Kék bolygó, zöld jövő – mennyit érnek a megújuló energiák? : Zöldtechnológia
"A földet nem apáinktól örököltük, hanem unokáinktól kaptuk kölcsön" /David Attenborough/
  • RSS
  • Delicious
  • Digg
  • Facebook
  • Twitter
  • Linkedin
  • Napot a földre: A franciaországi Cadarche-ban épül a világ első kísérleti fúziós erőműve, az ITER. Három évtized és közel 24 milliárd dollárnyi befektetés után a 25 ezer tonnás ITER lassan elhozhatja a Napot ...
  • Tesla üzemanyag nélküli autója:A fizikakönyvek kevésbé foglalkoznak Nikola Teslával, pedig a horvát származású fizikus és villamosmérnök az egyik legnagyobb elme, aki valaha létezett. Számtalan zseniális találmány fűződik a nevéhez, közöttük olyan is, melyre ...
  • Balesetnél sem veszélyes az elektromos Mitsubishi:Könnyedén ment át az ADAC töréstesztjén a Mitsubishi elektromos miniautója, az i-MiEV. Baleset esetén sem fenyeget áramütés veszélye. 15 európai országban kezdődik hamarosan a Mitsubishi elektromos minije, a Citroën C-Zeróval ...
  • Elektromos szörnyeteg, Citroen Survolt:Vad, sportos megjelenésű, elektromos motorral hajtott tanulmány autó a Citroen garázsából Tanulmány autók végeláthatatlan sora jellemzi az idei Genfi Autószalont. A gyártók talán ezzel szemléltetik a világnak, tudnak meglepetéseket is okozni. A ...
  • Egyedülálló fejlesztés a lillafüredi kisvasúton: A világ első keskeny nyomközön járó, hibridhajtású mozdonyát állították üzembe a lillafüredi erdei kisvasúton. Az energiahatékony és környezetbarát mozdony teljes egészében magyar tervezők munkája. A ...
Home » Technológia » Hibrid autók » Egyedülálló fejlesztés a lillafüredi kisvasúton

Ketyeg a klimatikus óra, fogynak a kőolajtartalékok, miközben az emberiség energiaigénye növekszik. Merre van a kiút? Sokan a megújuló energiákra voksolnának, hiszen ezek gyakorlatilag kimeríthetetlenek, és a legtöbb formájuk nem jár széndioxid-kibocsátással. Kis utánaszámolással azonban sajnos kiderül, hogy – legalábbis a közeli jövőben – nem tudnak a kívánt mértékben hozzájárulni az emberiség energiaszükségleteinek kielégítéséhez. A Föld napjára a Science et Vie című tudományos-ismeretterjesztő lap írásai alapján készítettük áttekintésünket, az Energetikai Szakkollégium Egyesület segítségével.

Pedig a megújuló energiák karrierje szépen indult: a kinyert napenergia évente átlagosan 41, a szélenergia 28 százalékkal nőtt a legutóbbi 25 esztendőben. Mindezt a jövőre vetítve úgy tűnt, hogy az energiaigény nagy részét megújuló energiákkal lehet majd fedezni.

Energetikai feladvány

Az Al Gore-ral közösen Nobel-békedíjat kapott IPCC (az ENSZ Éghajlatváltozási Kormányközi Testülete, Intergovernmental Panel on Climate Change) szerint ahhoz, hogy kívül maradjunk a veszélyzónán – ami a 2 fokosnál nagyobb általános felmelegedés -, az atmoszférába kerülő üvegházgáz-koncentrációt maximum 450 ppm (milliomod rész) széndioxid-ekvivalens értéken kellene stabilizálni. A Nemzetközi Energiaügynökség (International Energy Agency, IEA) véleménye szerint e cél eléréséhez 2030-ra 23 gigatonna széndioxid-egyenérték alá kellene vinni a kibocsátást, ami 4-gyel kevesebb a mainál. Eközben a világ energiaigénye – az IEA becslése szerint – évi 1,8 százalékkal nő, aminek fő oka számos ország (pl. Kína, India, Brazília) sosem látott gazdasági fejlődése. Arra lenne tehát szükség, hogy több energiát termeljünk, és kevesebb szén-dioxidot bocsássunk ki, s mindezt egy generáción belül.

Szél- és napenergia: 1 ezrelék alatt

A becslések szerint mostantól 2030-ig minden évben 550 millió tonna olajegyenérték (Mtoe) kapacitású új energiatermelő berendezést kellene építeni. A klímatényezőt figyelembe véve elég lenne, ha e berendezések körülbelül 75 százaléka megújuló energiát használna. A gyakorlatban azonban ez szinte képtelenség.

