Megújuló energiaforrások

Paradigmaváltás, avagy egy elfelejtett rendszer kényszeradaptálása?

Bokor László

„A szigetlakók állandó szorongások martalékai, soha egy percnyi lelki nyugalmat sem tapasztalnak;

ezek az ideges nyugtalanságok olyan okokra vezethetők vissza, amilyeneket egyéb halandóknál, azt

hiszem, elég ritkán találhatunk. A beteges fóbiák központi oka talán abban található, hogy állandóan

rettegnek az égitestek szisztémájában esetleg előforduló rendetlenségektől. Komoly aggályuk, hogy

mivel a nap évmilliók óta lövelli szerte sugarait anélkül, hogy elfogyasztott tüzét bármiféle vegyi

anyag pótolná, egyszerűen fölemészti önmagát és megsemmisül, ami természetesen maga után vonja

mindazon bolygóknak, melyek fényüket a naptól kapták, és így elsősorban földünknek teljes

pusztulását.”

Jonathan Swift: Gulliver utazásai (1726)

Swift közel 300 évvel ezelőtt arról a félelemről írt, ami a legfontosabb energiaforrás eltűnése

esetén akár egy egész civilizáció pusztulását is okozhatja. A tudomány jelenlegi állítása

szerint, ha a Nap korai elhalálozásától félnünk nem is kell, azon végképp érdemes

elgondolkodni, hogy az emberiség mindennapjai bizony szorosan összefüggenek állandó

csillagunk folyamatos tevékenységével. A sok említhető példa közül gondoljunk csak a víz

körforgására, vagy a szélrendszerek kialakulására.

A Nap tevékenységével nem kapcsolatos földi folyamatok a Föld „belsejében” zajlanak, vagy

jönnek létre, mint például a földrengések, tektonikus folyamatok, valamint a vulkanizmus. A

Föld belső hőmérséklete sem közvetlen a Naptól származik. Vannak esetek azonban, mikor a

Föld belső folyamatai befolyásolhatják a Napból érkező energiamennyiség földi

alkalmazhatóságát. Ilyen lehet egy erős tűzhányó kitörés, amelynek következtében a légkörbe

kerülő poranyagon keresztül a napsugárzás korlátozottan éri el a Földet, ami akár jelentős

klímaváltozásokhoz is hozzájárulhat (pl. Tambora [Indonézia], 1815). Ebben az esetben

viszont már van ok az ún. swifti aggodalomra!

Kétségtelen, hogy a Föld felszínén lezajló természetes folyamatok túlnyomó többsége a Nap

állandó tevékenysége miatt történik. Az élet is a Nap energiáján fejlődött ki. A kapcsolat

sokáig megmaradt. Az emberek csak természeti energiaforrásokat, pl. napenergiát, és a

napenergiához szorosan kapcsolódó szélenergiát, vízenergiát, valamint, a biomassza korai

alkalmazásának megfelelően, a különféle faanyagokat használtak fel. A 18. század elején, az

ipari forradalom következtében, viszont minden megváltozott. Megjelent a kőszén ipari

méretű felhasználása, mint a fosszilis energiaforrások első meghatározó fajtája, később az

elektromos energia és annak energetikai célú alkalmazása.

A fosszilis energiaforrások folyamatos biztosítása a jelenlegi energiafelhasználás mértéke

mellett egyre nagyobb gondot jelent, de azok alkalmazása környezetvédelmi szinten is

kérdéssé vált. Tény, hogy az emberiség az utóbbi évtizedekben a megújuló energiaforrásokat

újra felfedezte. De vajon miért is?

Energia, energiahordozó és energiaforrás (a geográfia szemszögéből)

A sajtóban, médiában nyilvánvalóan, de néha még a szakirodalomban is, neves természet- és

társadalomföldrajzi szakemberek, kutatók, tudósok egyaránt az energiahordozó és

energiaforrás fogalmakat egymás szinonimájaként kezelik. A különböző idegen nyelvekben,

köztük pl. az angolban is így van (energy carrier/energy source). Mindez nem azt jelenti,

hogy a fogalmak rokon értelműségét kétségbe vonnánk, hanem azt, hogy földrajzi

szemszögből pontosítható a meghatározás.

Az energia a természettudományok egyik legáltalánosabb és legalapvetőbb fogalma

(Bonifert, 1993), amely speciális értelemben a munkavégző képességet jelenti (Breuer, 2002;

Litz, 2005). Általános értelemben a változásra való képességet jelöli, mivel a termodinamika

második főtétele határt szab a termikus folyamatok munkavégzésének (Bonifert, 1993). Ebből

fakadóan az energiát nem egyszerű definiálni (ami alapvetően nem is célunk), de az

érthetőség kedvéért specifikálhatjuk. Az energia nem más, mint eltárolt „munka”, amely

megfelelő körülmények között ismét szabaddá válik (Gulyás et al., 1995). Ez különböző

formákban jelenik meg, mint pl. mechanikai, hő-, mag-, és elektromos energia (Breuer, 2002).

Az energiaformákat vissza lehet vezetni a fizika négy alapvető kölcsönhatásainak (erőhatás)

valamelyikére, így beszélünk gravitációs, elektromágneses, erős és gyenge kölcsönhatásokról

(Holics, 2009).

Maga az energia láthatatlan, nem pedig tényszerű, tárgyiasult anyag. Azt jellemzően valami

közvetíti, amelyet energiaforrásnak nevezünk. Ez viszont már többségében kézzel fogható

matéria, amelyet az energiahordozóban találunk. Ez utóbbi alapvetően bármi lehet, mivel

minden tartalmaz bőséges energiát, ami csak a kezünkbe kerül, minden ahova szemünk elér

(Eddington, 1936). A Föld bolygó ebben az értelmezésben az egyik legnagyobb

energiahordozó. Magában „hordozza” a különféle energiaforrásokat, amelyek lehetnek

anyagban tárgyiasultak (pl. kőszén), vagy szemmel nem érzékelhető fizikai folyamatok és

jelenségek közvetlen vagy közvetett eredményei is (pl. szélfújás). Mibenléte, megjelenési

formája földrajzi dimenziónként eltérhet, azaz az energiahordozók nagy része akár további

energiahordozók meglétét jelenti. Ez az állapot lehet maga a kőzetburok vagy egy hegység,

amely olyan energiaforrásokat „hordoz”, amelyekből a mai emberi társadalom számára

hasznosítható, elsősorban hő- vagy elektromos energia nyerhető ki, alakítható át (1. ábra).

