www.huro-cbc.eu; www.hungary-romania-cbc.eu Megújuló energiaforrások vizsgálata Szabolcs-Szatmár-Bereg és Satu Mare megyékben Készítette: UNI-FLEXYS Egyetemi Innovációs Kutató és Fejlesztő Közhasznú Nonprofit Kft. Jelen tanulmány tartalma nem feltétlenül tükrözi az Európai Unió hivatalos álláspontját. 2011 1 Projektszám: HURO/0901/149/2.2.4.
Jelen tanulmány a Szabolcs-Szatmár-Bereg Megyei Kereskedelmi és Iparkamara által a Magyarország-Románia Határon Átnyúló Együttműködési Program 2007-2013 keretében támogatást nyert The analysis of the opportunities of the use of geothermal energy in Szabolcs-Szatmár-Bereg and Satu Mare counties című pályázat első része. A pályázat célja elsősorban az érintett 2 megye geotermikus energiaforrásainak vizsgálata és elemzése, azonban a geotermikus energiák hasznosítása önmagában költséges és technikailag bonyolult, ezért indokolt ezen energiák felhasználásának kombinálása egyéb megújuló energiákkal. Az érintett megyék adottságait figyelembe véve a biomasszán alapuló energia-előállítás, és a nap- és szélenergia hasznosítása jöhet szóba. Az elkészülő tanulmányok közül ez az első az Európai Unióban jelenleg tapasztalható tendenciákat és előírásokat, illetve a 2 országra és megyére jellemző adottságokat foglalja össze. A tanulmány megalapozza a későbbiekben megvalósításra kerülő megújuló energiát hasznosító erőművek létesítését a vizsgált két régióban, így simulva a két ország és egyben az EU megújuló energiákat mind nagyobb mértékben alkalmazó, kiaknázó energiastratégiájába, politikájába. 2
Tartalom 1. A MEGÚJULÓ ENERGIAHORDOZÓK... 4 1.1 A megújuló energiahordozók szerepe az energia ellátásban... 7 2. BIOMASSZA... 12 2.1 Energia struktúra áttekintés... 14 2.2 Európai Uniós helyzet és elvárások... 15 2.3 Energetikai célú biomassza és energianövények... 17 2.4 Magyarország biomassza potenciálja... 20 2.5 Becsült biomassza-mix 2020-ban... 23 2.6 Szabolcs-Szatmár-Bereg megye és Satu Mare megye földrajza... 25 2.7 Energiahelyzet Magyarországon... 28 2.8 Energiahelyzet Romániában... 31 2.9 A biomassza energetikai hasznosítása és a potenciális készletek... 36 2.10 Az energetikai célra használható biomassza mennyisége... 36 2.11 A bioalkohol előállításának lehetőségei a megyékben... 39 2.12 A káposztarepce mint egyik potenciális bio-hajtóanyag... 39 3. NAP- ÉS SZÉLENERGIA... 50 3.1 Napenergia Magyarországon... 51 3.2 Magyarország éghajlatának jellemzői... 54 3.2.1 Napsütés... 56 3.2.2 Szél... 61 3.3 Szabolcs-Szatmár-Bereg megye SWOT elemzése megújuló energia szempontjából... 66 3.3.1 Napenergia Szabolcs-Szatmár-Bereg megyében... 68 3.3.2 A napenergia hasznosításának meteorológiai összetevőinek Szabolcs-Szatmár-Bereg megyére vonatkozó összefoglalása... 70 3.3.2 Szélenergia Szabolcs-Szatmár-Bereg megyében... 72 3.3.4 A szélenergia lokális hasznosítása... 83 3.4 Satu Mare megye éghajlata... 83 3.4.1 Szatmár megye (Románia) szélenergiája... 84 3.4.2 Szatmár megye (Románia) napenergiája... 86 IRODALOMJEGYZÉK... 89 3
1. A MEGÚJULÓ ENERGIAHORDOZÓK Az olcsó energiahordozókra épülő gazdaság időszakának végével, és az éghajlatváltozást előidéző hatótényezők csökkentésére irányuló erőfeszítések következtében a 21. században az emberiség visszatér a földi lét alapjaihoz. A környezeti elemek és természeti erőforrások: a talaj, a víz, a levegő minősége, az energia, valamint az ezekhez való hozzáférés lesz a legfontosabb kérdés. Ebből adódóan, egy olyan geopolitikai és természeti adottságokkal rendelkező ország, mint hazánk sikere jelentős mértékben függ attól, hogy a hagyományos energiahordozókra épített gazdasági modellt hogyan tudja egy alternatív gazdasági modellel felváltani. Döntő kérdés az is, hogy a felváltani kívánt modellből származtatható externális hatásokat (importfüggőség, ellátásbiztonság, energiaszegénység) hogyan tudja csökkenteni, pozitív előjelűvé alakítani, miközben egyensúlyra törekszik a környezeti elemek és rendszerek által nyújtott szolgáltatások igénybevétele és a fejlődési igények kielégítése között. Egy fenntartható jövőt megalapozó gazdasági modellben az energiatakarékosság, az energiahatékonyság, a megújuló energiaforrások fokozott felhasználása és a saját erőforrások előtérbe helyezése meghatározó jelentőséggel bírnak. Az ebből adódó feladatoknak a megoldása határozza meg, hogy miként fogunk szembenézni a globális klímaváltozásnak a gazdasági, társadalmi fejlődésre gyakorolt hatásával, a fenntartható növekedéssel, a világszerte növekvő energiaigényekkel, a fosszilis energiahordozók árának kiszámíthatatlan változásával. Ezek a jelenségek cselekvésre késztetik a világot, az uniós tagállamokat és természetesen Magyarországot is. Az összefüggések vizsgálata, a nemzeti erőforrások átfogó értékelése és a zöldgazdaság eszközrendszere egy olyan keretet ad a gazdasági modellnek, amelybe a zöldgazdaság fejlesztés, és annak egyik fontos mérföldköve, a nemzeti megújuló energia cselekvési terv szervesen illeszkedik. Ezek, összességükben az erőforrás hatékonyság és a fenntarthatóság elvei szerint működő ország alapját képezik. A fenti elvek érvényesítése érdekében Magyarországnak olyan rendszer-elvű energetikai terveket kell alkotnia és jövőképpel rendelkeznie, amelyek kiutat mutatnak a jelenlegi rendszer nehezen feloldható ellentmondásaiból, úgymint ellátásbiztonság, versenyképesség és fenntarthatóság. Jövőképünk és terveink megvalósulása megfelelő eszközöket biztosít problémáink kezelésére. 4
Ebből a szempontból a zöldgazdasági modell megvalósítása, ezen belül az új zöld iparágak fejlesztése, a zöldipari innováció és a kutatás-fejlesztés eredményeinek gyakorlati alkalmazása a hazai gazdaságfejlesztés kulcsfontosságú tényezői. Hazánk, gazdaságunk és társadalmunk megfelelő stratégiai döntések és intézkedések meghozatalával, adottságainkból előnyt kovácsolva, ezen új energetikai iparágak tevékenységének haszonélvezőjévé válhat. Amennyiben pontos volt a helyzetértékelésünk, jól azonosítottuk a legfontosabb problémákat és megfelelő eszközt választunk azok orvoslására, azaz a zöldgazdaság fejlesztést választjuk a kiútkereséshez, akkor ez összhangban lesz Magyarország és az EU energiapolitikájának legfontosabb stratégiai céljaival, azaz, hogy a hosszú távú szempontokat is mérlegelve optimalizáljuk az ellátásbiztonság, a versenyképesség és a fenntarthatóság, mint elsődleges célok együttes megvalósulását. Az Európai Unió (EU) tagjaként a megalkotott közös joganyagok és hosszú távú stratégiai célkitűzések számos feladatot fogalmaznak meg és rónak Magyarországra ezen a területen. Az EU energia és klímacsomagjának nyomán megszületett uniós Megújuló Energia Útiterv 2020-ra 20 százalékos megújuló energiaforrás részarányt, ezen belül a közlekedés vonatkozásában 10 százalékot, továbbá 20 százalékos energiahatékonyság-növelést, és az üvegházhatású gázok (ÜHG) kibocsátásának (az 1990-es szinthez képest) 20 százalékra való mérséklését tűzte ki. Az uniós célok eléréséhez szükséges nemzeti cselekvési tervek megalkotása a tagországok feladata. Figyelembe véve a zöldgazdaság-fejlesztés nemzetgazdasági jelentőségét, a foglalkoztatásra gyakorolt hatását (legalább 150-200 ezer, ezen belül a megújuló energia iparágban 70 ezer munkahely létrehozását), és a hazai értékteremtésben kijelölt szerepét, reális célkitűzésként a kötelező minimum célszámot meghaladó, 14,65 százalékos cél elérését tűzte ki 2020-ra. A zöldgazdaság fejlesztése akkor lehet sikeres, ha összhangban van más nemzetgazdasági ágazatok, különösen a mezőgazdaság és az ipar fejlesztésével. A jelentős fejlődési potenciállal rendelkező zöldipar a megújuló energiaforrások fokozódó felhasználása révén a jövő egyik fontos új iparágát és kitörési irányát jelentik a mezőgazdaság, a vidék és tágabb értelemben a nemzetgazdaság számára. 5
A megújuló energiaforrásokon belül az erdészetből és mezőgazdaságból származó biomassza okszerű felhasználása, a biogáz széleskörű alkalmazása, a földhő és a napenergia hasznosítása, a szélerőművek racionális elterjesztése, a kis vízierőművek elterjesztése, valamint a bio- és alternatív üzemanyagok jelentik a megújuló energiaforrásokra épülő zöldipar, a termelő, a technológia-szállító és gyártóüzemek alappilléreit. A magyarországi megújuló energiapolitika kulcsterületei a következők: a) Ellátásbiztonság. Magyarország energiahordozó importfüggősége rendkívül magas, a belföldi felhasználás kőolajszükségletének 80 százalékát, a földgázfogyasztás több mint 83 százalékát elsősorban a volt FÁK országokból származó importból fedezi (a hazai szénhidrogénkészlet korlátozottsága miatt az import részaránya tovább nőhet). A megújuló energiaforrások alkalmazásával az importfüggőség csökkenthető, mivel a megújuló energiaforrások alkalmazása belföldi forrásokból tervezett. b) Környezeti fenntarthatóság, klímavédelem. A megújuló energiaforrások alkalmazása hozzájárul a CO 2 kibocsátás csökkentéséhez. A konkrét alkalmazások megválasztása során a környezetvédelmi és természetvédelmi szempontok kiemelt prioritást élveznek. A környezetvédelmi és természetvédelmi szempontok érvényesítésének fontos eszköze e szempontok feltételként való megjelenítése, különös tekintettel a támogatási programok kialakítására. c) Mezőgazdaság-vidékfejlesztés. A hazai kedvező agroökológiai adottságokra épülő és a fenntarthatósági kritériumokat (kiemelten a biológiai sokféleség és a talajminőség védelme) figyelembevevő energetikai célú biomassza felhasználás hozzájárulhat a mezőgazdasági munkahelyek megőrzéséhez, újak létrehozásához. Az állattartás szerves anyagainak energetikai felhasználása (biogáz) produktív hulladék-kezelést tehet lehetővé, javítva az ágazat versenyképességét. A mező- és erdőgazdasági melléktermékek és egyéb szilárd hulladékok (pl. szántóföldi melléktermékek, gyümölcsösökben és szőlőkben képződő nyesedékek), lokális energetikai felhasználása, végtermékké történő átalakítása pótolólagos árbevételt eredményez a gazdálkodók valamint a termelők számára, és jelentős mértékben csökkenti a közösség fosszilis energiaszükségletét. d) Zöldgazdaság-fejlesztés. A megújuló energiaforrások racionális felhasználása szoros kapcsolatban az energiatakarékossági és energiahatékonysági programokkal bázisát képezheti egy új (zöld) gazdasági szektor kialakításának. Új munkahelyek jönnek létre a 6
beruházások létesítése és üzemeltetése során, valamint a kapcsolódó iparágakban, horizontális szektorokban (pl. berendezésgyártás). A fosszilis energiahordozó-import mérséklésével javul a fizetési mérleg, javul a külkereskedelmi mérleg, nő a GDP, valamint a belföldi hozzáadott érték. Mivel a megújuló energiaforrások alkalmazása a legtöbb területen üzemeltetési költségeit tekintve kedvezőbb a fosszilis energiahordozókhoz képest, ezért hosszú távon az ebbe beruházó piaci szereplők versenyképessége is javul. e) Közösségi célokhoz való hozzájárulás. Magyarország elkötelezett a RED irányelvben foglalt célkitűzések teljesítése iránt. A megújuló energiaforrás hasznosításán keresztül lehet a zöldipar, a környezetipar, a mezőgazdaság, a vidékfejlesztés, a KKV szektor, valamint a foglalkoztatás többleteit előmozdítani [12,19]. 1.1 A megújuló energiahordozók szerepe az energia ellátásban Magyarország Energiahatékonysági Cselekvési Terve és megújuló energiahordozó stratégiája illeszkedve az Európai Uniós programokhoz a megújuló energiaforrások részarányának további növelését tűzi ki célul. A 2007 január 10.- én kelt EURÓPAI BIZOTTSÁGI Európai energiapolitika címet viselő határozata az alábbi célkitűzéseket fogalmazza meg: CÉL: 2020-ig 20% megújuló energiahordozó részarány és 10% bio üzemanyag részarány 2008: új EU irányelv tervezet a megújuló energiahordozó felhasználás támogatásáról Magyarország számára a tervezet 13 %-os célt határoz meg 2020-ra. A tagállamoknak a cél eléréséhez nemzeti akciótervet kell kidolgozni. Egy tagállam a más tagállamokban létrejött megújuló energia termelést is felhasználhatja saját megújulós céljának elérésre, amennyiben az ehhez tartozó eredetbizonyítványt megvásárolja, A tervezet a bio üzemanyagok termelésére vonatkozó fenntarthatósági kritérium rendszert is tartalmaz. 7
Ezen túlmenően az EURÓPAI PARLAMENT 2008. december 17-i ülésén elfogadta az irányelv tervezetet [15]: A megújuló energiahordozó felhasználás növelés és az energiatakarékosság szükségességének általános szempontjai -ról. Magyarország energia-igényességi mutatói nagyobbrészt az energiatermelés, átalakítás és a felhasználás hatékonyságától független okok miatt magasabbak a fejlett országok mutatóinál. Az energiafelhasználás ésszerűsítésével, hatékonyságának növelésével a jelenleg felhasznált energia 10-20%-a hosszú távon megtérülő intézkedésekkel megtakarítható. A hatékony energia-megtakarítás mértékét a várható technológiai fejlődés tovább növelheti. 1. táblázat: Energiapolitikai indikátorok Megújuló energiaforrások Indikátor megnevezése Mértékegység Célérték 2013 2020 A megújuló energiaforrások részaránya a teljes primerenergiafelhasználáson % 9,7-10,6 14-20 1 belül Biomasszából előállított bioüzemanyagok % 8 min. 10 2 részaránya Energiahatékonyság Indikátor megnevezése Mértékegység Célérték 2013 2020 Energiahatékonysági intézkedések révén megtakarított PJ 13-18 30-35 energiahordozó 3 1 Az indikátor a megújuló energiaforrások részarányát méri az összes primerenergia-felhasználáson belül. 2 Az indikátor a biomasszából előállított bioüzemanyagok részarányát méri az összes felhasznált közlekedési célú üzemanyagon belül. 3 Az indikátor a Nemzeti Energiahatékonysági Cselekvési Tervben foglalt intézkedések eredményeképpen jelentkező energia-megtakarítást méri. 8
A fajlagos energiafelhasználás csökkentésének fő célkitűzései: az energiatermelés hatásfokának javítása (technológiai korszerűsítés, kapcsolt energiatermelés); az energiatakarékosság ösztönzése energiafogyasztás hatásfokának növelésével (pl. energiatakarékos készülékek alkalmazása, épületenergetika korszerűsítése); A fenti célok elérésének ösztönzése történhet gazdasági ösztönzés által, illetve a környezettudatos szemlélet elterjesztésén keresztül. A hő- és a villamosenergia-termelés összekapcsolása a legeredményesebb módszere az energiatermelés hatékonyság-növelésének. Az a cél, hogy ahol erre gazdaságosan lehetőség kínálkozik, a kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés megvalósuljon. Az energia- és költséghatékony távhőszolgáltatás jelentős mértékben hozzájárulhat az energiafelhasználás hatékonyságának növeléséhez. A műszakilag korszerű rendszerek kialakítása, a meglévő termelői, elosztási és fogyasztói rendszerek korszerűsítése jelentős energia- és költség-megtakarítást eredményez, és lehetővé teszi, hogy a távhőszolgáltatás a jövőben valós alternatívát jelentsen az egyéb korszerű fűtési módozatokkal szemben. Kulcsfontosságú az épületek energiahatékonyságának javítása, mert hozzájárul a lakosság költségeinek csökkentéséhez is. Kiemelt célkitűzés a panelépületek hőszigetelésének javítása, a belső fűtési rendszerek korszerűsítése, a megbízható szabályozás és a hőfelhasználás mérésének megoldása, az épületek energiatanúsítvány rendszerének bevezetése, összességében az épületek energia felhasználásának csökkentése. 9
2005 2020 13,3% 3,6% 10,6% 15,0% 8,0% 13,0% 25,0% 33,7% 38,8% Szén Folyékony szénhidrogének Földgáz Primér villamos energia (nukleáris-, vízenergia és import) Megújuló energia 39,0% 1. ábra: Az energiaforrás struktúra változása Energiapolitikai cél, hogy a kínálatban azok a korszerű energiafogyasztó készülékek, berendezések játsszák a vezető szerepet, amelyek hatásfoka és a működéssel együtt járó környezetterhelése a legkedvezőbb. Elő kell segíteni, hogy az elavult készülékeket és berendezéseket érdemes legyen lecserélni. Magyarországon az energiahatékonysági mutató mintegy 20 %-kal alacsonyabb az Európai Unió átlagánál. Az energiatakarékosság, az energiaigényesség csökkentésének hatására javul a környezet állapota, nő a magyar vállalkozások világpiaci versenyképessége, nő a vállalkozások és a beruházások, így a munkahelyek száma, ezáltal mobilizálódik a hazai tőke, felgyorsul a külföldi működő tőke és támogatás beáramlása, mérséklődik a közköltségekből működtetett intézmények és a lakosság energiaszámlája, csökken a végfogyasztói kör kiszolgáltatottság-érzése. A megújuló energiahordozók részarányának növelése egyszerre csökkenti Magyarország importfüggését és javítja a fenntartható fejlődés feltételeit, benne a környezet- és klímavédelmi célok teljesíthetőségét. 10
