KÖRNYEZETBARÁT ENERGIAFELHASZNÁLÁS,

Budapesti Gazdasági Főiskola KÜLKERESKEDELMI FŐISKOLAI KAR GAZDASÁGDIPLOMÁCIA ÉS NEMZETKÖZI MENEDZSMENT SZAK Nappali tagozat EU-kapcsolatok szakirány KÖRNYEZETBARÁT ENERGIAFELHASZNÁLÁS, avagy a megújuló energiaforrások általános jellemzése, az Európai Unióban és hazánkban betöltött szerepe Budapest, 2003. Készítette: Pap Éva

Bevezetés... 8 1. A megújuló energiaforrások csoportosítása... 10 2. A megújuló energiaforrások jellemzői... 10 2.1. Biomassza...10 2.1.1. A szilárd biomassza hasznosítása...11 2.1.1.1. A szilárd biomassza-hasznosítás környezeti hatása...11 2.1.2. A bioüzemanyagok hasznosítása...12 2.1.2.1. A bioüzemanyag-hasznosítás környezeti hatása...13 2.1.3. A biogáz hasznosítása...13 2.1.3.1. A biogáz-hasznosítás környezeti hatása...14 2.2. Geotermikus energia...14 2.3. Napenergia...15 2.3.1. A napenergia hasznosítása...16 2.3.1.1. Villamosenergia-termelés...16 2.3.1.2. Hőtermelés...16 2.4. Szélenergia...17 2.5. Vízenergia...18 2.5.1. A vízenergia-hasznosítás környezeti hatása...18 3. Miért fontos a megújulók arányának növelése?... 19 4. A megújuló energiaforrások térnyerését akadályozó tényezők... 20 5. A megújuló energiaforrások jövőben betöltött szerepére vonatkozó prognózis... 21 6. Az Európai Unió energiapolitikája... 22 6.1. Az Energia Charta...23 6.2. A piac liberalizálása...24 6.2.1. A 96/92/EK Irányelv...25 7. A megújuló energiaforrások használatának szükségessége az Európai Unióban... 26 7.1. Külső függőség...28 7.2. Környezetvédelem...29 3

8. A megújulók aktuális helyzete és a jövőre vonatkozó célkitűzések... 30 9. Az alternatív energiaforrások szerepe az Európai Unión belül... 31 9.1. Biomassza...31 9.1.1. Szilárd biomassza...31 9.1.1.1. A Campaign for Take Off és a Fehér Könyv célkitűzései...32 9.1.2. Bioüzemanyagok...33 9.1.2.1. A Campaign for Take Off és a Fehér Könyv célkitűzései...34 9.1.3. Biogáz...35 9.1.3.1. A Campaign for Take Off és a Fehér Könyv célkitűzései...37 9.1.4. A biomassza hasznosításban élen járó tagállamok eredményei és az általuk felhasznált eszközök...38 9.1.4.1. Ausztria...38 9.1.4.2. Dánia...39 9.1.4.3. Finnország...39 9.1.4.4. Franciaország...41 9.1.4.5. Németország...41 9.1.4.6. Spanyolország...42 9.1.4.7. Svédország...42 9.2. Geotermikus energia...43 9.2.1. Villamosenergia-termelés...43 9.2.2. Hőenergia-termelés...43 9.2.2.1. Közvetlen hasznosítás...44 9.2.2.2. Hőszivattyú alkalmazásával történő hőenergia-termelés...44 9.2.3. A Fehér Könyv célkitűzései...45 9.3. Napenergia...47 9.3.1. Napkollektor...47 9.3.1.1. A Campaign for Take Off és a Fehér Könyv célkitűzései...49 9.3.2. Napelem...50 9.3.2.1. A Campaign for Take Off és a Fehér Könyv célkitűzései...51 9.4. Szélenergia...52 9.4.1. A Campaign for Take Off és a Fehér Könyv célkitűzései...54 4

9.5. Vízenergia...55 9.5.1. A Fehér Könyv célkitűzései...56 10. A megújulókra vonatkozó direktívák az EU-ban... 57 10.1. A 2001/77/EK Irányelv...57 10.2. A 2003/30/ EK Irányelv...58 11. A megújuló energiaforrások térnyerését támogató eszközök... 59 11.1. Feed-in law megállapodások...59 11.2. Tenderkiírás...59 11.3. Zöldbizonyítványok...59 11.4. Garantált átvételi áras modell...60 11.5. A fosszilis energiahordozókra kivetett adó...60 12. Közösségi Programok... 61 12.1. Az 1998-2002-es ötödik K+F keretprogram...61 12.2. SAVE...62 12.3. ALTENER...62 12.4. ALTENER II...63 12.5. JOULE THERMIE...63 12.6. ENERGIE...64 12.7. SYNERGY...64 12.8. Campaign for Take Off...65 12.9. Intelligens energia Európa számára (IEE)...67 12.9.1. ALTENER (5-7)...68 13. A rendszerváltás utáni magyar energiapolitika... 69 13.1. Hazánk energiafelhasználása...71 14. Magyarország uniós csatlakozással kapcsolatos feladatai... 72 15. A megújuló energiaforrások használatának szükségessége Magyarországon... 74 15.1. Külső függőség...74 15.2. Környezetvédelem...74 16. Az alternatív energiaforrások szerepe Magyarországon... 75 16.1. Biomassza...75 16.1.1. Szilárd biomassza...75 5