(Például a Mecsek egy olyan energiahordozó, amely bizonyosan urániumérc, kőszén és

vízenergia-forrásokkal rendelkezik.) A kettő között tehát az érdemi különbség az, hogy amíg

az energiaforrásból villamos- vagy hőenergia nyerhető ki, alakítható át, addig az

energiahordozó önmaga erre nem alkalmas, annak csak a fizika törvényei által leírt belső

energiája van. Hordoz energiát, de forrásul közvetlenül nem szolgál. Ugyankor, ebben

találhatók az energiaforrások.

1. ábra: „Energiahordozók szférája” – az energiahordozó és az energiaforrás energia-

földrajzi értelmezésben

Szerkesztette: Boko

A fizikában, az energiamegmaradás elve szerint az energia semmilyen folyamatban nem

semmisülhet meg, a semmiből nem keletkezhet, csak az egyik energiaforrásból valamelyik

másik energiaforrássá alakul át (Gazda – Sain, 1989). Bármely zárt rendszer összes energiája,

a rendszerben lejátszódó tetszőleges belső folyamatok során is változatlan marad (Bonifert,

1993). Ezeknek az energiáját átalakíthatjuk úgy, hogy a kor egyik elvárásának megfelelően

villamos energiát vagy hőenergiát kapjunk. Mint láthatjuk, koránt sem termelésről van szó,

mivel az energia eleve adott egy bizonyos anyagban vagy közegben, amit már nem

megtermelni, hanem átalakítani, kiaknázni kell, az emberi környezetben (földrajzi tér)

felhasználható fajta energiává. Mindezt valamilyen berendezés (pl. hőerőmű) alkalmazásával.

Ezért ettől, mint fogalomtól, általános értelemben eltekinthetünk. Helyette az „előállítás” szó

használata volna megfelelőbb. Azonban, a „villamosenergia-teremlés”, mint fogalom, mára

olyan mély gyökereket eresztett, hogy azt felváltani nem sok értelme volna. Ebben az esetben

a „villamosenergia-termelés” és a „villamosenergia-előállítás” szavak, mint speciális

szinonimák alkalmazhatók. (Ebben a tanulmányban mi is így teszünk.)

A villamos energiát tehát átalakítással nyerjük, amelyet valamilyen anyagból, közegből

kapunk. Ezt nevezzük energiaforrásnak, amelynek fajtái között lehet nem megújuló (nem

állandó); megújuló (állandó); és megújítható (részlegesen állandó) természetű (2. ábra). A

felhasználás formája szerint beszélhetünk elsődleges vagy primer (átalakítás nélkül,

közvetlenül felhasználható, pl. kőszén), másodlagos vagy szekunder (elsődleges

energiaforrások felhasználásával alakítható át, pl. villamos energia) és harmadlagos vagy

tercier (másodlagos energiaforrás előállítása során megjelenő hulladékenergia, pl.

atomerőművek hűtővize) energiaforrásról.

2. ábra: Az energiaforrások rendszere

Szerkesztette: Bokor L.

Az ember legelső energiaforrásai

Az ember első energiaforrása a saját izomereje volt, amit később az állatokéval egészített ki –

mint pl. ló- és ökörvontatás (van Ginkel, 1999). Azonban ahhoz, hogy ezt használni tudja,

külső energiaforrás szükséges. Az ismert információk szerint az ember, aki halászó, vadászó,

gyűjtögető tevékenységet folytatott, első energiaforrását a táplálék formájában találta meg

(van Ginkel, 1999). Ezeknek az energiája, mint a földi energiaforrásoknak is nagy része, a

Napból származik. Már ekkor megjelenik az élelem, mint energiaforrás és az izomerő közti

kölcsönhatás. Ez erősödött fel a tűz (a természetben előforduló leggyakoribb kémiai reakció)

megjelenése után, amely gyökerestől változtatta meg az ember szokásait. A tűz őrzése viszont

komoly kihívásokkal járt, ami hozzájárult ahhoz, hogy az addig, folyamatos vándorlást

folytató ember egy adott helyen, természeti térben letelepedjen. Ez az első, igencsak

kezdetleges emberi települések kialakulásához is hozzájárult.

Ha a tűz őrzése indukálta is az első települések létrejöttét, minden bizonnyal az is mérvadó

volt, hogy azok védett/védhető helyen legyenek, ahol az emberi élethez feltétlenül szükséges

energiaforrások, helyi energiák (pl. víz, fa, élelem) is megtalálhatók. A települések

létrejöttében jobbára eltérő tájak találkozása volt meghatározó, pl. hegyvidék/dombság

találkozása alfölddel, folyammal, illetve a három együtt. A települések tehát zömmel ott jöttek

létre, ahol a különböző erősségű energiagócok/energiapotenciálok találkoztak, a létfontosságú

helyi energiaforrások adottak voltak. Ez a település fejlődésére, fejlettségére is hatással volt.

Mindez viszont a korábban ismert természeti teret egy már, az emberi élettér színterévé, a

földrajzi térré változtatta.

A természet állandó és részlegesen állandó energiaforrásai

Az emberi és állati izomerő, a fa és egyéb növények, valamint a tűz, mint közeg jelentették a

korai energiaforrásokat (korai biomassza), amelyek mind megújulók! Ma is ismertek és

alkalmazhatók. Ahogy az emberi társadalom fejlődött, környezetét egyre jobban megismerte,

a természeti folyamatokat felismerte. Ilyen volt pl. a napsugárzás és ezzel a Földre érkező

napenergia, illetve a szél- és vízenergia jelentősége is.

A napenergia közvetetten mindenhez hozzájárult (kivétel a geotermikus energia), míg

közvetlenül szárítás, aszalás útján az energiát a táplálékban konzerválta, tárolta (tartósította).

