Műszaki Földtudományi Közlemények, 83. kötet, 1. szám (2012), pp. 127 135. NEMZETI MEGÚJULÓ ENERGIA CSELEKVÉSI TERVEK GEOTERMIKUS ENERGIA FEJLESZTÉSI ELŐIRÁNYZATAINAK ELEMZÉSE ANALYSIS OF THE GEOTHERMAL ENERGY DEVELOPMENT TARGETS OF THE NATIONAL RENEWABLE ENERGY ACTION PLANS KUJBUS ATTILA 1 Absztrakt: Az Európai Unió tagállamainak előrejelzése szerint a geotermikus energia jelentősen fejlődik a következő évtizedben. A tagállamok elkészítették a 2020-ig érvényes Megújuló Energia Cselekvési Terveiket, amelyek tartalmazzák a geotermikus energiát is. Ez a tanulmány elemzi az EU geotermikus előirányzatát és megvizsgálja Magyarország pozícióit. Az évtized végére a földhőszivattyúk és a közvetlen hőszolgáltatás a 2010-es érték négyszeresére növekszik, és a földhő alapú villamosenergia-termelés megduplázódik. Figyelembe véve a hazai kiváló geotermikus potenciált, a földhőtermelés hagyományait és az energiaimport magas arányát, a következőket állíthatjuk: a Cselekvési Tervek ambiciózusak mindhárom fő geotermikus szegmensben, az előirányzatok ugyanakkor nem túlzottak, Magyarország geotermikus energia termelési pozíciói 2020-ig javulnak. A bemutatott elemzési eljárás használható más megújuló energiaforrás elemzésére is. Kulcsszavak: geotermikus energia, Cselekvési Terv, földhőszivattyú, hőszolgáltatás, villamosenergia-termelés. Abstract: According to the forecasts of the European Union Member States, geothermal energy production will strongly develop in the next decade. The Member States prepared their Renewable Energy Action Plan till 2020 and these plans include geothermal energy. This document analyses the geothermal forecasts of EU and reviews the positions of Hungary. By the end of the decade the ground source heat pumps and direct heat service will be four times higher than in 2010 and also the geothermal based electricity production will be doubled. Taking into consideration the high geothermal potential, the geothermal traditions and high rate of import energy of Hungary, the following statements can be listed: the forecasts are ambitious in all the three main geothermal segments, however the forecasts are not too ambitious, the positions of Hungary might be strengthened by 2020 in geothermal energy production. 1 Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar 3515 Miskolc-Egyetemváros akujbus2010@gmail.com
128 Kujbus Attila The methodology of the presented analysis can be utilized in the case of other renewable energy sources as well. Keywords: geothermal energy, Action Plan, ground source heat pump, heat service, electricity production. Jelentős változásokra, fejlődésre van szüksége az Európai uniónak ahhoz, hogy 2020-ig elérje a megújuló energiákkal kapcsolatos céljait. Ennek érdekében az Európai Unió Bizottsága 2009/28. sz. határozatában döntött arról, hogy a tagállamoknak Nemzeti Megújuló Energia Cselekvési Terveket (továbbiakban: NCsT) kell készíteniük, a 2009/548. sz. határozat pedig ennek formáját is meghatározta. Az NCsT-k 2010-ben elkészültek. Jelen dolgozatnak hármas célja van: Kialakítson egy eljárást, amely lehetővé teszi a nemzeti geotermikus energia fejlesztési előirányzatok évtizedes változásának, valamint egymáshoz viszonyított elemzését. A geotermikus energiatermelés három fő szegmensén keresztül bemutassa a különböző nemzeti tervek előirányzatainak fő vonásait. Értékelje a hazai előirányzatokat az évtizedes fejlődés, valamint a többi Európai Uniós tagállam terveinek szempontjából. 