A környezetszennyezés egyidős az emberiséggel. Bár egyes zöld szervezetek hajlamosak megfeledkezni róla, az energiaforrások felhasználása és az abból eredő környezeti terhelés sajnos éppúgy a civilizáció kikerülhetetlen velejárója, mint a bálnák tengerbe való visszatuszkolása. Nem kis részben a zöldeknek köszönhetően az utóbbi években egyre inkább a figyelem középpontjába került az energiaprobléma és a fenntartható fejlődés kérdése. A 80-as években még főként környezetvédelmi téma volt, a 90-es évekre már erőteljesen politikai kérdéssé is vált mindez.
|
||||||||||
.
Az energiahordozók felhasználásának robbanásszerű növekedését az ipari forradalom hozta el. Ez a környezetszennyezés forradalma is volt. Igazán sikeresen attól kezdve romboljuk környezetünket és éljük fel a rendelkezésünkre álló energiahordozókat. Az emberiség energiaigénye azóta folyamatosan növekszik. Ha megvizsgáljuk, hogyan változott a világ energiafelhasználása az 1970-es évektől, a bal oldali ábrát kapjuk eredményül (az energiaértékek terrawatt (TW) egységben értendők) |
||||||||||
Mi lesz, ha a világ népességének 80 %-át kitevő fejlődő országok lakói akár csak megközelítően olyan szinten fognak élni, mint a fejlett országok polgárai? Ha a következő 50 évben akár csak kétszeresére nő az egy főre jutó energiafelhasználás a fejlődő országokban (ami biztos), a várható népességnövekedéssel együtt ez legalább kétszeres energiafelhasználást eredményez a világon. Ahhoz, hogy ennek következményeit le tudjuk mérni, most megvizsgáljuk azoknak az energiaforrásoknak a tulajdonságait, melyekből ma energiát termelünk. Szándékosan rosszindulatúak leszünk, és azokra a problémákra világítunk rá, amelyek a különböző energiaforrásokkal kapcsolatban felmerülnek. |
||||||||||
Energiaforrások és készletek
|
||||||||||
A világon ma használt energiaforrásokat az alábbi 3 csoportba oszthatjuk: | ||||||||||
|
||||||||||
Az alábbi torta azt mutatja, hogy az egyes energiahordozók milyen mértékben veszik ki részüket energiaigényeink fedezéséből (EIA adatok): | ||||||||||
![]() |
||||||||||
Fosszilis tüzelőanyagok
|
||||||||||
Jelenleg az emberiség energiaszükségletének túlnyomó részét, majdnem 80%-át olaj, szén és földgáz elégetéséből nyeri. Ezek a források természetesen egyszer elfogynak, kérdés csak az, mikor.
|
||||||||||
Olaj
|
||||||||||
|
||||||||||
Földgáz
|
||||||||||
![]() |
||||||||||
Szén
|
||||||||||
![]() |
||||||||||
Az a tény, hogy az emberiség ma a fosszilis tüzelőanyagokra építi civilizációját, két fő problémát vet fel:
1. Az előbbi számokból látszik, hogy a jelenlegi energiastruktúra a készletek fogyása miatt már a század végéig sem tartható fenn. Ma úgy számolhatunk, hogy legkésőbb a 2050-es években mindenképpen hiány jelentkezik. Ez persze még nem holnap lesz, de a most fiatal generációkat már érinteni fogja. 