Megújuló energia a természetben nem létezik. Az ősrobbanás óta a világban az energia mennyisége állandó. Megújulónak a számunkra hasznosítható olyan energiafajtát szokás nevezni, amelyet a természet – a saját erőforrásaiból máshonnan kivonva – rövid idő alatt pótolni képes. Kérdés azonban, hogy mennyi „megújulót” lehet kivonni a természetből, vagyis a bolygó biológiai-ökológiai rendszeréből a természet károsodása nélkül, és mekkora árat kell fizetni a gyors utánpótlásért.
Az energiát alapvetően két módon hasznosítjuk. Egyfelől hőenergiaként fűtéshez, meleg víz készítéshez, sütés-főzéshez, másrészt villamos energiaként. Megújulókat viszonylag nem nehéz hőenergiaként hasznosítani, a fő problémát inkább a villamos energia termelés jelenti. Márpedig a mai világban a villamos energia nélkülözhetetlen. Ha egyetlen hétig megszűnne a világban a villamos energia szolgáltatás, összeomlana az emberi civilizáció. Nem működne a TV, a rádió, az Internet, és a telefon. Nem működne a közlekedés, az ivóvíz szolgáltatás, a szennyvíz elvezetés, és a szemétszállítás. Baleset vagy tűz esetén nem lehetne értesíteni a mentőket és a tűzoltókat. A kórházakban nem lehetne elvégezni a legegyszerűbb vizsgálatokat és orvosi beavatkozásokat. A nagyvárosokban járványok törnének ki, amelyek megtizedelnék a lakosságot.
Villamos erőművek beruházása esetén nagyon fontos az életciklus elemzés, annak vizsgálata, hogy egyrészt az erőmű teljes élettartama alatt mennyi villamos energiát lehet megtermelni, másrészt, hogy az erőmű felépítése, működtetése, valamint az élettartamának letelte után a lebontása, és a hátramaradó hulladékok ártalmatlanítása során összesen mennyi költségre, környezet terhelésre és balesetre lehet számítani.
Nagyon fontos az erőmű szabályozhatóságának kérdése, mert a villamos energia továbbító-elosztó hálózat energiát tárolni nem tud, ezért gondoskodni kell arról, hogy abba minden pillanatban annyi villamos energia legyen betáplálva, amennyi a fogyasztás és a hálózati veszteségek összege, ellenkező esetben felborul a rendszer stabilitása, ami súlyos üzemzavarokhoz vezet.
Érdemes áttekinteni, hogy melyek azok a legfontosabb „megújuló” energiák, amelyek széles körű alkalmazását az EU hivatalos politikája az adófizetők pénzéből támogatja.
Indokolt annak vizsgálata is, mennyire lehet reális a paksi atomerőmű kiváltása „megújuló” energiákkal, ahogyan azt egyes radikális „zöld” szervezetek javasolják.
Szélenergia
Szélenergia termeléséhez főleg három lapátos szélerőműveket építenek. Ezek névleges teljesítménye 1–6 megawatt között van. Leggyakoribb a 2–2,5 MW körüli teljesítményű változat, amelynél kb. 100-120 méter (30-40 emelet) magas vasbeton torony tetején forog a mintegy 80-90 méter átmérőjű szélturbina.
A szélturbinák akkor adják le a névleges teljesítményt, ha a szélsebesség legalább 14 m/sec. Efölött a teljesítmény nem növekszik, és egy bizonyos szélsebesség fölött a turbinát biztonsági okból le kell állítani. Ugyancsak le kell állítani a turbinát, ha zivataros időben villámok csapkodnak a lapátokba. Magyarországon a szélsebesség széles határok között ingadozik, átlagos értéke 6-7 m/sec körül van. Ennek megfelelően a szélturbinák névleges teljesítményének mintegy 20-22 %-át lehet ténylegesen hasznosítani.
Ha a Paksi atomerőmű éves áram termelését akarnánk szélerőművekkel pótolni, 4-5 ezer ilyen felhőkarcoló méretű szélerőművet kellene felépíteni. A turbinák (szélkerekek) teljes hatáskeresztmetszete pedig meghaladná a 25 millió négyzetmétert.
A széljárásokra olyan hatása lehetne, mintha építenénk az ország közepén egy 250 kilométer hosszú, 100 méter magas szélfogó falat.
