Megújuló energiaforrás hasznosítási elvárások Bohoczky Ferenc okl. gépészmérnök, okl. gazdasági mérnök MTA Megújuló energiák albizottság tagja Európai Uniós elvárások Az energia ellátás biztonságának megteremtése és az importfüggőség (a kiszolgáltatottság) csökkentése kulcskérdés Európában a növekedés, a munkahely teremtés és a munkahelyek fennmaradása szempontjából. Ettől az elvtől Magyarország sem tud eltávolodni. Részben azért, mert az Európai Unió tagja, részben, azért mert Magyarországon is az energiaellátás jelentős mértékben függ a fosszilis energiahordozók importjától. Ez a függőség csökkenthető az energiatakarékossággal és a megújuló energiaforrások szélesebb körben történő használatával, amellyel nem csak a környezet védelmét lehet elősegíteni, hanem a klímaváltozási folyamatokat is lassítani lehet. Az Európai Bizottság 2007. januárjában mutatta 1. ábra Megújuló energiafelhasználási elvárások Forrás: Európai Bizottság be az egységes európai energiapolitika megalapozására irányuló energiacsomagot. Ennek részét képezte a Bizottság hosszú távú elképzeléseit összegző Megújuló energia útiterv című bizottsági közlemény, amely a Bizottság ambiciózus javaslatait fogalmazta meg a Tanács számára. Ennek szellemében az Európai Unió Bizottsága 2008. január 23-án határozta meg azokat a célszámokat, amelyeket az EU átlagában, de tagországi bontásban 2020-ig kell elérni. A 3X20 % néven elterjedt elvárás az üvegházgáz csökkentésére, a megújuló energiafelhasználás növelésére és az energiatakarékosságra vonatkozik. Az elérendő értéket több tényezős számítási képlet alapján tagállamonként határozták meg. Magyarország tekintetében a megújuló energiaforrások hasznosításának mértékét ez alapján az EU Bizottsága 13 %- ban határozta meg. (Az országonkénti elvárásokat az 1.sz. ábra mutatja be.) A megújuló energiaforrásokra vonatkozó irányelv kiterjed a villamos energia, a bio-üzemanyagok, és az eddig nem szabályozott hő és hűtési energia területén történő felhasználásokra is. Fontos elvárás a bio alap- és üzemanyagok fenntartható módon történő termesztése /eredet vagy származási bizonyítvány alapján. A felsorolások azt jelentik, hogy az EU nem határozza meg, hogy a megújuló energiaforrásokat milyen arányokban kell hasznosítani, hanem a tagországokra bízza a teljesítésük részletezését. Ha úgy nézzük, hogy a jelenlegi felhasználást 2020-ig mintegy 120 PJ-lal kell növelni, akkor ezt Magyarország mondjuk 10 millió tonna biomassza eltüzelésével is elérheti, de ha úgy adódik akkor ennek a mennyiségnek megfelelő vízenergia hasznosítással termelt villamos-energia is megoldhatja a teljesítést, de bármilyen hasonló értékű megoldás is lehetséges. A tényleges megvalósítási értéket a gazdasági, pénzügyi, támogatási környezet fogja kialakítani. 14
Hazai szabályzások Az elvárások teljesítéséhez különböző az energiapolitikához kapcsolódó jogszabályokat, határozatokat kellett meghozni. A főbb dokumentumok: Országgyűlés elfogadta a 2007-2020 időszakra szóló új energiapolitikát. (40/2008 (IV. 17. ) OGY határozat) A Kormány elfogadta a Nemzeti Energiahatékonysági Cselekvési Tervet. (2019/2008 (II.23. ) Korm. hat.) VET és az alsóbbrendű jogszabályok hatályba léptek, megnyílt a teljes villamos energia piac. Az Országgyűlés által elfogadásra került az új GET. 2008. évi XL törvény A Kormány szept. 4-én elfogadta áll az új megújuló energiahordozó felhasználás növelési stratégiát. 