Átmenet a megújuló energetikai jövőbe

Based on the opinion and view point of the Governing Board and of several sessions of the International Solar Energy Society and a great number experts a White Paper has been published in two volumes. It introduces the world wide renewable energy policy, and at the same time it lists tools for establishing an efficient governmental policy. Additionally it deals with the long term aims and obligations along with their the consequent executions.

Az átmeneti időszak főbb jellemzői

Az emberiség energia-felhasználásában az ISES által készített Fehér Könyv (Aitken, 2003) szerint a fenntartható források szolgálták a világ-ellátást az ipari fejlődés kialakulásáig. A jelen évszázadban a világ újra a fenntartható források felé kell, hogy forduljon. A fosszilis tüzelőanyagok periódusa egy „éra” és nem egy korszak, időben már erőteljesen korlátozva van a civilizációk és a társadalmak jelenlegi és jövőbeni fejlődését tekintve.

A jelenleg érvényben lévő politikai eszközök, és számos országból származó gazdasági tapasztalatok elégséges élénkítő hatást tudnak kifejteni az egyes kormányzatokra olyan hatékony, hosszú távú akciók alkalmazására, amelyek világszerte fel tudják gyorsítani a megújuló energiák széleskörű elterjedését, és erőteljes utat nyithatnak a „megújuló energetikai átmenet” világméretű megvalósítására. Ennek révén 2020-ra a világ teljes villamos energia előállításának 20%-a, 2050-re pedig a világ teljes primer energia ellátása 50%-ban megújuló energiaforrásokból történhet.

Azon időszak rövid, amely alatt a megfelelő fosszilis energiaforrások még elérhetők lehetnek új technológiák és eszközök kialakítására, egy fenntartható és szabályozott, nagymértékű világ-energia átmenet megvalósítására. A megújuló energiák gazdaságosságának elérési időszaka lényegesen rövidebb, mint a „konvencionális” energiaforrások fizikai elérhetősége. A megújuló energiaforrások gyorsított hasznosításának gazdaságilag és környezetvédelmi szempontból vonzó, biztonságos és valódi előnyei elegendők olyan politikai eszközök biztosításához, amelyek a szükséges változások húzóerői lehetnek, elkerülve a kormányzati akció-hiány egyéb negatív következményeit.

A Fehér Könyv első kötete (Aitken, 2003) három olyan fontos tényezőt ismertet, amelyek a megújuló energetikára való átállás közérdekű politikai eszközei lehetnek:

1. Újra kialakuló és jobban átértékelt környezeti korlátozó hatások.

2. A jelentős számú kockázat – terrorista célok, a technológiákban végbemenő leromlások – csökkentésének igénye, amelyek társadalmi függőséget hozhatnak létre.

3. A kedvező környezeti hatások, és a várhatóan kedvező gazdasági viszonyok, amelyek már a megújuló energetikai átmenet alatt megnyílnak.

A megújuló energetikára való átállás felgyorsulhat, ha a kormányzatok belátják, hogy a megújuló energiapolitika és alkalmazásai mennyivel kedvezőbbek a gazdaságra, mint a jelenlegi idő- és forrás-korlátozott energiapolitika és eljárásrend, valamint a centralizált energia-termelő és -ellátó rendszerek alkalmazása.

A megújuló energetikai technológiák és módszerek széleskörű alkalmazása terén való előrehaladáshoz közérdekű politikai irányítás szükséges. A technológia és a gazdaságosság egyre javul, és már eléggé fejlett ahhoz, hogy a megújuló energetika erősebben hatoljon be az energetikai és társadalmi infrastruktúrák fő áramlatába. A következő 20 évre a megújuló energetika erőteljes céljainak elérése a primer energia- és a villamos energia-termelésben a kormányzatok révén biztosítható biztonsággal, azt követően pedig már forrás-korlátozottság nélkül is lehetséges.

