítésére. A fejlett országok használják el a világ primerenergia-forrásának 44%-át, miközben lakosságuk mindössze a teljes népesség 18%-át teszi ki. A gazdasági fejlődés hatására az energiaigény számottevő növekedése várható Brazíliában (népesség 3%-a, energiafelhasználás 2%-a), Oroszországban (népesség 2%-a, energiafelhasználás 6%-a) valamint Indiában (népesség 17%-a, energiafelhasználás 5%-a) és Kínában (népesség 20%-a, energiafelhasználás 17%-a). Ennek a tendenciának a kockázata az említett országok erőforráselszívása a hazánkat is érintő piacokról. A fosszilis energiahordozók iránti igény megnövekedése a kereslet-kínálat felborulásához, az árak növekedéséhez vezet. Ezen kedvezőtlen hatások mérséklése érdekében olyan programokra van szükség, amelyek megteremtik az új erőforrás struktúrához és éghajlati körülményekhez való alkalmazkodást. A növekvő igények kielégítése végett sok helyen tervezték (Olaszország, India, Malajzia és Kína) az atomenergia alkalmazásának bővítését az energiafüggetlenség és
6
dekarbonizáció szándékával. A brit kormány is a nukleáris energiatermelés hosszú távú fenntartása mellett döntött, míg Németország és Svájc az atomenergia kivezetését választotta. A szénhidrogénekkel ellentétben az uránkészletek nem egy régióra korlátozottan, hanem a világ politikailag stabil demokráciáiban is megtalálhatók. Jelentős uránvagyonnal rendelkezik Ausztrália, Kanada, Kazahsztán és Oroszország, valamint egyes afrikai államok. A jelenlegi felhasználás mellett az uránkészletek körülbelül 100–120 évre elegendőek. A ma alkalmazott nukleáris technológiák az urán 235-ös izotópját használják fel, amely mindössze 0,7%-át adja a teljes uránium mennyiségnek, a készletek nagysága a technológia fejlődésével nőhet. 20–30 éven belül várhatóan elterjednek az úgynevezett negyedik generációs szaporító reaktorok, amelyek a teljes uránium mennyiségét (235U és az 238U), beleértve a már kiégett fűtőelemeket is képesek hasznosítani, ezzel sok ezer évre kiterjesztve a szárazföldön rendelkezésre álló hasadó anyag mennyiségét (az 238U kitermelési hozamcsúcsát 10000–60000 év közé becslik). Mindezek alapján megállapítható, hogy a nukleáris energiatermelés jövőjét nem fenyegeti kínálati oldali hiány.
5. ábra: Meglévő és várható megújuló és nukleáris energia részarányok a teljes áramtermelésben, régiónként. A fejlődő országok részéről jogos az igény a saját életszínvonaluk növelésére, ami azonban hosszú távon – a jelenlegi energiastruktúra és fogyasztási szokások eredményezte forráshiány miatt – nem lesz megoldható. A nemzetközi konfliktusok elkerülése érdekében elengedhetetlen a fenntarthatóság szemléletét tükröző változás, ellenkező esetben a növekedés energetikai és környezeti szempontból áthághatatlan korlátokba fog ütközni.
7
Európai Unió „Magas energia importfüggőség, változó szabályozás, nagy ambíciók, de … „ Az Európai Unión belüli egységes, hosszú távú energiapolitika iránt először 2005-ben mutatkozott igény az olajár emelkedése és a klímaváltozás okozta kihívások miatt. Az Európai Bizottság ennek hatására 2006-ban jelentette meg a Zöld Könyvet, majd ezt követően hozták nyilvánosságra az energiapolitikát máig meghatározó, 20%-os energiahatékonysági javulást megcélzó Energiahatékonysági Cselekvési Tervet (2006) és az első EU Energia Cselekvési Tervet (2007). Az EU tagállamok energiaszükségletét biztosító források összetétele jelentősen eltér egymástól. Ez többek között az eltérő földrajzi adottságok, elérhető nyersanyag-források, illetve az adott ország politikai döntéseinek következménye. 2011-ben átlagosan a bruttó belföldi fogyasztás energiaszükségletét az alábbi forrásokból elégítették ki: 35% kőolaj, 24% földgáz, 17% szilárd tüzelőanyag, 14% atomenergia, 10% megújuló energia. Ez az összetétel országról országra változik. Egyes országokban már 2011-ben is számottevő (akár 30% fölötti) volt a megújulók részaránya, míg másutt továbbra is jelentős (például Máltán egyeduralkodó) a kőolaj energiatermelésben játszott szerepe. A 27 EU tagországból 14-ben atomenergiát is alkalmaznak.