További probléma a szélerőművek ingadozó teljesítménye, amely miatt a hálózati stabilitás fenntartása nagyon költséges szabályozási beavatkozásokat igényel. Nem véletlen, hogy a szélenergia sokkal drágább, mint a hagyományos erőművek által termelt villamos energia, és csak nagyon jelentős állami támogatás esetén rentábilis.
Napenergia
A Napból olyan sok energia sugárzódik a Földre, hogy délben, merőleges beesés esetén minden egyes négyzetméter felületre kilowatt nagyságrendű besugárzási teljesítmény jut.
A napenergia gazdaságos lehet fűtéshez és meleg víz készítéshez, és kifejlesztettek olyan megoldásokat is, amelyeknél napenergiával klímaberendezéseket működtetnek hőszivattyú segítségével. Villamos áram termeléséhez a napenergia nagyon költséges.
A napenergia teljesítmény ingadozása jobban kiszámítható, mint a szélenergia esetén, hiszen abban biztosak lehetünk, hogy éjjel nem süt a Nap, nappal pedig a déli órákban számíthatunk nagyobb teljesítményre, mert ilyenkor még felhős égbolt esetén is kinyerhető lehet valamekkora hasznosítható energia. Ráadásul a napenergia nagyságrendekkel nagyobb mennyiségben áll rendelkezésre, mint a szélenergia. De azért a hálózat szabályozási problémáit ez a megoldás is erősen terheli.
Napelemek alkalmazása nagy mennyiségű hálózati villamos energia termeléshez nagyon költséges. Ráadásul a napelemek élettartama korlátozott, szabadtéri működés esetén a teljesítményük fokozatosan csökken, rendszeres tisztításuk, karbantartásuk, valamint a napelemek tönkremenetele után hátramaradó veszélyes elektronikus hulladékok ártalmatlanítása jelentős költséggel jár.
Ha a Paksi atomerőmű teljesítményét akarnánk napelemekkel kiváltani, 15-20 millió négyzetméter felületet kellene napelemekkel borítani.
Vannak a napelemeknél gazdaságosabban működő naperőművek is. Az egyik megoldásnál parabolatükrökkel kazánt fűtenek, és gőzturbinákkal termelik a villamos áramot. A kazán hőkapacitása képes lehet kiegyenlíteni a napsugárzási erősség ingadozását, és ez enyhíti a hálózati instabilitás problémáját.
Még jobb megoldás a napkémény (termik erőmű), amelynél nagy területű mesterséges üvegházat alakítanak ki, amelyből a meleg levegő egy magas kéményben felfelé áramolva szélturbinákat működtet. Az üvegház jól tárolja a felhalmozott hőenergiát, így az erőmű akár napi 24 órán keresztül folyamatosan működhet. Ilyen erőműveket építettek Spanyolországban és Ausztráliában, ahol a napsütéses órák száma igen jelentős.
Biomassza energia
Szerves hulladékokból jelentős hőenergia állítható elő, fűtéshez, meleg víz készítéséhez, és villamos energia termeléshez. Szerves bomlásból keletkező biogázból is termelhető villamos energia, esetleg a gázt földgázzal keverve. Azonban ezek hasznosításánál is minden gáznemű égéstermék, még a vízgőz is, üvegház gáz. Magas hőmérsékleten történő égetés során a szerves üzemanyagban, valamint a hozzáadott levegőben lévő nitrogén egy része is oxidálódik, márpedig a nitrogén oxidok nagyságrendekkel hatékonyabb üvegház gázok, mint a széndioxid. A mezőgazdasági hulladék pedig általában gazdaságosabban hasznosítható komposztálással a termőtalaj regenerálása érdekében, miközben a biomassza erőművek teljes életciklusra vonatkoztatott üvegházgáz kibocsátási egyenlege nem sokkal jobb, mintha földgázból állítanánk elő ugyanazt az energiát.
Példaként említhető a tervezett, de meg nem valósult 50 MW teljesítményű szerencsi szalmaerőmű, amelyhez 50-60 km körzetből gyűjtötték volna össze a szalmát. A paksi atomerőmű kiváltásához mintegy 40 darab ilyen biomassza erőművet kellene felépíteni az ország 93 ezer négyzetkilométer területén, ezek mindegyikéhez biztosítani kellene egy-egy 50 kilométeres szalma begyűjtési körzetet. Ez azt jelenti, hogy az erőművek üzemanyag ellátásához fel kellene használni az országban rendelkezésre álló minden mezőgazdasági termőterületet.
