Erőművek életciklus alapú komplex értékelése

Erőműveink megépítéséhez a bányászat és a feldolgozóipar nyersanyagokat és alapanyagokat biztosít. Az erőművi beruházások finanszírozásának alapját pedig (elvileg) a megtakarításainkat kezelő bankok biztosítják.

A jelen dolgozat célja, hogy erőműveinkre egy olyan életciklus alapú, átfogó komplex értékelési módszertant mutasson be, amelynek műszaki, gazdasági, ökológiai és humanoid szempontjaival számszerűsíthető a természeti és emberi erőforrásaink felhasználásának hatékonysága is.

Today’s imperious issues include reducing human ecological footprint. The sources of our prosperity are provided by the natural resources of our earth, which are made consumable by human added value. Growth-driven economies are based on the fact that our incomes exceed our human needs, thus creating savings. They enable to expand production and economic growth. Our prosperity is therefore based on two resources: the natural resources of our Earth, as well as the human added value.

Mining and manufacturing provide raw materials for construction of our power plants. Financing investments in power plants, in principle, are provided by the banks managing our savings.

The aim of this article is to present a lifecycle-based, comprehensive complex evaluation methodology of power plants whose technical, economic, ecological and humanoid aspects can also quantify the efficiency of use of our natural and human resources.

Kulcsszavak: erőmű, életciklus, érdekhordozók, fajlagos költségek, GNI, terület- és anyagigények, EROEI

Az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentése céljából, a megújuló energiából származó villamos energia kötelező átvételéről és ártámogatásáról a világon először Németország hozott törvényt 1991-ben. Ezt több európai ország követte. Az Európai Unió 1998-ban a villamosenergia szolgáltatásban – jogilag szétválasztva a termelést, a hálózat üzemeltetését és a kereskedelmet – versenypiaci szabályokat vezetett be. Az EU-ban kettészelték az „árampiaci tortát”: egy szabad versenypiaci részre és egy megújuló energia alapú, nem versenypiaci, államilag előnyben részesített szegmensre. A fosszilis tüzelőanyagú erőművek a csökkentett versenypiaci „tortaszelet” mellett, a CO₂-kvótákkal további költség-terhet kaptak. A kitűzött cél: a fosszilis tüzelőanyagok visszaszorítása.

Ez a politika által létrehozott „kettős piac” számos ellentmondást vitt be a villamosenergia-szolgáltatásba. Az „egyenszilárdságú” rendszerfejlesztés műszaki követelményeit figyelmen kívül hagyó, szél- és naperőművek erőltetett tömeges beépítése számos elhallgatott, ellátási biztonságot is veszélyeztető és a 2021. évi drasztikus áremelkedésekhez is hozzájáruló problémát okozott. Sajnos a közmédia nagymértékben hozzájárult ahhoz, hogy az új technológiák esetében egyoldalúan, csak az előnyös tulajdonságokról legyen szó. A közjót szolgáló, komplex megközelítésű, rendszerszintű szakmai értékeléseket inkább elhallgatták. A szerző jelen cikke, felhasználva a korábbi dolgozatokat [11], [13] újraértékelve és tovább gondolva azokat, átfogó összegzést mutat be a sokszempontú értékelési rendszerről. A felhasznált nemzetközi adatbázis leírását és értékelését a [13] tudományos publikáció tartalmazza.

Az erőművek „előéletét”, működési élettartamát és „utóéletét” is magába foglaló teljes életciklus (Life Cycle Assessment, LCA) időhorizontja a „bölcsőtől a sírig” tart. Kezdődik a bányával, folytatódik a kohóval, a szállítással, a gyártással, az építéssel, a szerelésen át az üzembehelyezésig. Hozzáadva továbbá az üzemidő alatti karbantartások és felújítások, majd a végén a lebontás, az ártalmatlanítás és az újrahasznosítás energia- és pótlólagos anyagigényét is. Az LCA módszertanát szabványosították: ISO 14040, ISO 14041, ISO 14043, ISO 14044.

A komplex értékelés definíciója

Az erőműveket a „hasznosság és következmények” gyűjtőfogalma alatt 15 szempont szerint, és 5 érdekhordozó szemszögéből vizsgáljuk (1. táblázat). A 15 szempont négy kategóriába sorolható: A): műszaki; B): gazdasági; C): ökológiai és D): humán kategória. Az I., II., III., IV., és V. jelű érdekhordozók (érdekeltek) szerepe alapvető jelentőségű, mert ők a döntéshozók. Ők fizetik a költségeket, övék a kockázat és az „eredmény” is. Egy kivétel van: a Föld, mert bolygónknak nincs számonkérhető, személyes felelősséggel bíró képviselője. Az érdekhordozók mérlegelési szempontjából „nagyon fontos” (n. fontos) és „fontos” jelzőket használjuk. Természetesen az egyes érdekhordozók, adott esetben a saját érdekeiket másképpen is súlyozhatják.

Az érdekhordozók bemutatása

Az erőművek beruházási, üzemeltetési majd a lebontási és az azt követő ártalmatlanítási szakaszában az 1. táblázat szerinti érdekhordozók (érdekeltek) motivációja és magatartása különböző, mert más-más érdekek vezérlik őket. Vegyük sorba ezeket.

1. Energiafogyasztók. Alapvető érdekük, hogy a vásárolt villamos energia ára minél alacsonyabb legyen és a szolgáltatás magas színvonalon történjen. Elvárásaik a megbízható szolgáltatás, a megbízható rendelkezésre állás és a garantált fizikai paraméterek (frekvencia, feszültség).
2. Berendezésgyártók. Termékeikkel versenyben kell helytállniuk úgy, hogy az értékesítés minél magasabb áron történjen és a garanciális kötelezettségeiknek eleget tudjanak tenni. Rövid távú (1-3 év) szerződéses kötelezettségeiken túl érdekük a teljes élettartam alatt az erőmű rendelkezésére állni (pl. tartalék alkatrészek).

• Befektetők (energiaszolgáltatók). Az erőművekbe befektetett tőke megtérülése hosszabb távú (általában 10 év fölött), ezért érdekeltek az ügyfelek megbízható, hosszútávú megtartásában. A szolgáltató a magasabb árban, a vevő az alacsonyabb árban érdekelt. Ezen ellentétes érdekek miatt a szolgáltató cégeinél a folyamatok és a technológiák állandó fejlesztésére és optimalizálására van szükség.

1. Magyarország, mint állam, felelős a területén élő állampolgárainak a jólétéért, egészségéért, az ország természeti kincseiért, a területén működő cégek és intézmények nyugodt és biztonságos működésért, beleértve a kedvező árú és magas rendelkezésre állású villamos energiát is. Az ehhez szükséges költségeket az állam adókból, saját gazdálkodásból és más díjakból fedezi. Alapvető érdeke az ország pozitív pénzügyi mérlege. Ennek mérőszáma a Nemzeti Jövedelem (GNI, Gross National Income), amely a GDP-ből származtatott mutató:

GNI = GDP + (J_be – J_ki)

ahol:

J_be = külföldről bejövő jövedelmek;

J_ki = külföldre kiáramló jövedelmek.