2. Az energiahordozók kimerülésénél is nagyobb problémát jelent azonban az az óriási környezetszennyezés, amit a fosszilis tüzelőanyagok használata okoz. Ez egyrészt azoknak a kén és nitrogén oxidoknak köszönhető, amelyek a levegőbe kerülve közvetlenül felelősek a légzőszervi megbetegedések számának növekedéséért, a savas esőkért, a talaj és az édesvizek savasodásáért, a nagyvárosi szmogért. A Föld jövője szempontjából azonban van még egy ennél jóval jelentősebb környezetszennyező hatás: az üvegházhatást okozó gázok keletkezése. Legjelentősebb ezek közül a CO2 (emellett még a metán és a salétrom oxid játszik fontos szerepet). A legtöbb üvegházhatást okozó gázt a szén elégetése termeli. Ha a különböző típusú erőművekben ugyanannyi energiát akarunk termelni, az ehhez szükséges szén elégetésével 80 %-al több CO2 kerül a levegőbe, mintha gázt használnánk, és 20 %-al több, mintha olajszármazékot. Ma a CO2 kibocsátás 50 %-áért az olaj, 30%-áért a szén, 20%-áért pedig a földgáz a felelős (és 100 %-áért az ember). A CO2 kibocsátás az ipari forradalom kezdetétől folyamatosan nő. Mérések azt mutatják, hogy az elmúlt 160 000 évben az atmoszféra CO2 koncentrációja közel állandó volt, majd az 1800-as évek elején rohamosan növekedni kezdett. Mára sikerült elérni, hogy a kezdeti értéknél 25 %-al nagyobb legyen. (Persze felmerül a kérdés, hogy honnan tudjuk, mennyi volt a CO2 mennyisége 160 000 évvel ezelőtt. Nos, az antarkriszi jégpáncélban megőrződtek a különböző időszakokból származó légbuborékok, melyek korát és összetételét nagy pontossággal meg lehet állapítani) |
||||||||||
![]() |
||||||||||
Kérdés, hogy milyen hatásai vannak az üvegház gázoknak. Az üvegházhatás lényege, hogy a Napból jövő, és a Földről visszaverődő hősugarak ezekben a gázokban részlegesen elnyelődnek, emelve ezzel a légkör hőmérsékletét, és globális felmelegedést okozva az egész Földön. Bolygónk és a rajta lévő bioszféra túl bonyolult ahhoz, hogy ennek következményeit egyelőre pontosan meg tudjuk jósolni. Jelenleg nincs egyértelmű tudományos bizonyíték arra, hogy az üvegházhatást okozó gázok miatti globális felmelegedés megkezdődött. A globális felmelegedés mellett érvelők az utóbbi évtizedekben tapasztalt, kissé aggasztó jelenségekre hívják fel a figyelmet:
– a múlt század 10 legmelegebb évéből 4 a 90-es években volt, az utóbbi 1000 év legmelegebb éve 1998 volt – a világ számos gleccsere folyamatosan olvad – az óceánok vízszintje évente 2 mm-el emelkedik – az El Niňo anomália gyakoribbá vált – szokatlanul gyakoriak a heves áradások – hatalmas jégtáblák szakadnak le a sarkokról Azok a szakemberek, akik nem fogadják el, hogy ezek az események az emberi tevékenység következményei, arra hivatkoznak, hogy ilyen extrém jelenségek korábban is előfordultak. Egy biztos: ha a felmelegedés elkezdődött, akkor 100 évig még mindenképpen érezni fogjuk a hatásait, még akkor is, ha holnap minden erőművet leállítunk. Ennyi idő ugyanis, amíg a légkörből természetes folyamatok által kivonódik a felhalmozott CO2 (feltéve persze, hogy nem indítottunk el visszafordíthatalan folyamatokat). A tudományos vita a globális felmelegedésről tehát még tart. Igazából az a helyzet, hogy a mai tudásunk tükrében csak annyira merhetünk jóslatokba bocsátkozni, mint azt az asztrológusok teszik: lehet, hogy egyáltalán nem okoztunk komoly problémát, de az is, lehet, hogy már most meggyilkoltuk magunkat. |
||||||||||
Nukleáris hasadóanyagok
|
||||||||||
![]() |
||||||||||
Az atomreaktorok üzemanyagát uránércből nyerik. A benne lévő uránnak csak 0,7%- a hasadóanyagnak alkalmas 235U, amelyet aztán mesterségesen feldúsítanak és ebből készül az erőműben használt fűtőelem.