8
6. ábra: A bruttó belföldi fogyasztás energiaforrások szerinti megoszlása 2011-ben az Európai Unió tagállamaiban. (Forrás: Európai Bizottság). Az Európai Unió energiapolitikai elveit tartalmazza a 2010-ben elfogadott Energia 2020 Stratégia, amely erőforrás- és energiahatékony, alacsony CO2-kibocsátású gazdaság kialakítását tűzi ki céljául. Az energetikai és klímapolitikai célok elérésének leggyorsabb és legköltséghatékonyabb módja az energiahatékonyság, illetve takarékosság fokozása, ami hozzájárul a munkahelyteremtéshez, a fogyasztók költségeinek csökkentéséhez és jobb életkörülmények megteremtéséhez is. Mindezek ellenére az Európai Unió tagállamai számára még jelentős kihívás a 20%-os hatékonyság javulás elérése 2020-ra. A gazdasági válság nem csak az energiafogyasztást vetette vissza, hanem az energiahatékonysági beruházásokra is negatív hatással volt.
9
Az EU importfüggősége a primerenergia-ellátásban jelentős, 2008-ban 1.015 Mtoe-t tett ki – 55% –, ami a megelőző 10 év viszonylatában körülbelül 10%-os növekedést jelent. Az európai energiatermelés jövőbeli nagyobb biztonságának megteremtése érdekében a legfontosabb három technológiai eszköz a megújuló energiaforrások kiaknázása, az atomenergia-hasznosítás növelése, valamint a ma még nem kiforrott tiszta széntechnológiák (CC) és a CO2 leválasztási és tárolási (CCS) technológiák fejlesztése és elterjesztése. A legjelentősebb tétel az Európai Unió energiahordozó importjában a földgáz behozatal. A belső kitermelés 1996-ban érte el a hozamcsúcsot, majd közel egy évtizedes stagnálás után 2004-től csökkenni kezdett. Ennek következményeként a tovább fokozódó igényeket csak egyre nagyobb arányú importtal lehet fedezni. Az Európai Unió földgáz importjának 42%-a Oroszországból, 24%-a Norvégiából, további 18%-a pedig Algériából származott 2009-ben. A megújuló energia termelésnek nagy szerepe van a helyi energiaellátásban, az ellátási formák diverzifikálásban, valamint segítségével Európa szerte több százezer új munkahely teremtése is lehetséges. Jelenleg 1,5 millió főt meghaladó a megújuló energiával kapcsolatos munkahelyek száma, ami az Európai Bizottság által rendelt tanulmány optimista előrejelzése alapján 2020-ra megközelítheti a 3 millió főt. A megújuló energiaforrások részaránya főleg azokban a tagállamokban nőtt meredeken az elmúlt 10 évben, amelyek kiszámítható ösztönző politikát folytattak, megteremtették a rendszerirányítás ehhez szükséges feltételeit és egyúttal olyan technológiákat alkalmaztak, amelyek jól kihasználták az ország gazdasági, természeti és humán adottságait, így biztosítva megrendeléseket az ottani ipar számára. A megújuló energiatermelés technológiai bázisában jelenleg a nagy vízerőművek, a mély tengeri és szárazföldi szél erőművek, a napkollektorok és napelemek, a geotermikus rendszerek, a biomassza, illetve az első generációs agroüzemanyagok hasznosítása tekinthető megoldottnak. Magyarországon a megújuló energiapotenciál a járulékos hasznok figyelembevételével legkedvezőbben a decentralizált kistérségi megújuló energia előállítás filozófiájával használható ki. A megújuló energiaforrások használata 2020 után egyszerűbbé és olcsóbbá válhat, az ipari tömegtermelés, a technológiai újítások és a fogyasztói tudatosság erősödésével. A fejlődés motorja lehet a zöld innováció („greennovation”), amelynek révén olyan új technológiák válhatnak piacéretté, mint a foto-elektromos panelekkel történő villanyáram
10
előállítás, a nagyteljesítményű naperőművek, az elektromos- és hidrogénalapú közlekedés, a második generációs agroüzemanyagok és az alternatív biomassza hasznosítási technológiák. Az Európai Unió 2009/28 EK7 irányelve a megújuló energiafelhasználás teljes vertikumára írt elő kötelező vállalásokat a tagországok számára. Az EU átlagára nézve cél a bruttó végső energiafelhasználáson belül 20%-os, és ezen belül a közlekedésben 10%-os megújuló energia részarány elérése 2020-ra. Míg a közlekedési célszám az minden tagállamra nézve 10%, addig a 20% teljes megújuló energia arány az EU átlaga, és az irányelv rögzíti az egyes tagállamok számára az elérendő minimális részarányt. A nukleáris energiatermelés