Hogy ezt megértsük, vizsgáljuk meg a zöld energiákkal kapcsolatos valóságot – amely igen távol áll a róluk szóló elképzelésektől – egy francia tudóscsoport, a Global Chance eredményeire támaszkodva, akik csaknem 20 éve vesznek részt a fenntartható fejlődéssel kapcsolatos vitákban. Amikor zöld energiáról beszélünk, a legtöbben elsősorban a nap- és a szélenergiára gondolnak, noha ezek együtt 2004-ben a világ primer energiaigényének csupán 0,065 százalékát biztosították (napenergia: 0,039, szélenergia: 0,026), miközben a bioenergia 10,6 százalékot, a vízenergia pedig 2,3 százalékot. (Ugyanakkor a 2004-et megelőző évben a villamosenergia-termelésben a vízenergia részaránya 15,9 százalék volt, míg az összes többi megújulóé együttvéve csak 1,9 százalék). Elsősorban tehát ezekre kellene építeni; de vajon mennyi kiaknázatlan lehetőség rejlik még bennük?

Forrás: Getty Images

Bioenergia

Abban mindenki egyetért, hogy 2030-ig a biomasszából termelt valóban megújuló energia mennyisége legfeljebb csak megduplázódhat. A biomassza-termelés haszna elsősorban a fejlett országokban mutatkozik meg, ezek közül is ott, ahol sok az erdő. Továbbá, a fa energiacélú tömeges előállítása konkurálna az ipari célú fáéval; a fa nehéz, szállítása pedig energiaigényes, így a fával való tüzelés főleg akkor hatékony, ha a felhasználás helye közel van a kitermeléséhez. Ezek fontos korlátozások, pláne ha tudjuk, hogy 2025-ben az emberiség kétharmada városokban, ezen belül sokan megapoliszokban fognak élni.

Mi a helyzet a bioüzemanyaggal, a biomassza-felhasználás e speciális esetével? A biomasszával az a gond, hogy a növényi fotoszintézis csak körülbelül 1 százalékos hatásfokkal alakítja át a napenergiát kémiai energiává, és a termesztés hamar eléri terjeszkedésének korlátait. Az első generációs bioüzemanyagok kizárólag élelmiszernövényeken (kukorica, búza, repce, répa, cukornád stb.) alapulnak. A fejlett országok azzal támogatják előállításukat, hogy többet fizetnek értük, mint amennyit ténylegesen érnek. Így viszont az élelmiszer-termények is drágulnak, akkor is, ha nincs energetikai felhasználásuk, hiszen a termőföld felhasználásáért folyik a harc. Ford Runge és Benjamin Senauer professzor (Minnesotai Egyetem) kimutatta: egy nagy amerikai személygépkocsi 80 liter etanollal való feltöltéséhez megközelítőleg 220 kg kukoricára van szükség; ez annyi kalóriát tartalmaz, amennyi egy embernek egy évre elég. Mexikóban 2006 végén zavargások törtek ki, amikor a kukoricaliszt ára megduplázódott: ott ez a termény a táplálkozás alapja, a szomszédos USA-ban viszont az etanol fő forrása. Runge és Senauer számításai szerint az alapélelmiszerek árának 1 százalékos növelése további 16 millió embert tesz alultáplálttá. Az ENSZ élelmezésjogi szakembere, Jean Ziegler 2007 októberében ezzel kapcsolatban egyenesen az emberiség elleni bűntettről beszélt.

Ígéretesebbek a második generációs üzemanyagok, amelyeket faanyagból (például faforgácsból, fűrészporból) vagy szalmából nyernének. A lignin, a hemicellulóz és a cellulóz, e nagyon ellenálló növényi molekulák jelenléte azonban igen komoly problémákat okoz. E hosszú szénláncokat elemi cukrokra kellene lebontani, amihez kevéssé energiaigényes módszerekre lenne szükség, pl. újfajta enzimek kifejlesztésével, ám ezek a módszerek még nem elérhetőek. Úgy tartják, hogy a második generációs üzemanyagok jelenléte csak 2015-20 között válik számottevővé. A Global Chance szerint 2030-ig az emberiség legfeljebb 95 Mtoe-t nyerhet évente a biomasszától és a bioüzemanyagtól összesen.