2148/2008.(X.31.) Korm. hat. Az EU 2006/32/EK irányelve előírta tagállamok számára, hogy 2007. június 30-ig nemzeti energiahatékonysági akcióterveket készítsenek a középtávú energiatakarékossági akciók, intézkedések bemutatásával. Az irányelv azt a nem kötelező célkitűzést tartalmazza, hogy a tagállamok 9 éven keresztül évi 1% energiatakarékosságot érjenek el, az országnak az EU CO 2 kereskedelem hatálya alá nem tartozó végső energiafelhasználásában, amelynek viszonyítási alapja az irányelvben meghatározott öt éves átlagos korábbi energiafelhasználás. Ez Magyarországra 6,94 PJ/év megtakarítási kötelezettséget jelent a 2008-2016 időszakra. Ez az elvárás évi 200 millió m 3 földgáz megtakarításával egyenértékű. Ha ezt teljesíteni tudjuk, akkor is 2020-ig még 11%-ot kell elérni. Megjegyzésként az elmúlt időszak (1990-2007) energiatakarékosságra fordított támogatási összegének segítségével összesen 3%-os energiatakarékossági eredményt tudott az ország elérni. Magyarország EU-s csatlakozását követően a megújuló energiaforrások és energiahordozók hazai hasznosításának új és intenzív szakaszába léptünk. A csatlakozáskor a megújuló alapú villamos energiatermelés alig érte el a fél százalékot, (az EU csatlakozáskor vállaltunk 2010-re 3,6 %-ot) ma 3,7% körül van. Növekedett a megújuló energiaforrások felhasználásának aránya az összes energiafelhasználáson belül is és meghaladta a 4,5%-ot. Megújuló stratégia A mi saját energiánk Az elfogadott megújuló energiahordozó felhasználás növelési stratégia összhangban van az EU-s elvárásokkal. Sőt, talán azt lehet mondani, hogy a stratégiában megfogalmazott célok az EU-s elvárások felett vannak. A magyarországi megújuló energiaforrások felhasználásának növelésére vonatkozó 2008-2016 közötti stratégia elsődleges célja, hogy koncep- A megújuló energiahordozók részarány várható alakulása 4,7 15 % körüli prognózis Zöldáram részarány prognózisok 3,7 20 % körüli prognózis 2. ábra 3. ábra 15
A megújuló energiahordozók részarány várható alakulása 4,7 15 % körüli prognózis cionális keretet adjon Magyarországon a megújuló energiahordozó felhasználás növeléséhez, hozzájáruljon a megújuló technológiák és alkalmazásuk terjedéséhez, e technológiák hatékonyságának javításához, valamint társadalmi elismertetéséhez, népszerűsítéséhez. A stratégia azt tűzte ki célul, hogy ambiciózus, de reális elérhető értékeket határozzon meg a magyarországi megújuló energiafelhasználásra összhangban legyen az Európai Unió 2007. év januári klímavédelmi és energia csomagjával és az Európai Parlament és Tanács megújuló forrásokból előállított energia támogatásáról szóló új irányelv tervezetével a 2008-tól 2020-ig terjedő időszakra. A 2. és 3. ábrák a tervezett megújuló felhasználás és megújuló alapú villamos energia termelés növekedési elvárásait mutatja be. Az más kérdés, hogy a több mint ötszörös megújuló alapú villamos energia termelés miből jön létre. A tervezet szerint a biomaszsza alapú (száraz biomassza, biogáz) villamos energia fog dominálni, de számol a tervezet kevés víz és geotermia alapú villamos energia termeléssel is. A megújuló alapú energia felhasználás összes növelésében is a biomassza került az élre. Jelenleg a biomassza megújulókon belüli aránya több mint 91 %, ha a kommunális hulladék megújuló részét is figyelembe vesszük. Ahhoz, hogy tudni lehessen