hozzájárul a klímaváltozás elleni küzdelemhez, és erősíti az ellátásbiztonságot azzal, hogy földgáz- és olajalapú energiatermelést vált ki. Jelenleg a nukleáris energia az egyik legolcsóbb alacsony CO2 intenzitású technológia, így az Európai Unió gazdaságának versenyképességét is fokozza. A nukleáris energiatermelés az EU villamosenergia-termelésének közel 30%-át adta 2008-ban, ami a 2011-es németországi erőmű leállítások következtében valószínűleg csökkent. Az elmúlt években felerősödött az érdeklődés az atomenergia alkalmazása iránt, a tagállamok ugyanakkor eltérő módon viszonyulnak az atomenergiához. A nukleáris biztonság kérdése prioritás az Európai Unióban és még inkább az lesz a 2011-es fukushimai atomerőmű-baleset következtében. Az Európai Bizottság 2050-re a villamosenergia-szektor dekarbonizációját tűzte ki célul, ami valószínűleg – az atomenergia részesedésének szinten tartása mellett – csak a megújuló energiaforrások maximális hasznosításával és a CCS széles körű alkalmazásával lesz megvalósítható. Az EU azonban lehetőséget hagy a tagállamoknak, hogy a környezeti kockázatokra való tekintettel korlátozzák a CCS alkalmazását. A technológia lényege, hogy az égetés során felszabaduló CO2-ot nem bocsátják ki a légkörbe, hanem az leválasztásra, elszállításra kerül és tartósan az erre megfelelő földalatti porózus kőzetrétegekbe sajtolják.
11
Hazai helyzet A rendszerváltozás óta eltelt 20 évben a magyar gazdaság alapvető szerkezeti változáson ment keresztül. Ez a gazdasági szerkezetváltás sajnos a munkanélküliség drámai növekedésével, valamint az országon belüli és a fejlett EU régiókhoz képesti szakadékok szélesedésével is együtt járt. A társadalom-, gazdaság- és energiapolitika egyik kulcskérdése a kívánatos felzárkózás és egy összehangolt Energiastratégia biztosítása. Az Európai Unió 2020-ig átlagosan a megújuló energiaforrások 20%-os részarányát kívánja elérni, Magyarország pedig 13%-os aranyt vállalt. Magyarország Megújuló Energia Hasznosítási Cselekvési Terve ennél ambiciózusabb célokat tartalmaz: 2020-ra 14,65%-os megújuló energia részarány. A megújuló energiák 13%-os aranya nem tűnik nagynak, ha azt nézzük, hogy az energiaigények maradó 87%-at továbbra is a kimerülő (fosszilis és nukleáris) energiaforrásokkal fedezzük. De egészen más a kép akkor, ha az energiaigények növekedését nézzük: 1997 és 2008 között a primerenergia-felhasználásunk mintegy 7%-kal nőtt, a jövőben – a fogyasztói energiatakarékosság és energiahatékonyság várható intenzitása következtében – ennél kisebb növekedésre, valószínűleg a fogyasztói igények csökkenésére számíthatunk. Az összérték – a 13% – meghatározása fontos, de meg fontosabb annak pontos kijelölése, hogy a különböző megújuló energiaforrásokat (biomassza, földhő / geotermikus energia, napenergia, szélenergia és vízenergia) milyen irányokban és eljárásokkal fejlesszük. Nagyon lényeges kérdés, hogy a hasznosításba bevont megújuló energiákból mit termeljünk: villanyt vagy hőt, avagy kapcsoltan hőt és villanyt, esetleg bioüzemanyagot. A rossz irányba történő elindulás (pl. a kis hatásfokú fatüzelésű erőművek létesítése) önmagában is negatív, és a megújuló energiák hasznosítása ellen is hat. Ám ha jó irányt választunk, ez ösztönzi és gyorsítja a növekedés ütemét. A megújuló energiaforrások hasznosítása számos újszerű technológiát igényel. Az energiaellátás három fő célkitűzése: -
az energiatakarékosság,
-
az energiahatékonyság növelése és
-
az optimális energiaszerkezet megvalósítása.
Ezt a hármas célkitűzést átfogóan az EU úgynevezett 3 x 20-as programja fejezi ki, azaz 2020-ig az üvegházhatást okozó gázok kibocsátását 20%-kal csökkentik az
12
energiafelhasználáson belül a megújuló energiaforrások részarányát a jelenlegi 8,5%-ról 20%ra növelik, és az energiahatékonyságot 20%-kal javítják. Mind az európai mind a magyar energiapolitika egyik leghatározottabb célkitűzése az energiatakarékosság fokozása, amely a végenergia-fogyasztáshoz, az energiafogyasztókhoz köthető.
„A fogyasztók által el nem fogyasztott végenergiát nem kell megtermelni, ez nem igényel primerenergia-felhasználást, és semmilyen mértékben nem szennyezi a környezetet!”