IPCC: lesz jelentés a megújuló energiaforrásokról is
Mint arról korábban részletesen beszámoltunk, az ENSZ Klímaváltozási Kormányközi Testülete (IPCC) elfogadta a klímaváltozás és a globális vízhelyzet viszonyát vizsgáló különjelentést. A testület a közelmúltban Budapesten ülésezett, és megállapodtak abban is, hogy a megújuló energiaforrásokról is készül egy különjelentés. Ebben sorra veszik az összes megújuló energiaforrás alkalmazási lehetőségeit az energiatakarékosság és – hatékonyság függvényében, tovább azt is megvizsgálják, hogy egyes típusaik használata milyen esetleges negatív következményekkel járhat.

A vízenergia telítve

Térjünk át a vízenergiára, a megújuló energiák második nehézsúlyú versenyzőjére. 2030-ra még a vízenergia-termelés megkettőződése is idealisztikusnak tűnik. Ennek oka, hogy az iparilag fejlett országokban az alkalmas helyek szinte már mind kiépültek, pedig csak a fejlett országokban volna pénz a beruházásokra. A fejlődő országokban nem olyan egyszerű megküzdeni a technikai nehézségekkel és tőkét találni e gyakran “fáraói méretű” munkákra, főleg, mivel az alkalmas helyszínek olykor igen messze esnek a felhasználás zónáitól. Az ilyen helyeken több száz kilométernyi magasfeszültségű vezetéket kellene elhelyezni, ami a karbantartás és az őrzés szempontjából egyaránt problematikus. A legtöbb szakértő így kétségesnek tartja, hogy a vízenergia-termelés 2030-ra 30 százaléknál többel lenne növelhető, amit a Global Chance körülbelül 15 Mtoe-ként ad meg.

Forrás: Getty Images

Az előállított megújuló energia mennyisége szempontjából a világtermelésben a harmadik helyen a geotermikus energia (0,44 százalék) áll, ám ennek is megvannak a korlátai. Az általában vulkáni tevékenységhez kötött megfelelő helyszínekből kevés van; kivételt jelent Izland: itt az energia 70 százaléka geotermikus. A mélységi geotermikus energia esetében a hőt több ezer méter mélységben találjuk. Az ennek kinyeréséhez szükséges fúrások költségessége miatt a mélységi geotermikus energia termelésének gazdasági hozama egyelőre kétséges; a Global Chance ezt a vertikumot csak 2 Mtoe-kel díjazza.

Problémás energiatárolás, instabil rendszerek

Nem beszéltünk még a két emblematikus megújuló energiaforrásról, a szél- és a napenergiáról. Növekedésük ma fantasztikus mértékű, ám a növekedés az iparban ismert szabály alapján bizonyos határ után szükségszerűen le fog lassulni.

E két energiaforrás hátránya, hogy nem garantálnak szabályos, állandó teljesítményt, nagy mennyiségű elektromos áramot pedig még ma sem tudunk tárolni. Ha tehát egy meteorológiai szeszély miatt több ezer szélerőmű egyszerre állna le, az az egész hálózatot destabilizálhatná. (Ugyanez a gond, ha egyszerre túl sok kezd el működni.) A hálózat egy részének túlterhelése miatt előfordulhat, hogy az egész hálózat összeomlik. “Egy hálózat maximum 30-40 százaléknyi időszakos energiát visel el. A szélerőmű vagy a napelem-rendszer évi átlagban, az időszakosság miatt, elméleti maximális teljesítményének csak ötödét produkálja. Így az az időszakos energia, amelyet egy hálózat évente szállítani képes, nem haladja meg a 8 százalékot, s ez a mennyiség az összes lehetséges plusz eljárás (összekapcsolások, tárolás) bevetésével is csupán 16 százalék” – mutat rá Patrick Jourde, a francia atomenergia ügynökség (Commissariat a l’Énergie Atomique, CEA) kutatója. A szakma nagy része osztja e nézetet. Sokan úgy vélik, hogy a 2006. november 6-i, európai méretű rendszerszakadás oka a hálózat instabilitása volt, amelyet a németországi szélerőművek számának hirtelen megsokszorozódása váltott ki.

