A megújuló energiák használata a helyi adottságoktól függ

A villamosenergia-ellátásban a fenntartható forrásokból származó zöldáram lehetne a meg­oldás a környezetvédelmi célok és Magyarország energia­függetlenségének eléréséhez? A nap-, a szél-, a víz-, a geotermikus energia vagy a biomassza és a bioüzemanyagok lennének a fosszilis tüzelőanyagok alternatívái? Az energiatudatos otthonok, intézmények, irodák megépítése mellett az okosvárosok okosutcáin lerakott interaktív burkolólapok a járókelők lépéseiből származó energiát alakítanák át árammá? Nem tudjuk, mi és hogyan fog megvalósulni mindezekből, miként azt sem, hogy közben milyen új technológiák „szállnak majd be a versenybe”.


A jelenbe visszatérve annyit mondhatunk, amiről már korábban is beszámoltunk: Magyarországon az elmúlt években a naperőművi termelés nőtt a legnagyobb mértékben. Az idén áprilistól júniusig hazánkban több mint 120 megawattal volt nagyobb a napelemek révén megtermelt energia, mint 2019 ugyanezen időszakában. Aztán itt van a perovszkit napenergia-technológia, a napelemek következő ge­nerációja, amitől a szakemberek a jövő nyárra várják az igazi áttörést, mivel a vékony perovszkit kristály réteggel bevont új panelek energiaátalakítási hatásfoka lényegesen jobb, mint a hagyományos, szilíciumalapú nap­elemeké, ráadásul jóval alacsonyabb a gyártási költségük. A fejlesztők szerint ez lesz az első jelentős lépésváltás a napenergia-termelésben, mióta a technológia megjelent az 1950-es években.

A levegő mozgási energiáját is régóta hasznosítja az emberiség, csak míg a szélmalmokban a gabonaőrlésre vagy vízátemelésre használt mechanikus szerkezetet működtették szél­energiával, addig napjainkban a modern szélturbinákat áramtermelésre használják, ahol a lapátok forgási energiáját alakítják át elektromos árammá. A technológiai fejlődésnek köszönhetően szaporodnak a tengerbe telepített úgynevezett offshore szélfarmok.
Az 1991-ben újdonságnak számító vállalkozás még a parthoz közel, egy-másfél kilométeres távolságban valósult meg, ma már a parttól mért távolság akár több tíz kilométer is lehet. A szélturbina-telepítések célterülete a szárazföldről a tenger felé mozdult el, mivel a nagyobb szélerősséggel több áramot lehet termelni. És nemrég jelentette be Boris Johnson, az Egyesült Királyság miniszterelnöke, hogy tíz éven belül a tengeri szélerőművek elegendő villamos energiát termelnek majd ahhoz, hogy minden nagy-britanniai háztartást ellássanak.

A Föld hője az évszakoktól függetlenül kimeríthetetlen energiaforrást jelent a geotermikus hőszivattyúk számára. A különböző hőmérsékleti szinteken hozzáférhető geotermikus energiát más-más módon lehet hasznosítani. 30 Celsius-fok alatt például közvetlenül hőszivattyúval, a 30–100 Celsius-fokos termálvizet főként mezőgazdasági és térfűtési, valamint fürdőkben wellness és gyógyászati céllal használják, de a hőjét hasznosítják az élelmiszeriparban is. A 150 Celsius-fok feletti magas hőmérsékletű termálvizekkel, gőzökkel már villamos energiát is elő lehet állítani. Az erőművekhez nagy mélységű kutakat fúrnak, amelyek energetikai vagy kapcsolt felhasználási célúak is lehetnek, ez utóbbinál a hőenergia kiaknázásának hatásfoknövelése céljából a magasabb hőmérsékletű rendszerek elfolyó vizét olyan alacsonyabb hőmérsékletű rendszerek hasznosítják, mint például a mezőgazdaság, a fürdők vagy a hőszivattyúk.

A különböző hőmérsékleti szinteken hozzáférhető geotermikus energiát más-más módon lehet hasznosítani. 30 Celsius-­fok alatt például közvetlenül hőszivattyúval, a 30–100 Celsius-fokos termálvizet főként mezőgazdasági és térfűtési, vala­mint fürdőkben wellness és gyógyászati céllal használják, de a hőjét hasznosítják az élelmiszeriparban is. A 150 Celsius-fok feletti magas hőmérsékletű termálvizekkel, gőzökkel már villamos energiát is elő lehet állítani.