A vízenergia a korai öntözéses civilizációk kialakulásában játszott korszakalkotó szerepet

(Rodda – Ubertini, 2004), míg a szélenergiának a hajózásban és a mezőgazdaság fejlődésében

volt elévülhetetlen jelentősége (Nelson, 2009).

Az emberiség korai évezredei, a fejlődés első szakaszai – lényegében az ipari forradalomig –

megújuló energiaforrásokra alapultak, az időben és térben fenntartható volt. A földi rendszer

állandó energiaforrásaira épült minden, az ember és környezete között harmonikus kapcsolat

állt fenn. Ennek a fenntartható energiahasználatnak a végét, az ipari forradalom hatására

kibontakozó, egyre nagyobb energiaigény megjelenése jelentette. Ekkortól a kőszénfélék,

majd a 20. századtól a szénhidrogének, a század közepétől pedig az atomenergia kerültek

fontos szerepbe, amelyek máig tartó változást jelentettek az emberi élet és társadalom

számára. A különböző energiafélék (különösen a hő- és az elektromos), a folyamatos

energiaforrás ellátottság és energiabiztonság az emberiség nélkülözhetetlen részévé váltak.

Ma már nehéz elképzelni a világot nélkülük (és persze annál nehezebb lesz az esetleges

váltás).

A gőzgépek, majd az elektromos berendezések korszakának hajnalán a fosszilis

energiaforrások alkalmazása fokozatosan nyert egyre nagyobb teret, ami nem csak a megújuló

energiaforrásra épülő berendezéseket ítélte ideiglenes halálra, de egyre „észrevehetőbb”

energiafelhasználáshoz is vezetett. (Szaghatás, füst és korom megjelenése, légzési

nehézségek, allergiás légúti és bőrreakciók, irritációk). A kor szakemberei felismerték a szén

elégetése során jelentkező hátrányokat (pl. az említett egészségügyi hatások mellett a

korrózió, környezet savasodása, növényzet és a termőtalaj degradációja), valamint a

biztonságos energiatermelés érdekében lépéseket tettek. Ezek közvetlen következménye lett,

hogy Európában a 20. század közepén, a nem megújuló energiaforrások használatának

kockázatai az alternatív energiaforrások újrafelfedezéséhez, újak felkutatásához és azok

alkalmazásához vezettek. Ennek intenzitását nyomatékosították az 1970-es évek

szénhidrogén-válságain kiéleződött kőolaj-árrobbanások, amelyek a figyelmet a korábbinál

érezhetőbben irányították újra a megújuló energiaforrásokra (Bank – Bokor, 2009; Bokor,

2010).

Az 1970-es évek után beálló ún. „zöld szemlélet” megnyitotta az utat a megújuló és

megújítható energiaforrások egyre nagyobb volumenű hasznosítása, és az ehhez szükséges

technológiai fejlődés új korszaka előtt. (Günther Pauli nyomán ma már beszélünk „kék

szemléletről” is.) A folyamatot nem környezetvédelmi, hanem energetikai okok gerjesztették!

Napjainkra azonban mindez a környezet védelmével is azonosult, ami egyre jobban

megmutatkozik mind a világ primerenergia szerkezetében (3. ábra) és mind a

villamosenergia-termelés változásában, szerkezeti átalakulásában (4-5. ábra).

3. ábra: A világ primerenergia-fogyasztása 2008-ban és ebből a megújulók részesedése és

megoszlása energiaforrás típusa és felhasználása módja szerint

Szerkesztette: Bokor, a REN21 (2010) adatai alapján

4. ábra: A nap, szél, geotermikus és biomassza erőművek összes beépített teljesítményének

együttes alakulása a világban, 1980-2006 (GW)

Szerkesztette: Bokor, az EIA (2008) adatai alapján

Az is tény azonban, hogy a világ energiaigénye továbbra is rohamosan növekszik. A

közlekedésben használatos zöldüzemanyagok világszinten egyelőre összehasonlíthatatlanul

kis részt jelentenek. A primerenergia szerkezetben (3. ábra) és a villamosenergia-termelésben

(5. ábra) azonban mindez már szemmel látható, viszont a megújulók és megújíthatók

részaránya nagyon lassan emelkedik.

5. ábra: A világ villamosenergia-termelése, a vízenergia és a többi megújuló energiaforrás

részesedésének kiemelésével, 1980-2006 (Milliárd kWh)

Szerkesztette: Bokor, 2010. az EIA (2008) adatai alapján

Ebben a paradox állapotban a „zöld” energiaforrások még a villamosenergia-termelés

tényleges növekedését sem képesek követni, nemhogy folyamatosan kielégíteni, esetleg

felváltani a nagyrészt fosszilis tüzelőanyagokat. Ehhez a jelenlegi teóriák szerint a kőszén- és

szénhidrogén alapú társadalmi rendszer összeomlása volna szükséges. Ha ezt nem is

szeretnénk, akkor is lényeges az energiaigények csökkentése, az energiahatékonyság növelése

ahhoz, hogy a megújulók részesedése egyre nagyobb részarányban jelenjen meg.

Érdekes adat, hogy az újonnan épült villamosenergia-termelő erőműveknél egyre nagyobb

részarányt mutatnak a megújuló és megújítható energiaforrásra alapozott egységek, ami azt is

jelzi, hogy a megújuló energiaforrást hasznosító eszközökbe fektetett összegek is egyre

magasabb arányt érnek el. Ez a világ villamosenergia-termelés erőműtípus szerinti

szerkezetében azonban továbbra is nagyon kis részt képvisel (6-7. ábra).