Az energiatakarékosság hazánkban különösen az épületek hőellátásában biztosit nagy megtakarítási lehetőségeket. Az energiahatékonyság javítása elsősorban az energia-átalakító, -szállitó és -elosztó rendszerek feladata. A hatékonyságnövelés általánosan használható eszköze a hatásfok javítása, ezt nagyon széles körben lehet alkalmazni. Speciális, de nagy hatékonyságú eszköz pl. a kapcsolt energiatermelés, villamosenergia-termelésre. A hatékonyság javítását az egyes eljárások energetikai mutatói fejezik ki. A korábban és jelenleg is zajló energiafejlesztések kiemelkedő feladata az optimális energiastruktúra elérése, ezen belül a megújuló energiaforrások indokolt mértékű hasznosítása. Az optimális energiastruktúra (ún. energiamix) egy összetett feladat, energetikai, gazdasági és környezetvédelmi szempontok mellett tartalmaz biztonsági és politikai követelményeket is. A megújuló energiák jelenlegi szerepe az Európai Unió és Magyarország energiaellátásában még mérsékelt, 2008-ban 8,23%, illetve 6,18% volt, a 2020-ig tervezett 20, illetve 13%-os arany tehát csak erőteljes fejlesztéssel érhető el. A megújulók között vezető szerepe a biomasszának van, aránya 2008-ban az EU-27ben 69%, Magyarországon 92% volt. Legdinamikusabban a szélerőművek növekedtek, 1997 és 2008 között az EU-s növekedés tizenhatszoros volt, a hazai növekedés pedig 0-rol érte el a vízerőművek szintjét. A vízerőművek termelése az EU-ban és Magyarországon egyaránt stagnált, a geotermikus energia elért szintje és növekedése egyaránt mérsékelt. A napenergiahasznosítás pedig mind az EU-ban, mind Magyarországon a legkisebb mértékű volt a megújulók között.
13
A megújuló energiák fejlesztése több kérdést is felvet: - a megújuló energiaforrásokat mely energiafogyasztók ellátására célszerű hasznosítanunk, - a megújulók hasznosítása milyen hagyományos energiahordozók, kiváltását teszi lehetővé. Egyes megújuló energiaforrásoknál egyértelmű az, hogy milyen energiaigények ellátásara alkalmasak:
a víz- és a szélenergia kizárólag a villamosenergia-ellátást szolgálja.
a napenergia és a geotermikus energia elsősorban a hőellátásban hasznosítható.
A legjelentősebb megújuló energiaforrásunk, a biomassza eseten viszont még nyitott a kérdés, hogy milyen energiafogyasztók ellátására fordítsuk. Primerenergia- és végenergia-struktúránk legfontosabb jellemzője az, hogy a földgázfelhasználásunk túlságosan nagyarányú. 2008. évi primerenergia-felhasználásban a földgáz 42,2%-os aránya túl nagy, az EU-27 átlagának 1,72-szerese. Ráadásul a túlsúlyos földgáz-felhasználás 82,3%-át egyetlen vezetéken, orosz importból szerezzük be, szemben a kisebb arányú és többirányú európai gázbeszerzésekkel.
7. ábra: Magyarország primerenergia-felhasználása
14
8. ábra: Magyarország energia importfüggősége. A végenergia-felhasználásban a földgáz aranya szintén jelentős, még nagyobb. A 2008. évi végenergia-felhasználásban a közvetlen földgázarány 36,1%. A végenergiában 16%-ot kitevő villamos energiának mintegy 1/3-at földgázból termeljük, ez további 5% közvetett földgáz-felhasználást jelent. Ezeken felül a végenergia kb. 7%-at kitevő távhőt szinte teljes egészében földgázból állítjuk elő. A végenergiának tehát 36,1 + 5 + 7 ≈ 48%-a, tehát megközelítőleg fele földgázalapú. Ráadásul a háztartások és a lakosság (az épületek) földgáz-felhasználása az átlagosnál még nagyobb arányú. A földgázfelhasználásnak két lényeges hatása van: - előnye, hogy a központos és a decentralizált energiaellátásban egyaránt jó hatásfokkal alakítható át és használható fel viszonylag egyszerű és olcsó berendezésekkel (ezért is terjedt el ilyen nagymertekben). - hátránya, hogy beszerzése egyre kockázatosabb, és egyre inkább politikai kérdés. Éppen ezért a hazai energetika fejlesztések egyik célja a földgázfelhasználás csökkentése, illetve a földgáz helyettesítése. A földgázcsökkentésnek és -kiváltásnak egyaránt vannak lehetőségei a koncentrált villamosenergia-termelésben és a decentralizált hőellátásban. Az előbbi esetben ligniterőmű és/vagy atomerőmű létesítésével válthatjuk ki a földgázt. Az utóbbi célra, pedig az energiatakarékosság (pl. az épületek energetikai tanúsítása) és a megújuló energiaforrások (elsősorban a biomassza, a földhő és a napenergia) minél szélesebb körű használata jöhetne számításba.