1. Geotermikus Energia a tagállamok Nemzeti Megújuló Energia Cselekvési Terveiben A geotermikus energia termelési tevékenység jövőjére a tagállami ncst-k földhőtermelésre vonatkozó irányszámaiból következtethetünk. Az ncst-k adatainak feldolgozása nem volt egyszerű feladat, mert a tagállamok saját nyelvén, különböző időpontokban készültek. Egy összeurópai elemzés akkor vált lehetővé, amikor az európai geotermikus energia tanács (european geothermal energy council, egec) táblázatos formában kigyűjtötte és kiértékelhetővé tette az adatokat. A tagállamok adatait a három fő geotermikus energia termelési szegmens (földhőszivattyúk, hévíztermelés és földhő alapú villamosenergiatermelés) szerinti bontásban jelenítették meg. Az adatokat az alábbi táblázatok tartalmazzák. Földhő alapú villamosenergia-termelés (MWh/év) 1. táblázat Országok 2010 2020 Olaszország 5632 6750 Németország 27 1654 Görögország 0 736 Portugália 163 488 Franciaország 153 475
Nemzeti megújúló energia cselekvési tervek geotermikus energia fejlesztési előirányzatainak 129 Magyarország 0 410 Spanyolország 0 300 Írország 0 35 Szlovákia 0 30 Belgium 0 29,1 Csehország 0 18,4 Ausztria 2 2 Földhőszivattyúk hőtermelése (ktoe/év) 2. táblázat Országok 2010 2020 Nagy-Britannia 120 953 Svédország 272 815 Franciaország 222 570 Olaszország 40 522 Németország 258 521 Hollandia 90 242 Dánia 119 199 Magyarország 5 107 Görögország 3 50 Spanyolország 12 40,5 Szlovénia 4 38 Ausztria 10 26 Szlovákia 0 4 Geotermikus hőtermelés (ktoe/év) 3. táblázat Országok 2010 2020 Németország 34 686 Franciaország 155 500 Magyarország 101 357 Olaszország 226 300 Hollandia 39 259 Lengyelország 23 178 Szlovákia 3 90 Görögország 24 51 Ausztria 19 40
130 Kujbus Attila Portugália 10 25 Szlovénia 18 20 Csehország 0 15 Spanyolország 3,8 9,5 Bulgária 1 9 Belgium 3,2 5,7 Litvánia 3 5 2. Az elemzési eljárás leírása 2.1 Fejlesztési tartományok Az elemzéshez szükséges adatfeldolgozás függvényábrázoláson alapul. A függvény x tengelyén a 2010-es adatok, az y tengelyen a tervezett 2020-as adatok vannak feltüntetve. A kialakult munkaterületet fel lehet osztani úgy, hogy az elfoglalt x és y tengelyhosszt megfelezzük. Így négy téglalap rész-munkaterületet kapunk az 1. sz. ábrán bemutatott módon. 1. sz. ábra. Növekedési tartományok (elvi léptékekkel)
Nemzeti megújúló energia cselekvési tervek geotermikus energia fejlesztési előirányzatainak 131 Az ábrázolt négy tartománynak négy különböző jelentése van: A jobb felső tartományban szereplő munkapont azt jelenti, hogy az ország 2010-ben is Európa élvonalában volt és 2020-ban is így tervezik. Ebbe a munkatartományba az igazi európai geotermikus nagyhatalmak kerülhetnek. A jobb alsó tartományban szereplő munkapont azt jelenti, hogy az ország 2010-ben Európa élvonalában volt, de terveik szerint fejlődésük nem dinamikus, és 2020-ra az országok rangsorában hátrább kerülhetnek. Ennek többféle oka lehet, egyenként kell őket kiértékelni. A bal felső tartományban szereplő munkapont azt jelenti, hogy az ország 2010-ben még nem volt Európa élvonalában, de 2020-ra azt tervezik, hogy jelentősen erősítik pozícióikat. A bal alsó tartományban szereplő munkapont azt jelenti, hogy az ország sem 2010- ben, sem 2020-ban nem tartozik Európa közvetlen élvonalába. Természetesen azt is meg kell vizsgálni, hogy a tartományokon belül milyen pozíciókat foglalnak el, illetve terveznek elfoglalni a tagállamok. Ezeket szintén egyedileg kell értékelni. 