Mani kövek

Spectator: A megújulás korlátai (1)

A British Petrol globális energiaipari statisztikai adatai szerint 2018-ban a világ energiaigénye 2,9% -kal nőtt, és a széndioxid-kibocsátás pedig 2,0% -kal növekedett  gyorsabban, mint bármikor 2010 óta. A földgázfogyasztás és a termelés több mint 5% -kal nőtt, amely a kereslet és a termelés egyik legerősebb növekedési üteme volt több, mint 30 éve. A megújuló energiaforrások aránya mindössze 14,5% -kal nőtt, de ez még mindig csak a teljes energiatermelés növekedésének egyharmadát tette ki. A szénfelhasználás  és a termelés ugyancsak növekedett az előző, hároméves csökkenés (2014–2016) után. Az energiaigény és a hozzá kapcsolódó CO2 kibocsátás tehát megállás nélkül növekedett az előző évben is; a megújulók arányának számottevő növekedésével szemben a szénhidrogének felhasználásának növekedése még mindig a duplája. A megújulók aránya pedig ténylegesen jóval lassabb növekedést mutat, az elektromos energia termelésében ezeknek az együttes részesedés még csak 9,3 %. Miért nem gyorsabb és hatásosabb ezeknek az energiaforrásoknak a bevonása az energia ellátásba, dacára annak, hogy jól ismert módon már egy átmeneti szakaszban kellene lenni? A szakmai előrejelzések szerint 2050-ig a fosszilis energiahordozókat teljes egészében megújulókkal kellene helyettesíteni ahhoz, hogy a globális klímaváltozás hatásai legalább részben kivédhetőek legyenek.

Tárgyilagosan és nem túldimenzionálva a zöld energia lehetőségeit, számos olyan akadály van, amelyekkel számolni kell.

A becslések szerint az elkövetkező 30 évben a jelenlegi igények ütemét figyelembevéve a világ energiatermelését meg kell duplázni, éspedig úgy, hogy ezen belül a megújulók részesedését a jelenleginek a hatvanszorosára szükséges növelni. Ehhez a tudományos és jórészt a technológiai háttér is lényegében rendelkezésre áll, a még fennálló problémák pedig hosszútávon megoldhatók. Az ismert gyakorlati akadályok ismeretében, az átálláshoz rendelkezésre álló időt számos kutató rövidnek találja. Tény azonban, hogy jelenleg a megújulókra fordított befektetések mindössze egytizede annak, ami időarányosan szükséges lenne. Az akadályok, amelyek az új technológiára történő áttérés előtt állnak, többrétűek.

Léteznek olyan akadályok, amelyek a a fizika törvényeiből következnek, és amelyek műszakilag átléphetetlenek. (Például az un. Betz-határ, amely a szélturbina esetében azt jelenti, hogy a szél munkaképességének 59,3 %-át mozgási energia  emészt fel. További fizikai természetű akadály, vagy korlátozás, a napelemek elhelyezéséhez szükséges hatalmas felületeken a biztonságos rögzítések megoldása.

Vannak egyszerű, de egyelőre megoldatlan korlátok, amelyek akadályozzák a megújuló technológiák irányában a gyorsabb ütemű átmenetet, mint például a megújuló energiatermelő létesítményekhez szüksége infrastruktúra gyártása, és a termelő kapacitások bővítése, ami napjainkban egyelőre szűk keresztmetszetet alkot.  Már most előrelátható probléma, a jövőbeli technológiák egy részéhet szükséges ritka fémek beszerzése, és folyamatos biztosítása a gyártáshoz.

A várható, de már most is elég széles körben tapasztalható problémák másik csoportját a társadalmi hatások jelenthetik. A drága berendezések, a költséges infrastruktúra kialakításával szembesülve a társadalom egy részében meghökkenést, vagy akár negatív reakciót válthat ki a változás. Ráadásul a felismeréssel nagyjából egyidőben a régóta fennálló fogyasztási szokások szükségszerű átalakulása is megkezdődik. A korábbi életvitelben, és fogyasztási szokásokban kényszerűen megjelenő változások is társadalmi ellenállást szülhetnek (ilyenek lehetnek például a személygépkocsi tulajdonlással és használattal kapcsolatosan bekövetkező változások). Törvényszerű,  hogy az energiaipar addigi meghatározó csoportjai, a változás esetleges társadalmi-gazdasági támogatottságának csökkenése miatt, felbátorodott kritikus attitűddel válaszolnak és a saját – nem csekély befolyásukkal érvényesíthető – érveiket sorakoztatják fel.  (Ilyenek pl. az esetenként féligazságokat tartalmazó fenntarthatósági jelentéseik.) A regnáló kormányzatok, és a meghatározó befolyással rendelkező pénzügyi és befektetői körök ugyancsak ambivalensen viselkednek a várható változás, és a befektetői szempontból hosszú átmeneti időszak kezelésével kapcsolatosan.