16.1.1.1. Mezőgazdasági eredetű biomassza potenciálunk...76 16.1.1.2. Erdőgazdasági eredetű biomassza...78 16.1.1.3. Energiaültetvények...78 16.1.2. Bioüzemanyagok...79 16.1.2.1. Bioalkohol...79 16.1.2.2. Biodízel...79 16.1.3. Biogáz...81 16.2. Geotermikus energia...81 16.3. Szélenergia...83 16.4. Napenergia...84 16.5. Vízenergia...85 17. A megújulókra vonatkozó magyar jogforrások... 85 17.1. Villamos energia törvény...85 17.1.1. A törvény megújuló energiaforrásokra vonatkozó rendelkezései...86 17.2. A 18/2003. (II. 19.) Kormány rendelet...88 17.3. A 24/2003. (IV. 24.) GKM rendelet...89 18. A megújuló energiaforrások hasznosítását támogató programok... 92 18.1. Hazai támogatások...92 18.1.1. Nemzeti Energiatakarékossági Program (NEP)...92 18.1.2. Energiatakarékossági Stratégia és Cselekvési Program...92 18.1.3. Energia Hitel Program (EHP)...93 18.1.4. Környezetvédelmi Alap Célfeladat (KAC)...93 18.1.5. Az Országos Műszaki Fejlesztési Bizottság (OMFB) támogatási rendszere...93 18.1.6. Az FVM támogatási rendszere...94 18.2. Nemzetközi Források...94 18.2.1. Phare Társfinanszírozású hitel...94 18.2.2. Phare CBC (Határmenti együttműködési program)...94 18.2.3. Energiatakarékossági Hitel Alap (EHA, Német Szénsegély)...94 19. Esettanulmány: Közép-magyarországi Innovációs Központ... 95 19.1. A MEIC stratégiája...96 19.1.1. Demonstrációs, információs és oktatási központ kialakítása...96 6

19.1.2. K+F tevékenységet szolgáló innovációs és inkubátor központ kialakítása...97 19.1.3. A megújuló energiaforrások hasznosításával foglalkozó kis- és középvállalkozások piacra segítése...98 19.1.4. A megújulók felhasználását elősegítő szakmai és üzleti kapcsolatok kialakítása, a finanszírozási források felkutatása...98 19.2. A CHIC Nap, szél, víz - Energia régen, energiatakarékosság most! elnevezésű projektjének bemutatása...99 20. Befejezés... 100 Táblázatok jegyzéke... 102 Ábrák jegyzéke... 103 Mellékletek jegyzéke... 104 1. Melléklet...105 2. Melléklet...106 3. Melléklet...107 4. Melléklet...108 5. Melléklet...109 Irodalomjegyzék... 110 Interjúk... 117 7

Bevezetés A gazdasági növekedés következtében kialakult, egyre nagyobb méretet öltő energiaellátási probléma világszerte általános gondként merül fel. Az országok energiaigénye folyamatosan nő, 2001-ben a világ primer energiafelhasználása már 10 038 Mtoe 1 volt. [72] Ez a folyamat több tényezőre vezethető vissza. Egyik oka a népesség növekedése: a demográfusok prognózisa szerint 2050-ig a Föld lakossága 8-10 milliárdra duzzad. [26] Az energiaigény a népesség számának emelkedésével párhuzamosan nő. Egyre többen választják a városi életmódot, ami szintén fokozottabb energiafelhasználáshoz vezet. Azok a fejlődő országok is fenyegetik az energiaellátás biztonságát, melyek napjainkban indulnak el az iparosodás útján, hiszen ezek energiaszükséglete a korábbiakhoz képest megsokszorozódik. A XX. században elsősorban a fejlett országok energiafelhasználása volt meghatározó, a XXI. században azonban előreláthatólag a növekmény 80%-a a fejlődő országokban realizálódik majd. Súlyosbítja a helyzetet, hogy jelenleg világviszonylatban az igények 85%-át fosszilis energiahordozókból fedezik. A felhasználás napjainkban jellemző mértékű növekedése mellett ezek az energiaforrások rövid időn belül már nem lesznek elegendőek a szükségletek fedezésére, ráadásul használatuk során nagy mennyiségű káros anyag kerül a levegőbe, ami környezeti katasztrófák kialakulásához vezethet. Azért választottam ennek a témának a feldolgozását, mert a környezetszennyező és energiapazarló életvitel következményei már a mai emberek életében, így az enyémben is megjelentek. A fokozott széndioxid kibocsátás hatására kialakult üvegházhatás következtében a Föld felmelegszik, az időjárás kiszámíthatatlanná válik. A levegő minőségének romlása mellett tanúi vagyunk a vizek és a termőföld rohamos elszennyeződésének is. Szakértők becslése szerint hazánkban évente a nemzeti jövedelem egytizedének megfelelő értékű az a kár, amit a környezetszennyezés okozta megbetegedések, az ivóvíz és a levegő szennyeződése, valamint az erdőpusztulás idéznek elő. A problémákra sürgősen megoldást kell találni. Ha nem cselekszünk azonnal, akkor a negatív következmények visszafordíthatatlanná válnak. A szakdolgozatomban elemzett megújuló energiaforrások fokozottabb használata több problémára is megoldást jelentene. 1 Mtoe = Million tonnes of oil equivalent = 1 millió tonna olajjal egyenértékű 8