A különböző megújuló energetikai technológiák rövid értékelése

Bioenergia

Jelenleg a világ primer-energia felhasználásának 11%-a bioenergiából származik, de a jelenlegi bioenergia-potenciál csupán 18%-ra becsülhető. A 2050 évre vonatkozó becslés a világ bioenergia potenciáljára viszont mintegy 450 EJ, ami több mint a világ jelenlegi teljes primer-energia igénye. A konvencionális energiaforrásokra érvényes tüzelőanyag-költségek helyett a helyileg bioenergiával elért és gazdaságilag is kedvező eredmények érvényesülhetnek, ipari üzemeket és több százezer új munkahelyet létesítve.

Vízenergia

A világon már mintegy 45000 nagyméretű duzzasztót építettek elsősorban villamos energia előállítására, víztárolásra, öntözésre, árvízvédelemre és turisztikai célokra. A megépített vízerőművek 97%-ának egyedi teljesítménye eléri a 10 MW-t. A vízerőművek a világ teljes energia ellátásának 19%-át biztosítják. A vízerőművek alkalmazása nagyon hatékony eszköz, de ugyanakkor a beruházási költségeik meglehetősen magasak. Nem elhanyagolhatók a nagyméretű rendszerek esetleges környezeti és ökológiai hatásai sem (Holm, 2007).

Geotermális energia

Több ezer éven keresztül volt használható fűtésre és a humán komfort biztosítására, valamint – az elmúlt 90 évben – villamos energiatermelésre is. A geotermális energia ugyan korlátozva van azon területekre, ahol a források vannak, a források mérete azonban igen nagy. A geotermális energia jelentős megújuló energiaforrás legalább 58 ország számára, amiből: 39 ország 100%-ban, 4 ország 50% felett, további 5 ország 20%-ban és 8 ország 10%-ban lehet ellátott. A geotermális energia, – a bioenergiával együtt – stabilizációs szerepet is be tud tölteni az időszakos megújuló energiaforrások elosztó hálózatai számára.

Szélenergia

Az üzemelő globális szélerőművi kapacitás 2002 végére elérte a 32000 MW értéket és évente 32%-al növekedett. 45 országban üzemelnek ellátó hálózatra kapcsolt szélturbinák. A szélenergiából termelt villamos energia ára már versenyképes az új szén-erőművek áraival, és várhatóan a legkisebb költségű lesz az új villamos energiatermelő források között. A világ villamos energia igényének 12%-át szélenergiából fedezni 2020-ig már lehetséges lesz, és 2020-ra az európai villamos energia igény mintegy 20%-a lesz fedezhető szélenergiából. Ez a fejlődés a vízerőművek és a nukleáris erőművek történelmi fejlődésével konzisztens. A 20%-os részesedési cél az időszakos megújuló energiaforrásoknál – a jelenlegi közmű-hálózati üzemeltetés mellett – energiatároló-igény nélkül elérhető.

Napenergia

A napenergia közvetlenül felhasználható épületek fűtésére, világítására és vízmelegítésre, a fejlett és a fejlődő országokban egyaránt. A Nap sugárzó energiája közvetlenül ipari célra szolgáló forró víz, vagy gőz előállítására is felhasználható, és koncentráció útján elegendően magas hőmérséklet érhető el a villamos energia előállítására termo-villamos generátorokban és hőerőgépek közvetlen működtetésére. Villamos energia napenergiából közvetlenül is előállítható szoláris fotovillamos energia-átalakítók alkalmazásával.

A napenergia felhasználható a közbiztonság növelésére, tápanyagok és gyógyszerek hűtőgépes hűtésére, és kapcsolatot tud teremteni a világ régiói között. Felhasználható továbbá ivóvíz előállítására tengervízből, víz szivattyúzására, öntöző rendszerek működtetésére, szennyezett víz tisztítására, és a világ tisztavíz igényének biztosítására. Emellett felhasználható élelmiszerek főzésére szoláris főzőkészülékekben, helyettesítve a fa állandó felhasználását, ami a növényi rendszert gyengíti, és a távoli településeken a levegőt szennyezi.