A magyarországi adottságok alapján megújuló energiaforrás közül elsősorban a biomassza, a bioüzemanyag és a földhő (geotermikus energia), valamint Magyarország bizonyos területein a nap- és szélenergia hasznosítása jelenthet komoly lehetőségeket. Magyarországon jelentős tartalékok rejlenek a biomassza használatában, de a tervezés és kivitelezés során a legmesszemenőbben figyelembe kell venni az összes lényeges környezeti szempontot is. Az intenzív biomassza előállítás kérdéseinek (talajhasználat, műtrágyázás és az invazív fajták alkalmazása), illetve a jövőben bekövetkező gazdasági és technológiai változásokhoz való alkalmazkodás feladatainak megfelelő megoldása érdekében, a jogi és közgazdasági keretek kialakításakor alkalmazható, átfogó, részletes környezeti szempontrendszer kidolgozására van szükség. E szempontrendszer alapján tervezhető a folyamatosan keletkező mezőgazdasági, élelmiszeripari melléktermékek, (bio)hulladékok, valamint a szennyvízkezelésből származó biomassza energetikai hasznosítása. A fontos össztársadalmi szempontok között kiemelten szerepel a vidékfejlesztés, a vidéki foglalkoztatás, a mezőgazdaság szerkezetátalakítása, így például az élelmiszer és takarmány célú termelésből kivonandó földterületek hasznosítása is. A hazai forrásból származó megújuló energia, különösen a mezőgazdaság által előállítható biomassza, hatékony, versenyképes költségszintű használatának bővítése növeli az energiaellátás biztonságát, tehát ennek érdekében is stratégiai célja az energiapolitikának. Tekintettel a belföldi megújuló energiaforrások felhasználásának előnyeire, a nemzeti adottságok, a gazdasági versenyképesség, a pénzügyi teherbíró képesség szempontjainak és a foglalkoztatási hatások figyelembe vételével, hosszú távú kiszámítható jogi és közgazdasági keretrendszer kialakításával, illetve közvetlen EU és hazai pénzügyi források felhasználásával ösztönözni kell a megújuló energiaforrások felhasználásának növelését. 11
2. BIOMASSZA A biomassza biológiai eredetű szerves anyag, amely a szárazföldön és vízben található élő és nemrég elhalt szervezetek (növények, állatok, mikroorganizmusok) tömege; biotechnológiai iparágak termékei, hulladékai, melléktermékei. A biomassza tehát valamely élettérben, egy adott pillanatban jelenlévő szerves anyagok, és élőlények összessége. Az ökoszisztémában létrejövő szerves anyag mennyiség a zöld növények által a fotoszintézis során a Nap sugárzó energiájából átalakított és megkötött kémiai energia. Ez az energia áll rendelkezésre a növényben a saját életfolyamataira, valamint az állatok számára. A biomassza tehát transzportált napenergia. Környezeti és energetikai szempontból kiemelt szerepe abból adódik, hogy alkalmazása szén-dioxid semleges, ugyanis felhasználásakor csak annyi szén-dioxid keletkezik belőle, amennyit korábban fotoszintézise során felhasznált, ezáltal alkalmazása nem növeli az üvegházhatású gázok kibocsátását [8,7]. A termelési-felhasználási láncban elfoglalt helye alapján a biomassza lehet: elsődleges: mező- és erdőgazdasági hulladékok, melléktermékek; másodlagos: állattenyésztés melléktermékei, hulladékai; harmadlagos: a biológiai eredetű anyagokat felhasználó iparágak melléktermékei, hulladékai, települések szerves eredetű hulladékai. A megújuló energiafajták közül a biomassza, csaknem minden országban hozzáférhető, az egyik leginkább hasznosítható, és a legkönnyebben kiaknázható energiaforrás. A biomasszán alapuló energiatermelés beruházási költségei lényegesen kedvezőbbek lehetnek, mint a többi megújuló energiaforrás esetében, hiszen a régi széntüzelésű erőművek viszonylag kis költséggel átalakíthatók, míg egy új szélerőmű park, egy vízi erőmű, vagy egy korszerű és nagyméretű naperőmű létesítése jelentős költségekkel jár. 12
A biomassza hasznosításának fő irányai között mind az agrárgazdasági, mind az energetikai célú lehetőségek megtalálhatók: takarmányozás, az energetikai hasznosítás, ezen belül o közvetlen eltüzelés, o szintézis gáz előállítás (pirolizálás, gázosítás), o biogáz előállítás (anaerob fermentációval), o motorhajtó anyagok (biodizel, bioetanol), agráripari termékek alapanyag gyártása. A biomassza energianyerésre közvetlen és közvetett módon hasznosítható. Tehát az alkalmazható módszerek, egy másik csoportosítás szerint, az alábbiak lehetnek: Közvetlenül: tüzeléssel o előkészítés nélkül, o előkészítés után. Közvetve: kémiai átalakítás után (cseppfolyósítás, elgázosítás) folyékony üzemanyagként, éghető gázként, alkohollá, erjesztés után üzemanyagként, növényi olajok észterezésével, bio-dizelként, anaerob fermentálás után biogázként. 13
A biomassza hasznosításának várható közvetlen eredményei: az energiaellátás biztonságának növelése, importfüggőség mérséklése, takarékosság a fosszilis energiaforrásokkal, a mezőgazdaság a jelenlegi energiafogyasztó szerepből részben energiatermelő szerepkörbe léphet át, a termőföld térségi adottságokhoz igazodó hasznosítása, megfelelés a nemzetközi környezetvédelmi elvárásoknak. A biomassza hasznosításának várható közvetett eredményei: környezetvédelmi szempontoknak megfelelő agrártermelés kiterjesztése, racionális földhasználat kialakítása, különösen a nem okszerűen hasznosított térségekben, élelmiszer túltermelési válságok kialakulásának csökkentése, a vidék népesség-megtartó erejének a növelése, megújuló energiaforrás fejlesztésre épülő térségi gazdasági fejlesztés elősegítése, az erre épülő szolgáltatási rendszerek kialakítása. 2.1 Energia struktúra áttekintés A világban egyre nagyobb jelentőségűek azok a törekvések, amelyek a fosszilis energiahordozóknak, a megújuló és az alternatív energiahordozókkal történő helyettesítésére irányulnak. Az EU tagállamai közös elhatározása a megújuló energiák nagyobb mértékű használata a fosszilis energiahordozók rovására, sőt még az atomenergia rovására is, mivel ennek népszerűsége is csökken a radioaktív hulladékok tárolásának megoldatlansága miatt. Nagy előnye az alternatív energiaforrások hasznosításának az, hogy lényegesen kisebb mértékű környezetszennyezést okoznak, mint a nagytömegben eltüzelt fosszilis energiahordozók. A biomasszák hasznosításának legfontosabb területe azok közvetlen 14
nettó villamosenergia-termelés, TWh eltüzelésével hő illetve villamos energiává történő átalakítása. Ily módon ezek a tüzelőanyagok kis, közepes és nagyteljesítményű kazánokban hatékonyan eltüzelhetők. A biomasszák eltüzelésére kisebb átalakításokkal és kis módosításokkal az eddigi széntüzelésű kazánok alkalmassá tehetők. [35] 2.2 Európai Uniós helyzet és elvárások A megújuló energiaforrások felhasználását a Közösség teljes bruttó energiafogyasztásában a megújuló energiaforrásból előállított energiák 20 %-os részarányának és az egyes tagállamok közlekedési ágazataiban a megújuló energiaforrásból előállított energiák 10 %-os részarányának elérést szabta meg 2020-ra, továbbá 20%-kal kívánja csökkenteni az üvegházhatást okozó gázkibocsátások mennyiségét, és 20%-kal kívánja javítani az energiahatékonyságot. [8,7] Az 2. ábrán láthatjuk a villamosenergia-termelésben a különböző energiahordozók lehetséges változását. A megújuló energiaforrásokon belül a szélerőművekből és a biomasszákból nyert villamos energia jelentős növekedésével számolnak. (3. ábra) 5000 4000 3000 2000 1000 0 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 szilárd olaj gáz atom megújuló 2. ábra: Az összes villamosenergia-termelés az EU-27-ben (7) 15
SWE LAT FIN AUT POR EST ROU DEN SLO LTU FRA BUL ESP POL GRE SVK CZE GER ITA HUN IRL CYP NED BEL GBR LUX MLT Bruttó energiafogyasztás részarány (%) Nettó villamosenergia-termelés, TWh 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 álló víz folyami víz szárazföldi szél tengeri szél nap egyéb biomassza geotermia 3. ábra: A megújuló energiahordozók mennyisége a villamosenergia-termelésben (7) Az ütemtervelőirányzatnak a 2005-ös esztendőt vették kiindulópontnak, hiszen ez volt az utolsó év amelyben a megújuló energiaforrásokból előállított energia nemzeti részarányával kapcsolatban megbízható adatok álltak rendelkezésre. (4. ábra) [7,33] 50 40 30 Románia Magyarország Referencia (2005) Célkitűzés (2020) 20 10 0 4. ábra: Nemzeti átfogó célkitűzések A 2009-ben kiadott új EU-s irányelv alapján Magyarországnak a 2005-ös 4,3%-os megújuló arányát 2020-ra 13%-ra kell növelnie, amíg Romániának a 2005-ös 17,8%-ról 24%-ra kell növelni (4. ábra). 16
Területi, termőhelyi adottságainkat, valamint az agrárágazat túltermelési problémáit figyelembe véve leginkább kézenfekvő lehetőségként a biomassza energetikai hasznosítása bizonyult. 2.3 Energetikai célú biomassza és energianövények A mezőgazdaságban megtermelt primer biomassza közül energetikai célra elsősorban a nagytömegben jelentkező melléktermékek vehetők számításba. Gabonaszalmából átlagos körülmények között évente 4,0-4,5 millió tonna keletkezik, amelyből az állattartás és az ipar 1,6-1,7 millió tonnát használ fel. A maradék 2,4-2,8 millió tonna gabonaszalma jelentős része energiatermelésre lenne felhasználható és évente 28-34 PJ energia állítható elő belőle. Megfelelő tüzelőberendezések hiányában jelenleg Magyarországon a szalmát energetikai célra gyakorlatilag alig hasznosítjuk. A legnagyobb tömegben jelentkező szántóföldi növénytermelési melléktermék Magyarországon a kukoricaszár, amely 8-10 millió tonna mennyiségben jelentkezik évente, ebből 4-5 millió tonna hasznosítható energetikai céllal, amely 48-60 PJ/év energiát lenne képes szolgáltatni. Jelenleg azonban hazánkban megfelelő tüzelési technológia nem áll rendelkezésre a nagy nedvességtartalmú kukoricaszár megfelelő hatásfokkal történő eltüzelésére. A növénytermelés melléktermékei közül még számottevő mennyiségben keletkezik a napraforgószár, valamint repceszalma is, amelyek tüzelési célra felhasználhatók lennének és 5-6 PJ/év hőenergiát lehetne belőlük előállítani, amennyiben megfelelő technológiák állnának rendelkezésre a betakarításra és a tüzelésre. A szőlő- és gyümölcstermelés fás szárú növényi melléktermékeiből (szőlővenyigéből és gyümölcsfa-nyesedékből) évente 350-400 ezer tonna keletkezik, amelynek 5-6 PJ energiát lenne képes szolgáltatni. Tüzelésükre eddig csak próbálkozások történtek. A szőlővenyige bálázásos betakarítása és kisméretű kazánokban történő égetése a szőlőtermelő gazdaságokban járható út. A venyige és a gyümölcsfa-nyesedékek aprítására, gyűjtésére és tüzelésére még nincs kialakult technológia [13]. Az energetikai célra nagy felületen termelhető növények közül Magyarországon elsősorban a Szarvasi energiafű és az energetikai faültetvények vehetők számításba. 17
A nagy tömegben termelhető évelő energiafű termesztésére és betakarítására kialakult gépesített technológiával rendelkezünk, a tüzelésénél jelenleg még gondot okoz a magas ásványi anyag - különösen a szilícium - tartalma, melynek révén a viszonylag alacsony hőmérsékleten (600-700 o C-on) olvad meg a hamuja. Ez speciális tűzterű kazánok vagy tüzelési technológia alkalmazását igényli, amelyek fejlesztése megkezdődött. A Szarvasi energiafű több éven keresztül 10 t/ha bálázható száraz tömeget képes szolgáltatni, amely 110-120 GJ/ha energiatartalommal bír. Az energiafű jól pelletálható. Egy hektár fűtermésből 6-7 tonna pellet készíthető, amelynek a tüzelési tulajdonságai kisebb teljesítményű kazánokban kedvezőbbek, mint az aprítéknak a hőerőművekben. Amennyiben az energiafű tüzelési technológiája véglegesen kialakul, rövid idő alatt akár 50-60 ezer hektáron indulhat a telepítése, amely 500-600 ezer t/év biomassza tömeget szolgáltatna, amelyből évi 6-7 PJ energia állítható elő. Két hőerőműben is tervezik az energiafű felhasználását a faapríték mellett, illetve azzal keverve. A másik perspektivikus bioenergia forrás a mezőgazdasági ültetvénygazdálkodási művelési ágba sorolt energetikai faültetvény, amelyekkel viszonylag gyorsan és nagy mennyiségben állítható elő energetikai célra dendromassza. Az energetikai faültetvények iránti érdeklődés azért is növekvő, mert a mezőgazdasági élelmiszertermelésből kikerülő területek, illetve a nagyobb folyók ártéri területei ezekkel a célültetvényekkel jól hasznosíthatók. Jelenleg több kísérleti energetikai faültetvény is található Magyarországon, amelynek célja a termeszthető, gyorsan növő fafajok kiválasztása, a komplett termesztési és betakarítási technológia kidolgozása, az elérhető hozamok és a nyerhető energiamennyiségek pontos meghatározása, termeléstechnológiai ajánlások kidolgozása. Az eddigi tapasztalatok azt mutatják, hogy a gyorsan növő fafajokat (nyár, fűz) 12.000-15.000 tő/ha tőszámra célszerű telepíteni, amely 3-5 év alatt válik vágásra alkalmassá. Az újra sarjadó faállomány újabb 3-5 évenként takarítható be tarvágással, összesen 5-7 alkalommal, amely 15-25 éves ültetvény élettartamot tételez fel. Az egyes fafajokkal végzett tartamkísérletek alapján 11-20 t/ha/év hozamok érhetők el, amelyből 185-330 GJ/ha energia állítható elő. Az energiaültetvények járvaaprításos betakarítására bíztató eredményekkel gépeket is fejlesztenek Magyarországon. Az energetikai faültetvények erőműi célra történő telepítése is megkezdődött két biomassza fűtésű hőerőmű közelében, amelyek a későbbiekben a jelenleg nagy mennyiségben felhasználásra kerülő erdei faapríték mellett a jövőben a faültetvények aprítékát és energiafű 18
aprítékot is tüzelni szándékoznak. Ezért már a közeljövőben az energetikai faültetvények területének gyors növekedésével számolunk, amely elérheti, sőt meghaladhatja a 100 ezer hektárt is, amelyből 25-30 PJ energia is előállítható. A hazai telepítésre legalkalmasabbnak ítélt energianövények: fűz (salix) nyár (poplar) akác (robin a) robini bálványfa energiafüvek energianád (miscanthus) repce kender tritikale 2. táblázat: Az energianövény telepítés főbb jellemzői a termesztés módja szerint [8] Újratelepítés Sarjaztatás TŐSZÁM 5-8 000 tő /ha 13-15 000 tő /ha ROT ÁCIÓ 8-15 év 2-4 év FATÖMEG 8-15 t/ha/év 11-20 t/ha/év ENERGIATERMELÉS 80-150 GJ/ha/év 150-250 GJ/ha/év 19
3. táblázat: A jellemző rotáció szerinti hozamok [8] Fajták Kor, év Darab/ha Tömeg, kg/m Biomassza, t/ha év Poplar/Pa 3 11 000 9,3 15,5 Poplar/Kol 5 10 000 15,3 20,5 Poplar/Ra 5 7 800 14,6 19,5 Poplar/Beau 5 9 300 27,8 37,1 Robinia 4 12 600 13,1 17,5 Salix 1 12 700 3,3 22,1 Ailanthus 4 9 600 12,8 22,0 Energia előállítására szántóföldi körülmények között számításba vehető még a tritikale is teljes növényi formában, rendre vágva és bebálázva, amely akár 8-10 t/h hozamot is produkál, amelynek 40%-a a szemtömeg. Az energiatartalma 15-16 GJ/t, így hektáronként 120-160 GJ/ha energia állítható elő. Előnyös tüzeléstechnológiai tulajdonsága, hogy bálázott formában a búzaszalmánál lassabban és egyenletesebb hőleadással ég [33]. A következő években ezek a szántóföldön megtermelhető, közvetlen égetéssel is hasznosítható növényi eredetű biomasszák egyre nagyobb hangsúlyt kapnak az országos energiapolitikánkban. 2.4 Magyarország biomassza potenciálja Magyarország kiváló agroökológiai adottságokkal rendelkezik a biomassza versenyképes előállítására. A magyar mezőgazdaság hosszú távon is képes az élelmezési és takarmány szükségletet meghaladóan többlet, energetikai célra felhasználható biomassza fenntarthatóan, versenyképes áron történő előállítására. A biomassza energetikai felhasználása több mint egyszerű energetikai kérdés, mivel a biomassza a vidék multifunkcionális fejlesztésének az egyik eszköze, a vidéki térségek egyik kitörési pontja is lehet. A biomassza energetikai alkalmazását a fentiek szellemében új 20