azt, hogy melyik megújuló energiahordozóból mennyi áll rendelkezésre ahhoz meg kellett határoznia rendelkezésre álló potenciálokat. A potenciál számítás sok féle lehet, annak függvényében, hogy milyen céllal készül. A jelenlegi körülmények között gazdaságosan felhasználható, vagy a támogatásokkal versenyképessé váló potenciál (4. ábra) a mérvadó, de meghatározható az úgynevezett abszolút potenciál pl. akkor ha az elkövetkezendő 50-60 évben rendelkezésre álló potenciált akarjuk meghatározni. Tudományos munkák A Magyar Tudományos Akadémia Megújuló Energetikai Technológiák Albizottsága elkészítette A megújuló energiaforrások bővítése, a megújuló energiafelhasználás növelése stratégiai terv program koncepcióját. Ugyan ezen albizottság tagjai által elkészített Magyarország megújuló energetikai potenciálja tanulmány és felmérés alapján Magyarországon rendelkezésre álló és az elkövetkező 50 esztendőben hasznosítható potenciál értéke több mint kétszerese a jelenlegi energia felhasználásunknak. A bizottsági tagok felmérése alapján: aktív szolár termikus potenciál 48,8 PJ/év mezőgazdasági szolár termikus potenciál 2,6 PJ/év passzív szolár termikus potenciál 37,8 PJ/év szoláris fotovillamos potenciál 1749,0 PJ/év 405 e MWp 486 TWh/év vízenergia potenciál 4000 GWh 14,4 PJ/év Szélenergia potenciál 148 TWh 532,8 PJ/év geotermális potenciál 63,5 PJ/év biomassza potenciál 203-328 PJ/év Összesen kb. 2600-2700 PJ/év 4. ábra Látható, hogy ennek a potenciál számításnak a jelentős hányada a napenergia hasznosítását helyezi előtérbe, miközben jelenleg a világon a napenergia hasznosítása átlagosan az összes megújuló energia hasznosításnak alig pár országban teszi ki a 3 %-át, de legtöbb országban az 1%-ot sem éri el. Megújuló energiaforrások fajtánként 16 Napenergia Jelenleg Magyarországon a napenergia hasznosítás az összes megújuló felhasználás 0,2 %-át teszi ki. Ez rosszabb az elvárásoknál és a lehetőségek töredéke. Ma mintegy hetvenezer négyzetméter
napkollektor felület van az országban és a napelemek teljesítménye sem haladja meg a 300 kw-ot. Ausztria esetében a kollektor felület meghaladja a 3 millió m 2 -t és a napelemek teljesítménye is sokszorosa a magyarországinak, holott a benapozási viszonyok hasonlóak, mint Magyarországon. Az elmaradás okát a támogatási arány alacsony voltának és a megújuló alapú villamos energia kötelező átvételi ár alacsony szintjének tulajdonítják. A több éve meglévő 30 %-os vissza nem térítendő pályázati támogatási mérték megfelel az európai támogatási szinteknek, tehát az elmaradás oka inkább a földgázzal ellátott települések, valamint lakások számban és a lakossági földgázár támogatás mértéke miatti megtérülési idő hosszában keresendő. Magyarországon lévő települések több mint 90 %-ában van földgáz ellátás és a lakások több mint 80 %-a használ földgázt. A napelemes áramtermelés elterjedését az akadályozza, hogy a napelemek árai a gyártási kapacitások megsokszorozódása ellenére nem csökkentek, tehát az ilyen jellegű beruházások bekerülési értéke évek óta folyamatosan magas, viszont a hálózatra termelt áram kötelező átvételi ára pedig ehhez képest alacsony (26,46 Ft/kWh). Valamivel jobb a helyzet, ha a lakosság saját részre vásárolt áram mennyiségét kívánja ilyen eszközökkel csökkenteni, mert így a kb. 40 Ft/kWh-s áram vásárlási árat váltja ki. A fotovillamos panelek igazi alkalmazási területe