15
A megújuló energiák hasznosítása A hazai energiaellátás fejlesztésében öt megújuló energiaforrással számolhatunk: a biomassza, a földhő/geotermikus energia, a napenergia, a szélenergia és a vízenergia hasznosításával. A szél- és a vízenergia kizárólag villamosenergia-termelésre jöhet számításba, a többinél többféle hasznosítás lehetséges, de elsősorban a hőellátás indokolt. A nagyon eltérő tulajdonságokkal rendelkező megújuló energiaforrások vizsgálata során több közös célt tűzhetünk ki:
ismernünk kell, hogy a jövőben milyen mértékben állnak majd rendelkezésre és milyen arányban vehetnek/vegyenek részt a hazai energiaigények ellátásában.
a többféleképpen és több célra felhasználható megújuló energiaforrásoknál megtaláljuk az energetikailag leghatékonyabb hasznosítást (milyen technológiát válasszunk, mit termeljünk, koncentrált vagy decentralizált hasznosítást folytassunk).
mely energiaforrások hasznosítását indokolt ösztönözni, és hogyan kellene azt támogatni.
A megújuló energiaforrások hasznosításánál számos társadalmi hatással is számolnunk kell (munkahelyteremtés, hazai gyártás, vidékfejlesztés stb.). A megújuló energiaforrások közül a biomassza felhasználása a legelterjedtebb mind az
Unió tagállamaiban mind Magyarországon, míg a napenergia-hasznosítás szinte mindenhol elenyésző. Egyes energiaforrások azonban más-más energiaigények ellátására alkalmasak. A tapasztalatok alapján a víz- és a szélenergia kizárólag villamosenergia-ellátásra szolgálhat, a napenergia és a geotermikus energia elsősorban a hőellátásban hasznosítható. Megújuló energiaforrásaink A hazai energiaellátás rendszerében tehát a megújuló energia felhasználásának öt forrásával lehet és kell számolni, ezek az alábbiak: 1. 2. 3. 4. 5.
a biomassza, mint energiaforrás, a földhő (geotermikus energia), a napenergia, a szélenergia és a vízenergia
16
Biomassza-energia A felsoroltak közül a legnagyobb részarányt a biomassza, azaz a mezőgazdaságból, az erdőgazdálkodásból származó hulladékok, valamint az ipari és települési hulladékok biológiailag lebomló része – és a belőle nyert energia jelenti. Szakértők meggyőződése, hogy a biomasszát elsősorban közvetlen hőellátásra és kapcsolt
energiatermelésre
lenne
célszerű
hasznosítani.
A
biomassza
közvetlen
villamosenergia-termelésre történő hasznosításának rosszak az átlagos energetikai mutatói. A biomasszát elsősorban távhőellátásra, konkrétabban falufűtésre érdemes fordítani, és ide tartozik a családi házak egyedi fűtése is, ám ez utóbbi az előbbieknél gazdaságtalanabb. A távfűtésben történő alkalmazása elképzelhetetlen állami beavatkozás nélkül. Magyarországon a falufűtés első példája a Vas megyei Pornóapáti, ahol 2005-ben építették ki a rendszert.
9. ábra: Falufűtőmű Pornóapátiban. A falufűtési rendszerhez két darab, egyenként 600 kW teljesítményű faapríték- és fűrészpor-tüzelésű kazán adja a hőt. Az éves igényelt faapríték mennyisége kb. 1200 tonna/év, a becsült éves megtermelt energia mennyisége 9500 GJ. A technológia várható élettartama 25 év. A kiépített hőtáv-vezeték rendszer hossza 3900 folyóméter. A 2005-ben, a kezdeti állapot szerint a rendszerhez 86 db lakossági és 11 db közületi fogyasztó csatlakozott. A biomasszafűtés számára az alapanyagot a helyben keletkező fűrészüzemi hulladék és egyéb, a környéken keletkező erdészeti hulladék adja.