Geotermikus energia
A geotermikus hőenergia a Föld közepében zajló nukleáris bomlásokból ered. Úgy is mondhatjuk, hogy a talpunk alatt egy kb. 40 millió megawatt teljesítményű – természetes eredetű – atomerőmű működik.
A geotermikus energia nem tévesztendő össze az ún. földhővel, amelyet fűtési célra néhányszor 10 méter mélységből hozhatunk fel hőszivattyúval, ahol a talaj hőmérséklete télen-nyáron nagyjából állandó, köszönhetően a felszínt melegítő napsugárzás hatására kialakuló, lefelé irányuló hőáramlásnak.
Ha a „valódi” geotermikus energia teljesítményét elosztjuk a bolygó kb. 510 millió négyzetkilométer területével, kiadódik, hogy az átlagos négyzetméterenkénti teljesítmény a tized wattot sem éri el, vagyis kisebb, mint egy zseblámpa elem teljesítménye. Geotermikus energiát ezért gazdaságosan csak aktív vulkánok közelében lehet termelni, ilyen helyen azonban nagy a földrengés kockázata.
A Kárpát Medence alatt a földkéreg az átlagosnál vékonyabb, ezért itt a geotermikus teljesítmény az átlagnál valamivel nagyobb, helyenként eléri a 110-120 mWatt/m2 mértéket. Ennek alapján tervbe is vettek egy kb. 10 megawattos geotermikus erőművet. Ehhez találtak néhány km mélységben egy 2-3 köbkilométer térfogatú, kb. 10 milliárd tonna tömegű, 250 fok hőmérsékletű kőzet képződményt, amelynek a hőenergiájával működtethető lenne az erőmű. A működés során azonban a kőzet hőmérséklete kb. 20-25 év alatt 170-180 fokra csökken, és akkor a kitermelést le kell állítani.
A modellszámítások azt mutatták, hogy a nevezett kőzet tömb mintegy 3000 év alatt tudna ismét felmelegedni 250 fokra. Kérdés, hogy nevezhető-e ez még egyáltalán „megújulónak”.
Ha pedig a paksi atomerőmű teljesítményét akarnánk ilyen módon kiváltani, ehhez 200 darab ugyanilyen teljesítményű geotermikus erőművet kellene megvalósítani, de ennek a reális lehetősége műszakilag kizárható.
Ami pedig a termálvíz hőenergia célú kitermelését illeti, ez környezetre veszélyes anyagokat (nehézfém vegyületeket, és radioaktív izotópokat) tartalmazhat, ezért élővízbe kibocsátani csak gáztalanítás, tisztítás, ülepítés, sótalanítás után megengedett, vagy pedig gondoskodni kell a hőenergia kinyerése után a visszasajtolásról, amely azért is indokolt, mert különben a talajban a nyomás és ezzel a termálkút hozama előbb-utóbb lecsökken.
Vízenergia
A világon felhasznált összes „megújuló” villamos energia mintegy 90%-a vízenergia, és az alkalmazását az EU is támogatja. Ezen nem is lehet csodálkozni. A vízerőművek élettartama a legnagyobb a villamos erőművek között. Példaként említhető az amerikai 120 éves Niagara erőmű, és a 80 éves Hoover Gát erőmű, amelyek még legalább egy további évszázadig termelnek olcsón, és megbízhatóan villanyáramot.
A teljes életciklus alatt megtermelt áramhoz képest ezeknél a legalacsonyabb a költség és a káros anyag kibocsátás, a legkisebb a helyigényük, és az ökológiai lábnyomuk. Ráadásul a vízerőművek teljesítménye könnyen és egyszerűen szabályozható, nem függ az időjárás szeszélyeitől. Bár a hazai lehetőségek korlátozottak, azonban a Dunán, a Tiszán, és a Dráván felépíthető vízerőművekkel elérhető lenne legalább 1000 MWatt körüli beépített (névleges) teljesítmény, ami a paksi atomerőmű teljesítményének a fele. Csak remélni lehet, hogyha majd egyszer csillapodik a politikai indítékú hazai vízlépcső ellenes hisztéria, ez a kérdés ismét napirendre kerülhet.
Dr. Héjjas István
nyugdíjas aranydiplomás mérnök
energetikai szakértő