alapokra kívánják helyezni. Nagy erőműi kapacitások helyett a helyi hőenergia-termelésre történő felhasználást, villamos energia tekintetében a kis-, és kisközepes kapacitású, lokális, térségfejlesztési hatással rendelkező erőművek létesítését tervezik támogatni. A cél, hogy a biomassza a lehetőség szerint a keletkezési helyhez közel kerüljön felhasználásra, az új kisközepes erőművek a kistérségi szereplők szoros együttműködésével kerüljenek kialakításra. Mindezekkel az elérni kívánt közpolitikai cél, hogy a mezőgazdasági és erdőgazdasági szektor, a vidéki szereplők a biomassza energetikai hasznosításának egyértelmű haszonélvezői legyenek, az energiatermelésben elérhető üzleti előnyök (nyereség) nagyobb hányada realizálódjon a jövedelmükben. Emellett kiemelten fontosnak tartják a biomassza energetikai célú előállítása és hasznosítása során az életciklus szemlélet érvényesítését, a pozitív energiamérleg biztosítását, és a környezetterhelés csökkentését. Magyarország teljes biomassza készlete 350-360 millió tonnára becsülhető, ebből 105-110 millió tonna elsődleges biomassza évente újratermelődik, amelynek nagy része felhasználásra is kerül. Az évente képződő növényi biomassza bruttó energiatartalma 1185 PJ, amely meghaladja az ország teljes éves energiafelhasználását úgy, hogy a hazánk területére jutó napenergiának csak 0,3%-át hasznosítják a növények. A hazai növénytermelés és erdőgazdálkodás a befektetett összenergia 4-5-szörösét termeli meg biomasszaként, azaz ennyi az energiahatékonysági mutatója. A mezőgazdasági fő- és melléktermékek mintegy 57-58 millió tonnával járulnak hozzá az évente megújuló magyarországi biomassza készlethez. Az erdők 9 millió tonna biomasszát adnak évente, miközben a teljes élőfában meglévő biomassza mennyiség 250 millió tonnát tesz ki. A mezőgazdaság által termelt elsődleges biomasszának csak kis része - 4,5 és 5,0 millió tonna - kerül közvetlen emberi fogyasztásra, mintegy 16-17 millió tonna az állatok takarmányozására fordítódik. További mintegy 6,0-7,0 millió tonna ipari feldolgozásra kerül [13]. A biomassza zöme a talaj szervesanyag készletét gyarapítja elsődleges vagy másodlagos biomassza formájában. Az elsődleges növényi biomasszából a talajt gazdagítják még a növények és fák gyökerei (7,0-8,0 millió tonna) a bedolgozásra kerülő szalmák és szármaradványok (12-14 millió tonna), valamint a másodlagos biomasszaként hasznosuló állati trágyák (5-6 millió tonna). 21
A magyarországi energiafelhasználásnak jelenleg mindössze ~5 %-át (45-50 PJ/év) adják a megújuló energiák, ebből a növényi eredetű biomassza mintegy ~4 %-ot tesz ki, amelynek a túlnyomó részét az erdeinkből kitermelt tűzifa adja. A fejlesztési lehetőségek számbavételéhez ismerni kell a múltbeli tényadatokat. A Nemzeti Cselekvési Terv (NCsT) a 2006. évi adatokat tartalmazza melyet az alábbi táblázatban, a 2015 és a 2020 évre becsült mennyiségeket a 4.táblázatban mutatjuk be. 4. táblázat 22
2.5 Becsült biomassza-mix 2020-ban A megnövekvő biomassza (és faapríték) igényt a jelenlegi erdei választék még az apadék fokozottabb begyűjtése mellett is csak részben lesz képes kielégíteni 2020-ra. Ezért indokolt egy biomassza mix összeállítása, amely az adottságok, lehetőségek és igények 23
figyelembevételével (térségenként és felhasználói típusonként is eltérhet) egy olyan egyensúlyi összetételre tesz javaslatot, ami képes biztosítani a szükséges biomassza mennyiséget. A növekvő megújuló energia igények kielégítéséhez 2020-ig becslések szerint évi 7,8 8 millió tonna/év biomassza mennyiség szükséges. Ennek előteremtéséhez a jelenlegi erdőállományokra, új telepítésekre (2010 2015), az ezekből kikerülő tűzifára, az apadékra, mezőgazdasági melléktermékekre, lágyszárú (szántóföldi) energianövényekre és fásszárú energiaültetvényekre, melléktermékekre és hulladékokra kell támaszkodni. Ennek a mennyiségnek a jelentős része Magyarország állami- és magánerdőiben rendelkezésre áll. 5. táblázat: Becsült biomassza-mix 2020 A cél elsősorban a rosszabb minőségű területeken való megfelelő kultúrák biztosítása a biztonságos élelmiszerellátás, energetikai hasznosítás sorrend alapszabályként történő figyelembevételével, hiszen a jó termőföld egészséges élelmiszeralapanyag-előállítást kíván, a kevésbé termékeny föld kiváló lehetőséget teremt az alternatív energianövény-termesztésre. Az energiatermelésbe ezért elsősorban a másként gazdaságosan nem hasznosítható homokos és árterületeket, rekultivációra kijelölt területeket, utak melletti védősávokat stb. célszerű bevonni, fásszárú (gyorsan növő fafajok) energiaültetvények telepítésének elősegítésével. A különféle fásszárú energianövények a hagyományos élelmiszernövényekhez képest sokszor szélesebb tolerancia-sprektummal rendelkeznek, és bizonyos feltételek teljesülése mellett a kedvezőtlenebb termőhelyi adottságú területeken is rentábilis gazdálkodást biztosíthatnak, pozitív gazdasági, társadalmi és energetikai hatásokat eredményezve. A siker kulcsa a konkrét termőhelyi és piaci adottságokhoz az optimális kultúra megválasztása. Az 24
energianövények termesztése ennek megfelelően kettős célú, egyrészt a kultúrapaletta bővítése, másrésztől a szükséges alapanyag-mennyiség biztosítása. 2.6 Szabolcs-Szatmár-Bereg megye és Satu Mare megye földrajza Szabolcs-Szatmár-Bereg Magyarország legkeletibb megyéje. A megye az ország területének 6,4 %-át teszi ki, ezzel az ország hatodik legnagyobb megyéje. A nagy történelmi és politikai döntések következtében Szabolcs-Szatmár-Bereg határmegyévé vált. A terület három országgal - keleten Romániával, észak-keleten Ukrajnával, északon pedig Szlovákiával - határos. A megye földrajzi elhelyezkedésére jellemző, hogy a magyar Alföldnek a legkeletibb részét foglalja el, természeti-földrajzi szempontból nem egységes. Földrajzilag Szabolcs-Szatmár-Bereg megye változatos, dombság és síkság is található itt. Két tájegységre tagolható, a Nyírségre és a Felső-Tisza-vidékre. Az Alföld legkeletibb részét alkotó Nyírség kb. 78%-a tartozik a megyéhez, a Felső-Tisza-vidék kistájai közül a Rétköz teljes mértékben, a Szatmári-síkságnak, a Beregi-síkságnak és az Ecsedi-lápnak pedig egyegy része tartozik a megyéhez. Szabolcs-Szatmár-Bereg megye legmagasabb pontja a Kaszonyi-hegy (240 m). A megye éghajlatára kontinentális klíma jellemző. Az évi középhőmérséklet 9-9,5 C között van. A tél itt hidegebb és hosszabb, mint az Alföldön általában. Az évi csapadék mennyisége 550-400 mm között alakul. Szabolcs-Szatmár-Bereg megye legnagyobb folyója a Tisza. Ukrajnából Tiszabecsnél lép Magyarországra, és a megyét Tiszadobnál hagyja el. A megye további jelentősebb folyóvizei a Szamos, a Túr, a Kraszna, valamint a Lónyai-főcsatorna (Keleti-főcsatorna). A felszíni és felszín alatti vizek minősége jobb az országos átlagnál. Szabolcs-Szatmár-Bereg hajdan gazdag volt állóvizekben, ám ezek többségét napjainkra lecsapolták, már csak néhány maradt közülük, így pl. az újfehértói Nagyvadas-tó (124 ha), a nyírtelki Királyteleki-tó (23 ha), Nyíregyházán a Bujtos- és Sóstó. A terület vízkincse biztosítja az ipar és a mezőgazdaság vízigényét, melyet nagyobb mértékben a rétegvizek adják, kisebb mértékben a folyók. A megyében mintegy 22 termálkút működik, a kutak 80%-a balneológiai célokat szolgál. 25
Szabolcs-Szatmár-Bereg megye gazdag olyan területekben, ahol a természeti környezet megőrizte jellegzetes arculatát, ahol igen ritka növények és állatfajok fordulnak elő. 12 országos jelentőségű (benne a 17 erdőt magába foglaló Szatmár-Beregi Tájvédelmi Körzet) és 25 helyi jelentőségű természetvédelmi és tájkörzet található a megyében. A megye területe 5936,45 km², mezőgazdaságilag művelt területéből a szántóterület kb. 3070 km². A mezőgazdasági termelés ágazati megoszlása változatos, hiszen a zömében csak tömegtakarmány termesztésére alkalmas területeken az állattenyésztés került előtérbe, míg az átlagos vagy annál jobb termőhelyi adottságokkal rendelkező területeken a fő profil a növénytermesztés. A kalászos gabonafélék, a kukorica, burgonya mellett jelentős szerepe van a takarmánytermesztésnek, valamint az olajos növények termesztésének. A megye erdősültsége kb. 590 km². Az erdők évi folyónövedékét is figyelembe véve ezen kívül pedig a véghasználat, a gyérítés, tisztítás értékét vizsgálva megállapítható, hogy az 1980-as évektől évi átlagban 29.000 és 31.000 köbméter fát termeltek ki az erdőkből. Igen jelentős fahulladék is jelentkezik, azonban ennek felhasználása a magas költségek miatt nem volt gazdaságos. [12] Földrajzilag a megye változatos, dombság és síkság is található itt. Két tájegységre tagolható, a Nyírségre és a Felső-Tisza-vidékre. Az Alföld legkeletibb részét alkotó Nyírség kb. 78%-a tartozik a megyéhez, a Felső-Tisza-vidék kistájai közül a Rétköz teljes mértékben, a Szatmárisíkságnak, a Beregi-síkságnak és az Ecsedi-lápnak pedig egy-egy része tartozik a megyéhez. A megye legmagasabb pontja a Kaszonyi-hegy (240 m), de jelentős még a Hoportyó (183 m) is. Satu Mare megye Románia észak-nyugati részén helyezkedik el, a Tisza Alföld a Keleti Kárpátok és a Szamos Fennsík között, északon és észak-nyugati részen szomszédos Ukrajnával és Magyarországgal ezenkívül határos még Máramaros, Szilágy és Bihar megyékkel. Felépítés szempontjából a megye területe változatos képet mutat, a domináns domborzati forma az alföld (mezőség) e mellett megtalálható még a domb és hegyvidék is. Az alföldi térség mely része a Pannónia Medecének, a megye teljes területének 63% fedi le, kiterjed a megye nyugati és dél-keleti részeire mely területet a Szamos és Kraszna folyók barázdálják. A hegyvidék a megye észak-keleti részén helyezkedik el melyet az Avas Hegység és a Gutin Hegység egy kis része képvisel. A hegyvidék magassága növekszik nyugatról kelet felé haladva elérve a 827 méteres magasságot az Avas Hegységben és az 1200 26
méteres magasságot a Pietrosz csúcson a Gutin Hegységben. Nyugat felé haladva a hegyek közre zárják az Avas Medencét amelyet Ţara Oaşului -nak is neveznek. A talaj kevésbbé változatos, domináns talajtípus a szürkésbarna, sárgás barna talajok. A Szamos lankán találkozunk hordalékos természetű talajokkal is, de a Ér Alföldön inkább homokos talajokkal. Terület felhasználása alapján a megye teljes területe a következőképpen osztható fel: 71,9% mezőgazdasági terület, 17,7% erdők és erdőtelepítéses területek, 3,3% vizek, 7,1% más tipusú területek. A megye vízhálózatáthoz tartoznak a Szamos folyó (60 km hosszúságban), a Túr folyó (66 km hosszúságban), és a Kraszna (57km hosszúságban), éghajlata mérsékeltkontinentális, meleg nyarakkal, hideg telekkel, és bőséges csapadékkal, kisebb eltéréseket mutat az alföld és a dombság térsége között. A megye területe 4 419 km2. Az Északkeleti-Kárpátokhoz tartozó hegyek alkotják a terület 17%-át. A többi dombvidék (20%) és síkság, amely az Alföldhöz tartozik. Legfontosabb folyók a Szamos, a Túr és a Kraszna. Legmagasabb pont: Vf. Rotund (1240 m), Gutinhegység. A legmélyebb pont 120 m. A földek 72%-a mezőgazdasági földterület (3 181 km2), 18%-a erdőség (795 km2), 3% víz (133 km2) és 7% egyéb terület (310 km2) 5. ábra: Szabolcs Szatmár Bereg és Satu Mare megye elhelyezkedése [19] 6. ábra: A két megye területkihasználtsága [14] 27
Primer energia felhasználás (PJ) Villamos energiafelhasználás alakulása 2.7 Energiahelyzet Magyarországon Magyarország energiafelhasználása a nemzetközi olajválság előtti évekig gyorsan növekedett, majd ezt követően a növekedés lelassult. A rendszerváltást követően a gazdaság jelentős átalakuláson ment át, melynek eredményeként az energiafelhasználás jelentős mértékben, mintegy 15 %-kal csökkent, de azóta évi átlag 1 %-os növekedés figyelhető meg. [36] 400% 350% 300% 250% 200% 150% 100% 50% 0% 1960 1967 1974 1981 1988 1995 2002 ÉV 7. ábra: Villamos energiafelhasználás alakulása 1960-2002 [9] 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1990 1997 1998 2005 2007 2010 2015 2020 2030 Kőolaj Szén Földgáz Biomassza, tűzifa Egyéb megújuló Atomenergia 8. ábra: Magyarország primer energia-igény múltbeli és tervezett struktúrájának alakulása [14] [28] 28
Erőművek teljesítőképessége (MW) 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 Szél Napelem Vízierőművek Biomassza Biogáz Geotermikus 9. ábra: Megújuló erőművek tervezett fejlődése hazánkban [18] Bai Attila becslése, valamint statisztikai adatok alapján a hazai, energiaforrásként felhasználható biomassza éves mennyisége ágazatonként a következő: Növénytermesztés: 7-8 millió tonna melléktermék, 0,5-1 millió tonna főtermék Állattenyésztés: 7-8 millió tonna szárazanyag Élelmiszeripar: 150 200 ezer tonna szárazanyag Erdőgazdaság: 3 4 millió tonna faanyag Települési hulladék: 25 30 millió tonna (ebből 7 8 millió m 3 szilárd hulladék). [48] 29
10. ábra: Az energetikai célra reálisan használható melléktermékek eloszlása biomassza féleségenként, és régiónként [48] A természeti adottságaink lehetővé teszik, energiapolitikai és környezetvédelmi szempontból pedig ajánlatos a biomassza energetikai hasznosításában rejlő lehetőségeinket a lehető legjobban kihasználni. A mezőgazdasági területek jobb kihasználása érdekében elengedhetetlen a mezőgazdaság fejlődése, mely az élelmiszergazdaságon és a erdészeten túl, a képződő biomassza egy részének energetikai felhasználásában is kimerül. [4] Hazánk teljes biomassza készlete 350-360 millió tonnára tehető, amelyből 105-110 millió tonna évente újraképződik, és felhasználásra kerül. Ha a biomassza energetikai célú felhasználásának lehetőségéről beszélünk, akkor ez csak azokban az országokban bír realitással, ahol a rendelkezésre álló biomassza elegendő a lakosság élelmezésére, és ezen felül lehetőség van a biomasszából elegendő energia előállítására. Magyarországon mindkét feltétel teljesül, de jelenleg a hazánkban megtermelt biomassza jelentős része kárba vész. [10] 30
6. táblázat: Hazai mező- és erdőgazdasági melléktermék, tűzifa és szerves hulladék évi mennyisége (2007) [25] Évenként betakarítható/ Energetikai célra Melléktermékek Rendelkezésre áll Képződő mennyiség, Millió PJ/év Gabonaszalma (bálás) millió 4-5,5 t/év t/év 1,5 14,2 Kukoricaszár 7-10 3,5-5 42.2 Napraforgószál 0.7-0,9 0,3-0,4 3,1 Gyümölcsfanyesedék és 1.3-1,4 1,0-12 9,8 szőlővenyige Tűzifa 3,5-4,5 3.5-4,5 36 Erdőgazdasági fahulladék 1,1-1,4 0.6-0,7 5.8 Faipari, háztartási és 0,5-0.6 0,4-05 kereskedelmi fahulladék Hígtrágya, trágya, szerves 13 000 9,0 8,1 hulladék Összesen 17.2-9 3.4 9.9-12,7 123,5 2.8 Energiahelyzet Romániában Románia energiafelhasználás 2009-ben 1300 PJ volt melynek közel 18%-át megújuló energiaforrások adták. A 443/2003 rendelet szerint 2010-re a villamos-energia termelésben 33%, míg a primer energia felhasználásban 11%-re kellett növelni a megújulók részarányát. Elsősorban a szél-, vízerőművek, illetve a biomasszák arányának a növelésével szeretnék elérni a kívánt célt. [23] 7. táblázat: Romániában tervezett megújuló erőművek [23] 2010 2015 Napelem 1,5 MW 9,5 MW Szélerőmű 120 MW 280 MW Vízerőmű 120 MW 120 MW Biomassa 190 MW 379,5 MW Összes 431,5 MW 789 MW 31
Románia biomassza potenciálja 7594 toe/év, ami a 19%-a a 2000-es összenergia felhasználásnak. Ebből: Fa tüzelés 1175 toe Hulladék 487 toe Mezőgazdasági melléktermék 4799 toe Biogáz 588 toe Lakossági melléktermék 545 toe [23] Romániában a megújuló energiaforrásokból 228,1 PJ energia származik, melyből 137,1 PJ mezőgazdasági melléktermékekből, 17,3 PJ lakossági melléktermék, míg a maradék 73,7 PJ erdőgazdasági melléktermék és fatüzelésből származik. [26] A 10-16. ábrákon látható Románia megyéinek közte Satu Mare biomassza potenciálja. Satu Mare 11. ábra: Mezőgazdasági és erdős területek Romániában [26] 32
Satu Mare 12. ábra: Mezőgazdasági melléktermékek megyénként [26] Satu Mare 13. ábra: Erdőgazdálkodási melléktermékek megyénként [26] 33
Satu Mare 14. ábra: Összes biomassza lehetséges forrásai [26] Satu Mare 15. ábra: Lehetséges biomassza források [26] 34
Satu Mare 16. ábra: Biomassza maradványok sűrűsége megyénként [26] Satu Mare 17. ábra: Még rendelkezésre álló energia a biomasszákból megyénként [26] 35