Magasabb támogatás a megújuló energiákhoz
A 2008-as lakossági energiatakarékossági pályázatokon a legnagyobb segítséget a megújuló energiafelhasználást eredményező beruházásokhoz biztosítja a magyar kormány. A támogatható tevékenységek között szerepel a hőenergia vagy a villamosenergia-termelő kapacitások létesítése, a biomassza, a geotermikus energia, a szélenergia felhasználásának, valamint a szerves hulladék energetikai felhasználásának a növelése.
Pályázni lehet továbbá a napenergia hasznosításához (például napkollektorok, napelemek létesítéséhez), a megújuló energiával üzemelő alternatív, földgázt kiváltó berendezések létesítéséhez, illetve hőszivattyúk telepítéséhez, de a vízenergia-felhasználás növeléséhez is. A beruházáshoz 25 százalék, de legfeljebb egymillió forint igényelhető lakásonként. A vissza nem térítendő támogatások mellett valamennyi pályázó jogosulttá válik a “Sikeres Magyarországért” Lakossági Energiatakarékossági Hitelprogram keretében kedvezményes hiteligénylésre is. A témáról részletesen Üzleteti Negyed cikkében.

“Azt, hogy egy hálózat maximum 30-40 százaléknyi időszakos energiát viseljen el, ma már semmilyen műszaki korlátozás nem indokolja” – állítja Guillaume Duclos szélerőmű-specialista -, “hiszen ez az arány az 1940-es évek óta változatlan.” Duclos szerint a limit szimpla előítéleten alapszik, hiszen az európai hálózatok ma már össze vannak kapcsolva.

Nehéz tehát tisztán látni. Jean-Louis Bal, a francia Környezetvédelmi és Energiagazdálkodási Ügynökség (Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie, ADEME) megújuló energia részlegének igazgatója szerint el lehetne jutni oda, hogy a hálózati áram 15-, esetleg 20%-a szélerőművekből származzon. Mindenesetre, ha ezt az optimista számot készpénznek vennénk is, a technológia mai szintjén egy hálózaton a szélerőmű-energia a 20 százalékot nem lépheti túl.

Marad a napenergia. Ez azonban ma 5-10-szer annyiba kerül, mint a szélenergia. Hogy ez az ár csökkenni fog-e, vagy csak a gyártók ígérik, szintén nagy kérdés. Ami biztos, hogy ennek a technológiának valóban helye van a hálózaton kívüli alkalmazásokban. Ide tartozik a kis teljesítményű készülékek üzemeltetése vagy bolygónk ama 1,6 milliárd lakójának energiaellátása, akik nem férnek hozzá semmilyen hálózathoz (ők főként a trópusokon élnek). A napenergiának viszont nem sok haszna van a fejlett ipari országokban, ahol a már meglévő hálózat szinte az egész lakosságot kiszolgálja. A napenergia másik nagy lehetősége a szakértők szerint a termikus hasznosítás, például a fűtés terén.

Összességében a Global Chance úgy becsüli, hogy a szélenergiára 20, a termikusra 10, a napelem-rendszerekre pedig 2-19 Mtoe eshet, attól függően, milyen lesz a technológiai fejlődés. Ha ezekhez adjuk a biomassza 95 Mtoe-ét, a vízenergia 15 Mtoe-ét és a geotermikus 2 Mtoe-ét, akkor megközelítjük az évi 150 Mtoe-t. Ott, ahol 400 kellene ahhoz, hogy eleget tegyünk az évi, várhatóan 550 Mtoe olajegyenértékes energiaigény-növekedésnek úgy, hogy eközben a klimatikus tényezőt is figyelembe vesszük.

Forrás: Getty Images

Marad az energiatakarékosság

Egy távolabbi jövőben – fejlettebb technológia mellett – a zöld energiák jóval nagyobb súlyt kaphatnak. Csakhogy már nincs sok időnk: a klimatikus óra ellenünk dolgozik. Mi lehet a megoldás? Az energiakínálat oldalán természetesen ott van még az atomenergia, még akkor is, ha a biztonsággal és a hulladékkal egyes vélekedések szerint vannak problémák. Megoldásként kínálkozik még a szén-dioxid megkötése és földalatti tárolása, ami lehetővé tenné, hogy továbbra is szenet és gázt használjunk; ám valószínűtlen, hogy ez az eljárás a következő 20 évben általánossá válna. Marad tehát a kereslet csökkentése, vagyis az energiatakarékosság, illetve az energiahatékonyság növelése: a korszerű berendezésekkel ugyanannyi hasznos munka elvégzése kevesebb energiát igénnyel, kevesebb veszteséggel.

A Science et Vie 2008. márciusi száma alapján összeállította: Jakabffy Éva, az Energetikai Szakkollégium Egyesület segítségével.

Forrás: origo.hu