Ezek az energiaforrások nem merülnek ki, és használatuk során egyáltalán nem, vagy a hagyományos energiahordozóknál lényegesen kisebb mértékben szennyezik környezetünket. Dolgozatomban három nagy témakörrel foglalkozok. Az első öt fejezet a megújuló energiaforrások globális megközelítését tartalmazza. Ebben a részben írok a megújulók csoportosításáról, jellemzőiről, hasznosítási lehetőségeiről, elemzem arányuk növelésének fontosságát és nagyobb mértékű használatuk akadályait, valamint felvázolom a szerepükre vonatkozó jövőképet. A hatodik fejezettől kezdődően az Európai Unió szempontjából közelítem meg a megújuló energiaforrásokat. Az uniós energiapolitika lényeges elemeinek felvázolása után ismertetem, hogy miért van szükség a megújulók fokozottabb alkalmazására, milyen célkitűzései vannak az Európai Uniónak erre vonatkozólag, milyen szerepe van az egyes energiaforrásoknak, valamint összefoglalom a direktívákat, a térnyerést támogató eszközöket és a közösségi programokat. A tizenharmadik fejezettől kezdve Magyarország szemszögéből elemzem az előbbieket, kiegészítve hazánk csatlakozásból eredendő feladataival, valamint a Közép-magyarországi Innovációs Központról szóló esettanulmánnyal. 9

1. A megújuló energiaforrások csoportosítása Az alábbi táblázat a megújuló energiaforrások fajtáit foglalja össze. 1. Táblázat: A megújuló energiaforrások csoportosítása Feltétel nélkül megújuló energiaforrások Feltételesen megújuló energiaforrások Mezőgazdasági energia Hulladék energia Forrás: személyes közlés, dr. Pálvölgyi Tamás Napenergia Vízenergia Geotermikus energia Szélenergia Mezőgazdasági hulladék (biomassza) Energetikai célú ültetvények Energiaerdő, energiafű Biodízel Bioetanol Biogáz Hulladékégetés Depónia gáz A megújuló energiaforrásoknak két nagy csoportját különböztetjük meg: a feltétel nélkül és a feltételesen megújulókat. Az első csoportba sorolható a nap-, a víz, a geotermikus- és a szélenergia. A feltételesen megújuló energiaforrásokhoz tartoznak a mezőgazdasági és a hulladékból származó energiák. A mezőgazdasági energia kategóriáján belül megkülönböztetjük a mezőgazdasági hulladékot, az energetikai célú ültetvényeket és a biogázt. A hulladék energiához tartozik a depónia gáz, valamint a hulladék elégetése során felszabaduló energia. 2. A megújuló energiaforrások jellemzői A következőkben az egyes megújuló energiaforrások legfőbb jellemzőit és hasznosítási lehetőségeit ismertetem. 2.1. Biomassza Biomasszának nevezzük az összes élő és nemrég elhalt szervezetet, melyek a szárazföldön és a vizekben fellelhetők, a mikrobiológiai iparok termékeit, valamint 10

transzformáció során létrejött termékeket. [1] Megkülönböztetünk elsődleges, másodlagos és harmadlagos biomasszát. Az első természetes vegetáció útján (erdő, rét, legelő, stb.), a második az állattenyésztés fő- és melléktermékeiként, a harmadik pedig a feldolgozó iparok, valamint az emberi életműködés melléktermékeiből jön létre. A biomasszát energetikai szempontból már az ősidők óta hasznosítják. Energetikai célokra csak akkora mennyiséget szabad felhasználni, hogy a maradékból biztosítható legyen a lakosság számára szükséges táplálék mennyisége és a talaj tápanyag-utánpótlása. Halmazállapotának megfelelően a biomasszát különböző célokra lehet felhasználni: a szilárd biomasszát tüzelőanyagként, a folyékony halmazállapotút tüzelő- és üzemanyagként, a biogázt pedig leginkább tüzelőanyagként alkalmazzák. 2.1.1. A szilárd biomassza hasznosítása Tüzelési célra mezőgazdasági és szántóföldi melléktermékeket, valamint hulladékokat is fel lehet használni. Jelentős szerepe van a szalmának, ami alacsony betakarítási nedvességtartalommal és jó égési tulajdonságokkal rendelkezik. A kukorica melléktermékei közül a levelet és a kukoricacsutkát égetik el. A kukoricaszárat nem célszerű eltüzelni, mivel 40-65%-os nedvességtartalommal rendelkezik. [1] A hulladékok közül a szőlővenyigét és a gyümölcsnyesedéket kell megemlíteni, melyek magas fűtőértékük miatt jól tüzelhetők. Vannak olyan melléktermékek, amelyek közvetlenül a betakarítást követően már alkalmasak a tüzelésre, másokat át kell alakítani erre a célra. Ha a tüzelőanyag mérete túl nagy, fel kell aprítani. A magas nedvességtartalmú termékeket más, szárazabb tüzelőanyaggal kell keverni, vagy tömöríteni, más néven brikettálni. 2.1.1.1. A szilárd biomassza-hasznosítás környezeti hatása A megújuló energiaforrások hasznosítása jóval kisebb mértékben terheli meg a környezetet, mint a fosszilis energiahordozóké. A biomassza tüzelésekor felszabaduló széndioxid mennyisége a felhalmozódás szempontjából semlegesnek tekinthető, mivel azt az újabban kinőtt növényzet megköti. 11