A jelenlegi felhasználási ütem mellett (mely ma úgy tűnik, többé-kevésbé állandó marad) a Föld mélye 40-50-évre elegendő uránt rejt magában. Nukleáris szakemberek azonban kidolgoztak egy olyan technológiát, amely segítségével a földben hatalmas mennyiségben megtalálható tóriumot – mely eredetileg nem alkalmas hasadóanyagnak – át lehet alakítani üzemanyaggá. Az eljáráshoz úgynevezett tenyésztő reaktorokat kell építeni. Ha ez a ciklus megvalósul, akkor a tórium készletek még további 2-3000 évre (!) elegendő energiaforrást biztosítanak, ami megnyugtatóan sok.A nukleáris energia felhasználása a fosszilis tüzelőanyagokhoz képest minimális környezeti terheléssel jár. Az atomerőművek nem bocsátanak ki káros anyagokat, és normál körülmények között a környezet radioaktív anyagokkal való terhelése is elhanyagolható. Sajnos azonban két ellenérv is felhozható az atomenergia alkalmazása ellen. Ha súlyos reaktorbaleset következik be, nagy mennyiségű radioaktív anyag juthat a környezetbe, ami beláthatatlan következményekkel járhat. Erre a lehetőségre legyinthetnénk, ha Csernobillal az élen nem szolgálhatnánk ellenpéldákkal. Bár a nukleáris ipar biztonsági előírásai ma már összehasonlíthatatlanul szigorúbbak, mint Csernobil előtt voltak, egy ilyen baleset lehetőségét sohasem lehet majd teljesen kizárni. A másik gond, hogy az elhasznált, de erősen radioaktív fűtőelemeket, valamint a működés során, és az atomerőmű lebontásakor keletkező, szintén radioaktív hulladékokat biztonságosan tárolni kell. A tárolás időtartama a hulladék lebomlási idejétől és aktivitásától függően lehet néhány száz év (kis-, és közepes aktivitású hulladékok), de akár több ezer év is (nagy aktivitású hulladékok). Bár ennek biztosítására ma már megvannak a technológiák, a túl nagy időtávlatok gondolkodóba ejtik az embert: a zöldek szívesen elbeszélgetnének azzal, aki kijelenti nekik, hogy olyan tárolót képes építeni, amely 10 ezer évre garantálni tudja a radioaktív anyagok izolációját. Az atomenergia tehát egy olyan ellentmondásos energiatermelési forma, mely bár képes lenne biztosítani az emberiség energiaszükségletét, számos veszéllyel is jár. |
||||||||||
Megújuló energiaforrások
|
||||||||||
A megújuló energiaforrásokról az utóbbi két évtizedben a környezetvédelem és a fenntartható fejlődés kapcsán nagyon sokat lehetett hallani. Megújuló energiaforrásoknak nevezzük mindazokat az energiafajtákat, melyek az emberi felhasználás eredményeként nem csökkennek, vagy a felhasználás ütemében újratermelődnek. A zöld szervezetektől mást sem hallani, mint hogy az emberiségnek a környezetszennyezés csökkentése és a fenntartható fejlődés biztosítása érdekében a fosszilis tüzelőanyagok és az atomenergia használata helyett a megújuló energiaforrásokra kellene áttérnie. A korábban látott diagrammból kiderül, hogy (ha a vizienergiát és a biomassza energiát nem számítjuk), az emberiség összes energiaszükségletének csak 0,5 %-át fedezi a zöldek által sokat emlegetett nap-, szél-, és egyéb megújuló energiaforrásokból. Ez rendkívül csekély mennyiség. Vajon miért van ez? Miért nem használjuk a környezetbarátnak mondott megújuló energiaforrásokat? És valóban olyan környezetbarátak? Valóban képesek biztosítani az emberiség növekvő energiaigényeit? Amint mindjárt kiderül, sajnos ezekkel az energiatermelési módokkal is számos energetikai és környezetvédelmi probléma párosul.
|
||||||||||
Vízenergia
|
||||||||||
A vízenergiának a megújuló energiaforrások között kitüntetett szerepe van, mert a biomassza hasznosítás kivételével jelenleg az egyetlen, amely számottevő szerepet játszik a világ energiaigényének kielégítésében (2,3 %). Az elektromos energiatermelés hőskorában, a XX. század első felében sokáig úgy tűnt, a vízenergia lehet az elektromos áramtermelés legfőbb forrása, és a ma fejlett országokban sorra épültek a vízerőművek. A vízenergia részaránya azonban néhány évtizede mégis folyamatosan csökken. Előállítási költsége ugyanis nagyban függ attól, hogy milyen adottságú helyre telepítik az erőműveket. Először természetesen a legjobb helyekre kerültek. Miután azonban ezeket már felhasználták, a rosszabb adottságú területek már egyre kevésbé voltak versenyképesek az olcsó kőolajjal és földgázzal szemben.