Az ország érdeke, hogy a GNI nagyobb legyen, mint a GDP, vagyis (J_be > J_ki) egyenlőtlenség teljesüljön. Ehhez növelni kell az exportot és csökkenteni a függőséget is jelentő importot (pl. földgáz-, villamos energia, alkatrészek és más eszközök). Fontos a hazai hozzáadott érték előállítása. Ehhez erősítendő a hazai K+F+I tevékenység, a hazai termékek és szolgáltatások hazai tulajdonú cégek által történő előállítása. Az ország kiemelkedően fontos érdeke, hogy a projektek finanszírozása minél nagyobb mértékben hazai tulajdonú bankokból történjen és az energetikai szolgáltatás minél nagyobb arányban hazai tulajdonban legyen. Ezzel is csökkenthető a pénzeszközök kiáramlása az országból.

1. Földünk (mint élőhelyünk). A véges méretű földgolyónkból egyre növekvő számú lakosság szeretne egyre növekvő életszínvonalon, egyre többet kivenni (élelem, ivóvíz, növény és élővilág, nyersanyagok, energiahordozók stb.). Sajnos az ember ezzel egyidejűleg egyre nagyobb mennyiségű hulladékot is „termel”. Ezért az erőművek esetében is fontos a „természetfogyasztás” számszerű ismerete, ellenőrzése és az újrahasznosítás megvalósítása (körkörös gazdaság).

Az egyes érdekhordozók érdekei nem esnek egybe, sőt a legtöbb esetben azok ellentétesek. Mindenki a saját célrendszere alapján, a saját szempontjai szerint elemez, optimalizál, értékel és dönt. A szakember kötelessége az összehasonlító jellemzők kiszámítása és korrekt bemutatása.

A tisztesség parancsa: Mindig mondjuk meg, kiknek az érdekeit képviseljük!

A „hasznosság és következmények” tizenöt szempontja

Vizsgáljuk meg részletesebben az 1. táblázat függőleges oszlopában felsorolt, 15 pontban összefoglalt műszaki, gazdasági, ökológiai és humán kategóriák részleteit.

Műszaki kategóriában

Egy erőmű számos fontos műszaki paraméterrel rendelkezik, de itt csak az érdekhordozók (Magyarország esetében a MAVÍR-t is beleértve) szempontjából kiemelkedően fontos három jellemzőt vizsgáljuk (2. táblázat).

 

(1) A rendelkezésre állás (r) – lásd 2. táblázat

Az ellátásbiztonság szempontjából, a villamosenergia-rendszer tervezhető üzemviteléhez legfontosabb a megbízhatóság, a kiszámítható rendelkezésre állás. A hagyományos erőművek, továbbá egyes megújuló alapú technológiák (biomassza, hulladéktüzelésű, geotermikus és vízerőmű) üzeme napi szinten és középtávon is jól tervezhető. Az időjárásfüggő nap- és szélerőművek meteorológiai előjelzések alapján adnak menetrendi prognózist. Ennek a pontossága javul ugyan, de az időjárás változékonysága, az átvételi kötelezettség és a nem szabályozott teljesítményük miatt a rendelkezésre állásuk szakaszos és bizonytalan.

Az időjárás-, a napszak- és évszakfüggő naperőművekhez azt is tudnunk kell, hogy Magyarországon az esztendő napfényes időtartamának az aránya 25%. Vagyis naperőművek esetében 75%-ban másfajta forrásnak kell rendelkezésre állnia. A szélerőműveknél kedvezőbb a helyzet, mert az év kb. 80%-ában fúj a szél. Árnyalja a helyzetet, hogy a szélkerekek teljesítménye a szélsebesség harmadik hatványa szerint változik, továbbá az a tény, hogy a szélerőművek minimális indítási szélsebessége 2,5-3 m/s, valamint viharos szél esetén (>25-30 m/s) leállítják őket.

Előfordulnak többnapos, egybeesően napfénymentes és szélmentes időszakok is, Németországban az eddigi tapasztalatok szerint ez évente 3-4 hét („Dunkelflaute”). Ekkor 100%-ban más forrásoknak kell biztosítaniuk a fogyasztói igényeket.

A szakaszosság és a rapszodikus rendelkezésre állás költségnövelő következménye, hogy a rendszerirányítónak r = 0 esetére gondoskodnia kell tartalék erőmű kapacitásokról. Ezek fenntartása extra finanszírozási terhet és üzemviteli költségeket jelent. A változó részterhelések rontják a hatásfokot, a gyakori leállítások és indítások meggyorsítják a berendezések elhasználódását, megnövelve ezzel a karbantartási költségeket, valamint módosíthatják a tervezett karbantartások időrendjét is.

A jelenlegi teljesítménykiegyenlítési igény a jövőben akkor csökkenhet, ha az új villamosenergia-tárolási technológiák (hidrogén, akkumulátorok stb.) piacéretté válnak (becslések szerint 5-10 éven belül). Tegyük hozzá, hogy ezen megoldások életciklus szintű ökológiai lábnyoma kedvezőtlen, az élettartam szintű költségei pedig magasak.

Meg kell még említeni azt is, hogy az időjárásfüggő nap- és szélerőművek megjelenése többletköltségekkel járó új kihívást jelent a villamos hálózatok számára is. Új üzemviteli problémát jelent az is, hogy a nagy forgó tömegű gőzturbina-generátor egységek tehetetlenségének hiánya megnehezíti a frekvenciatartást.

Az utóbbi idők krízishelyzetei (pénzügyi válság, Covid-19, az orosz-ukrán háború) rámutattak arra is, hogy az ellátásbiztonságot a globális és regionális értéklánc megszakíthatósága (pl. alkatrész, nyersanyag, primer energia), vagy a piaci torzulások is veszélyeztethetik.

(2) Energiaátalakítási hatásfok (η) – lásd 2. táblázat

A hagyományos erőművek esetén a hatásfoknak óriási jelentősége van, mert meghatározza az elfogyasztott tüzelőanyagok mennyiségét és a kapcsolódó CO₂ kibocsátást, ezzel az üzemeltetés költségét is. A nap- és szélerőműveknél, értelemszerűen nincsenek tüzelőanyag költségek. Nincs szükség CO₂ kibocsátási egység megvásárlására sem. Nincs károsanyag kibocsátás, kéményekre sincs szükség. Az időjárásfüggő erőművek miatti rendszerszintű kiegyenlítő szabályozás a tartalékerőműveknél folyamatosan változó részterhelést, valamint gyakori indítást-leállítást igényel, amelyek rontják a hatásfokot, vagyis a megnövelik a tüzelőanyagfogyasztást és a CO₂ kibocsátást.

(3) Rugalmasság – lásd 2. táblázat

Az időjárásfüggő erőművek teljesítményváltozása rapszodikus, sok esetben rendkívül gyors a teljesítményváltozásuk sebessége. Hirtelen lépnek fel teljesítményhiányok, és hirtelen jelennek meg teljesítménytöbbletek. A rendszerszintű csereteljesítmény menetrend érdekében megnőtt azoknak az erőműveknek a jelentősége, amelyek képesek ezekre a változásokra gyorsan reagálni. Ezt jelzi a rugalmasság fogalma, amelyet a MW/perc teljesítményváltoztatási sebességgel jellemzünk. A rugalmas erőművek a rendszerszintű kiegyenlítési szolgáltatással kedvező bevételekre tehetnek szert. A rugalmassági kategóriába tartozik a tartalék erőművek indítási sebessége (ideje) is.