Van azonban a hasznosításnak negatív környezeti hatása is: A biomassza eltüzelése során nagy mennyiségű kéjgáz keletkezik, ami fokozza az ózonréteg elvékonyodását. A biomasszával működő erőművek kéjgázkibocsátása 78-91-szer nagyobb a barnaszén-tüzelésű, 22-szer a feketeszén-tüzelésű és 20-szor a földgáztüzelésű erőművek kibocsátásánál. [80] Egyes biomassza tüzelőanyagok nagyobb mennyiségben tartalmaznak bizonyos nem kívánatos alkotóelemeket, mint a fosszilis tüzelőanyagok. A szalmában például jóval több klór és kálium van, mint a szénben, minek következtében a hasznosító berendezések korróziós folyamata felgyorsul. Növekszik a talaj és az élővizek elsavanyodásának mértéke, ha a fűtőerőművekben biomasszával helyettesítjük a fűtőolajat vagy a földgázt. A biogén tüzelőanyagok víztartalma nagyobb, mint a fosszilis szilárd tüzelőanyagoké, ezért égetésükkor nagyobb mennyiségű vízpára jut a környezetbe. 2.1.2. A bioüzemanyagok hasznosítása A folyékony bioenergiahordozók legnagyobb előnye, hogy lényegesen nagyobb az energiasűrűségük, mint a többi bioenergiahordozónak. Nem csak tüzelőanyagként, hanem hajtóanyagként is felhasználhatók a hagyományos energiahordozók helyett, illetve azokkal keverve. A bioüzemanyagok nagy része két csoportba sorolható be: a biodízel és az alkoholok csoportjába. A biodízelt 70-80%-ban napraforgóból, repcéből, szójából és különböző pálmafajtákból állítják elő általában sajtolással és oldószeres extrakcióval. [27] A kinyert növényi olaj összetételét tekintve hasonló az ásványi olajakhoz, bizonyos körülmények között helyettesítheti is azokat, ám ez különböző hátrányokkal jár (pl.: át kell alakítani a motort, megnő a motor fogyasztása, kellemetlen szagot bocsát ki, stb.). Ezeket a negatív következményeket átészterezéssel ki lehet küszöbölni, melynek során az olajat lúgos közegben metanollal reagáltatják, és végeredményként biodízelt és glicerint kapnak. 12

Tüzelőanyagként történő alkalmazásuk a nagy tüzelőberendezések esetében nem ütközik akadályba. Kis tüzelőberendezésekben más tüzelőanyaggal történő keverése ajánlott. Az alkoholt cukor, keményítő, vagy cellulóz tartalmú növényekből nyerik (pl.: cukornád, cukorrépa, kukorica, burgonya, búza, árpa, rozs, zab, rizs) fermentálással (erjesztéssel). Tüzeléstechnikai hasznosítására kevés példát találhatunk (pl.: laboratóriumokban). Üzemanyagként történő hasznosítása a nyolcvanas évektől kezdődően vált jelentőssé. A motoralkoholok közül a legelterjedtebb a bioetanol. Az etanol és a benzin keverésével növekszik a tüzelőanyag oktánszáma és oxigén tartalma, ami könnyebbé teszi az égést. Hajtóanyagként metilalkoholt is fel lehet használni, de ebben az esetben nehézségek merülhetnek fel, mivel a metilalkohol nem elegyedik a benzinnel. Mivel az alkohol kisebb energiatartalommal rendelkezik, mint a benzin, alkalmazásakor az üzemanyagtartályokat nagyobbra kell tervezni. 2.1.2.1. A bioüzemanyag-hasznosítás környezeti hatása A biodízel és a bioetanol használata során éppen annyi szén-dioxid szabadul fel, mint amennyit az alapanyagként szolgáló növény azt megelőzőleg megkötött, így egyik sem járul hozzá az üvegházhatás erősödéséhez. A kibocsátott szénmonoxid és a szénhidrogének mennyisége haszongépjárművek esetében jóval alacsonyabb, mint a hagyományos dízel használatakor. A korom mennyisége a felére, vagy még kevesebbre csökken. Meg kell azonban jegyezni, hogy egyes nemrégiben végrehajtott kutatások szerint a repceolaj felhasználásakor több káros anyag kerül a levegőbe, mintha hagyományos gázolajat alkalmaznánk. 2.1.3. A biogáz hasznosítása A biogáz előállítására szinte minden szerves anyag alkalmas, így például a trágya, a zöld növények és az élelmiszeripari hulladékok. A szerves anyagot a fermentálás során oxigéntől elzártan, metanogén baktériumok jelenlétében kell tartani. A gyakorlatban a kiindulási anyag kb. 50%-a bontható le. Az előállításhoz szükséges hőmérséklet a jelenlévő baktériumtörzsek fajtájától függ. A szerves anyagok lebomlása biogáz reaktorban 2 óra alatt végbemegy, miközben ez a folyamat a szeméttelepeken akár 25-30 évig is eltarthat. [1] 13