6. ábra: 2009-ben épült új villamosenergia-termelő erőművek tűzelőanyagforrás szerinti

megoszlása

Szerkesztette: Bokor L. a REN21 (2010) adatai alapján

7. ábra: A világ villamosenergia-termelésében résztvevő erőművek típus szerinti megoszlása

2009-ben

Szerkesztette: Bokor, a REN21 (2010) adatai alapján

A fosszilis energiaforrások alkalmazása során, különösen a villamosenergia-termelés és

elosztás során sok országban energiafüggő, pazarló és erősen centralizált elosztású gyakorlat

alakult ki. A megújuló energiaforrások azonban a lokalitást erősíthetik, azáltal, hogy növelik

az energiaellátás (üzemanyagok, elektromos energia) biztonságát, és hozzájárulnak egy térség

energiaforrás importfüggőségének a csökkentéséhez. Mindezek természeti, társadalmi és

műszaki-technikai adottságoktól függenek, de a kedvező feltételeket egyelőre a gyakorlat sok

helyen hátráltatja az által, hogy nincs politikai szándék vagy kedvező jogi és gazdasági

környezet megteremtve, a természetvédelmi hatóság tapasztalatlan, és/vagy az építési

engedélyezési eljárás bonyolult és szükségtelenül elnyújtott, ill. költséges.

A természeti faktorok lehetnek pl. az adott ország nagysága és földrajzi fekvése (zonalitás,

tengerszint feletti magasság, helyzete a szélrendszerekhez és a tengerpartokhoz képest),

valamint ehhez kapcsolódóan pl. a napsütéses órák száma, a szélsebesség vagy a vízhozam

számértéke említhető, amely a maximálisan beépíthető erőművi teljesítmény (wattban

kifejezve1) számára egyértelmű korlát (Bank – Bokor, 2009).

A társadalomi adottságok azok, amelyek egyes térségekben a megújulók hasznosítását

döntően meghatározzák. Ebben nagy szerepe van a gazdaságosságnak, a politikai- és

1 Az erőművek teljesítményét a Mértékegységek Nemzetközi Rendszere (SI - Système International d’Unités) szerint wattban (jele: W) fejezzük ki. Sok helyen ezt egyszerűen nem veszik figyelembe és kapacitásként írják le, de annak az SI-ben elfogadott hivatalos mértékegysége a farad (jele: F). Ez nem azt jelenti, hogy akkor az adott mennyiséget faradban kell megadni, hanem azt, hogy teljesítménynek kell hívni.

lakossági támogatottságnak, az ország tényleges energetikai jellemzőinek (aktuális energia-

mix [pl. megújulók részesedése], a villamosenergia-hálózat kiépítettségének és minőségének,

valamint az adott terület egyéb energiatermelési lehetőségeinek, a bővítés lehetséges

csapásirányainak egyaránt. Mindezt tovább befolyásolja a hazai és a globális piac mérete és

annak igényei, tőkepiaci jellemzők, befektethető pénz mennyisége, a szomszédos területek

egymásra gyakorolt hatása (mintakövetés, pl. osztrák szélenergia hasznosítás magyarországi

hatásai, adaptálása), ill. az állami szabályozás módszerei, átgondoltsága és finomsága (pl.

feed-in tarifa- vagy kvóta-rendszer).

A műszaki-technikai háttér lényeges elemei az erőművek építésétől (ami az építőanyagok

fajtáitól, a lokalizációhoz, azon belül is magassági és klimatikus tényezőkhöz kapcsolódnak),

tehát a kivitelezéstől az energetikai rendszerbe való illesztésen keresztül (villamosenergia-

hálózatra kapcsolás) gondoskodik a fenntartásról és kezelésről egyaránt.

Mindezen lényeges telepítési faktorok és megállapítások után, nézzük meg részleteiben a

megújuló- és megújítható energiaforrásokat (az egyszerű kezelhetőség miatt a kettőt

együttesen megújulóknak vagy megújuló energiaforrásoknak általánosítjuk), felhasználási

lehetőségeiket, módjukat, eszközeiket és a világgazdaságban betöltött jelenlegi pozíciójukat.

A megújuló energiaforrások. Múlt vagy jövő?

Megújuló energiaforrások tehát mindazok, melyeket az emberiség történetének múltjából

ismerünk. Napenergia, vízenergia és szélenergia. (A biomassza és a geotermikus is megújuló,

amit azonban az emberi tevékenység mértéke jelentősen befolyásol, ezért ezeket a

megújítható energiaforrások közé soroljuk.) Modern felhasználásuk kialakulása szorosan

összefügg múltbeli alkalmazásuk formáival (1-2. táblázat).

Megújuló energiaforrások Hagyományos

felhasználás

Berendezések,

eljárások

Modern

alkalmazás

Berendezések,

eljárások

Aszalás, szárítás Elektromos

energiatermelés

Fotovoltaikus

(PV) pl. napelem,

naperőmű Közvetlen (direkt)

napsugárzás

Vízmelegítés Vízmelegítés,

vízforralás Napkollektor

Elektromos

energiatermelés

Fotovoltaikus

(PV) pl. napelem

Napenergia

Szórt fény

hasznosítása

Természetes

világítás

Passzív

hasznosítás

(speciális

berendezés

nélkül)

Modern

alkalmazás is pl.

passzív házakkal

vagy

Vízmelegítés,

vízforralás Napkollektor

Hajózás Csónakok és

hajók

Hobbi és

sporthajózás

Csónak és

sporthajófélék Madárriasztás,

gyümölcsvédelemSzélkereplő Madárriasztás,

gyümölcsvédelem Szélkereplő

Szélenergia Állandó és lokális

szelek Gabonaőrlés,

vízpumpálás,

puskaporgyártás

Szélkerék,

szélmalom

Elektromos

energiatermelés,

vízpumpálás

Szélgenerátor,

szélerőmű

Vízenergia

(kontinentális

energia)

Folyóvíz (ill.

tavak) energiája

Gabonaőrlés,

vízpumpálás,

puskaporgyártás

Vízikerék,

vízimalom,

úszómalom

Vízerőmű félék

(duzzasztómű,

átfolyós)

Tengerjárás

energiájaÁr-apály erőmű

Tengeráramlás

energiája

Hajózás Csónak és

hajófélék Rotorok

Hullámzás

energiája- - Hullámerőmű

Vízenergia (óceán

energia)

Tárolt hőmérséklet

(termikus energia) Passzív hasznosítás

Elektromos

energiatermelés

Termikus erőmű

1. táblázat: A megújuló energiaforrások hagyományos és modern felhasználásának módozatai

és eszközei

Saját gyűjtés alapján szerkesztette: Bokor (2010)