Az energiaátmenetnek – előreláthatóan – valóban több korlátozó tényezője, és objektív jelentős akadálya van, amelyeket feltétlenül figyelembe kell venni. Ezek az akadályok azonban olyanok, amelyeket tudomásul kell venni, és az átmeneti időszak megújítási rendszerét ezek ismeretében szükséges kialakítani.

A megújuló energia előállítására alkalmas létesítmények lényegesen nagyobb területet igényelnek, mint a fosszilis energiáé. Ez a tényező pedig megkerülhetetlen, mert valamilyen mértékben érinti a lakosságot, nem csak a mezőgazdasági és erdőterületeket illetően, hanem a lakott környezetre vonatkozóan is. Jelentős kiterjedésű területekről van szó. 1 MW teljesítényű napelemek csoportja, a kiszolgáló infrastruktúrával együtt 10 100 m² területet igényelnek,  a szélerőmű-park pedig 203 000 m² (turbinák közti távolság és védőzóna figyelembevételével, mert önmagában egy turbina csak 6000 m² területet) igényel.  Mindössze a nagyságrend szemléltetéséül: a világ jelenlegi energiafogyasztásának évenkénti növekedésének figyelembe vételével, évente 350 ezer, egyenként 2 MW-os turbina üzembe helyezére lenne szükség, ami – ugyancsak évente – egy Nagy-Britannia méretű új terület szélerőművekkel történő lefedését jelentené, vagy 50 év időtávon belül Oroszország területe felének igénybevételét. A területigényből fakadó fizikai korlát átlépésének megkísérlése, természetesen azonnal társadalmi ellenállást is élesztene („csak ne az én telkemen”), arról nem beszélve, hogy lakókörnyezethez közel nem lehet létesíteni, a szélturbinák nagyon jelentős zaja miatt.

További probléma, hogy míg a fosszilis üzemanyagok nagy mennyiségű energiát termelnek, viszonylag kis méretű erőművekben, addig a különféle megújulók nagy kiterjedésű létesítményekben keletkeznek, amelyek szerkezete akár tízszer több acélt tartalmaz, mint a nem megújulókat hasznosító egységeké (azaz nagyobb ökológiai „lábnyom” a jellemző). Területre vetítve is szembeszökőek a különbségek; a szél- és napenergiát az energetikai szakírók ezért néha „híg energiá”-nak is szokták említeni.

A szakaszosan termelő fotovoltaikus létesítmények zökkenőmentes működtetéséhez ma még nem ismert megvalósítottan elegendő kapacitású tárolórendszer, és az átviteli rendszer szinte teljes átalakítására van szükség, az ellátás törvényszerű szakaszosságának áthidalására.

Már most is látható, hogy hatalmas mennyiségű acél, beton, ritkaföldfém szükséges a jövőbeli erőművi létesítmények felépítéséhez, ami természetesen az abban az időszakban aktuális energiaigényt is (és a ÜHG kibocsátást is, ha nem valósul meg hatékonyabb csapdázási technológia)  növelni fogja. Például több alumínium gyártására lesz szükség, részben építési célokra, részben ritkaföldfém előállításához (az alumínium előállításának mellékterméke a gallium ritkaföldfém), de ugyenez az igény más fémek tekintetében is fel fog merülni. Ki kell találni tehát, hogy ne ördögi kör alakuljon ki az energiatermelés és anyagi alkotórészek előállítása során. Az energetikai és egyéb erőforrások ésszerű korlátozása nem megvalósíthatatlan, azonban tekintettel kell lenni a környezet állapotára és társadalmi tűrőképességre is.

A hosszú, évtizedes átmeneti időszak megoldandó problémája lesz, a megújulókból származó elektromos energia megszakított/időszakos termelésének technikai áthidalása (tárolás), a megszakítások kezelése. Az akkumulátorokban történő tárolás valójában – a már ismert műszaki megoldások mentén – részben megoldhatatlan nagy mennyiségben, részben pedig pokolian drága tárolást jelent, és ellátásbiztonsági szempontól sem kifogástalan. Egyértelmű, hogy nem az árak csökkenése fog megoldást jelenteni, hanem egy, ma még nem körvonalazható technológiai innováció. A szolgáltatás folyamatossága nyilvánvalóan a társadalom részérő alapvető és jogos igény.