2.9 A biomassza energetikai hasznosítása és a potenciális készletek A biomassza energetikai hasznosítása az EU országaiban elsősorban a fosszilis energiahordozók káros környezeti hatásai okozta fenntarthatósági problémák, a nukleáris energia társadalmi támogatottságának jelentős csökkenése, valamint a mezőgazdasági termeléssel összefüggő egyre súlyosabb problémák miatt került az érdeklődés középpontjába, ill. az EU politikájának kiemelt napirendi pontjai közé. Az EU tagországokban minden különösebb közösségi megújuló energetikai politika nélkül, csupán a nemzeti programok végrehajtása esetén a biomassza eredetű energiaforrások részaránya az 1990. évi 3.0 TWh-ról (1.6%-ról) 19.6 TWh-ra (6.7%-ra), a hőenergia ellátásban betöltött szerepe 17.2 millió toe-ről (3.3%-ról) 20.7 millió toe-re (3.8%-ra) növekszik. A koncepció megvalósításának egy további indoka az EU energiaimport függőségének csökkentése. Jelenleg az EU tagországok energiaszükségletük mintegy 50%-át importból fedezik. Ez az arány jelentősebb energiapolitikai intézkedések megtétele nélkül 2020-ig elérheti a 70%-ot. [5] 2.10 Az energetikai célra használható biomassza mennyisége Nyilvánvaló, hogy a sorrendben az elsődleges az élelmiszer- a takarmánytermesztés, és ennek összetételét és mennyiségét aktuális ökonómiai összefüggések határozzák meg. A biomassza energetikai hasznosításának környezetvédelmi összefüggéseiben az első és meghatározó kérdés, hogy a fenntartható termelés érdekében a talaj tápanyag-utánpótlásának biztosításának megőrzését biztosítani tudjuk akkor is, ha számottevő szerves anyagot vonunk ki a körforgásból. Egyes vélemények szerint a beszántás, illetve a talajerő visszapótlás lenne a biomassza hulladék hasznosítás legjobb formája. A nagy cellulóztartalmú anyag talajba juttatása azonban káros, un. szénhidrát hatást vált ki, ami csak nagymennyiségű nitrogénműtrágya kiszórásával ellensúlyozható. 36
A biomassza termelés a talaj ésszerű megművelését, a termőterület növényállománnyal való borítását segíti elő, ez pedig az erózió (szél- és vízerózió) elleni védekezés egyik fontos eszköze, ezáltal előnyösen járul hozzá a talajvédelemhez. A magyarországi földrajzi, politikai, gazdaságpolitikai szempontokat mérlegelve egy MTA felmérés alapján a hazánkban évenként keletkező elsődleges biomassza 54 millió tonna (szárazanyagban számítva), amelyből a mezőgazdasági termelés 46 millió tonna, az erdészeti termelés 8 millió tonna biomasszából egy egyeztetett állásfoglalás szerint az energiacélú hasznosítására évenként: primer biomasszából, mezőgazdasági melléktermékből 251 PJ secunder biomasszából (állattenyésztési hulladék) 91 PJ tercier biomasszából (feldolgozás hulladékai) 75 PJ használható fel. Fontos azonban tekintettel lenni arra, hogy ezek a számok az aktuális gazdaságpolitikai szempontokat is figyelembe veszik, és minthogy ez idővel változó, ezek a számok nem tekinthetők abszolút értéknek. Az utóbbi évek mérlegelései alapján például e potenciál még tovább növelhető az erdészeti, faipari hulladékok és melléktermékek mennyiségével, 4,9 millió tonna szárazanyagot megközelítőleg 30 PJ energiatartalommal. [5] A keletkezett szántóföldi, erdei, kertészeti melléktermékek jelenlegi ésszerűtlen és pazarló felhasználását a következők jellemzik: Gabonaszalmák: tarlóégetés (torzsgomba és rovarkártevők miatt az ÁNTSZ engedélyezi), szervezett gyűjtés (kis mennyiségben gombakomposzt-készítéséhez), felvásárolják cellulóz gyártáshoz. Kukoricaszár: takarmány célú felhasználásra alig néhány %-arányban kerül sor, a szárát túlnyomórészt elégetik a keletkezés helyén, így környezetet szennyez és felhasználható energiahordozót tesznek tönkre 37
Repceszalma: jelenleg nem hasznosul, elégetik, környezetet szennyez. Napraforgószár: jelenleg nem hasznosul, elégetik, környezetet szennyez. Széna: becslések szerint 0,5-0,6 t6ha széna marad a gyep és legelő területeken, ezzel évente 250-300 ezer t takarmányozásra, vagy energetikai célra felhasználható növényi maradvány megy veszendőbe. Fanyesedék: jelenleg nem hasznosul, elégetik, környezetet szennyez. Szőlővenyige: jelenleg nem hasznosul, elégetik, környezetet szennyez. [24] Fásszárú égetéses hasznosítású energetikai faültetvények Az energiaerdő és a zöldenergia faültetvény olyan speciális faültetvény, amelyben rövid idő alatt, gazdaságosan nagy mennyiségű és jó égési tulajdonságokkal rendelkező zöldenergia hordozó fa állítható elő. Az energiaerdő és a zöldenergia faültetvény fafajokkal és fajtákkal szembeni követelmények: fiatalkorban intenzíven növekszik, betegségeknek és kártevőknek ellen áll, jól és többször sarjad, nagy a térfogatsúlya, nagy a szárazanyag produkciója, jól ég, 38
lehetőleg nedvesen is ég, gyorsan veszti víztartalmát, kedvező a kitermelhetősége és feldolgozhatósága. [24] 2.11 A bioalkohol előállításának lehetőségei a megyékben A csicsóka még az igen gyenge minőségű talajon is, ahol a kultúrnövények nagy része egyáltalán meg sem termelhető, még mindig 40-50 mázsát adhat le (gumóba) hektáronként. A számítások gazdaságos lehetőségeket tártak fel; pl. egy 40-50 mázsa/hektár átlagtermést alapul véve és 13-18%-os gumónkénti fruktóz-tartalmat figyelembe véve az előállítható fruktóz mennyisége 600-700 kg volt. Az édesiparban itt és a nyugati piacokon is igen jó lehetőségei vannak. Ha megvizsgáljuk a csicsókának növényélettani sajátosságait, úgy tűnik, hogy a cukoripari holtidény csökkentésére adna lehetőséget. A nyersanyaghiány a cukorrépa esetében a kampány végével jelentkezik, és ezért leállnak, viszont a tapasztalatok szerint a kísérletek azt igazolták, hogy a csicsóka rendkívül ellenálló a hideggel szemben és a fagyot is kibírja, a gumói pedig télen a földben hagyva nem károsodnak, képes átvészelni még a -30 Celsius fokos téli fagyokat is. Ebben a konstellációban lehetővé válna a cukoripar számára, hogy éppen akkor biztosítsa a nyersanyagot, amikor a répaszezon már vége felé tart. Természetesen a gazdaságossági számítások a piacviszonyok függvényében változnak. A melléktermékek; a kilúgozott csicsókaszeletek értékes takarmányként hasznosíthatók. A takarmányozásra vonatkozóan számos magyar és francia kutatási eredmény áll rendelkezésre. A bioalkohol számítások kb. úgy értékelik, hogy egy mázsa csicsókából 7-12 l abszolút alkoholt lehet előállítani. 2.12 A káposztarepce mint egyik potenciális bio-hajtóanyag A repceolaj felhasználása terén jelentős hazai és külföldi tapasztalat áll rendelkezésre. Az átlagtermés több év átlagában 1,3-1,7 t/ha., gyakran mértek 2,0-2,3 t/ha-os termést is. 39
Maga a repce eredetileg a Mediterrán vidékről származik, ami a termesztés sajátosságaira sok magyarázatot ad. Magyarországon a XIX. század második felében volt a legnagyobb a vetésterülete. A termesztés felfutása során merült fel annak a lehetősége, hogy a repcét étkezési célra is felhasználják. A felhasználási célnak megfelelően lehet a termesztett fajtát a fentiek figyelembe vételével megválasztani. A megyékben a repcét csak korlátozott keretek között lehet biztonságosan és jövedelmezően termeszteni, így erre alkalmas terület a Szatmári térség, valamint Újfehértó környéke. A repcének a vetőmagszükséklege kicsi, 3-5 kg/ha, ez is növeli a gazdaságosságát. A reformált hajtóanyagok előállítása során a repce, mint potenciális nyersanyag fontos szerepet játszik. A repceolaj termelés energia output-input tényezője 2,1-3,9, de ez a melléktermékek energetikai hasznosítása révén ez 4,5-8,4 értékig növelhető. Kétségtelen a bioüzemanyagok alkalmazása bizonyos konstrukciós változtatásokat is igényelnek a motoroknál (magas a motor belső hőmérséklete, a hengerfejnél előkamrát kell alkalmazni, nehezebb az indítás, stb.), de ezek mind technikailag megoldhatók, nem járnak túl nagy költséggel. Amennyiben figyelembe vesszük a környezeti ártalmakat, az üvegházhatás negatív következményeit, az ezzel kapcsolatos plussz kiadásokat, a rákkeltő hatások okozta károkat, akkor ennek felhasználása elsőrendű érdek lenne. A bioüzemanyagok rákkeltő hatása csak 10%-a a jelenleg alkalmazott szénhidrogén bázisú üzemanyagoknak. [36] Modellszámítások fűtőművek enrgetikai biomassza fűtőanyagaira 0,5 MW-os falufűtőmű modellszámítás [24] 8. táblázat: 0,5 MW-os falufűtőmű modellszámítás energetikai biomassza tüzelőanyag ellátáshoz (hatásfok: 90%) Termőhely Mértékegység Jó Közepes Határ 0,5 MW-hoz szükséges biomassza 1 861 1 861 1 861 atro tonna/év Energetikai faültetvény hozama 8 6 4 atro t/ha/év Energetikai faültetvény vágásfordulója 2 2 2 év Gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Faapríték tüzelés 0,5 MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 1 861 1 861 I 861 atro tonna/év 40
Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év 1 vágásforduló hozama energetikai 16 12 8 t/ha/2év faültetvényen 0,5 MW-hoz szükséges terület 116 155 233 ha vágásfordulónként A folyamatos üzemeléshez szükséges 233 310 465 ha terület egy helyszínen energetikai faültetvényből 1/2 faapríték, 1/2 gabonaszalma tüzelés 0,5 MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 1 861 1 861 I 861 atro tonna/év Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Átlagos gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év 1 vágásforduló hozama energetikai faültetvényen 16 12 8 t/ha/2év 0,5 MW-hoz szükséges energetikai faültetvény 58 78 116 ha terület vágásfordulónként 0,5 MW-hoz gabona terület 233 310 465 ha vágásfordulónként a szalma szükséglet előállításához A folyamatos üzemeléshez szükséges 116 155 233 ha energetikai faültetvény terület A folyamatos üzemeléshez szükséges terület gabonaszalmánál 233 310 465 ha 2/3 faapríték, 1/3 gabonaszalma tüzelés 0,5 MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 1 861 1 861 1 861 atro tonna/év Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Átlagos gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év 1 vágásforduló hozama energetikai 16 12 8 t/ha/2év faültetvényen 0,5 MW-hoz szükséges energetikai faültetvény 78 terület vágásfordulónként 103 155 ha Termőhely Mértékegység Jó Közepes Határ 2/3 faapríték, 1/3 gabonaszalma tüzelés 0,5 MW-hoz gabona terület 155 207 310 ha vágásfordulónként a szalma szükséglet előállításához A folyamatos üzemeléshez szükséges 155 207 310 ha energetikai faültetvény terület A folyamatos üzemeléshez szükséges terület 155 207 310 ha egy helyszínen gabonaszalmánál 1/3 faapríték, 2/3 gabonaszalma tüzelés 0,5 MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 1 861 1 861 1 861 atro tonna/év Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Átlagos gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év I vágásforduló hozama energetikai faültetvényen 16 12 8 t/ha/2év 0,5 MW-hoz szükséges energetikai faültetvény 39 52 78 ha terület vágásfordulónként 0,5 MW-hoz gabona terület 310 414 620 ha vágásfordulónként a szalma szükséglet előállításához A folyamatos üzemeléshez szükséges 78 103 155 ha energetikai faültetvény terület A folyamatos üzemeléshez szükséges 310 414 620 ha terület egy helyszínen gabonaszalmánál 1/3 faapríték, 1/3 gabonaszalma, 1/3 kommunális hulladek tüzelés 0,5 MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 1 861 1 861 1 861 atro tonna/év Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Átlagos gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Egy főre jutó éghető hulladék 0,10 0,10 0,10 t/fő/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év 1 vágásforduló hozama energetikai faültetvényen 16 12 8 t/ha/2év 41
0,5 MW-hoz szükséges energetikai faültetvény terület vágásfordulónként 0,5 MW-hoz gabona terület vágásfordulónként a szalma szükséglet előállításához A folyamatos üzemeléshez szükséges energetikai faültetvény terület 0,5 MW-hoz szükséges energetikai faültetvény terület vágásfordulónként A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy helyszínen gabonaszalmából A folyamatos üzemeléshez szükséges kommunális hulladékot produkálni képes lakosság 39 52 78 ha 155 207 310 ha 620 620 620 tonna 78 103 155 ha 155 207 310 ha 6 203 6 203 6 203 fő A 0,5 MW-os falufűtőmű ellátásához szükséges energetikai faültetvény területe 233 hektártól 465 hektárig növekszik attól függően, hogy a szükséges 1861 atro tonna faapríték évente rendelkezésre álljon. Amennyiben az energetikai biomassza tüzelőanyag fele faapríték, fele gabonaszalma akkor ehhez 116-233 hektárig terjedő területen kell energetikai faültetvényt létesíteni, művelni és betakarítani, valamint ezen felül még 233-465 hektár területen kell gabonaszalmát, mint mellékterméket előállítani. Abban az esetben, ha a tüzelőszer 2/3 faapríték és 1/3 gabonaszalma, akkor az energetikai faültetvény területe 155-310 hektárig terjed a termőhely minőségétől függően. A gabona területe pedig szintén 155-310 hektárnak kell lennie. Megváltozik a területi arány akkor, amikor 1/3 faapríték és 2/3 gabonaszalma a tüzelőszer, mert ebben az esetben energetikai faültetvényből 78-103 vagy 155 hektárt kell telepíteni. A gabonaterület itt 310, 414 vagy 620 ha. Kíméli a termőterületet az a változat, amelyben 1/3 faapríték mellett 1/3 gabonaszalma és 1,3 kommunális hulladék kerül felhasználásra. Ebben az esetben a falufűtőmű folyamatos üzemeléséhez 78, 103 vagy 155 ha energetikai faültetvényre, 155, 207 vagy 310 hektár gabonaterületre és annak szalmatermésére van szükség. Számításaink szerint az 558 tonna kommunális hulladékot 5583 lakos képes megtermelni. Ez azt jelenti, hogy a falufűtőmű üzemeltetéséhez ebben az esetben több település összefogására van szükség. És persze arra is szükség van, hogy a gyűjtés szelektív legyen. Munkánk terjedelmi korlátja miatt a 0,5 MW-os fűtőműhöz hasonló részletességgel nem elemezzük az 1 és 2 MW-os falufűtőművek tüzelőanyagának előállításához szükséges termőhely igényt, azonban az 5 MW-os falufűtőmű kalkulációnál erre is kitérünk. [24] 1 MW-os falufűtőmű modellszámítás [24] 42
9. táblázat: 1 MW-os falufűtőmű modellszámítás energetikai biomassza tüzelőanyag ellátáshoz (hatásfok: 90%) Termőhely Mértékegység Jó Közepes Határ 1 MW-hoz szükséges biomassza 3 722 3 722 3 722 atro tonna/év Energetikai faültetvény hozama 8 6 4 atro t/ha/év Energetikai faültetvény vágásfordulója 2 2 2 év Gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Faapríték tüzelés 1 MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 3 722 3 722 3 722 atro tonna/év Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év 1 vágásforduló hozama energetikai 16 12 8 t/ha/2év faültetvényen 1 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 233 310 465 ha A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy helyszínen energetikai faültetvényből 465 620 931 ha Termőhely Mértékegység Jó Közepes Határ 1/2 faapríték, V2 gabonaszalma tüzelés 1 MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 3 722 3 722 3 722 atro tonna/év Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Átlagos gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év 1 vágásforduló hozama energetikai 16 12 8 t/ha/2év faültetvényen 1 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 116 155 233 ha ener- getikai faültetvénynél 1 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 465 620 931 ha gabonaszalmánál A folyamatos üzemeléshez szükséges terület 233 310 465 ha egy helyszínen energetikai faültetvényből A folyamatos üzemeléshez szükséges terület 465 620 931 ha egy helyszínen gabonaszalmából 2/3 faapríték, 1/3 gabonaszalma tüzelés 1 MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 3 722 3 722 3 722 atro tonna/év Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Átlagos gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év 1 vágásforduló hozama energetikai 16 12 8 t/ha/2év faültetvényen 1 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 155 207 310 ha ener- getikai faültetvénynél 1 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 310 414 620 ha gabonaszalmánál A folyamatos üzemeléshez szükséges terület 310 414 620 ha egy helyszínen energetikai faültetvényből A folyamatos üzemeléshez szükséges terület 310 414 620 ha egy helyszínen gabonaszalmából 1/3 faapríték, 2/3 gabonaszalma tüzelés I MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 3 722 3 722 3 722 atro tonna/év Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Átlagos gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év 1 vágásforduló hozama energetikai 16 12 8 t/ha/2év faültetvényen 1 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként energetikai faültetvénynél 78 103 155 ha 1 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 620 827 1 241 ha gabonaszalmánál A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy helyszínen energetikai faültetvényből 155 207 310 ha 43