Megújítható energiaforrások Hagyományos

felhasználás

Berendezések,

eljárások

Modern

alkalmazás

Berendezések,

eljárások

Hőtermelés Fatüzelés Fásszáru növények

és egyéb vegetáció

Tradicionális

fatüzelés és

élelem

Kemence,

kályha stb. Elektromos

energiatermelés

Biomassza erőmű

(közvetlen fa,

vagy brikett, pellét

Organikus

hulladék

Deponálás,

komposztálás,

humusztermelés

Komposztláda Biogáz előállítás,

komposztálás

Hulladék-

deponáló,

komposztláda Biomassza

Biológiai eredetű

hulladék (pl. állati

ürülék)

A világban ismert

(pl. Tibet, Nepál),

ahol tüzeléssel

hőtermelésre

használják

Tüzelőhely Bioüzemanyag-

termelés

Mezőgazdasághoz,

állattartáshoz

kötődő termelő

berendezések,

eljárások (etanol-,

biodízel-gyártás) Fűtés

Termálfürdő Közvetlen

felhasználásKözvetlen

vízfelhasználás

Főzés, fürdés

(forró víz) Elektromos

energiatermelés

Geotermikus

erőmű Geotermikus

Közvetlen

hőfelhasználás Fűtés

Passzív

hasznosítás

(speciális

berendezés

nélkül) Fűtés, hűtés Hőszivattyú

2. táblázat: A megújítható energiaforrások hagyományos és modern felhasználásának

módozatai és eszközei

Saját gyűjtés alapján szerkesztette: Bokor (2010)

Ma a Földünk népessége közelíti a 7 milliárd főt, ami, ha lassabban is, de a jövőben is

biztosan növekedni fog. Ennek következtében a jelenlegi energiafogyasztási szinthez képest

jelentősen megnövekszik majd az energia iránti igény is. A Föld meglévő nyersanyag- vagy

energiakészleteinek pontos mértékét azonban nem ismerjük, így a felhasználás jelenlegi, vagy

prognosztizált értékeivel sem tudjuk biztosan kiszámítani (még becsülni sem), hogy mennyi

ideig elegendő az igények fedezésére (Bartófi, 1993). Az azonban biztos, hogy a fosszilis

energiaforrásokkal, a jövő társadalmának folyamatos energiaigényét kielégíteni csak véges

határok között lehet! A takarékosság, az energiahatékonyság növelése természetesen fontos

faktorok, de ugyanakkor szükséges a fosszilis energiaforrások folyamatos kiegészítése, ahol

lehet felváltása is a Föld álladó és részlegesen állandó (tehát a megújuló és megújítható)

energiaforrásaival.

A napenergia

A Nap energiája folyamatosan érkezik a Földre. Ez az ún. napállandó, ami szerint a

napsugárzás értéke a légkör felső határán a Naptól való közepes távolságban, és a beesési

irányra merőleges felületen mérve 1,36 kW/m2. A napállandó, mint sugárzás egy részét a

légkör visszaveri, egy részét pedig elnyeli, ami azt eredményezi, hogy a felszínén mérhető

sugárzás értéke jó esetben 1 kW/m2. A földi rendszerben, a napi periodika értelmében (pl.

éjszaka) vannak területek, amelyet a napsugarak nem érnek el, ami viszont az időbeni síkon

korlátozza a napenergia kockázatmentes felhasználhatóságát.

A napenergiát lényegében bárhol, – de nem mindenhol gazdaságosan (nem mindegy, ha egy

mély, árnyékos völgyet, az északi féltekén egy hegy/hegység déli kitettségű lejtőit, vagy egy

zonális sivatagot stb. veszünk figyelembe) – fel lehet használni. Ma, elsősorban energetikai

célú hasznosítása többféle módon lehetséges (1-2. táblázat). Egyik egyszerű módja az

üvegházak építése, illetve az ehhez hasonló elven működő passzív házak kialakítása. Előbbire

a holland kertészet, zöldség- és gyümölcstermesztése példaértékű, utóbbi gyakorlati formái

Németországban fejlődnek a legdinamikusabban, de mindennek már van realitása a világ

szinte minden táján.

Az aktív felhasználás különféle berendezésekkel történik. Az alkalmazott technológiák közül

a legismertebbek a termikus naperőművek, a napkollektorok és a fotoelektromos (PV, pl.

napelem) berendezések. Az elektromos energia előállításában élenjárók főleg a napsütéses

órák számában vezető térségek, mint pl. Spanyolország, de a technológiát fejlesztő államok is,

mint pl. Németország, Japán vagy az Amerikai Egyesült Államok (a diagramokon USA),

egyre nagyobb arányban folytatja az installációt (8-9. ábra).

8. ábra: Fotoelektromos (PV) napenergia-hasznosítás alakulása a világban 1996 és 2009

között (GW)

Szerkesztette: Bokor, a REN21 (2010) adatai alapján

9. ábra: a PV technológia beépített mennyiségének eloszlása a legnagyobb felhasználó

országok között

Szerkesztette: Bokor, a REN21 (2010) adatai alapján

A hőtermelés alatt elsősorban vízmelegítést értünk. Ennek alkalmazása a legjelentősebb

iramban Kínában fejlődik, de az Európai Unió, különösen Németország, Ausztria és

Görögország is élen jár a felhasználásban (10-11. ábra).

10. ábra: Napenergia hőtermelésre (fűtés és vízmelegítés) való felhasználása 2005 és 2008

között (GW)

Szerkesztette: Bokor, a REN21 (2010) adatai alapján

11. ábra: A hőtermelés jelenlegi (2009) eloszlása a világ legnagyobb termelői között

Szerkesztette: Bokor, a REN21 (2010) adatai alapján

Szélenergia

A természetes légmozgás hatalmas fizikai erőt képvisel (szélnyomás). Nem véletlen, hogy

már az ősi kultúrákban felfigyeltek arra, hogy ez az erő, alkalmas módszerekkel,

munkavégzésre fogható. Erre bizonyíték a vitorlás hajó korai alkalmazása és a szárazföldön a

szélmalmok megjelenése. Ezek az eszközök nagyban hozzájárultak a társadalmi-gazdasági

fejlődéshez. A maguk korában segítségére voltak az embernek, mert a távolság legyőzésében

és pl. a gabonaőrlés vagy vízkiemelés területén alapvető szerepet játszottak. A kezdetleges

kohászathoz, valamint egyes könnyűipari berendezések (pl. papírmalom, fűrészmalom)

működtetéséhez széles körben használták a szél erejét. Ezek a technikák a szélenergia

használata nélkül földrajzilag szűkebb területen fejtették volna ki hatásukat. Klasszikus példa

a szél használatára, a holland polderek területéről a vízelvezetés technikai megoldása

vízátemelő „szélmalmokkal”, amelyeket szakszerűen szélgépeknek helyes nevezni (a gőzgép

mintájára) (Bokor, 2008; Bank – Bokor, 2009).