Szoláris energetikai technológiák komoly, hosszú távú célokat jelenthetnek minden kormány számára szoláris háztartási melegvíz termelő és térfűtő rendszerek létesítésével, összességében több százmillió négyzetméter kollektor felülettel 2010-ig. A globális cél: 100000 MW kivitelezett kapacitású, koncentrátoros szoláris energetikai technológia 2025-ig, ami elérhető, és jelentős hosszú távú előnyöket biztosít.

A szoláris fotovillamos technológia világszerte meglepő gyorsasággal terjed. A növekedés több mint kétszeres kétévenként. A kereskedelmi forgalom 2002-ben mintegy 3,5 milliárd USD volt, és 2012-re várhatóan 27,5 milliárd USD fölé növekszik.

A fejlett és a fejlődő országokban a szoláris fotovillamos rendszerek alkalmazása javítja a helyi foglalkoztatottságot, a helyi környezeti viszonyokat, javítja és növeli az infrastrukturális megbízhatóságot, elősegítve a nagyobb biztonságot. Az épületbe integrált fotovillamos rendszerek – mértéktartó tároló-kapacitással – biztosítani tudják az energiaellátás folyamatosságát, és segíteni tudják – kritikus időszakokban – az ellátási biztonságot a városi infrastruktúrában. A fotovillamos alkalmazások ily módon a világ városainak és város-központjainak biztonságát is szolgálják.

Épületek energiaellátása

Az ipari országokban a teljes nemzeti primer energiafogyasztás 35-40%-át épületekben használják fel. A részhányad eléri az 50%-ot is, ha az épület-anyagok előállításának és az épület üzemeltetés infrastruktúrájának energia igényét is számításba vesszük. A napenergia igen hatékony és alacsony költségű alkalmazását teszi lehetővé a diffúz napsugárzás beengedése az épületekbe. Adatokkal igazolható, hogy az új megoldások a szoláris épületek kialakításában – közvetlen gazdasági és példamutató hatásuk mellett – az energia-megtérülést erőteljesen javítják. A bio-klimatikus jellegű, integrált épülettervezési módszerek jelentős költségmegtakarítást eredményeznek, és 30%-tól 50%-ig terjedő energia-hatékonysági javulást tesznek lehetővé az új épületekben, átlagosan mintegy 2%-nál kevesebb szerkezeti többletköltség mellett, esetleg extra költség nélkül.

Hidrogén technológiák

Jelenleg már néhány ország képes saját termeléséből üzemanyaggal ellátni a közlekedési járműveit. Ezért a bioüzemanyagok mellett jelentős szerep vár a hidrogéntechnológiákra, különös tekintettel a tüzelőanyag cellák alkalmazására. Ezek segítségével közel 100%-os károsanyag kibocsátást érhető el. A hidrogén előállítására számos módszert alkalmazható. Ezek egyike a szoláris fotovillamos technológia segítségével vízbontás eredményeképpen kapott hidrogén, amely napenergia tárolására is felhasználható.

Energiapolitikai, piaci és egyéb hatások

Hangsúlyozottan fontos a megfelelő kormányzati energiapolitika, amely növelni képes az energiaköltségek átfogó, gazdasági produktivitását, és a megújuló energiaforrások alkalmazásának elősegítése fordított kiadásokból erőteljesebben képes a munkahely teremtés megsokszorozására, mint a hagyományos energiaforrások alkalmazásával. Nem a közművek a munkahelyteremtők, hanem a kormányzatok, támogatást adva az energiapolitika felügyeletében, és a felhasználandó energiaforrások arányának eldöntésében.