A folyamatos üzemeléshez szükséges terület 620 827 1 241 ha egy helyszínen gabonaszalmából Termőhely Mértékegység Jó Közepes Határ 1/3 faapríték, 1/3 gabonaszalma, 1/3 kommunalis hulladék tüzelés 1 MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 3 722 3 722 3 722 atro tonna/év Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Átlagos gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Egy főre jutó éghető hulladék 0,10 0,10 0,10 t/fő/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év 1 vágásforduló hozama energetikai faültetvényen 16 12 8 t/ha/2év 1 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 78 103 155 ha ener- getikai faültetvénynél 1 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 310 414 620 ha gabonaszalmánál 1 MW-hoz szükséges kommunális hulladék 1 241 1 241 1 241 tonna A folyamatos üzemeléshez szükséges terület 155 207 310 ha egy helyszínen energetikai faültetvényből A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy helyszínen gabonatarlóból 310 414 620 ha A folyamatos üzemeléshez szükséges kommunális hulladékot produkálni képes lakosság 12 407 12 407 12 407 fő 2 MW-os falufűtőmű modellszámítás [24] 10. táblázat: 2 MW-os falufűtőmű modellszámítás energetikai biomassza tüzelőanyag ellátáshoz (hatásfok: 90%) Termőhely Mértékegység Jó Közepes Határ 2 MW-hoz szükséges biomassza 7 444 7 444 7 444 atro tonna/év Energetikai faültetvény hozama 8 6 4 atro t/ha/év Energetikai faültetvény vágásfordulója 2 2 2 év Gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Faapríték tüzelés 2 MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 7 444 7 444 7 444 atro tonna/év Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év 1 vágásforduló hozama energetikai 16 12 8 t/ha/2év faültetvényen 2 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 465 620 931 ha A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy helyszínen energetikai faültetvényből 931 1 241 1 861 ha Termőhely Mértékegység Jó Közepes Határ 1/2 faapríték, 1/2 gabonaszalma tüzelés 2 MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 7 444 7 444 7 444 atro tonna/év Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Átlagos gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év 1 vágásforduló hozama energetikai faültetvényen 16 12 8 t/ha/2év 2 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 233 310 465 ha energetikai faültetvénynél 2 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 931 1 241 1 861 ha gabonaszalmánál A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy 465 620 931 ha helyszínen energetikai faültetvényből A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy helyszínen gabonaszalmából 931 1 241 1 861 ha 44
2/3 faapríték, 1/3 gabonaszalma tüzelés 2 MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 7 444 7 444 7 444 atro tonna/év Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Átlagos gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év 1 vágásforduló hozama energetikai faültetvényen 16 12 8 t/ha/2év 2 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 310 414 620 ha energetikai faültetvénynél 2 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 620 827 I 241 ha gabonaszalmánál A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy 620 827 1 241 ha helyszínen energetikai faültetvényből A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy 620 827 1 241 ha helyszínen gabonaszalmából 1/3 faapríték, 2/3 gabonaszalma tüzelés 2 MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 7 444 7 444 7 444 atro tonna/év Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Átlagos gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év 1 vágásforduló hozama energetikai faültetvényen 16 12 8 t/ha/2év 2 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 155 207 310 ha energetikai faültetvénynél 2 MW-hOz szükséges terület vágásfordulónként 1 241 1 654 2 481 ha gabonaszalmánál A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy 310 414 620 ha helyszínen energetikai faültetvényből A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy helyszínen gabonaszalmából 1 241 1 654 2 481 ha Termőhely Mértékegység Jó Közepes Határ 1/3 faapríték, 1/3 gabonaszalma, 1/3 kommunális hulladék tüzelés 2 MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 7 444 7 444 7 444 atro tonna/év Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Átlagos gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Egy főre jutó éghető hulladék 0,10 0,10 0,10 t/fő/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év 1 vágásforduló hozama energetikai faültetvényen 16 12 8 t/ha/2év 2 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 155 207 310 ha energetikai faültetvénynél 2 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 620 827 1 241 ha gabonaszalmánál 2 MW-hoz szükséges kommunális hulladék 2 481 2 481 2 481 tonna A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy 310 414 620 lizt helyszínen energetikai faültetvényből A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy 620 827 1 241 ha helyszínen gabonaszalmából A folyamatos üzemeléshez szükséges kommunális hulladékot produkálni képes lakosság 24 813 24 813 24 813 fő 11 MW-os falufűtőmű modellszámítás [24] 45
11. táblázat: 5 MW-os falufűtőmű modellszámítás energetikai biomassza tüzelőanyag ellátáshoz (hatásfok: 90%) Termőhely Mértékegység Jó Közepes Határ 5 MW-hoz szükséges biomassza 18 609 18 609 18 609 atro tonna/év Energetikai faültetvény hozama 8 6 4 atro t/ha/év Energetikai faültetvény vágásfordulója 2 2 2 év Gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Faapríték tüzelés 5 MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 18 609 18 609 18 609 atro tonna/év Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év 1 vágásforduló hozama energetikai faültetvényen 16 12 8 t/ha/2év 5 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 1 163 1 551 2 326 ha A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy helyszínen energetikai faültetvényből 2 326 3 102 4 652 ha Termő-hely Mértékegység Jó Közepes Határ 1/2 faapríték, 1/2 gabonaszalma tüzelés 5 MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 18 609 18 609 18 609 atro tonna/év Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Átlagos gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év 1 vágásforduló hozama energetikai faültetvényen 16 12 8 t/ha/2év 5 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 582 775 1 163 ha energetikai faültetvénynél 5 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 2 326 3 102 4 652 ha gabonaszalmánál A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy 1 163 1 551 2 326 ha helyszínen energetikai faültetvényből A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy 2 326 3 102 4 652 ha helyszínen gabonaszalmából 2/3 faapríték, 1/3 gabonaszalma tüzelés 5 MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 18 609 18 609 18 609 atro tonna/év Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Átlagos gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év 1 vágásforduló hozama energetikai faültetvényen 16 12 8 t/ha/2év 5 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 775 1 034 1 551 ha energetikai faültetvénynél 5 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 1 551 2 068 3 102 ha gabonaszalmánál A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy 1 551 2 068 3 102 ha helyszínen energetikai faültetvényből A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy 1 551 2 068 3 102 ha helyszínen gabonaszalmából 1/3 faapríték, 2/3 gabonaszalma tüzelés 5 MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 18 609 18 609 18 609 atro tonna/év Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Átlagos gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év 1 vágásforduló hozama energetikai faültetvényen 16 12 8 t/ha/2év 5 M'VV-hoz szükséges terület vágásfordulónként energetikai 388 517 775 ha faültetvénynél 5 MVV-hoz szükséges terület vágásfordulónként gabo- 3 102 4 135 6 203 ha naszalmánál A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy helyszínen energetikai faültetvényből 775 1 034 1 551 ha 46
A folyamatos üzemeléshez szükséges terület egy helyszínen gabonaszalmából 3 102 4 135 6 203 ha Termőhely Mértékegység Jó Közepes Határ 1/3 faapríték, 1/3 gabonaszalma, 1/3 kommunális hulladék tüzelés 5 MW-hoz szükséges biomassza mennyiség 18 609 18 609 18 609 atro tonna/év Átlagos energetikai faültetvény-hozam 8 6 4 atro t/ha/év Átlagos gabonaszalma hozam 4 3 2 t/ha/év Egy főre jutó éghető hulladék 0,10 0,10 0,10 t/fő/év Vágásforduló energetikai faültetvénynél 2 2 2 év 1 vágásforduló hozama energetikai faültetvényen 16 12 8 t/ha/2év 5 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 388 517 ha ener- getikai faültetvénynél 775 5 MW-hoz szükséges terület vágásfordulónként 1 551 2 068 3 102 ha gabo- naszalmánál 5 MW-hoz szükséges kommunális hulladék 6 203 6 203 6 203 tonna A folyamatos üzemeléshez szükséges terület 775 I 034 1 551 ha egy helyszínen energetikai faültetvényből A folyamatos üzemeléshez szükséges terület I 551 2 068 3 102 ha egy helyszínen gabonaszalmából A folyamatos üzemeléshez szükséges kommunális hulladékot produkálni képes lakosság 62 030 62 030 62 030 fő Az előzőekben bemutatott 0,5, 1, 2 MW-os falufűtőművekhez képest komoly méret és teljesítménynövekedést jelent az 5 MW-os falufűtőmű megvalósítása, hiszen itt már 18609 atro tonnával egyenértékű biomasszára van szükség az éves üzemeléshez. Ha kizárólag faaprítékkal tüzelünk, akkor jó termőhelyen 2326 ha, közepes termőhelyen 3102 ha, határtermő helyen pedig 4562 ha energetikai faültetvény területet kell létesíteni, ápolni és betakarítani. Ez a méret energetikai faültetvényből határ termőhelyet véve alapul mintegy 30 km-es körzetben lehet a tüzelőanyagul szolgáló faapríték anyagot megtermelni. Ez egy nagyobb területű kistérségnek felel meg. Ez azt is jelenti, hogy az 5 MW-os kapacitással már nem falut, hanem jellemző esetben a kistérségi központi várost fűtjük. Abban az esetben, ha felerészben faapríték és felerészben gabonaszalma a tüzelőszer, akkor az energetikai faültetvény terület 1163 ha jó termőhelyi viszonyok között, 1551 ha közepes termőhelyen és 2326 ha határ termőhelyen. Természetes az, hogy kivételes esetnek minősülne, ha csak egyetlen típusú termőhely fordulna elő egy kistérségnyi méretű területen. Az a jellemző, hogy mindhárom termőhely kategória előfordul. A kedvezőtlen termőhelyi adottságú kistérségekben túlnyomórészt közepes és határ termőhelyi minőség van. A felerészben szükséges gabonaszalma előállításához jó termőhelyen 2326 ha, közepes termőhelyen 3102, míg határ termőhelyen 4652 ha gabonavetés betakarítása szükségeltetik. 47
Azokon a területeken ahol túlnyomórészt közepes vagy határ termőhelyek vannak, ott a 2/3 faapríték, 1/3 gabonaszalma tüzelési arány lehet jellemző. Ebben az esetben a szükséges energetikai faültetvény terület jó termőhelyen 1551 ha, közepes termőhelyen 2068 ha, határ termőhelyen pedig 3102 ha. A termőhelyi viszonyokból következő termésátlagok miatt az energetikai faültetvénnyel azonos területű gabonavetésre van szükség azért, hogy a gabonaszalma szükségletet megtermeljük. Amennyiben a jó és közepes termőhelyek kerülnek túlsúlyba adott 5 MW-os fűtőmű ellátási körzetében, akkor valószínűbb az 1/3 faapríték és 2/3 gabonaszalma tüzelés. Ekkor energetikai faültetvény jó termőhelyen 775 ha, közepes termőhelyen 1034 ha, határ termőhelyen 1551 ha. Ilyen tüzelőanyag összetételnél jó termőhelyen a gabona vetésterület 3102 ha, közepes termőhelyen 4135 és határ termőhelyen pedig 6203 ha. Megjegyezzük, hogy az olyan kistérségben ahol jelentős a jó és közepes termőhelyek aránya ott is előfordulhatnak foltonként nagyobb területű határ termőhelyek. Külön értékelő sorokat kell szánnunk arra a helyzetre, amikor az 5 MW-os fűtőművet, vagy vegyes hasznú kiserőművet 1/3 részben faaprítékkal, második harmadában gabonaszalmával, harmadik harmadában pedig kommunális hulladékkal tápláljuk. Ekkor energetikai faültetvényből jó termőhelyen 775 ha, közepes termőhelyen 1034 ha, határ termőhelyen 1551 ha telepítésére, ápolására és betakarítására van szükség. A szükséges gabona-termőterület 1551 ha, vagy 2068, vagy 3102 ha. Az 5 MW-os fűtőmű, vagy vegyeshasznú kiserőmű tüzelőszer igénye 1/3-ának kommunális hulladékból való biztosítása esetén 56 ezer lakos által megtermelt, szelektált, éghető kommunális hulladékra van szükség. Nyilvánvaló, hogy ezt csak úgy lehet gazdaságosan előteremteni, ha a regionális hulladékgyűjtőhöz minél közelebb telepítjük az 5 MW-os fűtőművet. A versenygazdaság és a szociális gazdaság nem egymást kizáró, hanem egymást kiegészítő, egymás mellett működő, a két szféra közötti átjárást lehetővé tevő rendszerek. Nyilvánvaló, hogy egyetlenegy település, kistérség, megye, régió sem rendezkedhet be arra, hogy csak és kizárólag a szociális gazdaságban végez tevékenységet. Itt csupán arról lehet szó, hogy a helyi adottságoknak megfelelően változik a két gazdasági szféra aránya. Nemcsak személyek járhatnak át egyik szférából a másikba, de az is életszerű és persze konjunktúrafüggő is, hogy szociális gazdaságban működő vállalkozás átlép a versenygazdaságba, de az is előfordulhat a 48
dekonjunktúrális körülmények között, hogy a versenyszférában működő vállalkozás átlép a szociális szférába. Az a tény, hogy az emberiség ökolábnyoma 1986-tól kezdve deficitben van és 2008-ban már ez 40%-os, vagyis 2008. szeptember 23-ára feléltük az egész évre rendelkezésünkre álló összes természeti erőforrást, és az a tény, hogy a világválság ellenére 2009-ben is már szeptember 25-re ugyanoda jutottunk, olyan tények, amelyek hátrányos hatása egyre több szenvedést fog okozni nekünk. Növeli a bajt, hogy az ún. legfejlettebb országok járnak élen a környezeti károkozásban. És az sem vigasztal senkit, hogy teljes gőzzel zárkóznak fel" ezen a téren Kína és India, valamint a többi fejlődő" ország. Települési fűtőművek és vegyeshasznú kiserőművek lokális fejlesztő hatása A következő táblázatban mutatjuk be a települési fűtőművek és a vegyeshasznú kiserőművek lokális fejlesztő hatását. [24] 12. táblázat: Települési fűtőművek és vegyeshasznú kiserőművek lokális fejlesztő hatása [24] Gazdasági Társadalmi Környezeti munkatermelékenység 4 életminőség 5 környezet minősége 4 foglalkoztatottság 5 életszínvonal 5 talaj 4 kutatás-fejlesztés 4 lokális jövedelem 5 víz 4 infrastruktúra 4 humán tőke 4 levegő 4 kívülről jövő tőkebefektetés 3 a munkaerő felkészült- 4 szállítás energiaigénye 5 cége kis- és középvállal- 4 5 környezeti kockázat 4 kozások intézményes és társadalmi tőke gazdasági szerkezet 5 innovációs kultúra 4 társadalmi szerkezet 5 döntési központok 5 társadalmi kohézió 5 összesen 29 47 25 mindösszesen 101 kiváló = 5, jó = 4, közepes = 3, gyenge = 2, rossz = 1 49
3. NAP- ÉS SZÉLENERGIA Ma már tudjuk, hogy a Földön az életet a Nap melege, a Nap sugárzása teszi lehetővé. A növényekben elraktározott szerves vegyületek létüket a Nap melegének köszönhetik. A kőolaj, a földgáz, a szén létrejötte a Nap melegére vezethető vissza. A Nap melege emeli a tavak, tengerek, folyók elpárolgó vizét a felhők közé. Innen jut a csapadék a hegyekbe, a hegyekből lezúduló víz pedig felhasználható energiát ad. A napsugárzásra vezethető vissza energiaforrásaink jelentős része. A megújuló napenergia a fosszilis forrásokkal szemben hosszú távon jelent megoldást az emberiség energiaszükségleteinek kielégítésére, hiszen folytonosan, vagy bizonyos gyakorisággal fordul elő a természetben. A Nap, sugárzó teljesítményének a Földet érő része körülbelül 173 x 1012 kw, amely több ezerszerese az emberiség jelenlegi energiaigényének. Évente olyan mennyiségű napenergia érkezik a Napból a Földre, amennyit 60 milliárd tonna kőolaj elégetésével nyernénk. Ha ennek csak egy százalékát hasznosítanánk, csupán 5 százalékos hatékonysággal, akkor a világon minden ember annyi energiát fogyaszthatna, mint bármely fejlett ország állampolgára. A Napból érkező napenergia hasznosításának több módja létezik: fotovoltaikus eszköz (PV), vagyis napelem segítségével a napsugárzás energiáját elektromos energiává alakítjuk. Megfelelő inverter (átalakító) segítségével visszatáplálható az elektromos hálózatba. Hőenergia hasznosítás, amely passzív vagy aktív módon történhet: a. passzív hasznosítás történhet az épületek megfelelő tájolásával, egyéb építészeti megoldásokkal (jelen tanulmányban nem részletezzük) b. aktív hasznosítás esetén napkollektor, valamint gépészeti eszközök segítségével vizet melegítünk fel a napenergia segítségével (használati melegvíz készítés, fűtésrásegítés). A Napban végbemenő termonukleáris reakció hatására energia szabadul fel, amely a Nap felületéről sugárzás formájában távozik a világűrbe. Földünkre ebből a hatalmas energiából 2,10 24 J jut évente, amely több mint tízszerese a Föld teljes energiaigényének. A Föld 50