Napjainkban, a legnemesebb energiafajta a villamos energia. Nem véletlen, hogy a

szélenergia mai hasznosítása elsősorban villamos energia előállítását célozza. Az erre

alkalmas berendezés neve, szélgenerátor vagy szélerőmű (Bank, – Bokor, 2009). A világban

az egyik legdinamikusabban fejlődő megújuló energiaforrás és az ehhez kapcsolódó technikai

fejlődés jellemzi (12. ábra).

12. ábra: A világ szélenergia beépített összteljesítményének változása 1996 és 2009 között

(GW)

Szerkesztette: Bokor, az EWEA (2010) és GWEC (2010) adatai alapján

Azokban az országokban, ahol tradicionálisan felhasználták a szél erejét (elsősorban

Európában – Németországban, Dánia, Hollandia), jelenleg is jelentős mértékű a beépített

erőművek száma, teljesítménye. Az utóbbi évek „zöld szemlélete” révén azonban mindez az

egész világban kiterjedt és már nem csak az Amerikai Egyesült Államok és az európai

éllovasok, mint Németország és Spanyolország említhető, hanem a világ felzárkózó

térségéből India (Szegedi – Wilhelm, 2008) és Kína (Bokor – Szelesi, 2010) is (13. ábra).

A szélenergia hazánkban is az egyik legdinamikusabban fejlődő megújuló energiaforrás,

amelynek részaránya azonban még alacsony (2010-ben 295 MW).

13. ábra: A szélenergiát a világban legnagyobb arányban felhasználó országok, 2005-2009

(GW)

Szerkesztette: Bokor, az EWEA (2010) és GWEC (2010) adatai alapján

Vízenergia

A vízenergia az ismert történeti megújuló energiaforrások egyik leginkább felhasznált

változata. Az ősi kultúrákban (Kína, Egyiptom, Mezopotámia) a vízkerekeket alkalmazták a

mezőgazdasági területek öntözésére és ivóvíz ellátásra. A római időkben jelentek meg a

vízimalmok, később a hajókra felépített úszómalmok (sok ezek közül a Mura szlovéniai

szakaszán ma is megtekinthető). A vízkerekek forgási energiáját pl. kovácsműhelyekben,

fűrészmalmokban, gabonaőrlésre vagy puskaporgyártásra használták. A vízimalmok ideje

(ahogy hasonlóan a szélmalmokéhoz) a gőzgépek megjelenésével (ipari forradalom után)

áldozott le.

Reneszánsza azonban hamar, már 1830-tól beköszöntött, mikor egy energiaéhes világ

hajnalán megjelentek az első energiatermelő vízturbinák. A vízenergia a 20. század folyamán,

a szél- és a napenergia leáldozása mellett is képes volt fennmaradni, aminek oka az, hogy

lokális és olcsón kiaknázható forrás, a világ nagy részén gazdaságosan és folyamatosan

termelhető belőle villamos energia. Elsősorban olyan országokban jelentős, ahol a hegyvidéki

területek és a térségre jellemző klimatikus viszonyok miatt energetikai célokra megfelelő

eséssel és vízmennyiséggel rendelkező folyók vannak (pl. Svédország, Norvégia, Ausztria,

Kína, Amerikai Egyesült Államok), de vízlépcsőkkel bármilyen térszínen – síkvidék –, bár

jelentős tájátalakítással, alkalmazhatók (14-15. ábra). (Ez sok országban egyoldalúvá teszi a

megújuló energiaforrások szerkezetét [pl. Ausztriában a vízenergia 60%-os részesedéssel

rendelkezik a villamosenergia-termelés szerkezetében, ami a megújuló energiaforrások 85%-

át jelenti. A primerenergia mixtúra megújuló energiaforrásai közül is 40%-kal ez az

energiaforrás részesedik), ezért gyakorta ezt az energiaforrást a „megújulós” szerkezeteken

belül külön sorolják.)

Felhasználása történetileg folyókhoz kapcsolódik, és a gabonaőrlésben játszott rendkívül

fontos szerepet. Később is, mikor a villamosenergia-termelésé lett a főszerep, megmaradt a

folyók kihasználása. Az 1970-es években bekövetkező energetikai változások és a megújuló

energiaforrás reneszánsz következtében a vízenergia felhasználás is kiszélesedett. Immár nem

csak a szárazföldek vízkészleteinek energiáját, hanem a tengerek, óceánok árapály-, hullám-,

hő- illetve áramlásenergiáját is képesek kihasználni. Ezeket összességében nevezzük óceán

energiának, amelyben nagy potenciállal Kanada, az Amerikai Egyesült Államok, Japán,

Ausztrália, Európában Írország és az Egyesült Királyság rendelkezik.