A 2. táblázatban a feketeszén és a barnaszén tüzelésű erőművek 1,5 MW/perc értéke a régebbi típusú kazándobos szerkezetű gőzfejlesztőkkel rendelkező erőművekre vonatkozik. A kazándob nélküli kényszerátáramlású kazánok esetén ez az érték lényegesen nagyobb lehet. Vízerőművek esetében pedig csak a nagy szintkülönbséggel rendelkező, kiemelkedően gyors terhelésváltoztatásra képes vízturbinára adtunk meg tájékoztató jellegű adatot.

 

Gazdasági kategóriában

Ebben a fejezetben az erőművek költségeit, a megvalósítási időigényeket, a versenyképességet, a jövedelemtermelő és a tőkemegtérülést biztosító tényezőket tekintjük át.

(4) Primer energia árkockázat lásd 1. ábra

A Covid-19 járvánnyal összefüggő gazdasági leállás, majd a 2021. évi fellendülés, valamint az ezeket követő 2022. február 24-én kezdődött váratlan orosz-ukrán háború olyan drasztikus áremelkedéseket hozott, amelyek kezelése nemcsak az európai energetikában, hanem a világszinten is óriási kihívásokkal jár. A korábban csak elméletben tanított kockázatkezelések most minden elképzelést felülmúló mértékű gyors gyakorlati beavatkozásokat kényszerítenek ki. Az 1. ábrán látható, hogy 2010-2020 között a földgáz nagykereskedelmi ára 20 EUR/MWh_th középvonal mentén ± 40%-os sávban ingadozott. A drasztikus áremelések nyomán felszaladt 70-100 EUR/MWh_th tartományba. A nagymértékben földgáz importra szoruló országok ezzel nehéz helyzetbe kerültek. Ez egyben figyelmeztető jelenség is azoknak, akik túlzott mértékben építenek időjárásfüggő erőműveket, amelyek kiegyenlítő szabályozását gázturbinás, vagy kombinált ciklusú erőművekkel szándékoznak megoldani.

(5) A CO₂ kibocsátási egységek ára – lásd 2. ábra

Az Európai Unió kibocsátási egység kereskedelmi rendszerében (European Union Emissions Trading System, EU ETS) a fosszilis tüzelőanyagú erőművek csak akkor üzemelhetnek, ha szén-dioxid kibocsátására feljogosító kibocsátási egységekkel rendelkeznek. Az EU-ban az egyre szigorodó dekarbonizációs programok következtében növekszik a CO₂-kvóták piaci ára. Ezt 2021-ben tovább fokozta, hogy a kisebb átlagos napsugárzási intenzitás és a kisebb szélsebességek miatt lecsökkent megújuló energia alapú villamos energiát fosszilis erőművekből kellett pótolni. A kibocsátási egység árakat tovább növelte, hogy a pandémia utáni gazdaságnak megnőtt a villamosenergia-felhasználása. Ezen összetett jelenségek miatt a 2020. évi 20 EUR/t ár a 2021. év végére megnégyszereződve, felszökött 80 EUR/t körüli szintre.

 

(6) A beruházások fajlagos-pénzfelhasználása – élettartamra vonatkoztatva – lásd 3. ábra

Ez egy új fogalom, amelyet az erőforrás-kihasználás hatékonysága értelmezésében korábban a szakirodalom nem használt. Ez a mutató azt fejezi ki, hogy a beruházáshoz kezdetben felhasznált pénzösszeg segítségével az erőmű a teljes élettartama alatt mennyi villamos energiát tud előállítani. Minél többet állít elő, annál hatékonyabban használja ki a megtakarításainkból származó beruházást finanszírozó pénzösszeget. Minél kisebb ez a fajlagos mutatószám, annál kedvezőbb a technológia pénzfelhasználási hatékonysága. Mivel a kiszámításához kamatot nem veszünk figyelembe, ez nem tekinthető költségmutatónak. Az erőmű kezdeti beruházási összegét viszonyítjuk az élettartam alatt kiadott villamos energia mennyiségéhez. Hagyományos fogalmi rendszerben ez lényegében a villamos energia előállításának banki költségek nélküli tőketerhét jelentené. A dolgozat értelmezésében ez nem más, mint az emberi erőforrás teljesítményén alapuló pénzmegtakarítások kihasználtsága.

A pénzfelhasználás kiszámítási módja:

EUR/MWh

Ahol:

f_p: fajlagos-pénzfelhasználás beruházásra, EUR/MWh;

B : az erőmű kezdeti beruházási költsége, EUR;

E: az erőmű élettartama alatt kiadott villamos energia mennyisége, MWh

P: az erőmű névleges villamos teljesítménye, MW;

b; az erőmű fajlagos beruházási költsége, EUR/MW

τ. az erőmű éves csúcskihasználási óraszáma, h/a;

i: az erőmű tényleges élettartama, a;

A különböző erőműfajták beruházási fajlagos-pénzfelhasználását (f_p) a 3. táblázat mutatja. Ha a legkedvezőbbel indítva sorrendbe állítjuk az erőműveket, akkor az emberi erőforrás felhasználásának hatékonysága szerinti rangsor: 1. kombinált ciklusú; 2. feketeszén tüzelésű; 3. barnaszéntüzelésű; 4. atomerőmű; 5. vízerőmű; 6. biomasszatüzelésű; 7. szélerőmű; 8-9: naperőművek. A sorrend azt mutatja, hogy az időjárásfüggő erőművek pénzfelhasználási hatékonysága jelenleg a leggyengébb. Ennek oka az alacsony éves üzemi csúcskihasználási óraszám és a viszonylagosan nagy anyagfelhasználás miatti anyagköltség.

Összehasonlításul nézzük meg a hagyományos, banki finanszírozású tőkeköltségek (k_tőke) számait is (3. táblázat). Természetesen a beruházások fajlagos-pénzfelhasználásának (f_p) a számai – a banki kamatokat is figyelembe véve – jelentősen megnőnek. Kiszámítását az ún. annuitásos módszerrel végezzük. A tőkeköltséget úgy értelmezzük, hogy kezdetben felvesszük a bankból a beruházás teljes összegét, amelynek az adósságszolgálatát (tőketörlesztés + kamat) az élettartam folyamán egyenlő részletekben fizetjük vissza. Ebben az esetben az élettartamra vonatkoztatott fajlagos tőkeköltségeket a következőképpen számítjuk:

EUR/MWh

 

Ahol:

α: annuitásos költségtényező:

r: banki reálkamatláb. Jelen számításainkban a reálkamatláb példaként: r = 5% ;

Az 3. ábrán látható, hogy az időjárásfüggő erőművek emberi erőforráskihasználása (fajlagos-pénzfelhasználása) a többi erőműhöz képest kedvezőtlenebb. Ha figyelembe veszük a banki finanszírozást is, akkor a villamos energia fajlagos tőkeköltsége nagyjából kétszerese a kamat nélküli fajlagos pénzfelhasználásnak. Vízerőmű és atomerőmű esetén pedig durván háromszoros a különbség. A jelentős különbség azt üzeni a beruházások tervezőinek, hogy a banki finanszírozás részleteinek a megtervezéséhez érdemes komoly tapasztalatokkal rendelkező pénzügyi szakértőket bevonni.