Ádám Bélával, a területen több mint két évtizedes tapasztalattal rendelkező szakértővel, a Hidro-Geodrilling Kft. ügyvezetőjével beszélgettünk a megújuló energiaforrások helyzetéről, terjedéséről, valamint a hasznosítási és technológiai lehetőségekről.

Mit gondol a geotermikus energia, illetve a megújulók egymáshoz való viszonyáról?

– Azt gondolom, két oldalról kell megvizsgálni a lehetőségeket: ami egyrészt a társadalom, a fogyasztók hozzáállása, másrészt a gazdasági racionalitás, ideértve a gazdaság- és környezetpolitikát is. Ezek összhangja vezérelheti az új technológiák előrehaladását. A legfontosabb szempont mindig a helyi adottság kell, hogy legyen, mivel minden országnak mások a lehetőségei. Kiemelném Magyarországon a geotermikus energiát, amivel más országok nem, vagy csak kisebb mértékben rendelkeznek. A mediterrán országoknak sokkal jobb adottságaik vannak a napenergia hasznosítása terén. Olyan technológiailag fejlett országok, mint Spanyolország vagy a skandináv államok a szélenergia hasznosításában erősek, különösen a tengerbe telepített offshore mezőkkel rendelkező országok tudtak ezzel a típusú megújuló energiával jelentősen előrehaladni. A lehetőségek alapvetően befolyásolják egy ország megújulóenergia-politikáját, és tovább árnyalja a helyzetet az adott ország gazdasági állapota, társadalmi berendezkedése. Németország példájából is jól látszik, hogy ez mennyire nem egyszerű.

Minden országnak mások a lehetőségei. Magyar­ország például gazdag a geotermikus energiában. A mediterrán országok­nak lényegesen jobb adottságaik vannak a nap­energia hasznosítása terén, de Spanyolország vagy a skandináv álla­mok a szél­­­energia hasznosításában erősek. A lehetőségek alapvetően be­folyá­solják egy ország meg­újuló­­energia-­politi­ká­­ját, és tovább árnyalja a hely­zetet az adott ország gazdasági állapota, társadalmi berendezkedése.

Amikor húsz évvel ezelőtt meghozták azt a politikai döntést, hogy atomenergia helyett megújuló energiára állnak át, a társadalom támogatta az elképzelést, az viszont már sokakból elégedetlenséget váltott ki, amikor a drágább technológia költségét érvényesítették a villamosenergia-árakban. Az is kérdés tehát, hogy mennyire hajlandók az emberek megfizetni a zöldáramot. A saját szakmai gyakorlatomból körülbelül húsz évet tudok felvázolni. Erről az időszakról azt lehet mondani, hogy 2000 és 2010 között a biomassza, a biogáz és a geotermia – mint alaplehetőség a termálvizek miatt Magyarországon – folyamatos fejlődésen mentek keresztül. Ezeken kívül csak nagyon kis mértékben voltak jelen az országban más megújuló energiaforrások évtizedekre visszamenően. A magyarországi szénhidrogén-kutatófúrások során számos esetben termálvizet adó víztestet találtak szénhidrogén helyett, később komoly fürdőhálózat alakult ki ezeknek a kutaknak a hasznosításával. Körülbelül 1100 termálkútra legalább 350 fürdő épült, széles körű wellness-szolgáltatásokkal, nyári vagy egész éves üzemeléssel. 2010-től nagy volt a várakozás a Magyarország megújuló energia hasznosítási cselekvési tervében meg­fogalmazott, 2020-ig elérendő célokkal kapcsolatban, amit azonban a társadalom tűrőképessége, fizetési hajlandósága nagyban befolyásolt, így a gazdaságpolitikában nem sikerült olyan mértékben fókuszba állítani a megújuló energiákat, mint ahogy az eredeti elképzelésekben szerepelt. Ennek ellenére a szolártechnológia az utóbbi években – főleg az elektromos energiát előállító napelemek – komoly előrehaladást mutat, miközben más technológiák a 2020-as célszámokhoz képest lemaradásban vannak. A hőszivattyúzás területén 0,25 petajoule nagyságrendű energiatermelésre volt képes a beépített kapacitás 2010-ben, miközben 6 petajoule volt 2020-ra célul kitűzve. Becsléseken alapuló számításaink szerint, a 2010-es teljesítményt megháromszorozva, ma 0,75 és 1 petajoule között tartunk a 6-hoz képest. Erre mondhatjuk, hogy lényeges a lemaradás, ugyanakkor a korábbi évek tendenciájához képest mégis egy gyorsuló előretörést jelent a hőszivattyúzás területén.