17
10. ábra: Az alapanyag részben erdészeti és fűrészüzemi hulladék. A biomassza energetikai felhasználása „CO2-semleges”, vagyis elégetésekor csak annyi szén-dioxid termelődik, amennyit a növényi fotoszintézis felhasznált. Így egy lehetséges megoldást kínál az üvegházhatást okozó szén-dioxid kibocsátás mérséklésére. Megoldást kínál továbbá a mezőgazdaság túltermeléséből származó károk enyhítésére is – pl. Magyarországon kb. évi félmillió tonna felesleges tűzifa keletkezik, amelyet az erdőgazdaságok többsége nullszaldósan vagy veszteséggel exportál –, s még számos olyan előnye van, ami miatt a megújuló energiaforrások felhasználásának egyik legnagyobb potenciáljává vált világszerte. Egyes biomassza típusoknál – trágya, lágyszárú növények, szennyvíziszap, települési hulladék – a tüzelési technikákkal szemben célszerűbb átállni a biogáz előállításra, amely a vidékfejlesztésnek is fontos eszköze lehet.
11. ábra: A kaposvári biogáz üzem (Magyar Cukor Rt.). 18
Egyes szakemberek úgy vélik, hogy a biogáz – amely, mind a távhő- mind a gázellátásban hasznosítható – a jelenlegi földgázfogyasztás akár 11 %-át is kiválthatná. Magyarországon jelenleg 10 mezőgazdasági kis biogázerőmű üzemel, 5 indulás előtt áll, további 20 pedig épül. Geotermikus energia Magyarországot nemzetközi összehasonlításban „nagyhatalomként" szokták emlegetni geotermikusenergia-vagyonunkat tekintve. Bár nem aktív vulkáni területen fekszik, az ország geotermikus adottságai mégis európai, de nemzetközi viszonylatban is kiemelkedőek. A hőmérséklet mélységgel történő emelkedése magas, ~ 45 °C/km, szemben az átlagos 20-30 °C/km értékkel. 500 m mélységben az átlaghőmérséklet már 35-40 °C, 1000 m-ben 55-60 °C, 2000 m mélységben pedig 100-110 °C, a melegebb területeken akár 120-130 °C lehet. A felszín alatt több km mélységig megtalálható törmelékes üledékekből (homok, homokkő) vagy repedezett mészkőből, dolomitból az ország területének több mint 70%-án minimum 30 °C-os termálvíz feltárható. Magyarországon a geotermikus potenciál alulról közelítő becslések szerint is legalább ~60 PJ/év. Az így kinyerhető geotermikus energia vagy földhő villamos energia előállítására (jelenlegi ismereteink alapján 10-100 MW elektromos potenciál becsülhető) vagy hőtermelésre (lakóépületek fűtése, használati melegvíz előállítása, üvegházak fűtése, terményszárítás, stb.) is felhasználható. Termálvizeink hőjének közvetlen energetikai hasznosítása határozottan előnyös minden más hőtermeléssel összehasonlítva, ezért ezen a területen szükséges az intenzív fejlesztés. A tervek 2020-ra megdupláznák a hasznosítás jelenlegi arányát.
12. ábra: Megújuló energia-felhasználás Magyarországon, 2011. (Forrás: Csipkés, 2011). 19
A geotermikus energiának az épületek hőellátása mellett, a gyógyászati és turisztikai felhasználása is jelentős lehet.
13. ábra: A geotermikus energia hasznosítási lehetőségei. A napenergia A napenergia felhasználása jelenleg a legkisebb arányú a megújuló energiaforrások között, és 2020-ig nem is várható olyan arány, amely érdemben befolyásolná a földgázkiváltást. Pedig
Magyarországon
a
napsugárzásból
érkező
energia
éves
értéke
négyzetméterenként (vízszintes felületre) 1200 és 1450 kWh között ingadozik, ez nemzetközi
20
viszonylatban is nagyon jó érték. A napsugárzás éves értéke Magyarország egész területén belül lényegesen nem változik.
14. ábra: A napsütéses órák száma Magyarországon. Ahhoz, hogy a teljes belföldi szükségletet a jelenlegi fényelem-technológiával fedezni tudjuk, Magyarország területének csupán 0,24 százalékát kellene napelemekkel befedni. Magyarország területe 93073 km2, tehát 223,37 km2 területet kellene napelemekkel befedni, hogy az egész ország villamos energia szükségletét fedezni lehessen. A rendelkezésre álló napenergia hasznosításának legismertebb módja az aktív, a passzív és a fotovillamos hasznosítás. Aktív és passzív hasznosítás esetén az érkező energiát hő
formájában
hasznosítjuk,
az
első
esetben
gépészeti
eszközökkel,
hőcserélők
alkalmazásával melegvizet állítunk elő, a másodikban az épületek hőtároló képességét növeljük főleg építészeti eszközökkel.
21
15. ábra: Az aktív napenergia-hasznosítás modellje.
16. ábra: A napenergia passzív hasznosítása. Fotovillamos hasznosításkor az érkező energiát villamos energiává alakítva használhatjuk fel. A
napenergia
legjobb
alkalmazási
lehetősége
az
időszakosan
üzemeltetett
létesítmények, például a kempingek, panziók, nyaralók energiaszükségleteinek kielégítése (fűtés és háztartási melegvíz előállítás).