 

(7) Az erőművek megvalósítási időigénye [év] – 3. táblázat

Az új erőművek rendelkezésre állása, az ellátási biztonság tervezhetősége szempontjából, valamint az építés alatti kamatok nagysága szempontjából is komoly jelentősége van a beruházás időszükségletének. Ennek szakaszai: az erőművi projektek előkészítése, az engedélyeztetés, a beszerzés, az építés, a szerelés és az üzembehelyezés. A 3. táblázatban található megvalósítási időigények tájékoztató jellegűek. A valóságban számos előre nem látható probléma merülhet fel, amely módosítja az időtervet. Tudomásul kell venni, hogy az erőművek nem szériatermékek. Nem túlzás az a mondás, hogy „A világon nincs két egyforma erőmű”.

Az 3. táblázat számai azt mutatják, hogy a megvalósítási időigény szempontjából legkedvezőbbek a nap- és szélerőművek. A hatósági engedélyezési eljárás, a hálózati csatlakozás vagy más okok miatt adódhatnak nagyobb eltérések is. A leghosszabb megvalósítási időt természetesen az atomerőművek igénylik. A szigorú engedélyezési eljárás hossza közel azonos az építési idővel.

 

(8) Piaci villamosenergia ár– lásd 4. ábra

A Covid-19 járvány utáni gazdasági felélénkülés következtében 2021. közepétől, majd újabban az orosz-ukrán háború miatt, a földgáz és a CO₂-kvóták áremelkedéséhez hasonlóan a villamos energia piaci ára is drasztikusan megemelkedett. A 4. ábra a magyar és a német tőzsdei villamosenergia-árakat mutatja 2020. januárjától 2022. februárig, a www.statista.com adataira támaszkodva. A magyar árak jellemzően magasabbak a németnél.

Jellemzőek a napon belüli rapszodikus áringadozások, amelyek előre szinte kiszámíthatatlanok. Ugyanakkor megállapítható egy durva korreláció is a villamos energia (4. ábra) és a földgáz (1. ábra) ára között. Az is megállapítható, hogy a 2021. nyarától számítható folyamatos áremelkedések 2021. őszétől meghaladják a nap- és szélerőművek önköltségeit jelentő 60-80 EUR/MWh értéket. Ez azt jelenti, hogy a támogatásuk korábbi indoka megszűntnek tekinthető. Kérdés, hogyan reagál rá az állami ártámogatási rendszer (a METÁR).

 

(9) Az erőművek versenyképessége – lásd 5. ábra

Az erőművek üzemeltetői az utóbbi fél esztendő elszabadult piaci árai mellett különösen izgalmas időszakot élnek meg. Az erőművek piacra lépésének minimális feltétele, hogy a piaci ár fedezze legalább az erőmű változó költségeit (Short Run Marginal Cost, SRMC). A nagymértékben megemelkedett szén- és földgázárak, valamint a CO₂-kvóta árak miatt a fosszilis tüzelőanyagokat felhasználó erőművek nehéz helyzetbe kerültek. A széntüzelésű erőművek számára különösen nagy költségterhet jelent a CO₂ kibocsátási egységek magas piaci ára. Viszont hirtelen előnyös helyzetbe kerültek a megújuló energiát hasznosító nap-, szél- és vízerőművek. Ha a piaci árak 60-80 EUR/MW fölé emelkednek, akkor azok, már támogatás nélkül is fedezik a költségeiket. Az időjárásfüggő nap- és szélerőművek nagy hátránya – a bizonytalan rendelkezésre állás – természetesen továbbra is fennáll. Az élettartam alapú annuitásos számításokhoz a beruházási költségeket az ún. újra-bekerülési költségekkel vesszük figyelembe. Az annuitásos költségszámítási modell legfontosabb bemeneti adatait a 4. táblázat tartalmazza.

Az 5. ábra a költségszámítások eredményeit mutatja, hozzárendelve a 2018. és a 2022. év árampiaci árzónáját, érzékeltetve az erőművek versenyképességi helyzetét. Ebből megállapítható, hogy a magas gázárak miatt (1. ábra) jelenleg főleg a földgáztüzelésű erőművek kerültek kritikus helyzetbe.

(10) Jövedelemtermelés / GNI

A jövedelem fogalmán a bevételek és a költségek különbségét értjük. A pozitív jövedelmet nyereségnek vagy profitnak, a negatív jövedelmet veszteségnek nevezzük. A beruházás akkor térül meg, ha a befektető visszakapja az eredeti pénzösszegét + annak a kamatait (a normál nyereséget). A bevételt a fogyasztók által kifizetett energiaszámlák adják.

Erőművek esetében, az 1. táblázat mátrixában bemutatott öt érdekhordozó közül a jövedelmezőségnek kettő számára van alapvető jelentősége. Első helyen áll az erőmű tulajdonosa, aki az általános gyakorlat szerint a beruházást 20-30%-ban a saját tőkéjéből, a 70-80%-át pedig banki hitelfelvételből finanszírozza. A tulajdonos piaci körülmények között üzemelteti az erőművet, övé a bevétel, a jövedelem és a kockázat is.

A második érdekhordozó az állam, amelynek az országhatárokon belül gondoskodnia kell az államháztartás pozitív pénzmérlegéről. Ha a GNI <GDP, akkor nő az államadóság. A fenti gondolatmenetből világos, hogy minden állam abban érdekelt, hogy a területén megvalósuló beruházásokat hazai tulajdonosok, hazai tulajdonú bankok finanszírozásával valósítsák meg. Továbbá az erőművek üzemeltetéséhez szükséges anyagok, pótalkatrészek és a primer energia lehetőleg az ország területéről származzon. Kiemelkedő fontosságú ezen elv alkalmazása, ha a beruházások az állam támogatásával valósulnak meg. Ennek tipikus példái a megújuló energiát hasznosító erőművek. Ezeknél az dől el, hogy a fogyasztói kifizetések kisebb, vagy nagyobb részben áramlanak ki az országból. Példaként álljon itt 2018. évből egy becsült pénzügyi mérleg: a földgáz-, a villamos energia- és a távhőfogyasztók kifizettek összesen kb. 3000 milliárd forintot. Ebből a földgázimportért kifizettünk kb. 750 , a villamosenergia-importért kb. 250 milliárd forintot. Tehát a fogyasztók kifizetéseinek mintegy 1/3 része kiáramlott az országból.

A fenti elvek számunkra kedvező, tiszta megvalósítását a gyakorlatban számos tényező akadályozza, de mégis az ország alapvető érdeke, hogy a nemzeti stratégiák megalkotásánál a különböző megoldások kiemelten kezeljék a GNI > GDP cél elérését. Belátható, hogy Magyarország pénzügyi mérlegére jelenleg rendkívül negatívan hat a 90% körüli földgázimport és a 30% körüli villamosenergia-import.