A megújuló energiaforrások fejlesztését nemzeti politika segítségével lehet gyorsítani. A megújuló energiaforrások hosszú távú egyensúlyi helyzetének biztosításához kölcsönösen támogatott politika szükséges. A figyelem a nemzeti politikák felé fordul, hangsúlyozva a megújuló energetikai szabványok alkalmazását, megadva a százalékban meghatározott célokat, és megvalósítási időpontokat. Példaként említhető a sikeres német „hálózatba táplálási törvény”, ami jól igazolja fentieket.

A piac-bázisú ösztönzők ugyancsak fontosak, összevetve a törvényes célokkal és szabványokkal, továbbá a hatékonyság jellemzésével. A különböző önkéntes módszerek, mint például a „zöld energiáért” való többletköltség vállalás fontos alapozó tényező, de nem elegendő ahhoz, hogy reális, hosszú távú növekedést eredményezzen a megújuló energetikai iparokban, és a befektetői bizalmat biztosítsa. Reális és következetes kormányzati politika és támogatás szükséges, amely alapul szolgál a felgyorsuló ipari fejlődéshez.

Az energiapiac nem független. A történelmi ösztönzés a konvencionális energiaforrások felhasználására ma is folytatódik számos, valóságos használati költség elhallgatásával. Több olyan módszer használatos az energiaforrások költségszintjeinek becslésére, amelyek már nem tekinthetők érvényesnek, és nincsenek összhangban a modern iparban használható, reális gazdaságossági módszerekkel. Ha figyelembe vesszük a jövő energiaellátásának kockázatát, és az energiaforrás-alternatívák árviszonyainak jelenlegi értékelési alapjait, nagyon különböző képeket kapunk. Az egyik alternatíva szerint azonban a megújuló energiaforrások máris versenyképesek, vagy közel versenyképesek.

Hangsúlyozni lehet tehát a megújuló energetikai technológiák javuló helyzetét és azokat a piaci viszonyokat, amelyek világszinten elősegítik e források jelentékeny színvonalú behatolását. Ezért a nemzeti megújuló energetikai politikának fontos komponense kell, hogy legyen az alapkutatás és az alkalmazott kutatás-fejlesztés támogatása, nemzetközi együttműködést teremtve a kutatások globális hatékonyságának növelésére. Igen jelentős és figyelemreméltó, hogy az Európai Unió – a 2000 év utáni időszakban – igen jelentős mértékben megnövelte a fenntartható energetikai célú kutatásokra fordított összeget.

A Fehér Könyv több nemzeti energiapolitika bemutatásával ismerteti a különböző egyedi stratégiák integrálására alkalmas módszereket és kezdeményezéseket a hosszú távú politika kialakítására, jelentős potenciális eredménnyel.

Mindazok a kollektor felületek és hektár méretű földterületek, amelyek elnyelik a napsugárzást, a szélenergiát átalakító turbinák, a Föld geotermális energiáját szolgáltató kutak, a folyók vízenergiája és az ár-apály energia helyettesíteni fogják a fosszilis tüzelőanyagokat, az energiaveszteségeket és a világ üzemen kívül helyezésre szánt atomerőműveit. A fosszilis tüzelőanyagok megtakarítása, felhasználásuk a tüzelőanyag megtakarító „hibrid” kiegyenlítő megoldásokhoz, az időszakos megújuló energiaforrások (nap és szél) alkalmazása esetén is lehetővé teszi a határozott, biztonságos társadalmi és gazdasági viszonyok elérését. Ebben a folyamatban a gazdaságilag vonzó, új tevékenységek eredményeként az atmoszférába jutó káros emisszió erőteljesen korlátozott lesz, költséges környezeti károk nélkül.

A fejlődő világ a globális energia átmenetben

A világ népességének többsége a fejlődő országokban él. Globális érdek, hogy a megújuló energetikai átmenet azonnali, gyors és rendezett legyen. Ez szükségessé teszi a nemzeti megújuló politika kidolgozását és a nemzetközi együttműködés felelősségteljes megvalósítását. A fejlődő országok az ipari államokat teszik felelőssé a környezetkárosító hatásokért, a fejlett országok pedig a fejlődőket a túlnépesedés által okozott nehézségekért.
A Fehér Könyv elkészítését az etikai felelősség inspirálta, amely a fejlődő országok döntéshozóit terheli. Célja annak hangsúlyozása, hogy nem mindig könnyű globális szolidaritást gyakorolni a jövő útjainak biztosítására.