2.2. Fejlődési arányok A tartományok arról adnak felvilágosítást, hogy a többi uniós tagállamhoz képest milyen pozíciót foglalnak a vizsgált országok. Ezen a vizsgálaton kívül érdemes megvizsgálni, hogy önmaga 2010-es teljesítményéhez képest milyen fejlődést ér el 2020-ig. Az ország 2010-es és 2020-as teljesítményének munkapontja, valamint az origó pont közti egyenes x tengellyel bezárt szöge mutatja az évtizedes fejlődési arányt. Az 1. számú ábrán jelölt, a tengelyekkel 45 o -os szöget bezáró átló segít szemléltetni azt, hogy mennyire dinamikus egy tagállam földhőtermelési növekedése. Az átló és az y tengely közti munkapont a 2010-es adatokhoz viszonyított dinamikus fejlődést jelent, az átló és az x tengely közti munkapont a 2010-es termelési adatokhoz képest kevésbé intenzív növekedést mutat. 2.3. Elemzési szempontok A három fő geotermikus energia szegmenst külön kell vizsgálni minden tagállam esetében, mert a természeti adottságoktól, energiapolitikai szándékoktól függően az előirányzatok szegmensenként változóak. Át kell tekinteni a fejlesztési tartományokat és a fejlődési arányokat is. Figyelembe kell venni geotermikus szegmens 2010-es érettségi fokát is, hiszen néhány ország bizonyos szegmensekben már most is komoly eredményekkel büszkélkedhet (pl. Olaszország a földhő alapú villamosenergia-termelésben). Azok az országok, amelyek több évtizedes földhőtermelési hagyományokkal rendelkeznek (pl. Olaszország, Franciaország, Magyarország) komolyabb erőfeszítéssel tudják megsokszorozni termelésüket, és még az idősödő, elavult technológiáik felújítására is erőforrásokat kell fordítaniuk. A természeti adottságok (geotermikus potenciál, geológiai és geográfiai környezet) szintén alapvető szempont egy elemzés során, bár ezt nem könnyű számszerűsíteni.
132 Kujbus Attila 3. geotermikus energia fejlesztési előirányzatok elemzése 3.1. A három fő szegmens elemzése Földhőszivattyúk 2. ábra. Földhőszivattyús hőtermelés (ktoe/év) Svédország az utóbbi évtizedben igazi hőszivattyú nagyhatalommá vált, ez látszik 2020-as előirányzatukban is. Feltűnő Nagy-Britannia ambiciózus terve, 2020-ban ők tervezik a legtöbb földhőszivattyú bázisú hőtermelést. Olaszország ebben a szegmensben is Európa szűk élmezőnyébe kíván kerülni. Az arányokat tekintve azonban a magyar vállalás a legambiciózusabb. A számadatok viszont azt mutatják, hogy a jelentős hazai tervezett fejlődés nem valami megalomániás hóbort, hanem az elmúlt időszakok lemaradását igyekszik pótolni. Franciaország és főleg Németország most már nem kíván sokszoros növekedést felmutatni, náluk ez a szegmens már érettebbnek tekinthető. Norvégia szintén jelentős hőszivattyús nagyhatalom, de ebben az adatbázisban nem szerepel, tekintettel arra, hogy nem EU-tagállam. Víztermeléses hőszolgáltatás Ebben a szegmensben is hasonló stratégiák mutatkoznak, de más szereplőkkel. Németország a legambiciózusabb, de kellő alapjuk is van ehhez, hiszen jogszabályozásuk, támogatási rendszerük, technológiai rendszereik, műszaki felkészültségük a legfejlettebbek közé tartozik, és projekteket finanszírozni képes piacuk is kialakult. Franciaország továbbra is az európai élmezőnyben kíván maradni, Magyarország pedig kihasználva kiemelkedő geotermikus potenciálját az élmezőnybe kíván emelkedni. Olaszországban a hőigény kisebb, mint az északi országokban, ezért nem számolnak intenzív fejlődéssel. Az európai kontinenshez számított Izland, Törökország és Oroszország ebben az adatbázisban nem jelenik meg, mivel nem EU-tagállamok.