A megújuló energiák alkalmazásának további, és könnyen belátható korlátja, hogy a villamos energia nem helyettesítheti a gazdaság minden területén a folyékony tüzelőanyagokat. A légi közlekedés eszközeitől a nagy teljesítményű egyéb járművekig, a tárolt elektromos energia nem jelent gyakorlati alternatívát. Nem beszélve az ipar egyéb területeiről (műanyagipar, agrokémia, acélgyártás), ahol a fosszilis anyagok egyelőre nem kiválthatóak, de több más iparág (pl. a cementgyártás, alumíniumipar) létesítményei sem üzemelhetnének zökkenőmentesen fosszilis energiahordozókból származó energia nélkül. Sajnos a helyettesítés lehetőségeit kereső műszaki megoldások csak kísérleti szakaszban vannak egyelőre, és a kísérleti megoldások rendszerszintű alkalmazása el sem kezdődött, innovációs utak még a távoli jövőben lehetnek.

Viszonylag kevés szó esik egy további, a fentiekhez kapcsolódó, és legalább ennyire súlyos problémáról. A megújulókra történő energetikai áttérés pénzügyi oldaláról. Ma a világon – üzemanyagtípust figyelmen kívül hagyva – 52500 erőmű működik, többségük még bőven az üzemidő élettartamon belül. A többség fosszilis energiát használ, és az üvegházhatású gázok legjelentősebb kibocsátói. Gyorsabb ütemű leállításukra nincs remény, ahogyan a módfelett környezetkárosító, és jelenleg is drágán üzemelő, nehezen kitermelhető szénhidrogének termelése is folyik. Másfelől a megújuló energiát termelő egységek létesítési költségei tagadhatatlanul magasak,  megtérülésük messze a befektetői elvárások mögött van, és a kezdeti időszakhoz társult kockázat is szokatlanul magas. Az energetikai átmenet első szakaszának sikeréhez, óvatos becslések szerint, csak a szél- és napenergia szektorban 2030-ig 14 trillió (14 x 10¹²) dollár befektetést lenne szükséges eszközölni. Ezzel szemben a befektetői óvatosság az akkumulátor fejlesztés, és gyártás irányába mozdította el a tőkét, és itt eszközöltek a legutóbbi időben 10 milliárd dollár befektetést. A források eloszlásának aránytalansága tehát nyilvánvaló.

A fentiekben áttekintett korlátok miatt teljesen bizonyos, hogy a megújulók belátható időn belül nem fogják tudni pótolni a fosszilis forrásokat, a világgazdaság működésének most látható keretein belül. Az átmenet során reálisan azt lehet elérni, hogy az energiaforrások 30 – 50 % részarányt érjenek el az energiamixben, ennek időtartamára azonban nem nagyon készült becslés. Viszont időközben a fosszilis források is rohamosan csökkenek majd, kevesebb energia fog várhatóan rendelkezésre állni, és ez adott mértékben csökkenteni, korlátozni fogja várhatóan a világ gazdasági növekedését. A megújulókkal kapcsolatos objektív korlátokat célszerű, és fontos legalább körvonalaiban ismerni, mert így nem ébred túlzott és irreális várakozások az energiahordozók ezen csoportja iránt. Néhány további, talán nem lényegtelen részletre a következő cikk igyekszik majd rávilágítani.

Talán elkedvetlenítő ezekről a korlátokról olvasni. Álljon most mégis itt egy nagyon személyes megjegyzés. Gépészmérnök nagyapám hagyatékából őrzök – számos könyv között – egy érdekes könyvsorozatot. Több mint 100 évvel ezelőtt, 1910-ben jelent meg magyarul is. A kötetek összefoglalják azokat az eredményeket, amelyek a századforduló táján a technika, és tudomány addig elért. Nem utópiákat, hanem eredményeket tartalmaznak. Megmosolyogtató lenne persze részletezni – visszatekintve a mából -, hogy azokat az eredményeket az emberiség azóta milyen hihetetlen mértékben túlszárnyalta. A mosolygás helyett legyen inkább tanulság: nagyon sokat el lehet érni az emberi tudással. Ma a világ már – némi túlzással – globális falu. Miért ne lehetne ésszel működtetni?

2019. 07. 21.

Iratkozz fel most!

Ha tetszett a cikk, de még olvasnál, ha esténként van időd leülni a gép elé, akkor légy az előfizetőnk a Szalonnázón. Naponta 18 órakor élesedő további 3 cikket ajánlunk, jellemzően szintén olyan magyar és nemzetközi közéletet, lényegében az életünket érintő témákról, amelyeket fontosnak tartunk, de nem férnek bele a Szalonna napi kínálatába. Szeretettel várunk!

Tovább