22
17. ábra: A háztartások energiafelhasználása. Meleg víz előállítására éves átlagban 30-60 %-os hatásfokkal hasznosítható. Az aktív, melegvíz-készítő napenergia-hasznosító rendszerek legfontosabb jellemzője, hogy egyszeri beruházási költséget igényelnek, üzemelési költségük minimális, egyedi, kisteljesítményű rendszerek megvalósítása lakossági szinten is lehetséges. Ezekkel, az előnyökkel szemben áll az egyszeri és magas beruházási költség és a hosszú megtérülési idő. A tanulmány szerint az ún. fotovillamos napelemek az elkövetkező időszakban még nem válnak a hazai villamosenergia-rendszer fejlesztésének számításba vehető részévé. A hőellátásban azonban indokolt növelni a napelemek szerepét, mert a nyári melegvíz-ellátásban számottevő földgáz-megtakarítást eredményezhet. Szélenergia A szélenergia mint valódi megújuló energia ideális eszköz az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentéséért vívott harcban az antropogén eredetű éghajlatváltozás hatásainak elviselhető szinten tartásához. Így jelentősége többszörös: nemcsak csökkenti a szén-dioxid-kibocsátást, hanem energiaszegény régiónkban olyan forrás, amely lényegében független a politikai helyzettől, más energiahordozók áraitól. Ennek, valamint helyenkénti nagy energiasűrűségének következtében, az utóbbi időben a használata rohamosan növekedett.
23
18. ábra: A szélenergia felhasználása az EU tagállamaiban, 2011. Sajnos hazánk földrajzi helyzete miatt a megújuló energiafajták egy részéből a többi országénál csak kisebb potenciállal rendelkezik. Ilyen például a medencei jellegből adódóan a szélenergia is. A gazdasági megfontolások azt mutatják, hogy a szelet elsősorban azokon a vidékeken érdemes kiaknázni, ahol a szélsebesség évi átlaga meghaladja a 4-5 m/s értéket. Ez többnyire csak tengerparti helyeken van így. Magyarország viszonylag szélcsendes zugnak számít, még ha ezt egy-egy tomboló helyi vihar cáfolja is. Budapesten az átlagos szélsebesség 1,8 m/s és még Mosonmagyaróváron, hazánk legszelesebb csücskén sem haladja meg az 5 m/s értéket. Nyíregyházán van 4-5 m/s, sőt ennél nagyobb szélsebesség is, de nem tart annyi ideig, hogy ezt tartósan ki lehessen használni. A földrajzi helyzeten kívül a szabályozási rendszer is nehezíti a szélenergiahasznosítás magyarországi fejlődését. Magyarországon 2006-ban adták ki az utolsó engedélyt, jelenleg 330 MW-nál több nem működhet, és 2020-ra is csak 750 MW szerepel a tervekben. Jelenleg hazánkban mintegy 170 szélerőmű-torony üzemel közel 330 MW beépített teljesítménnyel. Ezek közül
24
kiemelkedik az ikervári (17 toronnyal) és a kisigmándi (19 toronnyal) erőmű, 34.000 és 38.000 KW kapacitással.
19. ábra: A hazai szélerőmű parkok elhelyezkedése a Magyar Szélenergia Társaság térképén, 2011. Még
a
hozzáértők
gazdaságosságáról.
A
körében
szélerőművek
is
komoly
viták
létesítésének
vannak
csekély
a
szélerőművek
szerepe
van
a
munkahelyteremtésben – Magyarországon eddig mindösszesen 100 munkahely jött létre ilyen beruházások révén –, és megoszlanak a vélemények a megtakarított (ki nem bocsátott) széndioxid mennyiségéről is. Egyes vélemények szerint a szélerőművek jelentősen képesek csökkenteni a szén-dioxid-kibocsátást. Német vizsgálatok szerint egy 2 MW-os szélerőmű elkészítéséhez, felállításához, működtetéséhez, végül elbontásához az üvegházhatású gázok akkora kibocsátása szükséges, amennyit az erőmű nyolchónapos működtetésével ki lehet váltani. Az ezen felüli működési időben már csökken az üvegházhatású gázok kibocsátása. Nehéz feladat egy szélgenerátor helyének és típusának kiválasztása. Szélgépet csak olyan helyen érdemes telepíteni, melynek környezeti viszonyai és domborzati fekvése megfelelő szélenergia kinyerésére, hiszen a domborzat és a különböző tereptárgyak nagymértékben befolyásolják a szél áramlási képét. Energiatermelés céljából a 30-200 méter talajszint fölötti magasság a megfelelő.