|
||||||||||
![]() |
||||||||||
Az emberiség jelenleg mintegy 14 TW-ot használ, tehát, ha ma minden szóba jöhető helyen lenne vízerőmű, akkor is alig több, mint 20 %-át tudná fedezni a mai szükségleteknek, amely arány a jövőben tovább romlik. Ma még a 3 TW-nak csak mintegy 12 %-át használják ki, tehát elvileg mód van a vízenergia felhasználásának bővítésére, de a további építkezéseket akadályozza az a tény is, hogy a vízerőmű építés jelentős környezeti károkat okoz. A gátak, víztározók, csatornák, zsilipek építése a környezet nagymértékű átalakításával jár. Embereket kell lakóhelyükről elköltöztetni, területeket elárasztani, ami az ökoszisztéma megváltozását eredményezi. Fajok tűnhetnek el a területről, vagy pusztulhatnak ki (na jó, azért legyünk igazságosak: az árvízveszély megszüntetése, az öntöző és ivóvízellátás biztosítása a vízierőművek jótékony hatásai közé tartozik, igaz, ez nem a környezetnek, hanem csak az embernek segít). Mindezek miatt Kanada kivételével egyetlen fejlett ország sem tervezi nagyobb vízerőmű üzembe helyezését. A zöldek is több fantáziát látnak a kisebb, helyi igényeket kielégítő vízerőművekben, melyek jobban képesek beilleszkedni a környezetbe, ezek azonban soha nem fognak jelentős mennyiségű energiát termelni.A vízenergiatermelés tehát még növelhető, de semmiképpen nem képes az emberiség növekvő energiagondjait megoldani, használata pedig jelentős környezetrombolással jár együtt.
|
||||||||||
Napenergia
|
||||||||||
![]() |
||||||||||
![]() |
||||||||||
Adott tehát egy kimeríthetetlen, hatalmas mennyiségben rendelkezésre álló energiaforrás, amelynek kihasználása ráadásul nem szennyezi a környezetet. A napsugárzás hasznosítása ma a fő energiaforrásokhoz képest mégis elenyésző. Ennek magyarázata a napenergia tulajdonságaiban és a napenergia hasznosítás jelenlegi fejlettségében keresendő. A napsugárzás nem egyenletesen érkezik a Földre, intenzitása az évszak, a napszak és az időjárás változásával jelentősen módosul. Ez a megbízhatatlanság rendkívül megnehezíti a napenergia ipari méretű hasznosítását, ugyanis az általa termelt energia mennyisége a Föld jelentős részén nem tervezhető előre. Nehéz lenne egy olyan gazdaságot működtetni, amely leáll, ha felhős az idő. Erre a problémára megoldást jelentene, ha a villamos energiát ipari méretekben lehetne tárolni, mert így a megtermelt energiát egyenletesen lehetne a hálózatba juttatni. Sajnos ez ésszerű költségekkel jelenleg nem megoldható.