felszínére érkező sugárzást azonban számos egyéb tényező, mint például a földrajzi helyzet, atmoszférikus viszonyok, napszak stb. befolyásolja. A napenergia hasznosítás előnyei: Csökkenti a fosszilis energiaforrástól való függést. Állandó forrás.(évi 2100-2300 óra!) Egyszerű működtetés és fenntartás A fotovoltaikus napelemek árnyékban is termelnek energiát. A napenergia megújuló energiaforrás, amíg a Nap létezik, energiája eléri a Földet. A napenergia felhasználása nem jár vízkibocsátással vagy légszennyezéssel A technika elterjedésével a napelemek gyártási költsége jelentős mértékben csökken. A napenergia, így a napelemek és a napkollektorok alkalmazásának is kimagasló jövőt jósolnak a szakértők. A Nap által 1 óra alatt a Földre sugárzott napenergia elegendő a Föld lakosságának éves energiafelhasználására. 3.1 Napenergia Magyarországon A napenergia az egyik legkézenfekvőbben hasznosítható, tiszta, szinte korlátlanul rendelkezésre álló megújuló energiaforrás. A napenergia közvetlenül vagy közvetve alkalmazható, az elnyelt sugárzási energia napelemekkel elektromos vagy napkollektorokkal hőenergia formájában hasznosítható. A napenergia hasznosítás jövője rendkívül ígéretes. Az elmúlt 10 évben egy átlagos napelem modul ára 10euro/W-ról 3 euro/w-ra csökkent, 35%-os éves átlagos növekedési ütemével pedig a napenergia hasznosítás az egyik leggyorsabban fejlődő iparág. A napenergia hasznosítása Európában mindezek ellenére egyelőre csekély, 2004- ben az EU 25 országaiban a megújuló energiafelhasználás kevesebb, mint 1%-a volt napenergia eredetű. A napelemes energiaforrások terén azonban világelső Németország, ahol a kedvező 51
szabályozási környezet hatására a szoláris energia ipar 2004-re 2 Mrd euro-s iparággá nőtt, 30 ezer fő foglalkoztatottal, megelőzve az eddigi éllovas Egyesült Államokat és Japánt. A napenergia hasznosítása szempontjából Magyarország természeti adottságai kedvezőek, az éves napsütéses órák száma 1900-2200. Ez lényegesen magasabb, mint pl. Ausztriában vagy Németországban, a hazai hasznosítás mértéke mégis töredéke az ottaninak. Az MTA felmérése szerint az elméleti potenciál 1838 PJ, a jelenlegi felhasználás (0,1 PJ) azonban többszörösen elmarad a szakértők által gyakorlatilag is kiaknázhatónak tartott potenciáltól (4-10 PJ). A napenergia közvetlen hő-hasznosításának legelterjedtebb területe a napcsapdák (zárt üvegezett tér, ahol a besütő nap melege hasznosul), a napkollektorok, amelyek lakások fűtéshűtésének kisegítésére szolgálhatnak, valamint a használati melegvíz készítés. Legjobb alkalmazási lehetőség a lakossági, intézményi melegvíz igény ellátása. Jó hatásfokú, megbízható technológiák, mind hazai, mind import termékek, berendezések rendelkezésre állnak. 4-6 m2 napkollektorral (2-3 panel) egy átlagos családi ház éves használati melegvíz igényének kb. 50-70 %-a fedezhető. A megújuló energiaforrások hasznosítását célzó 1999-es kormányhatározat 2010-re 20 ezer napkollektoros tető létrehozását tűzte ki célul, 2006-ig azonban csak 450 családi ház kapott erre a célra támogatást. Az összes beépített napkollektor felület ma kb. 50 000 m2 -t tesz ki, amelynek jelentős része a GKM által működtetett hosszú távú energiatakarékossági program pályázati rendszerének támogatásával létesült. A napenergia hasznosítást némileg gyorsíthatja az épületek energiateljesítményéről szóló 2002/91/EK irányelv, amelyet a 7/2006 (V.24.) Tárca Nélküli Miniszteri rendelet honosított, de az irányelv teljes átvételét ez a jogszabály önmagában nem oldja meg. Az irányelv előírja, hogy új, 1000 m2-nél nagyobb épületeknél meg kell vizsgálni többek között a megújuló energiaforrásokon alapuló decentralizált energiaellátási rendszerek, valamint a távhő alkalmazásának gazdasági szempontjait. A napenergia napelemekkel, fotovillamos úton történő villamosenergia termelésre való felhasználása kevéssé elterjedt, a hazai alkalmazások többsége megfelelő tároló alkalmazásával autonóm villamosenergia ellátásra készült. A nagyobb arányú elterjedését a napcellás berendezések drágasága gátolja (100 év körüli a ma várható megtérülés), így a hazai 52
potenciál is mindaddig kihasználatlan marad, amíg a napelem-gyártás költségei jelentős mértékben nem csökkenek. A jövőben ennek a megoldásnak a villamosenergiával el nem látott tanyák energiaellátásban lehet szerepe, ugyanis nagyobb távolság esetén a napelemes autonóm áramforrás létesítése összességében olcsóbb lehet a hálózati csatlakozás kiépítésénél. Csak becslések állnak rendelkezésre a magyarországi napenergia-felhasználás mértékéről, ezek alapján 2006-ban a beépített kapacitás napelemek esetében 155 Wkp 1 volt, míg a napkollektoroknál 35 MWth. A napenergiával termelt energiamennyiség 2007-ben 106 TJ volt. Többi külföldi gyártó állít elő napelemeket Magyarországon, ám a termékeket szinte kivétel nélkül exportálják. A hazai napkollektor piac azonban jelentős fejlődést mutat. A napenergia felhasználásának mértéke Magyarországon egyelőre nagyon alacsony, annak ellenére, hogy a napsütéses órák száma alapján kedvezőbbek a feltételek Németországnál és Ausztriánál. A nagyobb kapacitású projektek ritkák napkollektor- felület esetében a legnagyobb rendszer mértéke kb. 1000 m², míg napelem esetében 29 kwe-, így a rendelkezésre álló adatok pontossága a szétszórt, általában lakossági felhasználás miatt is megkérdőjelezhető. Beépített kapacitás (2006): 55 kwe napelem; 35 MWth napkollektor A termelt energia mennyisége (2007): 106 TJ Becsült elméleti potenciál: 1740 PJ/év Kötelező átvételi ár: 26, 46 Ft/ kwh Jellemző beruházási összeg napkollektor rendszerben: 700-1000 EUR / m² napelemes rendszerben: 6000-8500 EUR/ kw 1 A napelemes modulok, valamint a napelemes rendszerek nagyságát jellemző teljesítményt precízen Wp, illetve kwp mértékegységgel adják meg. A p betű a peak, vagyis a csúcsteljesítményre utal. 53
18. ábra: Éves napsugárzás mértéke Magyarországon, Naplopó Kft. Összefoglalva, a kedvező hazai adottságokat jól ki lehetne használni napkollektoros hőtermeléssel, a lakossági melegvízellátás biztosítására, illetve kiegészítő fűtési célú felhasználására. Ennek elterjedését azonban a támogatott földgáz árak és a megújuló villamosenergia termelés aszimmetrikus támogatása akadályozza. 3.2 Magyarország éghajlatának jellemzői A szükséges információk beszerzésében viszonylagos nehézségekbe ütköztünk a tanulmány elkészítése során. A tanulmányt készítő csapat mind a magyar Országos Meteorológiai Szolgálattól, mind a romániai National Meteorological Administration-től kért vonatkozó adatokat az adott területekre, viszont a gyors válaszok és segítőkészség ellenére egyik intézet sem tudott nagy mennyiségű és kifejezetten az adott régiókra vonatkozó adatokkal, grafikonokkal, publikációkkal szolgálni. Szabolcs-Szatmár-Bereg megyében például jelenleg már nincs is olyan állomás, mellyel a napfénytartamot tudnák mérni. Legközelebb a megyéhez Debrecenben végeznek ilyen méréseket. Román oldalról is hasonló választ kaptunk hiába található Satu Mare megyében két mérőállomás is, napfénytartam mérésére egyik sem alkalmas és használatos. A román kolléga felhívta figyelmünket, hogy kifejezetten Satu Mare 54
megyére vonatkozóan sem megújuló energiával kapcsolatos, sem pedig a kért adatokra vonatkozó kimutatás nem készült, Mindkét válaszadótól kaptunk hasznos útmutatást, linkeket, melyek felhasználásával, illetve további szekunder kutatással sikerült összeállítani az anyagot. A fentiek miatt nem találhatóak minden kimutatás, grafikon, táblázat esetében legfrissebb adatok, legtöbbször ténylegesen csak historikus adatokra támaszkodva tudtuk bemutatni a jelenlegi helyzetet. Egy terület éghajlatát földrajzi fekvése (valamely szélességi körön elfoglalt helye, vagyis az ebből fakadó napsugárzás-ellátottsága, továbbá tengerszint fölötti magassága és tengerektől való távolsága) határozza meg. Magyarország e tekintetben a közepes földrajzi szélességű helyzete miatt a meleg trópusi és a hideg (sarki) klímaövek közötti mérsékelt éghajlati övben fekszik. Éghajlata négy, egymástól jól elkülönülő évszakkal, jellemző nyári magas és téli alacsony hőmérsékleti értékekkel, valamint uralkodóan nyugatias légáramlással jellemezhető. Hazánk éghajlatának jelentős befolyásoló tényezője az ország tengerektől való távolsága, mivel a nagy kiterjedésű vízfelszínek fölött olyan sajátságos hőmérsékleti és nedvességi jellemzőkkel rendelkező légtömegek alakulnak ki, amelyeknek térségünkbe érkezve jelentős klímaalakító hatásuk van. Emiatt a közeli Földközi-tenger és a távolabbi Atlanti-óceán egyaránt döntő szerepet játszik Közép-Európa hőmérsékleti viszonyainak, csapadékellátottságának alakításában. Az északi Jeges-tenger pedig elsősorban a hideg légtömeget létrehozó tulajdonságával járul hozzá klímánk befolyásolásához. Éghajlatunkra komoly hatással van még a hatalmas kiterjedésű eurázsiai szárazföld is, ahonnan a tél folyamán esetenként a leghidegebb légtömegek érkeznek hozzánk, amikor a szibériai anticiklon kiterjeszkedik Európa területére. Éghajlatunk évi alakításában a legnagyobb szerepet a hozzánk délies (DK, D, DNy) irányból mintegy 40%-os gyakorisággal érkező nedves, meleg, ám kissé szennyezett szubtrópusi légtömegek játsszák. Az Atlanti-óceán nyugati és északnyugati részéből származó, télen melegnek, nyáron viszont hidegnek számító, de ugyanakkor tiszta és nagy nedvességtartalmú mérsékelt övi tengeri légtömegek érkezési valószínűsége kb. 25%-os. A sarkvidéki hideg, száraz és rendkívül tiszta légtömegek mintegy 20%-os, a száraz, szennyezett és nyáron meleg, de télen hideg (sőt, néha rendkívül hideg) mérsékelt övi, szibériai légtömegek pedig 15%-os gyakorisággal érkeznek hazánk fölé. 55
Csapadékviszonyainkat elsősorban az Atlanti-óceán felől áradó légtömegek befolyásolják, és ez a légtömegtípus hozza a jégesők döntő többségét is. A legkiadósabb napi csapadékösszegek viszont a mediterrán ciklonokhoz kötődnek. A szubtrópusi légtömegek uralma idején mérik hazánkban a legmagasabb hőmérsékleti értékeket, míg a hidegrekordok csaknem kivétel nélkül a téli, szibériai anticiklon nyugatra tolódása idején lépnek fel a hóborította Kárpát-medencében. A tartós szárazságok és aszályok rendszerint az azovi és a szibériai anticikloncentrumok hosszabb időszakra történő összekapcsolódása során alakulnak ki. A Kárpátok hegyvonulata elsősorban légáramlás-módosító szerepével befolyásolja éghajlatunkat, ami egyrészt többletnapsütésben, másrészt csapadékcsökkentő hatásban nyilvánul meg. Az ezer méter fölé magasodó kárpáti hegykoszorú ugyanis akadályozza az alacsonyabb kiterjedésű légköri frontok mozgását, módosítja vonulási irányukat, csökkenti sebességüket. Téli időszakban a Kárpátok légáramlás-korlátozó szerepe abban is megnyilvánul, hogy a medencében tartósan megülepedik a hideg légtömeg (kialakul az ún. hideg légpárna"), ami napokkal késleltetheti a nyugati légáramlás fölmelegítő hatását. Bizonyos időjárási helyzetekben azonban védelmet nyújt az északi és keleties hidegbetörések ellen. 3.2.1 Napsütés A Földön a legfontosabb energiaforrás a Nap. A földfelszínt a napsugárzásnak kb. 51%-a éri el: A teljes mérleg szerint 23%-ot a légköri gázok elnyelik, és hővé alakítják. 26% pedig visszaverődik, és a világűrbe sugárzódik. Az 51%-ból 33% közvetlen sugárzás formájában (direkt sugárzás), 18%-a pedig közvetetten (diffúz sugárzás) éri el a felszínt. Magyarország területén a napsugárzás évi összege 4200 4600 MJ/m2, míg a napsütéses órák száma 1700 2200 óra körül alakul. A legmagasabb értékeket az Alföldön, a legalacsonyabbakat a nyugati és az északi országrészekben mérték. Napenergia-hasznosítás szempontjából ez az összeg kedvező. A sugárzás és a napfénytartam értékeit jelentősen befolyásolja a felhőzet mennyisége, amelynek területi és havonkénti eltérései 35% és 78% között alakulnak. Legderültebb időszakunk a nyár vége, míg a gyakori ködképződés miatt december a legfelhősebb hónapunk. Évi átlagban legkisebb méretű a borultság az Alföld 56
középső részén, ahol az évi középérték alig haladja meg az 50%-ot, míg legborultabb területünk az Alpokalja térsége, ahol az átlagos évi felhőzet 66% körül alakul. A felhőzet sajátos eloszlása miatt magasabb hegyvidékeink télen másfélszer annyi napsütésben részesülnek, mint a ködösebb és borultabb alföldi területek. Az ábrán látható, hogy a napsugárzás területi eloszlása nem egyenletes, de a különbségek nem jelentősek, és az ország teljes területe alkalmas a napenergia közvetlen hasznosítására szolgáló berendezések hatékony működtetésére. Az MTA felmérése szerint a hazai elméleti potenciál 1838 PJ, a jelenlegi felhasználás 0,1 PJ, azonban többszörösen elmarad a szakértők által gyakorlatilag is kiaknázhatónak tartott potenciáltól, ami 4-10 PJ-t jelent. A háztartások esetében a termikus hasznosítás jelentősebb, a közeljövőben szerepe remélhetőleg tovább emelkedik. Magyarországon a szakértők jelenleg 50 ezer négyzetméterre becsülik a beépített napkollektorok számát, amely évente kb. tízezer négyzetméterrel növekszik. 2010-ben Magyarországon 690 kw napelem működött. Hazánk az északi szélesség 45 48, a 48 35 között helyezkedik el. Lényegében az Egyenlítőtől és az Északi sarktól egyenlő távolságra. Ez a földrajzi adottság meghatározza az ország klímáját és az ország területén számításba vehető napenergia értékeket is. A napsugárzás légkör feletti 1352 W/m2 intenzitásából - a felhőzet következtében beálló veszteségeket követően 137 W/m2 fajlagos teljesítménnyel lehet számolni. Az éves átlaghoz képest igen nagy az évszakonkénti ingadozás. Míg decemberben 32 W/m2, addig júliusban 238 W/m2, ami több mint 7-szeres különbséget jelent. Természetesen a napsütés intenzitása mellett az átlagos időtartam is jelentősen változik. Míg decemberben a napsütés átlagos időtartama 1,3 óra/nap, addig júliusban 9,7 óra/nap. Ez az intenzitás változás, valamint az átlagos időtartam meghatározza a várható átlagos energiamennyiséget is, ami átlagosan decemberben 15,2 MJ/m2 egy hónap alatt, míg júliusban 456 MJ/m2. Magyarország egyes területei között az évi sugárzás energia mennyiség eltérése igen csekély, több éves átlagban nem haladja meg az 5%-ot. 57
19. ábra A beérkező sugárzás átlagos évi összegének térbeli eloszlása [MJ/m2] 20. ábra A napfénytartam átlagos évi összegének alakulása Magyarországon [óra] 58
Magyaróvár Keszthely Pécs Budapest Kecskemét Szeged Békéscsaba Nyíregyháza Kékestető január 74 71 70 70 68 71 72 70 62 február 68 64 64 65 61 65 67 65 63 március 61 58 60 59 55 59 59 56 52 április 61 58 60 58 54 59 58 55 54 május 55 54 53 54 50 53 52 52 49 június 55 52 51 52 48 51 50 53 51 július 51 47 44 46 42 42 41 47 46 augusztus 49 44 40 43 39 39 39 43 35 szeptember 51 47 46 46 42 42 43 45 40 október 60 57 56 57 51 54 54 53 53 november 74 71 70 71 64 69 69 68 64 december 78 76 74 77 71 75 77 74 65 Év 61 58 57 58 54 57 57 57 53 13. Táblázat A felhőzet mennyiségének havi és évi átlagai (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Magyar-óvár Keszthely Pécs Budapest Kecskemét Szeged Békéscsaba Nyíregyháza Kékestető 59
21. ábra A felhőzet mennyiségének havi átlagai 22. ábra A vízszintes felületre jutó globál és diffúz sugárzásszög, valamint az átlaghőmérséklet havonkénti alakulása Hónap Lehetséges (óra/hó) Tényleges (óra/hó) (%) január 278 58 20 február 289 85 29 március 371 140 38 április 411 196 47 május 470 250 53 június 477 275 57 július 480 309 64 augusztus 440 283 64 szeptember 376 213 56 október 336 145 43 november 280 60 21 december 264 42 16 Év összesen 4472 2057 46 14. Táblázat Magyarországon havonta lehetséges és tényleges napsütéses órák száma és aránya 60