az úgynevezett konténer épületeknél jelenik meg, ahol a könnyűszerkezetes, általában alumínium, vagy egyéb fémlemez burkolatú depókban lévő munkafolyamatokhoz elengedhetetlen a légkondicionálás. Itt, ha a tetőre napelemeket helyezünk, akkor az árnyékolás miatt 3-4 C hőmérsékletesés következik be. Ennyivel kevesebb hőt kell a konténerépületből elvinni. Ráadásul ez akkor van amikor legjobban süt a nap és a napelemek a legtöbb áramot termelik, így a termelt árammal tovább lehet csökkenteni a vásárolt villamos energia mennyiségét és a beruházás megtérülése kedvezőbb, azaz már kisebb beruházási támogatás mellett is megtérülővé válik a berendezés. Jelenleg a TESCO indult el ezen az úton, de jelentős eredményeket lehet elérni az önkormányzati létesítmények estében is. Az önkormányzatoknál elért megtakarítás azt jelenti, hogy a következő évben kevesebbet kell költeni a rendelkezésre álló szűkös költségvetésből energia vásárlásra. Példaként lehet említeni a XI. kerületi Önkormányzati épületet, ahol 20 kw napelem került az épület tetejére, vagy a VÁV UNION budaörsi épülete, ahol a falakra vannak a napelemek erősítve. Jelentős területe lehet a napelemes villamos energia ellátásnak, az un. Autonom áramforrások létesítése, a jelenleg hálózati árammal nem rendelkező, azaz ellátatlan tanyasi lakosság ellátása. A távolságok és az alacsony lakás sűrűség miatt a villamos hálózat kiépítése nagyon költséges. Itt szélturbinával kombinálva lehet napelemeket telepíteni és a villamos ellátást így biztosítani lehet. Természetesen vizsgálni kell az igényeket és a nap és szélenergia rendelkezésre állásának bizonytalansága miatt a tartalék áramforrást (aggregát) is telepíteni szükséges. A napenergia termikus és áramtermelési hasznosítása a mezőgazdaság területén is jelentősen növekedhet a növényházak, a szárítás, az aszalás, a termények szellőztetéses páraelvitele tekintetében. A napenergia további hasznosítási területe az ún. naptudatos, vagy bioklimatikus építészet. Ezekben az épületekben a napenergia passzív hasznosítását megvalósító (alacsony energiafelhasználású) épületekben a napenergia begyűjtését, a begyűjtött energia tárolását és az energia tervezett formában történő leadását az épület, illetve annak szerkezeti elemei látják el. Passzív szolár épületekben a napsugárzásból származó részarány elérheti az 50%-ot. Az épüle- 17
tek hőszigetelésének javításával a szoláris részarány növekszik. Szélenergia A szélenergia-ipar világszerte dinamikusan fejlődő, versenyképes iparág, a beépített kapacitás nagysága folyamatosan növekszik. Jelenleg Magyarországon a szélenergia áramtermelési potenciáljának kiaknázására 2010-ig 330 MW engedélyezett kapacitást lehet megépíteni. A kiadott környezetvédelmi engedélyek száma ennek többszöröse, de a Magyar Energia Hivatal a villamos energia ellátó rendszer rugalmatlansága miatt csak 330 MW engedélyt adott ki. Jelenleg vizsgálják további kapacitás növelő tenderek kiírásának feltételeit. A kis teljesítményű szélturbinák, szélkerekek alkalmazása főleg a vidéki területeken terjedtek el ahol nincs hálózati villamos energia ellátás, ahol állatitatásra, öntözésre vizet kell szivattyúzni. Biomassza A biomassza kifejezés gyűjtőfogalom, a mezőgazdaságból, erdőgazdálkodásból és ezekhez a tevékenységekhez közvetlenül kapcsolódó iparágakból származó termékek, hulladékok és maradékanyagok (növényi és állati