A biogáz legnagyobb mennyiségben metánt tartalmaz, de kisebb mértékben található benne például szén-dioxid is. Felhasználható többek között hőtermelésre, villamos energia előállítására és motorok hajtóanyagaként is. Mielőtt üzemanyagként használnák, megtisztítják a szén-dioxidtól és a nedvességtől. Használata során a járművek sokkal kevesebb szennyező anyagot bocsátanak ki, mint amikor hagyományos üzemanyaggal működnek, és szén-dioxiddal egyáltalán nem terhelik a légkört. 2.1.3.1. A biogáz-hasznosítás környezeti hatása A biogáz gyártása során az anaerob folyamat csírátlanítja a fertőző környezetterhelő hulladékokat, a bennük található petéket és férgeket 99%-ban elpusztítja. Az előállítás során ugyan jellegzetes, kellemetlen szag tapasztalható, pozitívum azonban, hogy az erjesztett trágya szag-emissziója 25%-a nem erjesztett trágya szagkibocsátásának. [80] 2.2. Geotermikus energia A geotermikus energiatermelés a Föld mélyén rejlő hő hasznosítását jelenti. A Föld középpontjának hőmérséklete kb. 7000 0 C, a hő a magmából és az elnyelt napsugárzásból származik. Bizonyos esetekben - az ún. pozitív kutaknál a hőt hordozó folyadék beavatkozás nélkül jut fel a nagy gáztartalomnak és a nagy rétegnyomásnak köszönhetően. A negatív kutakból gépi segítséggel kerül a folyadék a felszínre. Az utóbbi esetében többféle eljárás is alkalmazható. Az egyik eljárás során a hőhordozó közeget melynek halmazállapota folyékony és gáz is lehet - mélyfúrásokon keresztül hozzák fel a felszínre. Ezzel az a probléma, hogy a hőleadást követően az elfolyó víz károsítja a környezetet, főleg ha nagyobb sótartalmú hévízről van szó. A környezetszennyezés elkerüléséhez szükség van a folyadék visszasajtolására, ami azonban egy meglehetősen költséges eljárás. Ha a folyadékot nem sajtolják vissza, és minősége alapján élővízbe engedésre nem alkalmas, szennyvízként kell kezelni. Az energiahasznosítás másik módszere, ha a földkéregbe fúrt résekbe folyadékot juttatnak, mely a forró kőzetek hatására felmelegszik, majd egy másik fúráson keresztül 14

visszajut a felszínre. Miután hőtartalmát hasznosították, visszajuttatják a folyadékot, így nem keletkezik elfolyó víz. A 130 0 C foknál alacsonyabb hőmérsékletű hőhordozót hőszolgáltatásra, használati melegvíz készítésre, fűtésre, valamint termál-fürdők üzemeltetésére használják. Ennél magasabb hőmérsékletű hőhordozó esetén a geotermikus energia erőművek üzemeltetésére is alkalmas. 2.3. Napenergia A Nap képezi majdnem minden természetes folyamat alapját bőséges és tiszta energia biztosításával. A Földre állandó mennyiségű energiát juttat el, ami 17 000 szer nagyobb, mint az emberiség teljes energiafelhasználása. [1] A Nap energiája egyrészt közvetlenül, sugárzás útján, másrészt közvetve, a biomasszán, a szél-, a víz- és a geotermikus energián keresztül jut el hozzánk. A napenergia felhasználása fontos lépés a fenntartható energiaellátás biztosításában és hozzájárul ahhoz, hogy a jövő generációja egészséges körülmények között élhessen, hiszen hasznosítása az eddigi tapasztalatok alapján teljesen környezetbarát eljárásnak tűnik. A napenergia esetében gondot okoz, hogy kicsi az energiasűrűsége. A gazdaságos kiaknázáshoz koncentrációra van szükség, ami viszont csak egy rendkívül költséges folyamaton keresztül valósítható meg. Szintén problémát okoz, hogy a napenergia a napszakokat és az évszakokat követve csupán időszakosan áll rendelkezésre, ezért tárolására mindenképp szükség van, ami plusz költséget jelent. Az érkező napsugárzás intenzitását és időtartamát számos tényező befolyásolja. A napszakokon és az évszakokon kívül meghatározók a földrajzi adottságok, az éghajlat, a meteorológiai tényezők és az optikai törvényszerűségek. Döntő hatása van a Napból érkező sugarak beesési szögének is, amit egyrészt az évszak és a napszak, másrészt a hasznosító berendezés földrajzi helyzete befolyásol. Minél merőlegesebb a beeső sugárzás, annál jobb a hasznosítás mértéke. A sugárzás egy része közvetlenül eljut a Föld felszínére, másik része szóródik. Az energetikai hasznosítás szempontjából a kettő összegével, vagyis a teljes sugárzással kell számolnunk. 15