A Fehér Könyv a politikai megoldásokat és a piac-alapú kezdeményezéseket is hangsúlyozza. Igen fontos a kutatás, a fejlesztés és a demonstráció hozzájárulása, a nemzeti megújuló energetikai, energiapolitikai példák bemutatásával és hangsúlyozásával.

A megújuló energiaforrások elterjedésének gyorsítása

Az ISES Fehér Könyv tételesen értékeli a megújuló energiaforrások elterjedésének mechanizmusát, azok gyorsításának lehetőségeit és korlátait, és kellő tudományos információt biztosít a racionális és felelősségteljes energiapolitikai kialakítására, a fenntartható fejlődés támogatásának megalapozására (Holm, 2007).
Az eddigi tapasztalatok azt mutatják, hogy még azon országok esetén is, ahol megfelelő megújuló energetikai politikát vezettek már be, az átmenet nem történt meg automatikusan. A hosszú távú kötelezettségvállalások és biztosítékok a kormányzat részéről nagymértékben segítették és segítik az elterjedést, mint ahogy ez pl. Németországban történik. Az átlátható, előre jól becsülhető piaci viszonyok jelentősen csökkentették a megújuló energiák fogyasztói árát, mint ahogy ez történt pl. Dániában, Németországban, Japánban, Spanyolországban és Brazíliában.

A tapasztalatok azt mutatják, hogy a megújulókkal előállított hálózatokba táplált villamos energia visszavásárlását rögzítő, jól kiszámítható tarifarendszer az egyik legsikeresebb eszközrendszer. A néhány ország esetében – az alkalmazott kvótarendszer tekintetében – a negatív hatások a jelentősebbek.

A megújuló energiaforrások gyors és hatékony elterjesztési mechanizmusának fő kategóriái a következők:

1. Intézkedések a piac, a hálózatba való táplálás és kvóták tekintetében.

2. Pénzügyi beavatkozás és ösztönzés.

3. Ipari szabványok, tervezési engedélyek és építési szabályok.

4. Oktatás és információterjesztés.

5. Köztulajdon és részvényesek részvétele.

Kutatás-fejlesztés és demonstráció (KF+D) szükségessége

A megújuló energetikai technológiák fejlesztése és elterjedése érdekében jelentős további kutatási-fejlesztési és demonstrációs feladatok elvégzésére van szükség. Az Európai Unió keretprogramjaiban jelentős forrást különítettek el ezekre a célokra. Az utóbbi időszakban fő prioritásként az új technológiák (pl. fotovillamos energia-átalakítók – napelemek fejlesztése) és a jelentős hatékonyságot növelő, illetve ez által költséget csökkentő megoldások kerültek kijelölésre.

A megújuló energetikai paradigmák főbb elemei a következőkben foglalhatók össze:

Régi paradigma Új paradigma
TechnológiafejlesztésPiacfejlesztés
Eszközellátottság Alkalmazás, értéknövelés
Pénzügyi hatékonyság Energiapolitika, társadalmi elfogadás
Műszaki demonstráció Pénzügyi, társadalmi demonstráció
Eszköztámogatás Részvétel pénzügyi kockázatokban
Programok, tervek Tapasztalatok, eredmények
Költségcsökkentés Versenyképesség
Ár Energiaellátás

Irodalom
Aitken, D.W.: Transitioning to a renewable energy future, ISES International Solar Energy Society, White Paper, Freiburg, 2003. p. 54.
Holm, D.: Renewable energy future for the developing world, ISES International Solar Energy Society, White Paper, Freiburg, 2005. p. 59.

Imre László, Farkas István