Magyarország megújuló energia hasznosítási cselekvési tervében megfogalmazott, 2020-ig elérendő célokat a társadalom tűrő­képessége, fizetési hajlandósága negatívan befolyásolta. Ennek ellenére a szolár­technológia az utóbbi években – főleg az elektromos energiát előállító napelemek – komoly előre­haladást mutat, miközben más technológiák a 2020-as célszámokhoz képest lemaradásban vannak.
Mi befolyásolja ennek a technológiának a terjedését? Az ára, az engedélyeztetése vagy az, hogy nem lehet mindenhol kiépíteni?

– Egy gázkazános beruházáshoz képest egy hőszivattyús – még a levegő-hőszivattyús is – legalább kétszeres, háromszoros költségbefektetést jelent. Ki szeretném emelni, hogy ezek a technológiák leginkább a modern, új építésű beruházásokhoz alkalmasak, mivel nem csak az energiatermelő technológia új, hiszen ahhoz, hogy hatékonyan tudjon működni, és a megtérülési idő lerövidüljön legfeljebb hét-kilenc évre, a hőleadó oldalon is modern technológiákat kell alkalmazni, például felületfűtést a hagyományos radiátorok helyett. A hőszivattyús technológiák hűtésre is alkalmasak, ezért olyan hőleadókra van szükség, amelyek a fűtést és a hűtést is hasznosítani tudják. Az ilyen rendszerek kiépítése járulékos pluszköltséget jelent, viszont az ingatlan forgalmi értéke legalább 10-20 százalékkal emelkedik, ha korszerű technológiákat alkalmazunk az energiatermelésben.

Mikor rivalizálnak és mikor egészítik ki egymást a különböző megújuló forrásokból származó energiák?

– Vannak olyan technológiák, amelyeket össze lehet párosítani, és természetesen vannak olyanok is, amelyek – a környezettől függően – rivalizálnak vagy alternatívái egymásnak. Például tökéletesen alkalmas az összekapcsolásra a hőszivattyú a napelemmel, amikor is napelemmel megtermelt villamos áram hajtja a hőszivattyú kompresszorát. A két megújuló­energia-termelés kiegé­szíti egymást, és a végeredmény egy zéró károsanyag-kibocsátású rendszer, ahol egy tiszta hajtóenergiával állítjuk elő a szintén tiszta hűtési-fűtési energiát. Egymással versenyezhetnek a megújuló energia­források például egy olyan mező­gazdasági környezetben, ahol egy szárító­üzemet, egy mező­gazdasági termény­feldolgozót vagy egy mező­gazdasági hulladék­energiát hasznosító rendszert építenek. Nyilván­valóan ott verse­nyez­het a geotermikus energia a biomasszából vagy biogázból előállított energiával, mondjuk, egy állattartó telep esetében, ahol ez utóbbiakból helyben képződik egy bizonyos mennyiség.
A kérdésnek rengeteg aspektusa van, mert egy ingatlan energiaigényét sem biztos, hogy a helyben rendelkezésre álló bioenergia ki tudja szolgálni, ezért lehet, hogy szükség van valamilyen kiegészítésre. A biogáz és a biomassza mellett a geotermikus energia, ezen belül a földhő fűtésre, a vízenergia pedig vizes hőszivattyúval hűtésre és fűtésre használható. Szóba jöhet még a napenergia termikus hasznosítása napkollektorral, illetve villamos energia termelése napelemekkel, valamint a szélenergia esetleges használata, amelynek alkalmazásához a kormányzat 2010 óta új engedélyek kiadásával nem járul hozzá.

Milyennek látja ez utóbbi jövőjét Magyarországon, ami egy viszonylag mérsékelten szeles területnek számít Európában? Egyáltalán hová érdemes ilyen rendszereket telepíteni?