 

Ökológiai kategóriában

(11) Földterületek felhasználása – lásd 5. táblázat és 6. ábra

Az erőművek telephelyigénye sok külső (környezeti adottságok, helyi települési szabályzat stb.) és belső (tulajdonosi igény, technológiai követelmények stb.) tényezőtől függ, ezért a beépítéshez szükséges területnagyságot (tól– ig) [hektár/MW] fajlagos számokkal jellemezzük. A jelen dolgozathoz kétfajta középértéket vettünk figyelembe: kiindulásul az erőmű névleges villamos teljesítményére vonatkoztatott [m²/MW] jellemzőt, valamint az élettartam alatt előállított villamos energia mennyiségére vonatkoztatott [m²/GWh] fajlagos mutatószámot (5. táblázat). A GWh kiszámításához a 3. táblázat adatait használtuk. Ez utóbbi jelzi a kezdetben hosszú távra lefoglalt földterület kihasználásának a hatékonyságát. Nevezhetjük a „természetfogyasztás” egyik mérőszámának is. Ennek rangsorát mutatja a 6. ábra, amely az atomerőművek területigényét – referenciaként – egységnyinek tekinti. Az ábrából látható, hogy a szabadtéri naperőműveknek kiugróan nagy (530-szoros) az élettartamra vonatkoztatott fajlagos területfelhasználása. Ezt követi a szélpark és a silókukoricával üzemelő biomassza erőmű.

* Védett terület repülőgépek, hajók számára

A termőföldekkel kapcsolatban szót kell ejteni még a növények villamosenergia-célú termesztésének káros vonatkozásáról is. Egy tipikus energianövény esetében a napenergia fotoszintézis útján 0,65% energetikai hatásfokkal hoz létre növényi anyagokat. Ez tüzelőanyagként bekerül egy 30% hatásfokú gőzkörfolyamatú erőműbe. Ezzel a villamosenergia-termelés napenergiára vonatkoztatott hatásfoka kb. 0,2%, miközben a naperőmvek hatásfoka 20%. Tanulság: a SZÁNTÓFÖLD ÉLELMISZER- ÉS NEM ENERGIATERMELÉSRE VALÓ!

(12) Anyagfelhasználások – lásd 8. táblázat és 7. ábra

Az erőművek egy adott telephelyen az alapozástól kezdve, a technológiai és kiszolgáló épületek felépítésén át, a berendezések beépítéséig, számos kisebb-nagyobb komponens beépítése után válnak működőképessé. Típustól függően sokféle anyag kerül felhasználásra (kő, kavics, beton, acél, réz, alumínium, nikkel, kobalt, titán, magnézium, kadmium, neodímium, szilícium, indium, gallium, szelén, lítium stb.).

Korábban bemutattuk [13] az adatgyűjtés nehézségeit, megállapítva, hogy az erőművek t/MW értékkel jellemzett anyagfelhasználási adatai nagy szórásokat mutatnak. A szén- és földgáztüzelésű erőműveknél a betonigény esetében ±50%-on belüli, az acéligénynél ±30-40%-nyi, rézigénynél 30-70% tartományban voltak a szórások. A nap- és szélerőműveknél az acéligény szórása 20%-nyi, a rézigény 30-70%-os tartományban mozgott. Ezen bizonytalanságok miatt célszerű a szóban forgó adatokat kellő óvatossággal kezelni. Amikor az élettartam során megtermelt villamos energiára vonatkoztatott fajlagos anyagmennyiségeket számoljuk, ne feledjük, hogy azok eltérőek lehetnek aszerint is, hogy az esztendő 8760 naptári órájához képest mekkora csúcskihasználási óraszámot veszünk figyelembe, továbbá hány évrben állapítjuk meg a működési élettartamot.

 

Az erőművekbe beépített anyagok fajlagos tömegének meghatározása

A fajlagos anyagfelhasználást a következő két egyenlet segítségével számíthatjuk ki:

A beépített anyagok tömegét, a beépített villamos teljesítményre vonatkoztatva:

t (tonna)

ahol:

M: a beépített anyagok tömege, t;

m_P a fajlagos anyagmennyiség a beépített villamos teljesítményre vonatkoztatva, t/MW;

P a beépített villamos teljesítmény, MW.

A beépített anyagok tömegét a működési élettartam alatt megtermelt villamos energia mennyiségére vonatkoztatva:

 

ahol:

M: a beépített anyagok tömege, tonna;

m_E: a fajlagos anyagmennyiség az életciklus alatt megtermelt villamos energiára, kg/MWh;

P: a beépített villamos teljesítmény, MW;

τ: az éves csúcskihasználási óraszám, h/a;

i: az üzemidő, a

Az irodalmi adatok feldolgozását követően a különböző erőművek névleges teljesítményeire vonatkozatott fajlagos anyagigényeket (m_P) a 6. táblázatban foglaltuk össze.

Az erőművek élettartama alatt megtermelt villamos energia mennyiségére vonatkoztatott fajlagos anyagfelhasználás számításához szükséges csúcskihasználási óraszámok és az élettartamok a 3. táblázatban találhatók.

A fenti két egyenlet alapján elvégzett számításokból kapott élettartam alapú fajlagos anyagmennyiségek (m_E) a 7. táblázatban találhatók. Az anyagfelhasználás hatékonyságát jellemző mutatószámok azt jelzik, hogy egy adott erőmű a működési élettartama alatt megtermelt villamos energia egy megawattórájára hány kilogramm beépített anyag jut.

Az anyagfajtától független utolsó, összesítő oszlopnak inkább logisztikai jelentősége lehet.

A 7. táblázat számait áttekintve láthatjuk, hogy a megújuló energiát hasznosító víz-, szél- és naperőművek fajlagos anyagfelhasználása többszöröse a hagyományos erőművek fajlagos anyagigényeinek. A sok szám közötti könnyebb tájékozódás céljából vezessük be a relatív anyagfelhasználás mutatóját. Mivel az atomerőművekhez közismerten nagy mennyiségű beton és acél szükséges, válasszuk azt összehasonlítási alapul, Legyen az atomerőmű életciklusa alatt megtermelt villamos energiára vonatkoztatott anyagigénye (m_E) egységnyi értékű, vagyis, n=1. A többi erőmű fajlagos anyagmennyisége n-szerese az atomerőműének. Az így számított relatív anyagfelhasználási értékeket a 8. táblázat mutatja.

A 8. táblázat oszlopaiból kiválasztva a négy legjellemzőbb anyagot, a 7., 8., 9., és 10. ábrán sorrendbe állítva bemutatjuk az egyes erőművek élettartam alapú, relatív anyagigényeit – bázisnak tekintve az atomerőművet.

 

 

 

A 7. és 8. táblázatból és az ábrákból számszerűen megállapítható, hogy az időjárásfüggő erőművek élettartam alapú fajlagos anyagigényei nagyságrendekkel nagyobbak, mint a hagyományos erőműveké. A német szakirodalom ezért időnként „anyagzabálónak” (Materialfresser) nevezi őket.

Ha az erőművek össztömegét nézzük, akkor a kg/MWh-ban mért fajlagos számok, az atomerőművekhez képest: szélpark esetén 9,6-szoros, tetőre szerelt napelemek esetén 4,2-szeres, szabadtéri naperőmű esetén 6,6-szeres.

Érdekességként (talán meglepetésként is) kiemelhető, hogy egy szabadtéri naperőmű fajlagos acéligénye az atomerőműhöz viszonyítva 16-szoros, a rézigénye 255-szörös, az alumínium igénye 519-szeres, a műanyag igénye 1251-szeres.