2.3.1. A napenergia hasznosítása A napenergia hasznosítására alapvetően háromféle módszert alkalmaznak: a biológiai hasznosítás során a fényt növényi energiahordozók előállítására használják, a termikus hasznosítás alatt a sugárzás hőenergiává való alakítását értjük, a fotovillamos hasznosítás pedig az elektromágneses sugárzás elektromos árammá történő átalakítását jelenti. Más megközelítésben a napenergia közvetve és közvetlenül is hasznosítható. A közvetett hasznosítás valójában a biomassza, a szél-, a víz- és a geotermikus energia kiaknázása. A közvetlen napenergia hasznosítás fogalma magában foglalja a fotovillamos hasznosítást, amivel villamos energia termelhető, illetve a hőenergia hasznosítást, ami során a hőt aktív és passzív módon is elő lehet állítani. 2.3.1.1. Villamosenergia-termelés A villamosenergia-termelés napelem segítségével történik. A fényelektromos cellák - melyek lehetnek amorf, monokristályos, illetve polikristályos szilícium cellák - a fényenergiát villamos energiává alakítják át. A legelterjedtebb napelemek hatásfoka 11-13%. [52] A kristályos struktúrával jobb hatásfokot lehet elérni, mint az amorf képződményekkel. Nagyobb teljesítmény elérése érdekében a napelemeket sorosan vagy párhuzamosan kapcsolják egymáshoz, úgynevezett modulokat képezve. 2.3.1.2. Hőtermelés Az aktív hasznosítás során napkollektorok, valamint gépészeti eszközök segítségével vizet melegítenek fel a napenergia segítségével. A napkollektorok a begyűjtött napenergiát egy hőhordozó közegnek adják át. A felmelegedett hőhordozó folyadék egy keringető szivattyú segítségével jut el a hőtárolóba, amivel egyidejűleg a szivattyú hatására az addigra már lehűlt hőhordozó folyadék visszakerül a hőelnyelőbe, így egy körfolyamat jön létre. A keringető szivattyú akkor kapcsol ki, amikor a hőtároló hőmérséklete elérte a kívánt értéket. A passzív hasznosítás az épületek energetikailag hasznos építészeti kialakítását jelenti, amit megfelelő tájoláson keresztül lehet elérni. Fontos, hogy az épület szerkezete 16

nagy hőtároló kapacitással rendelkezzen. Az ablakoknak fényáteresztőnek és jó hőszigetelőnek kell lenniük. A hőszigetelő hatás egy szabad szemmel nem látható, visszaverő hatású bevonattal biztosítható. A hatás növelése érdekében nemesgázzal töltik ki az üvegek közötti teret, így a tipikus szigetelő üveghez képest akár 60%-kal is csökkenthető a hőveszteség. Megfelelő tájolással olyan napfalakat és napcsapdákat lehet kialakítani, melyek a gyenge téli napsugárzást nagymértékben hasznosítják. 2.4. Szélenergia A napsugárzás a földfelszín egyes részeit különböző mértékben melegíti fel, amely a vele érintkező levegőt szintén eltérő hőmérsékletűre melegíti. A kialakult különbség légmozgásokat idéz elő: a melegebb levegő kisebb sűrűsége következtében felszáll, és a helyére hidegebb érkezik. Az ebből a folyamatból származó energiát az emberiség már régóta hasznosítja. Eleinte a hajózás területén, valamint a szélmalmok működtetésére alkalmazták. A XVII.-XVIII. századra tehető a szélenergia hasznosítás virágkora. Az ipari forradalmat követően jelentősége visszaesett, de napjainkban ismét fontossá vált, igaz most már elsősorban villamosenergia-termelésre használják. A hasznosítás során a szél egy turbinát forgat, ami a mozgási energiát mechanikai munkává alakítja, melyet gépek, szivattyúk és villamos-generátorok hajtására lehet felhasználni. A szélturbinák költséghatékonyak és kevés karbantartást igényelnek. A hasznosításra kb. 7,2 km/h (2 m/s) feletti szélsebesség esetén van lehetőség. A kisebb sebességű szelet (kb. 20 km/h-ig) vízszivattyúzásra és helyi áramfejlesztésre, a közepes sebességűt (21-31 km/h) helyi villamosenergia-termelésre, a nagysebességűt (31 km/h felett) pedig szélerőművekben történő villamosenergia-termelésre használják fel. [35] Mivel a szél nem fúj folyamatosan, ezért nem is szolgáltat egyenletes áramot. Azért, hogy az ellátandó egységek ne szenvedjenek hiányt elektromos áramban, a turbinák hálózathoz való csatlakoztatására van szükség. Napjainkban egyre nagyobb jelentőséggel rendelkeznek a tengerparton, illetve a tengerben elhelyezett turbinák. A nagyobb szélsebességnek köszönhetően ezeknek a turbináknak a teljesítménye meghaladja a szárazföld belsejében elhelyezett turbinákét, azonban áruk és a hálózathoz történő csatlakoztatásuk költsége is magasabb azokénál. A tengeri szélfarmok esetében alkalmazott technológia elméleti megalapozása 1977 és 1988 17