Hónap Átlagos besugárzás (kwh/m2, nap) Összes besugárzás (kwh/m2, hó) január 0,7756 24 február 1,468 41 március 2,733 85 április 4,13 124 május 5,171 160 június 5,75 172 július 5,807 180 augusztus 4,988 155 szeptember 3,82 115 október 2,184 68 november 0,826 25 december 0,533 17 Év összesen 3,2 1166 15. Táblázat Magyarországra, vízszintes felületre naponta és havonta érkező átlagos napsugárzás 3.2.2 Szél A szélsebesség évi középértéke 2,5 3,5 m/s között alakul az ország területén, ami európai viszonylatban alacsonynak mondható. Ez a szélsebesség a szélenergia hatékony hazai hasznosítása szempontjából nem mondható kedvezőnek. Hazánk szélklímájának legfőbb sajátossága, hogy az uralkodó szélirányok eloszlása az Alpok és a Kárpátok hatását tükrözi. A főbb szélirányok relatív gyakorisági értékei alapján a nyugati és a középső országrész uralkodó széliránya az északi és az északnyugati, míg az Alföldön gyakoriak az ÉK-i szelek. A főként domborzati hatás következtében kialakuló szélcsend relatív gyakorisága az Alföldön a legkisebb. Jellegzetes a szélsebesség évi járása is. Legszelesebb időszakunk a tavasz első fele (4,0 4,5 m/s-mal), míg a legkisebb szélsebességek általában nyár végén és ősz elején tapasztalhatók (1,5 2,5 m/s-os havi átlagokkal). A felszínközeli légrétegek szélsebessége magán viseli a domborzat helyi hatásait, emiatt legszelesebb vidékeink az északnyugati országrészben, valamint hegyvidékeink magasabban fekvő területein találhatók. 61
23. ábra Az uralkodó szélirányok Magyarországon 24. ábra Az évi átlagos szélsebességek 25m-es magasságban Magyarországon 62
25. ábra Az évi átlagos szélsebességek 75m-es magasságban Magyarországon Magyaróvár Szombathely Zalaegerszeg Budapest Szeged Békéscsaba Nyíregyháza Eger É 7 27 23 10 16 15 12 14 ÉK 4 9 7 8 8 17 25 9 K 4 2 2 5 6 5 3 8 DK 18 2 8 8 11 10 7 8 DK 9 8 18 7 16 12 6 7 DNY 6 19 9 6 10 14 22 9 NY 7 7 2 10 11 8 4 11 ÉNY 35 7 6 26 17 13 8 19 Szélcsend 10 19 25 20 5 6 13 15 16. Táblázat A különböző szélirányok relatív gyakorisága %-ban 63
Szombathely Zalaegerszeg Pécs Budapest Szeged Debrecen Miskolc január 3,6 2,6 3,2 3,3 3,3 3,3 2 február 3,6 2,6 3,5 3,7 3,4 3,2 2,1 március 4,1 2,9 4 4,1 4 3,5 2,6 április 4,2 3 4,1 4,2 3,7 3,5 2,6 május 3,3 2,3 3,2 3,7 3,2 3,2 2,3 június 3,2 2,2 3 3,6 2,9 2,8 2,1 július 2,7 1,8 2,9 3,5 2,9 2,7 1,9 augusztus 2,7 1,9 1,8 3,6 2,7 2,5 1,9 szeptember 2,6 1,6 1,7 3,2 2,6 2,5 1,8 október 2,8 1,9 3 3,3 3 2,6 1,7 november 3,3 2,1 3,1 3 3 2,5 1,5 december 3,7 2,6 3,4 3,6 3,7 3,6 2 Év 3,3 2,3 3,3 3,4 3,2 3 2,1 17. Táblázat A szélsebesség évi járása Magyarországon (m/s) Jól látszik a két térkép (24. ábra és 25. ábra) közti különbség, 75 m-es magasságban az ország majdnem teljes területén nagyobb a szélsebesség 5 m/s-nál, ami már jól hasznosítható, és kiszámíthatóbb is. A szélenergia potenciál tér- és időbeli eloszlását igen nehéz meghatározni, a pontos értékekhez hosszú idejű mérésre van szükség minél több helyen és magasságban. A kihasználható szélenergia mennyiségét a méréseken alapuló számításokkal és becsléssel lehet megállapítani. Természetesen, a szélsebességen és a szélteljesítményen kívül egyéb tényezők is befolyásolják a villamosenergia-termelő szélerőmű parkoknak a létrehozását; például jogi környezet, természetvédelmi, biztonsági, gazdaságossági stb. szempontok. Ezek közül talán a legfontosabb tényező az, hogy különféle okok miatt Magyarország földrajzi területének kb. 65%-a alkalmatlan szélerőművek telepítésére, azaz ún. tiltott terület -nek minősül (település belterülete, vízfelület, védett terület, villamos távvezeték megközelítés stb.). A 60 méteres 64
magasságban mért 5 m/s érték feletti szélsebességű nem tiltott területeken a szélenergia 100%-os hasznosítása egymagában fedezhetné az ország jelenlegi 35 TWh-ás villamosenergia-igényének kb. a felét. Ez természetesen nem azt jelenti, hogy az ilyen módon termelt villamos energiával az év minden időszakában fedezhető lenne az országos igény. A szélsebesség változása miatt beleértve a szélcsendes időszakokat is a szélenergia mindig csak kiegészítő energiaforrás lesz, mivel a szélerőművek alkalmazásának alapvető problémája, hogy a rendelkezésre álló szél-teljesítmény és a fogyasztók által igényelt villamos teljesítmény időbeli lefutása jelentősen eltér Kisebb energiaigényű vállalkozások, háztartások energiaellátására a néhány kw teljesítményű, alacsonyabb szélkerék felállítása lehetséges. Ezek a rendszerek kisebb szélsebesség esetén is működőképesek. A megtermelt villamos energia akkumulátorok segítségével tárolható, illetve a szélenergiával közvetlenül mechanikai munka is végezhető (pl. öntözéshez, vízkiemeléshez stb.) 2009. december 31-én 108 szélerőmű működött Magyarországon, összesen 201 325 kw kapacitással (26. ábra). 26. ábra Beépített szélerőművi kapacitások Magyarországon 2009. december 31-én 65
A régiónkban 28 MW kapacitásra adtak be pályázatot, 6 projekt keretében, Mezőtúron 3 db 1,5 MW, Törökszentmiklóson 1,5 MW, Hajdúnánáson 2 MW és Nyíradonyban 20 MW kapacitású szélerőműre. 3.3 Szabolcs-Szatmár-Bereg megye SWOT elemzése megújuló energia szempontjából Szabolcs-Szatmár-Bereg megye SWOT analízise során azokat a tényezőket vesszük sorra, négy fő csoportba osztva, melyek befolyásolják a régió megújuló energetikai fejlődését akár pozitívan vagy negatívan. Az analízis lehetőséget ad arra, hogy számba vegyük azokat a tényezőket, melyek lehetőséget adnak a megújuló energiastratégia jövőképének felvázolására, és a stratégia céljainak kitűzésére. A SWOT elemzés elsősorban csak a megújuló energiaforrásokkal kapcsolatos megállapításokat foglalja össze. A helyzetelemzésből és a SWOT elemzés elemeiből leszűrhető következtetések normalizálása alapján lehetőségünk van a megújuló energiastratégia jövőképének felvázolására és a stratégia céljainak kitűzésére. Erősségek Kedvező természeti adottságok egyes megújuló erőforrások terén Megfelelő kapacitás a megújuló energiaforrás terén Szabolcs-Szatmár-Bereg megye biomassza (tűzifa) potenciálja magas Bioüzemanyag potenciál magas Szabolcs-Szatmár-Bereg megyében Kedvező geotermális energia potenciál Kedvező szélenergia potenciál Kedvező napenergia potenciál Kedvező vízenergia potenciál Regionális energiaügynökség működik a régióban Növekvő érdeklődés és igény a megújuló energiaforrások felhasználásában Fosszilis energiafelhasználás csökkenése Közmunkások intenzívebb bevonása az energiagazdálkodásba 66
Gyengeségek Alacsony a megújuló energiaforrások aránya az energiafelhasználásban Fosszilis energiahordozók túlsúlya A társadalom környezettudatossága alacsony Információhiány és bizalmatlanság a megújuló energiaforrások alkalmazásával kapcsolatban Tanácsadói hálózat hiánya Forráshiányos önkormányzatok A kistérségek fele a leghátrányosabb és leghátrányosabb komplex programmal kategóriába tartozik A kistérségek kb. 80%-a a stagnáló vagy lemaradó típusba tartozik Lehetőségek Humán erőforrások rendelkezésre állnak (magas munkanélküliség) A zöld áram lehetőséget ad a mikro erőművek elterjedéséhez (víz, napelem, biogáz) Európai Uniós elvárások a megújuló energiaforrások hasznosítására Pályázati források igénybe vétele Önkormányzatok csatlakozása a Covenant of Mayors (Polgármesterek Szövetsége) szervezetéhez Helyi adókedvezmények energiatudatos vállalkozások számára Energia szabadpiacon való részvétel Energia szervezetek létrehozása több településsel közösen Helyi energiaprogramok indítása Iskolások környezet- és energiatudatos viselkedésre való tanítása Fosszilis energiahordozók árának növekedése Környezetterhelő anyagok (pl. szennyvíziszap, állati, vágóhídi hulladék stb.) energetikai célú felhasználása Veszélyek Gazdasági válság elhúzódása Szűkülő külső pénzügyi források 67
Eltérő természeti adottságok a régión és a megyéken belül A megújuló alapú hőenergia előállítását az állam nem támogatja Nincs összhang az energetikai növénytermesztés és a felhasználási igények között Feszültség van a mezőgazdasági célú és az élelmiszer célú termelés között Aszályos időszakok elhúzódása 3.3.1 Napenergia Szabolcs-Szatmár-Bereg megyében A megyei sugárzási viszonyok általános értékelését, a sugárzási energia megyei hasznosításához szükséges információk összefoglalását, meteorológiai összesítését végeztük el ebben a fejezetben. Megfigyelőállomás Nyíregyháza Kisvárda január 62 62 február 75 72 március 139 136 április 189 184 május 251 238 június 259 248 július 281 296 augusztus 262 263 szeptember 191 201 október 136 147 november 67 73 december 46 36 éves összes 1960 1966 18. Táblázat A napfényes órák havi és évi összege 60 évi (1901-1960) átlagban Ennek alapján ha megvizsgáljuk megyénkre vonatkozó teljesítmény értékeket, akkor azt látjuk, hogy a megye területén 1950-2000 óra napfénytartalommal lehet évente számolni és a 68
terület 75%-a a 2000 órás izogörbe területére esik. A lehetséges napsütéses órákat a valós napsütéses órákkal összevetve azt látjuk, hogy területünkön ez 46,6% értékű. Előfordultak azonban több év viszonylatában, sorozatosan olyan periódusok is, hogy több éven át a napfénytartam meghaladta a 2000 órát, pl. Nyíregyházán 1950-ben 2280, 51-ben 2106, 52-ben 2068. Előfordult pl. 1961-ben 2341 óra napfénytartam is. A területen mért évi globális sugárzás nem mutat jelentős különbséget 104-106 kg kalória/m 2 értékű. Ez viszont csak 2 kg kalória/m 2 -rel marad el Magyarországon legnagyobb besugárzási értékkel szereplő Kalocsa környéki területtől. Amennyiben összegezzük a területünkre, annak minden egyes m 2 -ére jutó energiát, akkor egy évre vonatkoztatva összesen 30 x 10 14 Joule értéket kapunk. Ez kb. megfelel minden egyes m 2 -re számolva 100 l olaj eltüzelésével nyerhető hőenergiának. A fotovillamos energia termelés lehetőségével kapcsolatosan a mellékelt ábra mutatja Kisvárdára vonatkoztatva egy felületegységre érkező sugárzási energia értékét. 27. ábra Kisvárdán egy felületegységre eső sugárzási energia éves görbéje 69
28. ábra A napelem töltési görbéje Kisvárdán, 3 év átlagában 3.3.2 A napenergia hasznosításának meteorológiai összetevőinek Szabolcs-Szatmár- Bereg megyére vonatkozó összefoglalása A napsugárzási energiának Szabolcs-Szatmár-Bereg megyében történő hasznosításához szükséges éghajlati információk röviden összefoglalva tehát a következők: A napfénytartamnak az 1958-1982. közötti 25 év havi összegeire és az évi összegre megszerkesztett magyarországi átlagok térképei Szabolcs-Szatmár-Bereg megyére vonatkoztatott térképeit összehasonlítva a magyarországi átlagok térképével megállapítható, hogy a megyében a napsütéses órák száma átlag körüli, illetve annál valamivel kevesebb. Megyei viszonylatban részletesebb elemzésre a napfénytartam-mérő állomások korlátozott száma (Kisvárda, Nyíregyháza), s a korlátozott adatbázis (csupán néhány éves mérési időszak, s azon belül is megszakított periódusok) miatt sajnos nincs mód. Térképezve a napsütéses órák havi összegeit Nyíregyházán a legutolsó teljes mérési sorozatú évre, 1992-re, megállapítható, hogy bár aszályos esztendő volt hazánkban, így a napfénytartam is magasabb volt az átlagosnál - e szélső időjárású évben Szabolcs-Szatmár- Bereg napfényviszonyai megfeleltek hazánk legnapfényesebb régiójának, a Közép- és Alsó- Tisza vidék átlagos napsugárzási viszonyainak minden egyes hónapban, csupán októbernovember volt a kivétel. Az egyes óraközök napfénytartam értékeinek hiányában részletesebb elemzést nem lehetett végezni. 70
29. ábra A napsütéses órák havi összege, Nyíregyháza, 1992 30. ábra A napsütéses órák számának alakulása 1916-2001 között A globális sugárzás országos mérőhálózata még ritkább, mint a napfénytartamé, s rövidebb - gyakran megszakított - idősorokkal rendelkezik. A hozzáférhető adatokból elemeztük Nyíregyháza globális sugárzásának havi összegeit az utolsó, teljes adatsort tartalmazó évre, 1987-re. Ha ezt összehasonlítjuk a globális sugárzás magyarországi átlagos havi térképeivel, kitűnik, hogy főleg július-augusztus-szeptember hónapokban Nyíregyháza olyan mennyiségű sugárzásban részesült, ami hazánkban csupán az Alföld középső részén szokásos, ahol a globális sugárzás átlagosan a legnagyobb. Ebből meleg, száraz nyárra és nyárutóra lehet következtetni. A síkkollektorok optimális dőlésszöge Szabolcs-Szatmár-Bereg megye területén 36-44 éves átlagban. Nyáron az optimális dőlésszög 29. Az erre merőleges legkedvezőbb irány a Déli. 71
3.3.2 Szélenergia Szabolcs-Szatmár-Bereg megyében Szabolcs-Szatmár-Bereg megyében szélirány és szélsebesség mérésével 1901-től Nyíregyházán és Kisvárdán, 1931-1950. Mátészalkán foglalkoztak. 3.3.2.1 A szél iránya Ha megvizsgáljuk Nyíregyháza, Kisvárda és Mátészalka szélirány-gyakoriságát, a következőket tapasztaljuk. Nyíregyházán a leggyakoribb szélirány az észak, északkeleti és ezzel szemben a dél, délnyugati. Az 1968-80-as átlag alapján északkeleti 23,4%-ban, északi szél 9,6%-ban és délnyugati szél 17,2%-ban fordult elő. A szélcsend aránya: 22,9%. Érdekes összehasonlítást jelent, hogy mikor a régi nyíregyházi meteorológiai állomást a mélyfekvésű repülőtéri helyszínről áthelyezték a kemecsei út mellé, majd később a jelenlegi napkori állomás lényegesen magasabb tengerszint feletti magasságú pontjaira a szélmérési adatok pontossága több fokozattal javult, 1980-1992 közötti adatok pl. az északi szélirány 14,95%-os gyakoriságát adja 13 év átlagában, míg az 1968-1980 közötti átlag 23,4%-ban északkeleti irányú. Mindenesetre igazolódik a fenti módosulás ellenére az a régi, több mint 100 éves megállapítás, hogy az Erdős-Kárpátok szélirányt módosít és csatornahatást idéz elő. Míg a meglepően gyakori déli, délnyugati szél az Alföldi síkságon szétterülve itt Délnyugati szélként jelentkezik. Kétségkívül területünkön figyelembe kell vennünk a morfológiai tényezőket is, a homok-térszín gerincvonulatai szintén módosító tényezőnek számítanak. (A homokmozgásokkal kapcsolatban már tárgyaltunk erről a földtani felépítéssel foglalkozó fejezetben.) Ezek a szélirányok a Nyírség, valamint a megye legnagyobb részén jellegzetesek, kivételt talán csak az északkeleti területek jelentenek. A csatornahatás Kisvárdán mutatkozik meg a legjobban. Kisvárdán az 1971-80. évi átlag alapján látható, hogy az északi munkaképesebb szél a leggyakoribb, 25,2%. A szélcsend aránya 10,2%. 72
Mátészalkán ilyen hatás nem, vagy csak igen kis mértékben mutatható ki. Az uralkodó szélirányok az év folyamán megtartják vezető helyüket, bár évszakonként jelentékeny eltéréseket is megfigyelhetünk. Nyíregyházán a legszelesebb a március, április, de a téli hónapokban a novemberi, decemberi, januári szelek is jelentősek. A legcsendesebb az augusztus, szeptember, azonban évenként ebben is adódik eltérés. Kisvárdán a december, január és április mutatkozott a legszelesebbnek, a legcsendesebb itt is az augusztus és a szeptember. 31. ábra Kisvárda relatív gyakoriság évi összesítése 73
32. ábra 1986. évi szélirányeloszlása (Nyíregyháza 2 m magasságban, met.áll.) 33. ábra Kisvárda szélirányeloszlás, december 74
3.3.2.2 Megyei szélteljesítmények, szélstatisztikai adatok Hasznosítás szempontjából meddő szélsebességek azok, amelyeknek oly csekély az energiatartalma, hogy nem érdemes őket számításba venni. Ezek a szélcsendtől a 7,99 km/h szélsebességig terjednek, tehát 0,3 és 6 km/h szélsebesség kategóriák. Kihasználható szélsebességek az új típusú szélgépeknél kb. 3 m/sec-nál kezdődnek és addig a szélsebességig terjednek, amelyek elég gyakoriak a teljes kapacitásuk gazdaságos kihasználására. Ez a tetőző-szélsebesség határozza meg a szélerőgépbe beépített villamosgenerátor kapacitását. Korlátozottan hasznosítható szélsebességet képeznek a tetőző szélsebesség fölötti összes szélsebességek. Ezek energiája viharos időben romboló erősségűek is lehetnek, mégis hasznosítjuk, de csak a tetőző sebesség nagyságáig. Az egész országra nézve az egységes tetőző szélsebességet 43,99 km/h-ban állapították meg. Így valamennyi mérőállomás fajlagos szélenergiáját a 8-43,99 km/h szélsebesség tartományban egységesen lehet kiszámítani, azaz a számításban csak a 9-42 km/h szélsebességűnek vett kategóriák szerepelnek. 1978 2772 óra 1979 2664 óra 1980 2385 óra 1981 3048 óra 1982 2949 óra 19. Táblázat Hasznosítható szélóra Nyíregyházán, 9-42 km/h szélsebességet számítva Az öt év átlaga: 1978-82 között 2763,4 hasznosítható szélóra. Az L = 0,0000133 FV 3 h képlet alapján a szélsebesség kategóriák fajlagos energiatartalmát a 34. ábran látható grafikon szemlélteti. Ebből látható, hogy a szél teljesítménye a sebesség köbével és a széláramlás keresztmetszetével egyenes arányban áll. 75