Összesítve levonhatjuk azt a következtetést, hogy amikor a megújuló energiát hasznosító erőművek fosszilis energiaforrásokat váltanak ki, akkor „cserébe” a szerkezeti elemek gyártásához Földünk hegyeiből és a földfelszín alól sokszoros mennyiségű más anyagot kell kitermelni.

Naperőművek esetén megjegyezzük, hogy a fenti vizsgálatok a jelenlegi piac 95%-át kitevő mono- és polikristályos szilícium alapanyagú modulokat veszik figyelembe. Nem foglalkoztunk a piac 4-5%-át kitevő vékonyfilmes napelem technológiákkal (CdTe, CIGS és a-Si). Ezek a szilíciumon és ezüstön kívül, főleg Európában nem előforduló anyagokat (kadmium, tellúr, indium, gallium, szelénium, germánium) használnak.

Az EU, felismerve azt a tényt, hogy a jövő technológiáihoz szükséges anyagok lelőhelyei döntő részt Európán kívül találhatók, 2017-ben elkezdte vizsgálni az anyagfüggőség kockázatait és azok elkerülhetőségének a lehetőségeit.

A fentiekben bemutatott fajlagos „természetfogyasztási” mutatók egyrészt árnyalják a „megújuló” energiahasznosítás ökológiailag csak előnyösnek hirdetett megoldásait, másrészt a nemzetgazdaság számára is fontos szempontok további vizsgálatára sarkallhatják az illetékeseket.

 

Tüzelőanyagfelhasználás

Amikor Földünk anyagainak erőművi felhasználását elemezzük, akkor nemcsak a megépítéshez szükséges kezdeti anyagokat kell számba vennünk, hanem az üzemeltetéshez szükséges folyamatos tüzelőanyag felhasználást is. A földgolyónkból kibányászott anyagmennyiséget mind a két anyagkategóriában tonnában mérjük. Az erőművek által elfogyasztott tüzelőanyag tömegét az élettartama alatt megtermelt villamos energiára vonatkoztatva, a következő egyenlettel határozzuk meg:

kg/MWh

 

Ahol:

m_tü: a fajlagos tüzelőanyag felhasználás, kg tüzelőanyag/kWh villamosenergia;

η: a bruttó, átlagos villamos hatásfok (itt: atomerőmű 35%, kombinált ciklus 58%, feketeszén 43%, barnaszén 38%, faapríték 30%);

H_u: a fűtőanyag fűtőértéke (atomerőmű 1,08 GWh_th/kg, földgáz 13 kWh_th/kg, feketeszén 8 kWh_th/kg, barnaszén 6 kWh_th/kg, faapríték 4 kWh_th/kg).

A fenti egyenlettel erőmű típusokra kiszámított fajlagos tüzelőanyag (fűtőanyag) felhasználásokat a 11. ábra mutatja. Az atomerőmű 3,5%-os urándúsítású fűtőanyaga esetében a fajlagos fűtőanyagfelhasználás [kg fűtőelem/GWh villamos energia] dimenzióban értendő. A 11. ábra alapján megállapítható, hogy egy feketeszenes erőmű 1 MWh villamos energia kiadásához nagyságrendileg 100 000-szer annyi tonna szenet használ fel, mint amennyi 3,5%-os U-235 dúsítású fűtőanyagot az atomerőmű.

Ha összevetjük a nap- és szélerőművek összes anyagfelhasználását a hagyományos erőművek fűtőanyag felhasználásával, akkor a 7. táblázat és a 11. ábra összevetéséből megállapíthatjuk, hogy a szenes erőművek szénfelhasználása a szélparkok anyagfelhasználásához viszonyítva 30-50-szeres, a szabadtéri naperőművekhez képest pedig 40-70 szeres. Az atomerőművek fűtőanyag felhasználásával összevetve azt kapjuk, hogy a nap- és szélerőművek fajlagos anyagfelhasználása 2,5-3,8 milliószor több, mint a nukleáris fűtőanyag tömege.

Természetesen – az ökológiai lábnyomra gondolva – a Földünkből kibányászott nyersanyagok (ércek) bruttó tömege nagyobb, mint az itt bemutatott, az erőművekbe beépített anyagok tömege.

A fenti számok hozzásegíthetnek bennünket ahhoz, árnyaltabb képet kapjunk arról, hogy az emberi civilizáció hogyan bánik Földünk természeti kincseivel.

(13) Erőművek környezetterhelése, kibocsátások

Az erőművek környezetterhelésének témájában a két leggyakrabban használt fogalom az energiamegtérülés és a füstgázzal a kéményen át a levegőbe történő kibocsátások.

Az energiamegtérülés (Energy Return on Energy Investment, EROEI).

Definíciója: az élettartam alatt kiadott hasznos energia mennyiségét viszonyítjuk a teljes életciklus alatt felhasznált energia mennyiségéhez. Életcikluson a bányától, a kohón, a szállításon, a gyártáson, az építésen és szerelésen át tartó folyamatokat értjük, hozzászámítva az üzemidő alatti karbantartásokat, majd a végén a lebontás energiaigényét is – egyenértékű primer energiára vonatkoztatva. A meghatározásához szükséges adatbázisok létrehozása nem egyszerű, sok bizonytalanságot tartalmaz, ezért az eredményeket kritikusan kell kezelni.

A 12. ábra a különböző erőműtípusok fentiek szerinti energiamegtérülési viszonyszámait mutatja [4]. Vagyis azt, hogy egy erőmű az élettartama alatt hányszorosát termeli meg a teljes életciklus alatt elfogyasztott energiának.

Károsanyag-kibocsátások és CO₂-kibocsátás.

Az erőművek tüzelőtereiben levegőben elégetett fosszilis tüzelőanyagokból füstgázok keletkeznek, amelyekkel károsanyagok (NO_x, SO₂) és üvegházhatású szén-dioxid (CO₂) kerül ki a környezeti levegőbe. A CO₂ nem tartozik a káros anyagok kategóriájába, mert az élet alapját jelentő növények éltető eleme is.

A káros anyagok kibocsátását a hatóságok határértékek megadásával igyekeznek alacsony szinten tartani. A CO₂ kibocsátásának mértékét a tüzelőanyag összetétele határozza meg (pl. földgáz: 0,202 kg/kWh_th, lignit: 0,37 kg/kWh_th), égéshőre vonatkoztatva. Az életciklus szintű elemzés (LCA) figyelembe veszi, hogy az erőművi alkatrészek életpályája a bányával kezdődik és az ártalmatlanítással fejeződik be, miközben különböző primer energiákból előállított villamos energiát használnak fel.

A 13. ábra az életciklus alatti fajlagos kibocsátásokra mutat adatsorokat a Stuttgarti Egyetem kutatóinak munkája alapján [3]. A mutatószámok tehát az életciklus alatti kumulált kibocsátásokat, az élettartam alatt előállított villamos energia mennyiségére vonatkoztatják. Egy erőmű alkatrészeit különböző hátterű országok bányái, feldolgozó ipara állítja elő, amelyhez különböző tüzelőanyagú, technológiájú, időben is változó fejlettségű erőműparkok szolgáltatják az energiát. Vegyük figyelembe azt is, hogy a különböző országokban más-más kibocsátási határértékeket írnak elő a hatóságok. Hiányos háttérinformációk mellett igen nehéz ezeket a fajlagos számokat egzakt módon meghatározni és közös nevezőre hozni.