között történt, amikor Hollandiában, Dániában, Svédországban és az Egyesült Királyságban elkészítették az első gazdaságossági számításokat és műszaki tanulmányokat. 1990-től a gyakorlati kutatások is megindultak, 1991-ben pedig megkezdődött az első közepes méretű szélfarmok felépítése az európai partok mentén. [59] Az offshore szélfarmok a jövőben is fontos szerepet játszanak majd a szélenergia hasznosítás fellendítésében. A szélenergia hasznosításakor semmiféle szennyező anyag nem kerül a környezetbe. A turbinák, illetve a szélerőművek telepítése ellen elsősorban zajosságuk, tájképrontó és madárpusztító hatásuk miatt szoktak fellépni. 2.5. Vízenergia A Föld felületének kb. 71%-át víz és jég borítja, és jelentős a talajban és a levegőben fellelhető víz mennyisége is. [5] A vízenergia kiaknázása már az ősidőben megkezdődött. A gyakorlatban leginkább a folyóvizek mozgási energiáját hasznosítják, de nem elhanyagolható az árapály és a hullámenergia sem. A vízenergia hasznosításakor a természetes vagy mesterséges módon felduzzasztott tárolókból lezúduló víz turbinát forgat. A turbina meghajt egy áramfejlesztőt, ami villamos energiát termel. A vízerőműveket három csoportba sorolhatjuk, ezek: a nagy esésű/hegyvidéki, duzzasztott-tavas erőművek; a közepes esésű/dombvidéki, duzzasztott-tavas erőművek; és a kis esésű/síkföldi erőművek. 2.5.1. A vízenergia-hasznosítás környezeti hatása A vízenergia hasznosítása veszélyt is rejt magában. Sokszor a tervezők ismeretei földtani szempontból hiányosak (pl.: a környezeti hatásvizsgálat elkészítése során fontos tényezőket figyelmen kívül hagynak) és a vízerőműveket nem a megfelelő helyen építik fel. Előfordulhat (pl.: a bős-nagymarosi vízlépcsőrendszer esetében), hogy fontos ivóvízbázisok helyezkednek el az erőművek közelében, melybe a kiülepedő szennyezett iszap vírusfertőzést juttathat, ami akár járvány forrása is lehet. A duzzasztógátak eróziós veszélyt 18

hordoznak magukban, ami abból ered, hogy a hordalék megrekedhet a gátak mögött. A vízerőművek telepítésének következtében megváltozhat a víz minősége, valamint a régió flórája és faunája, mivel a duzzasztógátak mögött mesterségesen létrehozott tavak nagy mennyiségű növényzet pusztulását eredményezik. A növények pusztulása metánkibocsátással jár, így hozzájárul az üvegházhatás erősödéséhez. 3. Miért fontos a megújulók arányának növelése? Mint ahogy azt a bevezetőben említettem, a fosszilis energiahordozók készletei hosszú távon nem fedezik a szükségleteket. A British Petrol 1992-ben készült felmérése szerint a kőolaj 43, a földgáz 65, a szénkészletek pedig 238 év alatt merülnek ki. A világ szénvagyona ugyan jelentősnek mondható, de egyre gyengébb minőségű szenet lehet majd kibányászni egyre költségesebb eljárással. A nukleáris energiatermelés részesedése a világ energiaellátásában 6% alatt van. [5] Ez a viszonylag alacsony érték a társadalomnak a radioaktív hulladékoktól, valamint egyéb biztonsági kockázatoktól való félelmével magyarázható. Ebből következik, hogy a fenntartható fejlődéshez szükséges energiamennyiséget csak más energiaforrások bevonásával lehet fedezni. A megújuló energiaforrások megfelelő mennyiségben állnak rendelkezésre. Szintén említettem már, hogy az alternatív energiaforrások arányának növelése a környezetvédelem szempontjából is fontos. A fosszilis tüzelőanyagok elégetésekor levegőbe kerülő szennyező anyagok ártalmasak az egészségre, hőhullámokat és savas esőt okoznak és előidézik az üvegház effektust, ami fékezi a Föld hő-kisugárzását és ezen keresztül globális felmelegedéshez vezet. A legnagyobb veszélyt a szén-dioxid emissziója jelenti, aminek mértéke az ipari forradalom óta nagymértékben megnőtt. 1750-óta 30%-kal emelkedett a szén-dioxid koncentrációja, amiért elsősorban a közlekedési ágazat felelős. Ezt igazolja, hogy 1998-ban az Európai Unióban a kibocsátás 28%-a abból származott, és ez az arány megfelelő intézkedések végrehajtása nélkül 1990 és 2010 között az 50%-ot is elérheti. A szén-dioxid kibocsátás prognosztizált növekedésének 90%-a ebből a szektorból kerül ki. A szén-dioxid koncentráció jelenlegi szinten történő stabilizálásához a kibocsátást 50-70%-kal kéne csökkenteni. Az Európai Környezetvédelmi Ügynökség szerint az üvegházhatást okozó 19