– A szélenergia szárazföldi hasznosításának csak bizonyos földrajzi viszonyok között van létjogosultsága. Magyarországon a 2010-ig üzembe helyezett szélerőművek állnak ren­del­ke­zésre nagy számban (179 torony – a szerk.). Lehetőség van még törpe szélkerekek, vertikális tengelyű széldobok és egyéb technológiák helyi alkalmazására. Természetesen előbb meg kell vizsgálni a szélenergia összes aspektusát, és érdemes előzetes szélméréseket végezni, ha nem áll rendelkezésre geotermia, sem víz- vagy napenergia, mondjuk, egy erdős területen. Ezeknek a rendszereknek az alkalmazása egy nagyon tudatos, gazdasági számítá­sok­kal, meg­valósíthatósági tanulmánnyal meg­alapozott telepítést igényel. Össze­foglalva elmondható, hogy semmi­képpen sem lehet olyan egyszerűen megközelíteni, mint a vezeté­kes gázt, ahol csak meg kell vásárolni egy megfelelő teljesítményű gáz­készülé­ket, csatla­koz­tatni a meglévő gázhálózatra, felrakni egy mérőt, majd ezt követően havonta fizetni a fogyasztást.

Minden országnak mások a lehetőségei. Magyar­ország például gazdag a geotermikus energiában. A mediterrán országok­nak lényegesen jobb adottságaik vannak a nap­energia hasznosítása terén, de Spanyolország vagy a skandináv álla­mok a szél­­­energia hasznosításában erősek. A lehetőségek alapvetően be­folyá­solják egy ország meg­újuló­­energia-­politi­ká­­ját, és tovább árnyalja a hely­zetet az adott ország gazdasági állapota, társadalmi berendezkedése.

Ahogy már említettem, leginkább új épületeknél jöhetnek szóba a meg­újuló energia­forrásokon alapuló technológiák. Sokszor felvetődik ez a kérdés régi ingatlanok modernizálásánál, amikor a tulajdonosok szeretnének a passzív­ház, azaz az energia­tudatosság irányába elmozdulni. Azonban számos járulékos költséggel jár, hogy az ingatlan alkalmassá váljon megújuló energia hatékony működtetéséhez, ezért a tervezés­­kor nagyon meg kell gondolni, hogy alkal­maz­ha­tók-e egyáltalán – és ha igen, milyen mértékben – ezek a technológiák. Ha a felújítás és a megújuló energiaforráson alapuló rendszer kiépítésének a költségeit összeadjuk, lehet, hogy kiderül, nem gazdaságos az ingatlan értékéhez viszonyítva egy ilyen megoldás. Az első lépés egy energiatudatos épületnél az, hogy minimalizált legyen a hűtés-fűtés, valamint a használati meleg víz energiaigénye, és ehhez igazítsuk a lehető legolcsóbban, helyben előállítható energiaforrást.

Egy gázkazános beruházáshoz képest egy hőszivattyús – még a levegő-hőszivattyús is – legalább kétszeres, háromszoros költségbefektetést jelent. Ezek a technológiák leginkább a modern, új építésű beruházásokhoz alkalmasak, hiszen a hőleadó oldalon is modern technológiákat kell alkalmazni, például felületfűtést a hagyományos radiátorok helyett. A hőszivattyús technológiák hűtésre is alkalmasak, ezért olyan hőleadókra van szükség, amelyek a fűtést és a hűtést is hasznosítani tudják.
A geotermikus energiát különböző hőmérsékleti szinteken mire lehet használni?

– A geotermikus energia felhasználása széles skálán mozog. Izlandon például 330 Celsius-fokos vízgőzzel termelik az elektromos energiát geotermikus erőművekben. A Lindal-diagram megmutatja, hogy minden hőfoklépcsőnek megvan a maga hasznosítási lehetősége. A földhő akár alacsony, 10–15 Celsius-fokos kőzethő­mérsékletet jelent, és a zárt rendszerben működő szondákon keresztül lehet rávezetni a hőszivattyú hőcserélőjének a primer, el­párolog­tató oldalára a hőközvetítő közeget, ami az elpárologtatás következtében egy belső körfolyamattal gáz állapotba megy át, és a kompresszorban 30 bar körüli nyomásértékre sűrítik. A közvetítő gáz hőmérséklete ezáltal felmegy 70–80 Celsius-fokra, és a másik oldalon a hálózati fűtővíz hőcserélőjével találkozva fűti fel azt 40–50 Celsius-fokos hőmérsékletre.

A hőszivattyú olyan fizikai elvek alapján működik, amelyeket a hűtőgépeknél is használnak.