A fent leírt körülmények arra is választ adnak, hogy hogy miért találunk kibocsátási értékeket a nap, a szél és az atomerőműveknél, amelyeknek nincs is füstgáz-kéménye.

Az LCA alapu kibocsátások bizonytalanságára álljon itt néhány további számpélda is, a témában jól ismert amerikai szerzők [5] adataiból:Szélerőműveknél NO_x: 10-75 mg/kWh, SO₂: 3-88 mg/kWh; Naperőműveknél NO_x: 16-340 mg/kWh,

SO₂: 73-540 mg/kWh; Atomerőműveknél: NO_x: 9-240 mg/kWh, SO₂: 11-157 mg/kWh.

Látható, hogy itt a szerzők a fent vázolt okok miatt lényegesen szélesebb tartományt adnak meg. Az is megállapítható, hogy a nap- és szélerőművek, valamint az atomerőművek életciklus alapú fajlagos károsanyag-kibocsátásainak számértékei nagyjából azonos tartományban találhatók.

 

A felelősség és az érdekhordozók viselkedése szempontjából fontos rögzíteni, hogy 2020-ban a világ CO₂ kibocsátásának 52%-át három ország (Kína 31%, USA 14% és India 7%) adta. Magyarország részesedése 0,13%. Az egy főre eső CO₂ kibocsátás számai: Kína 7,4; USA 14,0; India 1,8; EU átlag: 7,7. Magyarország 5,0 t/fő. A nemzetközi szervezetek előrejelzései szerint a világ energiahordozói között a fosszilisok aránya 2050-ig százalékosan csökkenni fog, de abszolút értékében nő. Ezért várhatóan a CO₂-kibocsátás 10–25%-kal nőni fog (Németország részesedése 2020-ban kb. 2% volt, ráadásul a villamosenergiáé ennek a fele!).

Ami a globális éghajlatváltozás földtörténetileg örökösen változó jelensége körüli „hisztériát” illeti (átlépve a természetes és antropogén okok fizikusi vitáin), nézzük meg az előbbi, sokat mondó tényszámokat. Ezek azt mutatják, hogy Magyarországnak a CO₂-kibocsátás vonatkozásában nem róható fel globális adósság. Jelenleg nem ez a legnagyobb problémánk. A sürgető erőműépítések sokszempontú előkészítése mellett, célszerű az erőforrásainkat az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodásra, a lokális ökológia védelmére, valamint a hulladékkezelésre koncentrálni. Ezen belül külön kiemelve a  vízgazdálkodás, a növénytermesztés és az élelmiszertermelés fontosságát. Súlyponti kérdésnek kell tekinteni az ország pénzügyi mérlegét javító, magas színvonalú ökológiai technológiák exportorientált kifejlesztését és gyártását.

 

(14) Újrahasznosíthatóság az erőművek lebontása után

Az üzemidő végén hulladékká váló anyagok újrahasznosításának mértékét az irodalomban EOL-RIR (End-of-Life Recycling Input Rate) fogalommal, %-ban adják meg. A régebbi, kiforrott technológiáknál jellemző a 90% körüli újrahasznosítási arány. A nap- és szélerőművek élettartama 25-30 év. Az újrahasznosítási technológiájuk jelenleg még kezdetleges, mert a tömeges bontások csak a későbbi években fognak időszerűvé válni. Néhány tájékoztató jellegű nemzetközi adat:

• Az acélok és az alumínium újhasznosítási mértéke: > 90%.
• A réz újrahasznosítás aránya: 70–90%.
• Betontörmelék újrahasznosíthatósága, komponensektől függően: 40–90%.
• A műanyagok újrahasznosítása: 75% körül.
• Villamos és elektronikai hulladékok újrahasznosítása: 40% körül.
• A 83 fajta ritka alapanyag 95%-a, jelenleg 30% alatti arányban kerül újrahasznosításra.
• A szélerőművek anyagai 90%-nyi arányban újrahasznosíthatók, kivéve a forgó lapátokat.
• A lapátokat üveg- és szénszálerősítésű kompozitokból készítik. Korábban nem volt még technológia a feldolgozásukra, depóniába kerültek. Jelenleg már kb. 45%-át feldolgozzák.
• A napelemek sokféle mikroméretű elemet tartalmaznak. Újrafeldolgozásuk nem egyszerű, ezért költséges. Ezeknek az USA-ban jelenleg kb. 10%-át hasznosítják újra, mertaz újrahasznosítás költsége 10-szer magasabb, mint a deponálásé. A jövőben a darabszámok erőteljes növekedése az újrahasznosítás költségeit csökkenteni fogja.

Az atomerőművek esetében a nukleáris hulladék kezelésére jelenleg még nincsenek kiforrott, véglegesnek tekinthető megoldások. Két irányban folynak fejlesztőmunkák: az egyik az újrahasznosítás, amely csökkenti a hulladékmennyiséget, a másik, geológiailag alkalmas végleges föld alatti tárolók keresése.

(15) Emberi egészségkárosodás az erőművek életciklusa alatt – elvesztett életévek/TWh (YOLL/TWh]).

Az életciklus alatti fajlagos kibocsátási mutatókat áttekintve belátható, hogy minden erőmű az élettartama alatt közvetlenül, de azon kívül is, a teljes életciklusában, az elő- és utófolyamatok során – közvetlenül, vagy közvetve – káros anyagokat bocsát ki a levegőbe. Az ember számára ezek a káros anyagok (belégzés, étkezés, az emberi testtel történő érintkezés) egészségi kockázatokat, megbetegedéseket okozhatnak. A nemzetközi egészségügyi eljárások ennek számszerűsítésére hozták létre az „elvesztett életévek” fogalmát. Ennek mértékegysége a YOLL = Years of Life Lost [3], amely a várható emberi élettartamnál alacsonyabb korban bekövetkező elhalálozást jelenti. A 14. ábrából egyértelmű a fosszilis tüzelésű erőművek egészségkárosító hatása. De az is tanulságos, hogy az ún. „tiszta” nap- és szélerőművek egészségkárosító hatása azonos zónában van az atomerőműével, vagy inkább kedvezőtlenebb.

ÖSSZEFOGLALÁS, ÜZENETEKJelen dolgozat elkészítését főleg a „megújuló” energiát hasznosító nap- és szélerőművek tömeges megjelenése teszi időszerűvé. Célja az egyoldalú, a szűkebb körök érdekeit szolgáló vélemények árnyalása, a sok szempontú felvilágosítás, a tények bemutatása. Eszköze egy továbbfejleszthető, átfogó módszertan, amely az erőművek értékelésére tizenöt szempontot (műszaki, gazdasági, ökológiai és humán) javasol bevezetni. Definiál továbbá öt érdekhordozót, akik természetesen saját érdekeik szerint súlyozzák a tizenöt szempontot, és hozzák meg a döntéseiket – akár mások érdekei ellenében is.