gázok kibocsátása 1990 és 2010 között minimum 5,2%-kal emelkedik, ha a tagállamok nem teszik meg a megfelelő lépéseket ennek megakadályozására. [7] Ezen problémák kiküszöböléséhez az országok együttműködésére, a megújulók használatának nemzetközi szintű ösztönzésére van szükség. Az is az alternatív energiaforrások fokozottabb kiaknázása mellett szól, hogy ezáltal új munkahelyeket lehet teremteni, növelhető az életszínvonal, és az egyes országok energiaimportja is csökkenthető. A fennálló centralizált rendszer helyett a megújulók felhasználásával decentralizált rendszer alakítható ki, amely egyik legfőbb előnye, hogy így a szállítás költségei is megspórolhatók. A megújulók használatának terjedését segíti, hogy az alkalmazott technológiák egyre fejlettebbek, így a hasznosítás költségei is csökkenő tendenciát mutatnak. 4. A megújuló energiaforrások térnyerését akadályozó tényezők A megújuló energiaforrások felhasználói napjainkban különféle támogatásokban részesülnek, térnyerésük ennek ellenére lassabb a tervezettnél. A Nemzetközi Energiaügynökség becslése szerint a primerenergia-felhasználásnak világviszonylatban még 50 év múlva is csak 30-40%- át fogják kitenni az alternatív energiaforrások. Ma ez az érték 18%. [6] Mindez azzal magyarázható, hogy ezek az energiaforrások csak ritkán képesek felvenni a versenyt a konvencionális energiahordozókkal. Versenyképességüket rontja, hogy a hasznosításukhoz szükséges beruházások meglehetősen drágák. Teljesítménysűrűségük kicsi, ezért kiaknázásukhoz fajlagosan nagyméretű berendezésekre van szükség. Ezen kívül csak időszakosan állnak rendelkezésre, ezért tárolni kell őket, vagy más energiaforrásra támaszkodó tartalékot kell fenntartani. Az átalakítás hatásfoka jelenleg nagyon alacsony, ezért azonos szolgáltatáshoz sokkal több megújuló energiára van szükség, mint konvencionális energiahordozóra. További akadályt jelent, hogy a befektetők, a kormány és a felhasználók részéről is hiányzik a bizalom a megújulókat hasznosító technológiák iránt. Ez elsősorban a változással és az új ötletekkel szembeni általános ellenállással magyarázható, valamint azzal, hogy nem 20

ismerik eléggé ezeket a technológiákat. Szintén probléma, hogy egyes helyeken a napjainkban is fennálló diszkrimináció miatt még mindig nem sikerült megvalósítani ezen energiaforrások problémamentes bejutását a hálózatba. Ahhoz, hogy az alternatív energiaforrások fel tudják venni a versenyt a hagyományos energiahordozókkal, a jelenleginél jelentősebb anyagi segítségre van szükség, valamint azon telepek kiemelt támogatására, ahol az elektromos áram előállítása megújuló energiaforrások felhasználásával történik. 5. A megújuló energiaforrások jövőben betöltött szerepére vonatkozó prognózis A világ elsődleges energia kereslete 2000 és 2030 között előreláthatólag évente 1,7%-kal fog emelkedni. Az olaj 2030-ban is domináns szereplő marad, a földgázfogyasztás növekedési üteme azonban meg fogja haladni a kőolajét. A megújuló energiaforrások egyre fontosabbá válnak, miközben az atomenergia veszíteni fog jelentőségéből. A villamosenergia-termelésben évente 2,4%-os növekedés várható, a vízenergia hozzájárulása ehhez évenként átlagosan 1,6%-kal, a többi megújuló energiaforrásé pedig 3,3%-kal fog nőni. Ezek az értékek jelentős előrelépést tükröznek, ha összehasonlítjuk őket a földgáz 2,4%-os, valamint a szén 1,4%-os valószínűsített évenkénti növekedésével. Az alábbi táblázat az egyes energiaforrások villamosenergia-termeléshez való hozzájárulásának prognosztizált változását foglalja össze. 2. Táblázat: Az egyes energiaforrások villamosenergia-termeléshez való hozzájárulásának változása Energiaforrások 2000 (%) 2030 (%) Vízenergia 17 14,0 Egyéb megújulók 1 4,4 Szén 39 37,0 Kőolaj 8 4,0 Földgáz 17 31,0 Forrás: Marianne Haug: The Role of Renewables in Future Energy Directions, 6.old. 21