Nemzeti megújúló energia cselekvési tervek geotermikus energia fejlesztési előirányzatainak 133 Villamosenergia-termelés 3. ábra. Víztermeléses hőszolgáltatás (ktoe/év) 4. ábra. Geotermikus áramtermelés (MWh/év)
134 Kujbus Attila Ebben a szegmensben Olaszország annyira kiemelkedő, hogy nem is lehet szemléletesen együtt ábrázolni az EU többi tagállamával, a 4. ábra léptékébe nem fért be. További növekedést terveznek, de geológiai anomáliáikat olyan mértékben kihasználták már, hogy fejlődésük önmagukhoz mérten nem lesz intenzív. Németország áramtermelésben is imponáló fejlődést tervezett. Franciaország és Portugália az elitben marad, Görögország, Magyarország és Spanyolország pedig, kiaknázva kiváló természeti adottságaikat, számottevő kapacitást kívánnak kiépíteni. 3.2. Magyarország helye az EU geotermikus energia fejlesztési folyamatban Földhőszivattyúk Földhőszivattyús hőtermelésben hazánk meglehetősen elmaradt az európai élvonaltól. A 2020-as terv dinamikus növekedést tartalmaz. Jóval markánsabb ez a fejlődés, mint azoknál a tagállamoknál, amelyek jelenleg Magyarországhoz hasonlóan le vannak maradva. Az előirányzat teljesítésével hazánk a jelenlegi utolsó helyek egyikéről az európai középmezőnybe kerül, de még mindig jelentősen lemaradva az EU tagállamok élvonalától. Víztermeléses hőszolgáltatás Ebben a szegmensben jelenleg hazánk az európai élvonalban van, és a tervek szerint dinamikus fejlődéssel megőrzi helyét. Pozíciója a négy elemzési tartomány közös határpontjának közelében van. Ez kiváló pozíció. Villamosenergia-termelés Jelenleg nincs földhő alapú villamosenergia-termelés Magyarországon. Az előirányzat szerint megjelenik ez a tevékenység, és 2020-ra hazánk ebben a szegmensben is az európai élvonalba kerül. Az előirányzat ambiciózusabb, mint azon tagállamok tervei, amelyek 2010-ben még nem termelnek földhőből villamos energiát, de azok a tagállamok szerényebb geotermikus potenciállal is rendelkeznek. 4. Összefoglalás A tagállami tervek alapján földhőtermelésben a következő évtized során dinamikus növekedés jellemzi az Európai Uniót. Az összes növekedés határozott, de nem exponenciális. A világ energiaiparában nehezen számítható változások lehetnek a tervezett időszakban. Ezeknek az előirányzatoknak az ad jelentőséget, hogy a tervadatok teljesítésének támogatásához az EU következő hétéves tervezési ciklusában pénzügyi forrásokat is lehet biztosítani. A következő tíz évben az EU összes tagállamát figyelembe véve földhőszivattyús hőtermelésben és hévíztermeléses közvetlen hőszolgáltatásban több mint négyszeres, földhő alapú villamosenergia-termelésben kétszeres növekedés várható. Az ismert földtani készleteket, geotermikus potenciált és technológiai lehetőségeket figyelembe véve műszakilag akár ennél is nagyobb növekedés is lehetséges lenne, de a tagállamoknak a gazdasági lehetőségeket is számba kellett venniük.
Nemzeti megújúló energia cselekvési tervek geotermikus energia fejlesztési előirányzatainak 135 Figyelembe véve hazánk közismerten magas geotermikus potenciálját, a földhőtermelés több évtizedes gyakorlatát, hagyományait, az import energia magas arányát és áttekintve a bemutatott ábrákat, megállapíthatók az alábbiak: mindhárom szegmensben a magyar NCsT 2020-as előirányzatai ambiciózusok, az előirányzatok a többi tagállam terveihez képest nem kirívóak, összességében hazánk földhőtermelési pozícióit erősíti a többi EU-tagállamhoz képest. Az előirányzatok által meghatározott fejlődést jelentősen hátráltathatja a pénzügyi világválság, hiszen a földhőtermelés növekedésének dinamizálása komoly állami beavatkozást igényel. Ugyanakkor az előirányzatok teljesítését segítheti az a tény, hogy a földhő minden tagállamban import energia kiváltó és szén-dioxid csökkentő tényező, így a geotermikus projektek számos EU-energiapolitikai és környezetvédelmi cél elérését segítik. Az adatfeldolgozás és az elemzés metodológiája alkalmas más megújuló energiaforrás terveinek értékelésére is. Köszönetnyilvánítás A tanulmány/kutató munka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. Az ábrákat a szerző útmutatásai alapján Kujbus Attila Zoltán szerkesztette. IRODALOMJEGYZÉK [1] Nemzeti Megújuló Energia Hasznosítási Cselekvési Terv, Nemzeti Fejlesztési Minisztérium, 2010. december. [2] European Geothermal Energy Council: EGEC evaluation on NREAPs, 2011. február. [3] Kujbus Attila: Geothermal Potential int he Pannonian Basin. RH&C Technology Platform, 2. éves konferencia, Budapest, 2011. május. [4] Kujbus Attila: How to Achieve the Geothermal Objectives of the National Renewable Energy Action Plan of Hungary? Nemzetközi Geotermikus Energia Workshop, Budapest, 2011. május.