14. ábra: a világ vízerőműveinek beépített teljesítmény szerinti változása 1980 és 2006 között

Szerkesztette: Bokor, az EIA (2008) adatai alapján

15. ábra: a világ legnagyobb folyó-vízenergia felhasználó országai 2009-ben

Szerkesztette: Bokor

Megújítható energiaforrások

A megújuló energiaforrások folyamatosan adottak, kiaknázhatóak. Az emberi beavatkozás

mértéke nem (nap és szél), vagy csak minimálisan (víz) befolyásolja a rendelkezésre álló

mennyiséget. Energetikai célokra felhasználható fa és egyéb organikus, biológiai eredetű

anyagok mennyiségét ellenben erősen korlátozza az ember. Igaz, hogy a biomassza csak

részben jelent „fahasábú anyagot”, viszont a teljes felhasznált mennyiségnek jelentős részét ez

a fajta biomassza adja. Ebben az esetben gondos szabályozásra és gazdasági koncepcióra van

szükség, hogy pl. az erdőket, s velük az erdei ökoszisztémákat is megóvjuk. A biomassza

tehát annak ellenére, hogy megújuló energiaforrás, a nap-, szél-, vízenergiával ellentétben

korlátozott. Megújulása jóval több időbe telik. Ezért ezeket a forrásokat a könnyebb

elkülöníthetőség érdekében megújíthatónak vagy részlegesen állandónak hívjuk.

A geotermikus energia is ide tartozik, mivel a föld belsejében raktározódó vízkészletek,

valamint a kőzetek hőmennyisége is limitált, ami kimeríthető.

Biomassza

Az eltárolt napenergia az ember számára leginkább kézzelfogható alakja, leghétköznapibb

energiaforrása. Míg hagyományosan az élelmet, illetve a főzéshez, fűtéshez szükséges

energiát adta, mára formái jóval szerteágazóbbá váltak:

a) Az elsődleges biomassza a természetes vegetáció, szántóföldi növények, erdő, rét, legelő,

kertészeti növények, vízben élő növények.

b) A másodlagos biomassza az állatvilág, gazdasági haszonállatok összessége, továbbá az

állattenyésztés főtermékei, melléktermékei, hulladékai.

c) A harmadlagos biomassza a biológiai eredetű anyagokat felhasználó iparágak és ágazatok

termékei, melléktermékei, hulladékai, emberi települések szerves eredetű szerves hulladékai.

A biomassza hasznosításának fő iránya az élelmiszertermelés, a takarmányozás, az

energetikai hasznosítás és az agráripari termékek alapanyaggyártása. Az energetikai

hasznosítás közül jelentős hasznosítási mód az eltüzelés, brikettálás, pirolizálás, gázosítás, és

biogáz-előállítás.

A világ primerenergia-szerkezetében (3. ábra), a megújuló energiaforrások közül a

legnagyobb részarányt képviseli. A villamosenergia-termelésben részaránya csekély (itt

elsősorban a fatüzelés jelentős), azonban az egyetlen olyan megújuló energiaforrás, ami a

közlekedési eszközök üzemanyag-gyártásában (etanol, biodízel) a szénhidrogének

hatékonyságával rendelkezik, ezért felhasználása évente egyre nagyobb arányt mutat (16.

ábra). A legnagyobb gyártók közül az USA és Brazília említendő (17. ábra). Mindennek

hátránya, hogy az előállításhoz szükséges haszonnövények (gabona, szója stb.) az

élelmiszernövények termelése elől veszik el a szántóföldeket, ami az élelmiszerárak

drasztikus emelkedését is okozhatja.

16. ábra: Bioüzemanyag-gyártás (etanol és biodízel) változása 2000 és 2009 között

Szerkesztette: Bokor, a REN21 (2010) adatai alapján

17. ábra: A világ öt legnagyobb bioüzemanyag gyártója és részesedése 2009-ben

Szerkesztette: Bokor, a REN21 (2010) adatai alapján

Geotermikus energia

A geotermikus energia a Föld mélyének hőjéből származik. Maga az energiaforrás, a földi

folyamatokhoz kapcsolódóan nem kimerülő, tehát a folyamatos energiaellátást biztosítja. A

felhasználás formái elsősorban a felszín alatti vizekhez kapcsolódnak, melynek mérete

azonban már korlátozott lehet. A túlzott vízkitermelés vagy a szabályozatlan és ellenőrizetlen

vízvisszapumpálás a készletek (víz vagy hő) kimerülését okozhatja.

A geotermikus energia általában háromféle módozatban hasznosítható:

a) Közvetlen használattal, mikor a föld mélyéből feltörő forró vizet termálfürdőkben

alkalmazzuk, vagy házak fűtésére fordítjuk.

b) A helyenként feltörő forró víz, illetve 100 C foknál magasabb hőmérsékletű gőzök

elektromos energia előállítására is alkalmazhatók.

c) Hőszivattyúval belső terek fűtésére, melegvíz-szolgáltatásra alkalmas.

A legnagyobb és legjelentősebb források a tektonikailag aktív térségekhez (pl.

lemezszegélyek) valamint olyan területekhez kapcsolódnak, ahol a litoszféra vastagsága kicsi

(pl. medencék), a geotermikus gradiens értéke pedig magas. Ahol a lokális források adottak,

ott általában fel is használják ezt a fajta energiaforrást (18. ábra). A világ kiváló

adottságokkal rendelkező országai közül Indonézia, Japán, Új-Zéland, Izland, a Fülöp-

szigetek, az Amerikai Egyesült Államok nyugati partvidéke említhető (19. ábra).

Annak ellenére, hogy Magyarország geotermikus világhatalomnak számít, eddig nagyon

kevés támogatottságot kaptak a fejlesztések és beruházások.

18. ábra: A geotermikus energia felhasználásának alakulása 1975 és 2009 között

Szerkesztette: Bokor, az Enel, R. B. (2007) adatai alapján

19. ábra: a világ tíz legnagyobb geotermikus energia felhasználója 2010-ben, beépített

teljesítmény szerint (GW)

Szerkesztette: Bokor

Összegzés

Minden megújuló és megújítható energiaforrás esetében elmondható, hogy a felhasználásuk

aránya folyamatosan bővül, a rendelkezésre álló statisztikai adatok tanulsága szerint

jelentőségük emelkedik. Azonban az is látszik, hogy míg az utóbbi években, évtizedekben

ezek a források egyre szélesebb körben alkalmazottak, a folyamatosan növekvő

energiaigények emelkedését nem képesek követni. A világban továbbra is nagyrészt fosszilis

és atomenergiára, illetve a megújulók közül is elsősorban vízenergiára támaszkodunk. A többi

megújuló energiaforrás szerepe azonban teljesen jelentéktelennek tetszik.