A megbízhatatlanság mellett a napenergia hasznosítás másik akadálya az, hogy az energiát óriási területről kell összegyűjteni. Egy naperőmű telep körülbelül 50-100-szor akkora helyet foglal el, mint egy ugyanannyi energiát előállító atom, vagy hőerőmű. Ahhoz például, hogy a Magyarország számára ma szükséges energiát napelemekből elő tudjuk állítani, az ország területéből nagyságrendileg 100 km2-t kellene lefedni. A napenergia termelés elterjedésének harmadik gátja az ára. A napelemek és napkollektorok jelenleg még túlságosan drágák ahhoz, hogy versenyezni tudjanak a nem megújuló energiaforrásokkal (az a néhány naperőműtelep a világon, amely a hálózatba áramot termel, mind jelentős állami támogatással épült). Ez a napelemek esetében a jövőben valószínűleg változni fog. A napelemek előállításához ugyanis félvezetőket használnak, és a félvezetőipar mögött olyan hatalmas kutató-fejlesztő apparátus áll, hogy azok előállítási költsége jelentősen csökkenhet. Ezzel párhuzamosan hatásfokuk is nőni fog, ami kisebb területeken való megépítésüket teszi lehetővé. A napenergia hasznosítás előtt mindent összevetve szép jövő áll – leginkább más energiaforrásoktól távoli helyeken, vagy kisebb közösségek igényeinek kielégítésére – de kiszámíthatatlan jellege és hatalmas területigénye miatt ma úgy látszik, nem válhat elsődleges energiaforrássá. |
||||||||||
Szélenergia
|
||||||||||
![]() |
||||||||||
A szélenergia a fejlett országokban ma a leggyorsabban növekvő megújuló energiaforrás. Európa ebben élen jár a világon: Németország a világ legnagyobb szélenergia termelője, Dánia elektromos energiájának 12 %-át szélerőművek termelik.
A szélenergia hasznosítás sem mentes azonban a problémáktól. A napenergiához hasonlóan ez is nagyságrendileg 100-szor nagyobb területet igényel egy fosszilis tüzelőanyagot használó erőműnél, mivel a szélturbinák között az optimális hatásfokhoz megfelelő távolságot kell tartani. Sokan támadják amiatt a szélerőműveket, hogy a nagy sík területen álló magas szélturbinák hatalmas részt vesznek el a természettől, ráadásul képtelenek beilleszkedni abba, rontva ezzel a tájképet. Kompromisszumos megoldásként már épültek szélerőművek tengerpart közeli vízekben. |
||||||||||
Biomassza
|
||||||||||
![]() |
||||||||||
![]() |
||||||||||
A megújuló energiaforrásokkal kapcsolatos kutatás fejlesztési tevékenység az 1973-as olajárrobbanást követően kapott nagy lendületet. Azóta minden megújuló energiaforrás fajlagos költsége jelentősen csökkent. A vízenergia és a biomasszából származó energia kivételével azonban ezek az energiaforrások még mindig nem versenyképesek, emiatt az erre épülő vállalkozások ma még túlnyomórészt állami támogatással működnek. A megújuló energiaforrások felhasználása az előrejelzések szerint mintegy 50 %-al nőni fog az elkövetkező 20 évben (Európában ez még nagyobb növekedést jelent, az Európa Parlament által 2001-ben elfogadott irányelv szerint 2012-re duplájára kell emelni a megújuló energiaforrások részarányát az Európai Unióban).
A megújuló energiaforrások ritkán hangoztatott jellegzetessége a decentralizáltság. A szinte minden országban monopolhelyzetben levő energiatermelő vállalatok által képviselt centralizáltság helyett a helyi közösségek önellátásának kialakulását segíti elő. Bár a megújuló energiaforrások részesedése az energiatermelésből a jövőben örvendetesen nőni fog, sajnos nem képesek környezeti terhelés nélkül energiát biztosítani, sokuk egyelőre nem versenyképes, és jelentős mértékben nem fogják tudni enyhíteni az emberiség növekvő energiagondjait. |
||||||||||
Az előbbiekben áttekintettük az emberiség által hasznosított energiaforrásokat. Kötekedők voltunk és a túlélés érdekében próbáltunk minél több hibát találni. Kiderült, hogy valahogy mindegyik energiatermelési formával sántít valami. A fosszilis tüzelőanyagok pusztítják a környezetet és el is fogynak. Az atomenergia veszélyes lehet. A megújuló energiaforrások vagy nem elég hatékonyak, vagy nagy terület kell hozzájuk, vagy megbízhatatlanok, vagy drágák.
Vonatkoztassunk most el egy kicsit a valóságtól és tapasztalataink alapján fogalmazzuk meg, milyen lenne az ideális energiaforrás: |
||||||||||
Kapcsolódó anyagok:
Climate Change Science: Adapt, Mitigate, or Ignore? David A. King, az angol kormány tudományos főtanácsadója |
||||||||||
2004 Magyar Euratom Fúziós Szövetség. |