A vizsgálatok legérdekesebb eredményei az ökológiai szempontok fajlagos mutatói. Közismert a nap- és szélerőművek azon előnye, hogy fosszilis energiahordozókat takarítanak meg. Az viszont kevéssé ismert, hogy létesítésük aránytalanul nagy anyagfelhasználással és területfoglalással jár. Nem beszélve az újrahasznosítás mennyiségi igényeiről, ami néhány év múlva lesz nagyon aktuális. A nagy anyagigény fizikai magyarázata, hogy a napenergia felületi (W/m²) energiasűrűsége kicsi, és az energiaátalakító berendezések (nap- és szélerőművek) hatásfoka a korszerű, hagyományos erőművekhez képest alacsony.  Az sem közismert, hogy gyártási folyamataik a világ különböző országaiban, életciklus szinten, károsanyag-kibocsátásokkal járnak. A legalapvetőbb műszaki és gazdasági hátrányuk mégis az időszakos rendelkezésre állás, a nehezen tervezhető villamosenergia-kiadás. Mivel jelenleg még nem állnak rendelkezésre kiforrott energiatárolási technológiák, általában véve kijelenthető, hogy tömeges, mértéken túli bevezetésük ma még nem megalapozott.

Reményeink szerint a dolgozat eredményei hozzájárulhatnak a különböző erőműtípusok „természetfogyasztásának” reálisabb megítéléséhez, stratégiai irányaink átgondolásához és további vizsgálatokhoz. Fontos, hogy a döntéseket alapos, sokszempontú szakmai elemzés előzze meg! Legyen a rendszerszintű megközelítés kiinduló feladata az energiapazarlás megszüntetése (pl. a lakóingatlanoknál)  és az energiahatékonysági intézkedések prioritása. A fenti elvek szerinti elemzéseket nemcsak az erőművekre, hanem a rendszerszintű infrastruktúrára, az átviteli és az elosztói hálózatokra, továbbá a jövő technológiáira is el kell végezni.

Az érdekhozók saját érdekeiket személyesen, vagy munkatársaik és felhatalmazottjaik útján érvényesítik. Eszerint beszélünk egyéni, vagy magánérdekről, csoportos érdekről, közérdekről és közjóról. Érjük el, hogy a véleményt nyilvánítók mindig nevezzék meg, hogy kinek az érdekében szólnak.

Számunkra itt Magyarországon, hazánk érdekei és a közjó szolgálata az elsődleges. Ennek érdekében követeljük meg, hogy az országos szintű tanulmányok, stratégiák bevezető fejezte minden esetben fogalmazza meg konkrétan, tételesen és számonkérhető módon az ország érdekeit. Ennek legfontosabb csapásirányait az ellátási biztonság javítása, az energiafelhasználás csökkentése, a sürgető erőműlétesítés, a hazai hozzáadott érték növelése, az ország pozitív pénzügyi mérlegének javítása (GNI>GDP), továbbá a helyi ökológia védelme, az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodás, a hulladékkezelés, valamint a helyi erőforrások feltárása és hasznosítása kell, hogy jelentse.

 

Köszönetnyilvánítás:

A szerző köszönetet mond Láng Sándor gépészmérnök kollégának a kézirat előzetes átnézéséért és az észrevételekért.

 

Irodalomjegyzék

[1]     Marheineke, T., (2002): Lebenszyklusanalyse fossiler, nuklearer und regenerativer Stromerzeugung. Forschungsbericht. Universität Stuttgart, Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER). pp. 194-224.

[2]     Briem, S., at al., dreizehn Autoren, (2005?): Lebenszyklusanalysen ausgewählter zukünftiger Stromerzeugungstechniken. Forschungsvorhaben. Universität Stuttgart, Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER); Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Institut für Technische Thermodynamik; Ruhr-Universität Bochum, Lehrstuhl für Energiesysteme und Energiewirtschaft (LEE); Forschungsstelle für Energiewirtschaft (FfE), München. pp. 341.

[3]     Mayer-Spohn, O., Wissel, S., Voß, A., Fahl, U., Blesl, M. (2005, 2007): Lebenszyklusanalyse ausgewählter Stromerzeugungstechniken. Universität Stuttgart, Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER). pp. 9.

[4]     D. Weißbach, G. Ruprecht, A. Huke, K. Czerski, S. Gottlieb, A. Hussein (2013): Energy intensities, EROIs, and energy payback times of electricity generating power plants. Berlin.

[5]     Masanet, E., Chang, Y., Gopal, A., R., Larsen, P., Morrow, W., R., Sathre, R., Shehabi, A., Zhai, P. (2013):  Life-Cycle Assessment of Electric Power Systems; Annu. Rev. Environ. Resour. 2013.38:107-136. www.annualreviews.org

[6]     Muteri, V., Curto, D. (2020): Review on Life Cycle Assesment of Solar Photovoltaic Panels.
https://www.researchgate.net/publication/338384189_Review_on_Life_Cycle_Assessment_of_Solar_Photovoltaic_Panels , pp. 39

[7]     Smoucha, E., Fitzpatrick, K., Buckingham, S., Konox, O. (2016): Life Cycle Analysis of the Embodied Carbon Emissions from 14 Wind Turbines with Rated  Powers between 50 kW and 3,4 MW. Edinburg University, UK, Scotland’s Rural College, UK, University of New England, Australia. J., Fundam Renewwable Energy Appl 2016, 6:4. DOI:10.4172/2090-4541.1000211. pp. 10.

[8]     Wetzel, M. (2015): Materialbedarf von Stromerzeugungssystemen – Szenarienpfadanalyse für Deutschland. Forschungsarbeit.  Universität Stuttgart, Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER); Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt Institut für Technische Thermodynamik. pp. 1-99. pp. 87.

[9]     Wetzel, M. (2016): Materialbilanzen und Auswirkungen von Materialverfügbarkeit auf europäische Energieszenarien unter Berücksichtigung von Importen regelbaren Solarstroms. Universität Stuttgart, Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER); Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Institut für Technische Thermodynamik. pp. 99.

[10]   Blengini, G., Latunussa, C., Eynard, U., de Matos, C., Wittmer, D., Georgitzikis, K., Pavel, C., Carrara, S., Mancini, L., Unguru, M., Blagoeva, D., Mathieux, F., & Pennington. D. (2020): Study on the EU’s list of Critical Raw Materials. Final Report. Luxembourg: Publications Office of the European Union. pp. 153.

[11]   Dr. Korényi Zoltán (2017): Megújuló energiát hasznosító erőművek komplex értékelése. Magyar Energetika, 2017. április, 2. szám

[12]   Carrara, S., Alves Dias, P., Plazzotta, B., & Pavel, C. (2020): Raw materials demand for wind and solar PV technologies in the transition towards a decarbonised energy system. Luxembourg: Publications Office of the European Union. pp. 68.

[13]   Dr. Korényi Zoltán (2021): Erőművek életciklus elemzése a fajlagos anyagfelhasználás tükrében.
Scientia et Securitas, 2021. jul. Vol. 2.

2022. július

Kézirat a Magyar Energetika szakmai folyóirat számára

Dr. Korényi Zoltán

címzetes egyetemi docens, BME

korenyi.zoltan.3@t-online.hu

A szerző hozzájárult a honlapunkon történő megjelenítéshez. Az alapos, minden szempontra kiterjedő elemzéshez gratulálunk.

Tetszett a cikk? Amennyiben igen, fejezze ki tetszését a Reális Zöldek Klub társadalmi szervezet részére juttatott támogatásával 300 Ft értékben. Bankszámlaszámunk: 11702036-20584151 (OTP) A Fővárosi Bíróság végzése a társadalmi szervezet nyilvántartásba vételéről itt található.