Mindemellett egy jelentős szemléletváltásnak is részesei vagyunk, mivel a megújulók nem

csak energetikai, hanem környezetvédelmi szempontból is a figyelem középpontjába kerültek.

Amennyiben az elkövetkező évtizedekben sikerül a jelenlegi energiafelhasználás mértékét

csökkenteni és energiahatékonyabb eljárásokat adaptálni vagy kidolgozni, akkor a megújulók

minden bizonnyal hozzájárulhatnak egy új és hatékony társadalmi rendszer kialakulásához.

Amennyiben nem, és a fosszilis energiaforrások részesedése is évente rendre növekszik, akkor

továbbra is egy nagy politikai színjátéknak maradunk részesei.

Felhasznált irodalom

Bank K. – Bokor L. 2009: Európai Uniós körkép a szélenergia társadalmi-gazdasági

feltételeiről. In: Szabó-Kovács B. – Tóth J. – Wilhelm Z. szerk: Környezetünk természeti-

társadalmi dimenziói. Tanulmánykötet Fodor István tiszteletére. – IDResearch Kft. /

Publikon Kiadó, Pécs, pp. 101-109.

Bartófi I. 1993: Energiafelhasználási kézikönyv. – Környezet-Technika szolgáltató Kft.,

Budapest, p. 625

Bokor L. – Szelesi T. 2010: Európán kívüli gazdasági centrumok regionális földrajza

(szemináriumi jegyzet). – Pécsi tudományegyetem, Pécs, 169 p.

Bokor L. 2010: Szélenergia-hasznosítási dilemmák Szlovéniában. In: Bajmóczy P. – Józsa K.

szerk: Geográfus Doktoranduszok X. Országos Konferenciája. – SZTE-TTIK Gazdaság- és

Társadalomföldrajz Tanszék, Szeged, 16 p. – CD Kiadvány

Bokor L. 2008: A szélenergia felhasználásának történeti és földrajzi jellegzetességei

Magyarországon. In: Fodor, I. – Suvák, A. szerk: A fenntartható fejlődés és a megújuló

természeti erőforrások környezetvédelmi összefüggései a Kárpát-medencében. – Magyar

Tudományos Akadémia – Regionális Kutatások Központja, Pécs, pp. 181-190.

Bonifert D. – Halász T. – Holics L. – Rozlosnik N. 1993: Fizikai fogalomgyűjtemény. –

Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, pp. 85-86.

Bora Gy. – Korompai A. szerk. 2001: A természeti erőforrások gazdaságtana és földrajza. –

Aula Kiadó, Budapest, p.

Breuer, H. 2002: Atlasz – Fizika. – Athenaeum 2000, Budapest, p. 43.

Eddington, A. 1936: A természettudomány új útjai. – Franklin-Társulat, Budapest, pp. 157-

159.

Enel, R. B. 2007: World Geothermal Generation in 2007. – GHC Bulletin, September 2007,

Vol. 28, No. 3, pp. 7-19.

Gazda I. – Sain. M. 1989: Fizikatörténeti ABC. – Tankönyvkiadó, Budapest, pp. 72-73.

Gulyás J. – Rácz M. – Tomcsányi P. – Varga A. 1995: Fizika – Ennyit kell(ene) tudnod. –

Akkord és Panem Kiadó közös kiadása, Budapest, pp. 50-52.

Holics L. szerk. 2009: Fizika. – Akadémiai Kiadó, Budapest, pp. 1217-1220.

Juhász Á. – Láng I. – Nagy Z. – Dobi I. – Szépszó G. – Horányi A. – Blaskovics Gy. – Mika

J. 2009: Megújuló energiák. – Sprinter Kiadó, 256 p.

Litz J. 2005: Fizika II – Termodinamika és molekuláris fizika; Elektromosság és mágnesség.

– Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest. p. 102.

Nelson, V. 2009: Wind Energy – Renewable Energy and the Environment. – CRC Press,

Taylor & Francis Group, USA, pp. 1-12.

Pauli, G. 2010: The Blue Economy – 10 years, 100 innovations, 100 million jobs. – Paradigm

Publications, 308 p.

Reményi K. 2007. Megújuló energiák. – Akadémiai Kiadó, Budapest,

REN21 (2010): Renewables 2010, Global Status Report. – REN21 Secretariat and Deutsche

Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit GmbH, 80 p.

Rodda, J. C. – Ubertini, L. ed. 2004: The Basis of Civilization – Water Science? IAHS Press,

Centre for Ecology and Hydrology, Wallingford, Oxfordshire, UK, pp. 135-192.

Swift, J. 2004: Gulliver utazásai (Fordította: Szentkuthy Miklós). Európa Könyvkiadó,

Budapest, pp. 233-234.

Szegedi N. – Wilhelm Z. (2008): Dél-Ázsia társadalomföldrajza. In: Horváth G. – Probáld F.

– Szabó P. szerk.: Ázsia regionális földrajza. – Eötvös Kiadó, Budapest, p. 431.

van Ginkel, A. 1999: General Principles of Human Power. – Praeger Publisher, Westport,

Connecticut, USA, 221 p.

Vidéki I. szerk. 2008: Fejezetek ipar- és közlekedésföldrajzból. – ELTE Eötvös Kiadó,

Budapest, p. 15.

Internetes források:

EWEA, European Wind Energy Association, 2010: Wind in Power – 2009 European Statistics.

The European Wind Energy Association, 9 p. (pdf). Elérhetőség:

<http://www.ewea.org/fileadmin/ewea_documents/documents/statistics/100401_General_S

tats_2009.pdf> [Letöltés: 2010. augusztus 10.]

GWEC, Global Wind Energy Council, 2010: Global Wind 2009 Report (pdf). Elérhetőség:

<http://www.gwec.net/fileadmin/documents/Publications/Global_Wind_2007_report/GWE

C_Global_Wind_2009_Report_LOWRES_15th.%20Apr..pdf> [Letöltés: 2010. augusztus

10.]

U.S. Energy Information Administration, 2008: International Energy Annual 2006.

Elérhetőség: <http://www.eia.doe.gov/iea/elec.html> [Letöltés: 2010. augusztus 9.]