– A hőszivattyúra szokás azt is mondani, hogy úgy működik, mint egy hőlift vagy fordított hűtőgép. A 36–50 Celsius-fokos víz alkalmas még strandok, termálfürdők ellátására, és az elfolyó vizet tovább lehet hasznosítani más feladatokra például hőszivattyúval, de akár anélkül is. A magasabb hőmérsékletű termálvizet pedig közvetlenül fel lehet használni fűtési rendszerekhez is. Az utóbbi években nagy ugrást jelentett a hőszivattyúk fejlesztésében, hogy a primer magas hőmérsékletű ipari hulladékhőket, vizeket tudják hasznosítani speciális csavarkompresszorokkal, és így a hőnyelő oldalt nem kell kiépíteni. A technológiai hulladék­hőkkel szembeni feltétel, hogy megfelelő mennyiségben és időben, konstans módon rendelkezésre álljanak.

Mi a helyzet a termálvizek túlzott kihasználásával?

– Hosszú ideje folyik az úgynevezett visszasajtolással kapcsolatos vita arról, hogy mit tegyünk a geotermikus energia hasznosítása után a közvetítő közeggel, azaz a felszínre hozott termálvízzel. A vita alapját az adja, hogy Magyarországon vannak olyan földtani szerkezetek, amelyekbe könnyű a visszavezetés, például a repedezett kőzetszerkezetekbe vissza lehet sajtolni hidrosztatikai nyomáson, vagy egy minimális túlnyomáson a már hasznosított termál­vizet. Máshol viszont, például az alföldi homokos, homokköves területeken, ahol a befogadó kőzet porozitása, likacstérfogata na­gyon kicsi, komoly technológiai problémát jelentene a visszasajtolás, és ennek a költségét a hasznosítók nem tudják kigazdálkodni. Ez a helyzet szülte azt a kompromisszumot, hogy ahol bizonyítottan nincs lehetőség a vissza­sajtolásra, illetve komoly műszaki problémát és költséget jelentene, ott engedmé­nyeket kaphatnak a felhasználók, ahol viszont megoldható, azokon a helyeken a vízügyi igazgatóság kötelezi a visszasajtolást.

Ön jelenleg mit lát a legaktuálisabb, legizgalmasabb kérdésnek a megújuló energiaforrásokon alapuló technológiák területén?

– A megújuló energiával kapcsolatban azt gondolom, hogy aki ki­fejezetten zöldtudatosan akar ingatlanberuházásba kezdeni, előtte meg kell néznie a hely lehetőségeit éghajlati, víz- és napenergia, valamint földhő szempontból. Egy vidéki beruházásnál a biolehetőségek igénybevételét is vizsgálni kell. Ezek alapján lehet ki­választani egy-két, a legkönnyebben és leghatékonyabban használ­ható technológiát, amelyeknek a megvalósíthatósági tanul­mány szintű vizsgálatát követően kerülhet sor csak tökéletes tervezésre. Történetesen földhő használatánál különböző módokon meg kell vizsgálni a hely lokális adottságait: a geotermikus hővezető képességet próbafúrással, szondateszttel vagy akár egy próbakúttal, és ezek kapacitását szivattyúzási tesztekkel kell megmérni. Az előkészítő fázisokat nem szabad kihagyni egy ilyen beruházásnál ahhoz, hogy megalapozott projektkalkuláció és műszaki terv készüljön.

Az utóbbi tíz évben megháromszorozódott például a napenergia hasznosítása. Ön szerint várható a közeljövőben ugrásszerű növekedés?

– Egyik évről a másikra megduplázódott a napenergia hasznosítása a villamosenergia-termelésben. Azt gondolom, hogy egy nagyon intenzív, felemelkedő szakaszban van az ilyen rendszereknek a telepítése. Ezek a naperőmű-beruházások olyan helyen épülnek, ahol a legkedvezőbb a hálózatra való csatlakozás. A még rohamosabb terjedésnek talán éppen az az egyik korlátja, hogy a hálózatok kapacitásai, illetve a napenergiával kapcsolatos áramtermelő kilengések szabályozása komoly hálózati fejlesztést igényel. A szabályozáshoz hozzájárulhat a hőszivattyúk kiszámítható terjedése is, amit az energiapolitika a jelenlegi tervezéseinél is figyelembe vesz.•

 
Archívum
 2011  2012  2013  2014  2015  2016  2017  2018  2019  2020
Címkék

Innotéka