eredetű), valamint az ipari és települési hulladékok biológiailag lebontható részét jelenti. A létrejövő energetikai alapanyag lehet szilárd (pl. apríték, biobrikett, pellet), folyékony (pl. bioetanol, biodízel), illetve gáz halmazállapotú. A biogáz alkalmazható modern blokkfűtő-erőművekben hő- és villamosenergia-termelési céllal (kogeneráció). A biogáz rendkívül sokoldalúan használható energiatermelésre. A felhasználható alapanyagok széles körének következtében az élelmiszeripartól kezdve a mezőgazdaságon át mindenhol termelhető biogáz, amely fűtési célra, villamos- és hőenergia termelésre, illetve földgáz minőségűre tisztítva biometán formában üzemanyagként is hasznosítható. Hazánkban a biomassza körébe soroljuk még a települési szennyvíztisztító telepekről származó szennyvíziszap energetikai célú hasznosítását, valamint a biológiailag lebontható hulladékok elégetését, amelyek ugyan nem fenntartható energiaforrások, de a települési hulladék kezelése lehetőséget ad az energetikai célú hasznosításra is. A biomassza energetikai célú felhasználása sokrétű, hőenergia előállítására, villamos áram termelésre és üzemanyagként egyaránt felhasználható. Jelenleg is a legnagyobb mennyiségben hasznosított megújuló energiaforrás és a 2020-ig tartó időszakban a stratégia szerint tovább növekszik az aránya. 18 Geotermikus energia Magyarország kedvező geotermális adottságú ország. A geotermális energia fő hasznosítási területe a direkt hőhasznosítás és a balneológia (gyógyforrások, gyógyvizek gyógyfürdői alkalmazása). Ma Magyarországon több mint 900 db termálkút (a kifolyásánál 30 C-nál melegebb kutak, források) üzemel, amelynek mintegy 31%-a balneológiai célú, több mint negyedük ivóvíz ellátásra hasznosul, és közel fele szolgál direkt hőhasznosítási célokra. A kitermelt hévíz hőtartalmát általában a mezőgazdaságban üvegházak fűtésére, épületek, uszodák fűtésére, használati melegvíz termelésre, esetenként távfűtésben hasznosítják. Magyarországon geotermális energiára alapozott villamosenergia-termelés egyelőre nincs. A geotermikus energiát hasznosító hőszivattyúk alkalmazásával a kishőmérsékletű melegvíz üzemű központi fűtéseket, az ún. felületfűtéseket (nagy felületű radiátor fűtés, padló-, fal-, mennyezetfűtés) lehet előnyben részesíteni. Vízenergia Magyarország vízerő-hasznosítási adottságai nem kedvezőek, de a lehetőségeink töredékét hasznosítjuk. A bejövő vízerőkészlet nem egész 5%-át hasznosítjuk. A potenciális vízerő készlet 91 %-át három folyónk (Duna, Tisza, Dráva) képviseli. Szükség lenne a vízenergia hasznosítás és az ivóvíz készlet növelése érdekében a jelenlegi szemléletet felülvizsgálni. Célként kell megfogalmazni a bejövő vizek országon belül tartását, az energia- és vízgazdálkodás céljából vízerőművek építésének szükségességét újra kell értékelni, az árvizek esetére is alkalmas tározó tavak létesítése, azért mert a tavakból az elszivárgás az üledékes kőzeteken keresztül a stratégiai ivóvíz készleteket növeli. Aszály esetén a tározó tavakból az öntözés biztosítása, mert a biomassza alapú megújuló energiaforrás növelési stratégiában megfogalmazottak sem teljesíthetők ha a klímaváltozás következtében nem lesz csapadék. Összefoglalva, Magyarország természeti adottságai kedvezőek a biomassza hasznosítás, a geotermikus és napenergia kihasználhatósága terén, amelyet a szél és vízenergia hasznosítás követ.