34. ábra Szélsebesség-kategóriák energiatartalma Ha ezeket a fajlagos szélteljesítményeket beszorozzuk az egyes kategóriák szélóráival, kapjuk az egyes szélsebesség kategóriák és hónapok szélteljesítményét, majd ezeket összeadva az évi szélteljesítményt. Nyíregyháza szélteljesítménye a következőképpen alakul: 1978 162,98 KWh/m 2 1979 122,61 KWh/m 2 1980 104,69 KWh/m 2 1981 164,65 KWh/m 2 1982 329,29 KWh/m 2 Az öt év átlaga: 176,84 KWh/m 2 35. ábra Nyíregyháza szélteljesítménye Az 1982. évben 329,29 KWh/m 2 -es, a többi évhez és az átlaghoz viszonyítva nagy értéket kaptunk. Ez a hasznosítható szélórák számával nem magyarázható, hiszen 2949 óra az átlaghoz közelálló érték. Ebben az évben a nagy energiát képviselő szélsebesség kategóriák szélórái megnövekedtek. Pl. 1982. évben a 27 szélsebesség kategóriánál 111 órát találunk, míg 1981. évben csak 48 órát, a 33 szélsebességkategóriánál 1982-ben 87 órát, míg 1981-ben 76
csak 18 órát láthatunk. A nagy eltérés a meteorológiai mérőállomás helyének megváltozásával magyarázható. 1978-81 között a Nyíregyházi mérőállomás a Kótaji úton volt, ahol észak-déli irányból 100 m, nyugat-keleti irányból 400 m távolságban erdő vette körül az állomást, így az ott mért értékek nem tekinthetők reálisnak. Az állomást körülvevő erdő a hasznosítható szélórák számát nem módosította, de a szél - különösen a munkaképes északi, északkeleti szél - erejét, illetve sebességét lényegesen csökkentette. Ezért ezekben az években nagy, 9-18 km/h szélsebesség kategóriák hasznosítható szélóra száma, míg a magasabb kategóriák - 27-42 km/h - szélóraszáma elhanyagolható. Ha megvizsgáljuk az 1982. évet, éppen a nagyobb szélsebességkategóriák magasabb óraszáma növeli a szél teljesítményét. Az 1981. évben a meteorológiai mérőállomás a Kemecsei útra települt, ahol a körülmények jelentősen megváltoztak. Ott nem volt olyan akadályozó tényező, ami a szél sebességét csökkentené, a mért értékek reálisabbak. A realitás érdekében megvizsgáltuk az 1983. évet is. A hasznosítható szélóra ebben az évben sem növekedett: 2859 óra volt, tehát az átlagoshoz közelálló érték. A szél teljesítménye azonban az 1982. évi értékhez áll közel: 332,89 KWh/m 2 lényegesen több, mint 1978-81. között. Ledács Kiss Aladár szerint ahhoz, hogy egy területről valós képet alkothassunk - alkalmas-e a szélenergia kiaknázására - elegendő megvizsgálni 2-3 évet. Ezért reálisabbnak vehető az 1982. 1983. évi szélteljesítmény. Kisvárda 1978-82. évi adatait km/h-ban megadva, napi 24 mérés alapján dolgoztuk fel, így pontosabb képet kaphatunk erről a területről. Ezekben a táblázatokban az összes szélsebességkategória szerepel. 1978 3160 óra 1979 3423 óra 1980 3162 óra 1981 3176 óra 1982 3205 óra Az öt év átlaga: 3225,2 hasznosítható szélóra. 20. Táblázat Hasznosítható szélóra Kisvárdán 77
Mivel a szélcsend gyakorisága kisebb értéket mutat, mint Nyíregyházán, így több a hasznosítható szélóra. Ennek megfelelően alakul a szél teljesítménye is, mint a táblázatok mutatják. 1978 171,31 KWh/m 2 1979 184,04 KWh/m 2 1980 141,83 KWh/m 2 1981 158,62 KWh/m 2 1982 193,48 KWh/m 2 Az öt év átlaga: 169.85 KWh/m 2 21. Táblázat A szél teljesítménye Ha itt is megvizsgáljuk az 1982. évet, láthatjuk, hogy a szél teljesítménye ebben az évben a legnagyobb: 193,48 KWh/m 2, a hasznosítható szélóra azonban az átlaghoz közelít: 3205 óra. Az 1979. évben több, 3423 hasznosítható szélórát kaptunk, teljesítménye mégis kisebb, mint az 1982-es évnek. Ez szintén a nagy energiatartalmú, munkaképesebb szélsebesség-kategóriák nagyobb számát jelenti. (Itt nincs akadály a szél útjában.) A szeles és csendes hónapok teljesítménybeli eltérése jelentős. Az eltérés itt is nagy, pl. 1980-ban a január és szeptember csak 7-szeres, 1982. évben a december és szeptember hónap 16-szoros teljesítménykülönbséget mutat. Az öt-évi átlag ezen a területen is 14-15 KWh/m 2 havonta. Feltűnő, hogy mindkét területen a december hónap szélteljesítménye ugrásszerűen magasabb, mint a többi hónap, akár a többi évhez hasonlítva is. Itt találjuk a nagy energiatartalmú szélsebesség kategóriák magas szélóráit és teljesítményét. Ha a többi év diagramját is összehasonlítjuk, megközelítően hasonló képet kapunk. (Pl. 1978. év adatai; Kisvárda, Nyíregyháza.) Kisvárdán az uralkodó szélirány a munkaképesebb északi szél, mégis, ha a nyíregyházi 1982., 1983. évi adatokat összevetjük a kisvárdai adatokkal, megállapíthatjuk, hogy Nyíregyházán a szél több energiát tud termelni. 78
3.3.2.3 A szélenergia hasznosítása Ha a számított átlagokat, tehát 176,84 kwh-t (1983. évi adatok nélkül) és a 169,85 kwh-t hasonlítjuk Magyarország szeles területeinek adataihoz, láthatjuk, hogy megyénk területén viszonylag alacsony értéket kapunk. Ha a nyíregyházi 1982. évi 329,29 KWh-t és az 1983. évi 332,89 KWh-t hasonlítjuk az ország szeles területeinek adataihoz: a Nagyalföld 365 KWh-s értékéhez közelálló számértéket kapunk. Számításba kell venni azonban, hogy ezek az adatok egységnyi, tehát 1 m 2 felületre vonatkoznak. Ha széláramlás keresztmetszetét kétszeresére, háromszorosára növeljük, ezzel egyenes arányban nő a teljesítmény is. Ledács Kiss Aladár számítása szerint Magyarországon egy optimális szélerősség szélkerékátmérője kisebb kell, hogy legyen 15 méternél. Ezért ő 14,4 m-es szélkerékátmérővel számol, melynek hasznos felülete 150 m 2. (A szélkerék egész területe 163 m 2, amiből le kell vonni a középső meddő területre 8%-ot, tehát 163-13=150 m 2.) Ha ezzel az optimális felülettel számolunk, a következő értékek adódnak: Nyíregyháza: 176,84 KWh x 150 m 2 = 26526 KWh Kisvárda: 169,85 KWh x 150 m 2 = 25477,5 KWh Ha Nyíregyháza 1982-83. évi adatait számoljuk ki, a következő eredményt kapjuk: 329,29 KWh x 150 m 2 = 49393,5 KWh 332,89 KWh x 150 m 2 = 49933,5 KWh Az előzőekből tehát látható, hogy a felület növelésével milyen jelentős mértékben nő az energia. Ezeket különböző magasságokban, különbözőképpen lehet hasznosítani. Ha légrétegek nagyobb magasságának fajlagos szélteljesítményét vizsgáljuk, azt tapasztaljuk, hogy a magasság növekedésével a szél sebessége és ezzel harmadik hatványban a teljesítménye jelentékenyen nő. (Mindkét mérőállomásnál a szélmérő szabad magassága 6 m- nek vehető.) 6 m-es szabad magasságban V a szél sebessége 1, 1L a teljesítménye, akkor 15 m-es szabad magasságban 1,18 V a szél sebessége,1,64 L a teljesítménye 30 m-es szabad magasságban 1,38 V a szél sebessége, 2,63 L a teljesítménye 79
45 m-es szabad magasságban 1,50 V a szél sebessége, 3,35 L a teljesítménye 60 m-es szabad magasságban 1,585 V a szél sebessége, 3,98 L a teljesítménye 75 m-es szabad magasságban 1,657 V a szél sebessége, 4,55 L a teljesítménye. Magasság Nyíregyháza (KWh) Kisvárda (KWh) 15 m 43502,64 41783,1 30 m 69763,38 67005,82 45 m 88862,1 85349,62 60 m 105573,48 101400,45 75 m 120693,30 115922,62 22. Táblázat A szél teljesítményének változása a magasság függvényében az öt évi átlag alapján (150 m2 felületre) A 60 m szabad magasságnál kezdődnek azok a légrétegek, amelyekben a tapasztalatok szerint csaknem állandóan fúj a szél. Tehát, ha a 60 m-es magasságot optimálisnak vesszük és egy 150 m2 felületű szélkerék teljesítményét számítjuk, a következő eredményt kapjuk: Nyíregyháza: 26526 KWh x 3,98 =105573,48 KWh Kisvárda: 25477,5 KWh x 3,98 =101400,45 KWh Ha a nyíregyházi 1982., 1983. évet vizsgáljuk, még nagyobb értéket számíthatunk: 49393,5 KWh x 3,98 =196586,13 KWh 49933,5 KWh x 3,98 =198735,33 KWh A számok önmagukért beszélnek, így a 101400-198735 KWh jelentős energiát képvisel évente a természeti erőforrások kategóriájában. Különösen fontos a tavaszi és téli hónapokban - amikor a lakosság energiafogyasztása magasabb. Ha egy négytagú család energiafogyasztását - fűtés nélkül - évi átlagban 1500 KWh-nak vesszük, akkor a következő értékeket kapjuk: Nyíregyháza: 105573,48 KWh 70 család 80
Kisvárda: 101400,45 KWh 67 család energiaszükségletét képes fedezni fűtés nélkül az említett szélgép. Ha azonban a nyíregyházi 1982. évi adatokkal számolunk, úgy sokkal nagyobb értéket kapunk. Az évi 196586,13 KWh már 131 család energiaszükségletét képes fedezni. 81
Km/h 9 15 18 21 24 27 33 36 39 42 Összesen január 0,8892 2,37744 2,27394 4,36161 3,52062 1,6596 1,50003 1,94022 2,45904 6,126 27,1077 február 0,513 1,93167 3,53724 3,9651 5,8677 4,149 7,50015 9,7011 - - 37,16496 március 1,2654 3,56616 6,82182 6,74067 2,93385 5,8086 3,00006 5,82066 9,83616-45,79338 április 0,855 4,16052 7,83246 8,32661 9,38832 4,9788 4,50009 3,88044-6,126 50,04834 május 0,9576 4,60629 4,80054 5,15463 3,52062 4,9788 10,50021 3,88044 - - 38,39913 június 1,12628 2,37744 2,5266 0,79302 - - 3,00006 - - - 9,85992 július 1,2312 2,22885 4,04256 2,77557 0,5867 3,3192 1,50003 - - - 15,68418 augusztus 0,7182 2,37744 3,28458 3,56859 1,17354 - - - - - 11,12235 szeptember 0,855 1,18872 0,75798 - - - - - - - 2,8017 október 0,9234 1,78308 3,28458 2,37906 0,58677 - - - - - 8,95689 november 0,3078 0,44577 1,2633 1,18953 1,17354 0,8298 4,50009 3,88044 - - 13,59027 december 1,2996 2,37744 5,0532 5,15463 11,7354 4,9788 7,50015 11,64132 9,83616 9,189 68,7657 Össz.: 10,9782 29,42082 45,4788 44,40912 40,48713 30,7026 43,50087 40,74462 22,13136 21,441 329,29452 23. Táblázat Nyíregyháza 1982. évi szélteljesítménye Kwh-ban (1 m2 felületre) 82
3.3.4 A szélenergia lokális hasznosítása A nem éppen optimális hazai adottságok ellenére volna lehetőségünk a megye területén, ennek az energiának a hasznosítására is. Mivel a megyében az 5936 km 2 -en mindössze 2 mérőállomás van, kellő adat hiányában nehéz meghatározni a jövőbeni hasznosítás mértékét. 3.4 Satu Mare megye éghajlata Földrajzi elhelyezkedésének és az atmoszféra mozgásoknak köszönhetően, a megye térsége a Nyugati Alföld éghajlati szektorba illeszkedik be. A térségre általában egységes éghajlat a jellemző, azonban sűrű váltások is megfigyelhetőek évről évre köszönhetően az atlanti ciklus éghajlat változásainak befolyása miatt. Az itteni éghajlat mérsékelt kontinentális tipusnak megfelelő, egy melegebb éghajlati viszonyokkal (meleg nyár, enyhébb telek mint az ország más részeiben) gyakori tavaszodással és relatíve alacsony csapadék hozammal. Nagyvonalakban a hőmérsékleti viszonyok megfelelnek az ország többi részében is tapasztalható viszonyoknak, de legfőképpen a Tisza Alföld hőmérsékleti viszonyainak feleltethető meg, kisebb változásokkal, melyek természetföldrajzi jellemzőkből adódnak (Avas Medence, Bükk Hegység Csúcsa) ezek befolyásolják a napsugárzás mértékét és a másodlagos levegőáramlási irányt. Az éves átlaghőmérséklet változó 8 C fok az Avas és Gutin Hegyek lábánál, 9,3 C fok Nagykárolyban és 9,7 C fok Szatmárnémetiben. Ez a legalacsonyabb hőmérséklet mellyel a Tisza Alföldön találkozhatunk, a Nagyváradon 10,5 C fokoz képest köszönhetően az északi szélességhez közelebbi elhelyezkedésnek. Köszönhetően a folyamatosan tápláló óceáni légtömegeknek a légköri nedvesség viszonylag magas egész évben (71%), ezáltal biztosítva a növényeknek egy normális vegetatív funkciót. Az éves összeg a csapadékmennyiség körülbelül 600 mm, majdnem fele (45,6%) esik késő tavasszal és nyáron. A maximális csapadékmennyiség időszaka májusban és júniusban, van ami nagyon fontos a mezőgazdaság számára. Köszönhetően az alacsony magasságnak (124m), légnyomás értéke magas, kb. 1000 mb, kis ingadozásokkal egyik évszakról a másikra. Ami a szelet illeti az uralkodó szél az észak-nyugati, tavasszal és nyáron gyakoribbak a nyugati szelek, ősszel és télen inkább az észak-keletiek. Általánosságban véve, a megye egy homogén klimatikus környezetet mondhat magáénak, árnyalatnyi változásokkal az alföld és dombvidék éghajlata között. Mindezek ellenére az Avas medencében megfigyelhető egy különösebb éghajlat ami a hegyvidékről jövő áramlásoknak köszönhető, amely valamivel hűvösebb, nedvesebb ami kisebb kihatásokkal van a növénytermesztésre. 83
36. ábra Satu Mare megye 3.4.1 Szatmár megye (Románia) szélenergiája Románia szél erőforrása jól dokumentált és a szélenergiát felhasználó erőművek széles skáláját fedezhetjük fel a kis, különálló vidéki egységektől a nagy, összefüggő partmenti felhasználásokig. 2009-ben a telepített szélenergia kapacitás az országban megközelítőleg 2,5 MW volt. Azonban körülbelül 636 MW-nyi szélenergia kapacitás van megvalósítás alatt, melynek a nagy részét, mintegy 600 MW-ot a Fantanale és Cogeleac szélerőmű park tesz ki, amely a Dobrogea délkeleti régiójában található, 17 km-re a Fekete-tenger partjától. Ez a szélerőműpark körülbelül a román megújuló energia 30%-át teszi ki. 84
37. ábra Románia széltérképe 80 m-es magasságban A szél egy vektor jellegű időjárási elem, legfőképp térben és időben változik, amelyet az atmoszféra általános cirkulációjának horizontális nyomása határoz meg. A légáramlások egyik helyről a másikra való mozgását leginkább a változatos légnyomási rendszer fejlődése határozza meg. A szelet két rendkívül változó tényező határozza meg térben és időben: az irány, ahonnan a szél fúj és a sebesség, amely azt a távolságot reprezentálja, amit a levegőrészecske megtesz adott időegység alatt, m/s-ban kifejezve. A szél irányának és sebességének megfigyelését a földfelszín felett 10 méterrel végzik. A szélrendszert Romániában az általános atmoszférikus cirkuláció sajátosságai és a Kárpátok azon vízlépcsőinek tagoltsága határozza meg, melyek elhelyezkedése és magassága regionális és helyi légmozgást eredményeznek. Az évi átlagos szélsebesség Romániában meghaladja a 8 m/s 2000 méteres tengerszint feletti magasságnál, 6-8 m/s között van 1700 méteres tengerszint feletti magasságon és 4-6 m/s 1400-1600 méteren. A kevésbé töredezett felületű területeken az átlagos szélsebesség legnagyobb értékeit a tengerpart mentén mérték, a Fekete-tenger felett. A tengerparti Duna delta, a Fekete-tenger 85
partja, Dobrudja-síkság és a Közép-Moldáv-síkság magasabb területei esetében az átlagos éves szélsebesség meghaladja a 4 m/s-ot. A Román-síkság határain belül a legmagasabb értékeket (3 m/s felett) az Oltenia-síkság keleti részén mérték. Hasonló értékek jellemzőek a Moldáv-síkságra és Dobrudjára a Nyugati-síkság nyugati és a Banat déli határáig. A Román-síkság nagy részén, a Nyugati-síkság és a Szubkárpatiai területekre a jellemző éves átlagos szélsebesség 2-3 m/s. Az Erdélyi-síkságon, kivéve a Tarnavelor-síkság magasabb részeit, 1-2 m/s-os értékek figyelhetőek meg. A legkisebb, 1 m/s alatti értéket a Getic-Szubkárpáti süllyedő területein észlelhetünk. Meg kell jegyeznünk a fentiekhez kapcsolódóan, hogy az említett területeken az éves átlagos szélsebesség magasabb értéket is elérhet, ahol a felszín konkáv alakzatot formál és akár 1 m/s alá is csökkenhet, ahol konvex alakzatok lelhetőek fel. 38. ábra Éves átlagos szélsebesség Romániában (1961-2000) 3.4.2 Szatmár megye (Románia) napenergiája Románia régebben jelentősen kiaknázta a napenergia adta lehetőségeit, de 1990 óta a gyártás, a telepítés és a kutatás fejlesztés ezen a területen megállt, megakadt. A potenciális piac a napenergia alkalmazására nagyon nagy, de speciális ösztönzőkre lenne szükség, ahhoz, hogy ezt a potenciális piacot el lehessen érni. 86
Az átlagos napsugárzás az ország területének több mint a felén 1100 kwh/m 2-1300 kwh/m 2 értéket vesz fel egy évre vonatkoztatva. Hogyha a napenergia adta lehetőségeket kizárólag napkollektoros alkalmazásra használnák fel, az 60 PJ energiát jelentene egy évben. Romániában a napenergiából nyerhető elektromos áram potenciális értéke körülbelül 1200 GWh. 39. ábra Romániát érő közvetlen napsugárzás 40. ábra Romániát érő szórt napsugárzás 87