25
20. ábra: Szélerőművek. A szélmotorokat a mezőgazdaságban pl. víz szivattyúzásra, ill. egyéb gépek meghajtására alkalmazzák, továbbá sikerült már kifejleszteni szennyvíztavakon alkalmazható oxigénbevitelre képes szélmotorokat A vízenergia A vízenergia környezeti szempontból tiszta, megújuló energia. A más villamosenergiatermelési módokkal való összehasonlítások egyértelműen mutatják felhasználásának előnyösségét. A nemzetközi gyakorlatban a vízenergia primer energiahordozóként való hasznosítása széles körben elterjedt, jelenleg a világ összes villamosenergia-termelésének 1/5öd – 1/6-od részét teszi ki. A vízenergia primer energiahordozóként való használata biztosítja jelenleg a megújuló forrásból termelt villamos energia túlnyomó többségét.
26
21. ábra: A villamos energia termelés szerkezete, 2010-ben (a hazánkkal közvetlenül határos országok, illetve Csehország és Lengyelország). Magyarország nem gazdag vízenergiában, hiszen kevés a hegy és a csapadék is, bővizű folyóink pedig többnyire lapos területeken folynak. A magyarországi vízerőművek összes beépített teljesítménye kb. 50 MW és az éves termelésük kb. 200 GWh (azaz kisebb, mint a teljes hazai villamosenergia-felhasználás 0,5%-a). A villamos energia szolgáltatás szempontjából szerepük nem jelentős. A vízenergia primer energiahordozóként való hasznosításának lehetőségei egy lehetséges opciót jelentenek a megújuló energia-hasznosítás növelése terén, ami a villamosenergia-fogyasztás mintegy 10-12% -át érheti el. Ennek egyik fele országhatárt nem érintve az ország belső ügyeként vizsgálható, másik fele csak a szomszédos országokkal közösen hasznosítható. A Bős-nagymarosi térséget figyelmen kívül hagyva, a Dunán Adonynál és Fajsznál is szóba jöhet egy-egy erőmű építése. Ezt az is indokolná, hogy a folyó az erőművek által hajózhatóbbá válna, a vízlépcsők segítenék a Dunai Hőerőmű, valamint fedeznék a Paksi Atomerőmű bővítésének többletigényét hűtési célú frissvízből, javítanák az árvízvédelem hatékonyságát, és olcsóbbá tennék a hidak építését. Az éghajlatváltozás miatt a Duna átlagos vízszintjének apadása várható, és az ilyen létesítmények e csökkenést is ellensúlyoznák. A becslések szerint a Tisza Magyarország vízerő hasznosítási lehetőségeinek kb. 1015%-át teszi ki. Gyakorlati szempontból Csongrád térségében tervezhető a vízi közlekedés és az öntözési vízkészlet-gazdálkodás fejlesztését kiegészítő vízerőmű kb. 20 MW teljesítménnyel, illetve távlatban a Tisza felső, Tiszalök feletti szakaszán a vízi út biztosítása indokolhatja olyan létesítmény kialakítását, amit maximum 10-15 MW teljesítményű vízerőmű egészíthet ki. 27
A Dráva határszakasza Magyarország vízerő hasznosítási lehetőségeinek kb. 8%-át teszi ki. A tárgyban kialakult feszültségek miatt nem valószínű a közös hasznosítás előtérbe kerülése. A vízerőkészlet fennmaradó részét a kisebb folyókon – Maros, Hernád Rába, Sajó, Körösök – elképzelhető törpe vízerőművek jelentik. Ezek megvalósításának költségszintje többségüknél annyira magas, hogy kicsi az esély a megvalósításukra.
28
Jövőkép
„A 21. században a világ visszatér az emberiség alapjaihoz: újból a termőföld, a víz, az élelem, az energia lesz a fontos. Furcsa dolog, de mi magyarok éppen annak vagyunk bővében, ami a 21. században a világ sok helyén szűk keresztmetszetté válik. … … Az alternatív energiaforrások, különösen a nap-, a geotermikus energia és a bioenergiák terén is bőségben vagyunk, és lehetnek még földgázkészletek a mélyebben fekvő rétegekben. A sikerhez azonban az anyagi erőforrásokon túl szellemi és lelki forrásokra is szükség van.” (Nemzeti Együttműködés Programja, 2010)
29
Felhasznált irodalom 1. Megújuló Energia – Magyarország Megújuló Energia Hasznosítási Cselekvési Terve. 2010-2020. Nemzeti Fejlesztési Minisztérium. 2011. 2. Büki Gergely és Lovas Rezső: Megújuló Energiák Hasznosítása. Magyar Tudományos Akadémia. Budapest. 2010. 3. Nemzeti Energiastratégia 2030. Nemzeti Fejlesztési Minisztérium. 2012.
30
