Megújuló energiaforrások Magyarországon
Az Európai Unió 2007. márciusában elfogadott klímapolitikájának célja kettős: egyrészt csökkenteni az üvegházhatású gázok kibocsátást, másrészt alkalmazkodni a klímaváltozáshoz. Az utóbbi célkitűzés szellemében valósult meg Magyarországon 2003-2006. között a VAHAVA-program, ami a klímaváltozás hatásainak feltárásával, és az arra adható válaszokkal foglalkozott. A program eredményeképpen született meg a Nemzeti Éghajlatváltozási Stratégia.
Az Európai Unió vállalásai a klímaváltozás mérséklése érdekében élen járónak nevezhetők, miután pl. az üvegházhatású gázok kibocsátását az ún. kyotói-vállalásoknál nagyobb mértékben kívánják csökkenteni (20 %-al) 2020-ig. Ezen kívül a tagállamok célkitűzései között szerepel az energiahatékonyság 20 %-os növelése, a megújuló energiák arányának 20 %-ra növelése, valamint a bioüzemanyagok részarányának 10 %-ra növelése.
Magyarország lehetőségei a megújuló energiaforrások terén jónak mondhatók. Az ország adottságai megfelelők a geotermikus energia kiaknázására, a szél energiájának hasznosítása is gazdaságos, jelentős mennyiségű biomassza áll rendelkezésünkre stb.
A víz energiájának kiaknázása terén is vannak perspektívikus lehetőségeink. A víz feltételesen megújuló energiaforrás (a megfelelő minőségű víz nem áll korlátlan mennyisében rendelkezésre), ugyanakkor jelentős potenciállal kecsegtet, elsősorban törpe vízierőművek révén. Becslések szerint Magyarországon 30 %-al bővíthető a közeljövőben a vízenergián alapuló áramtermelés. Jelenleg a Rábán és a Hernádon, ill. mellékfolyóikon üzemel a hazai kis- és törpe vízerőművek döntő többsége (pl. Rába: Ikervár; Hernád: Gibárt, Felsődobsza).
Jellemző, hogy a ma üzemelő 100 kW-nál kisebb teljesítményű vízierőművek kb. 58%-a a II. világháború előtt épült. A hazai lehetőségek az alapvetően kis esésű, de kedvező hidrológiai és topográfiai adottságokkal rendelkező vidékeken teszik lehetővé a törpe vízierőművek üzemeltetését, így pl. a Hernádból kiágazó Bársonyos csatornán öt törpe vízerőmű üzemel. Az utóbbi években a Rábára, Körösre és a Hernádra terveztek egyenként 1,7-1,8 megawatt teljesítményű törpe vízerőművet, a Rábán Nick-nél, a Körösön Békésszentandrásnál, a Hernádon Hernádszurdokinál.
A nap energiájának hasznosítása szempontjából Magyarország a közepes adottságú országok közé tartozik (1. ábra). A napenergia közvetlen alkalmazása (hőenergiaként ill. elektromos energia előállításával) lehet passzív és aktív. A passzív alkalmazáshoz nincs szükség külön berendezésekre, napkollektorokra stb., elegendő az épületek megfelelő tájolása, a nagyméretű üvegfelületek alkalmazása, megfelelő árnyékolással kombinálva.
A napenergia aktív hasznosítása során elsősorban napkollektorok (2. ábra) segítségével állítják elő a melegvizet, valamint kedvező időjárási feltételek (elegendő napsütés) mellett fűtésrásegítésként is alkalmazhatók. A napsugarak összegyűjtött energiájával elektromos áram is termelhető, ez az alkalmazás azonban napjainkban még elmarad a melegvíz-előállítás és a fűtésrásegítés mellett.
Forrás: www.zoldtech.hu
1. ábra: A napsugárzás időtartama Magyarországon
Forrás: www.zoldtech.hu
2. ábra: A sík napkollektor felépítése
Magyarországon a napenergia részaránya az energia előállításában alacsonyabb, mint ami lehetőségeinkből adódna. Ennek egyik legfőbb oka, hogy a napenergiát hasznosító berendezések jelenleg még túlságosan költségesek, így megtérülésük időtartama, elterjedésük a technikai fejlődés mellett erősen függ a hagyományos energiafajták árától.
Hazánkban jelenleg kb. 10-12 cég foglalkozik napkollektorok gyártásával, forgalmazásukkal kb. 50. Az országban a beépített napkollektorok összes felülete kb. 40-50 ezer m2, míg a napenergia hasznosítása terén hasonló adottságokkal rendelkező Ausztriában a beépített napkollektorok összfelülete meghaladja 3 millió m2-t. A napenergia hazai alkalmazására példaként több középület említhető (pl. szegedi kórház, pusztataskonyi szociális otthon stb.). Ezekben az esetekben uniós pályázati források segítségével a melegvíz-szolgáltatás biztosítására és fűtésrásegítésként, sőt, kísérleti jelleggel (Szent István Egyetem kollégiuma) villamosenergia előállítása céljából hasznosítják a nap energiáját. A ma még elvétve jellemző alkalmazások mellett azonban a napenergiát valamennyi lakóház hasznosíthatná.
A szélenergia felhasználása napjainkban Magyarországon is felfutóban van. Versenyképes villamos áram erős, egyenletes légáramlatokkal állatható elő. Ezért a szélenergia hasznosításához elengedhetetlen a széltérkép ismerete (3. ábra), ill. a kiválasztott területen részletes szélmérések végzése.
Forrás: www.zoldtech.hu
3. ábra: Magyarország széltérképe
Jelenleg a világ szélenergia-iparának 90 %-a Európában összpontosul. Dánia energiaszükségletének 20 %-a, Németország és Spanyolország esetében 5-5 %-a származik szélenergiából.
Magyarország a mérsékelten szeles területek közé tartozik. A szélenergia biztonságos hasznosítása – szélmotoros formában – az évi lineáris 6 m/s átlagsebesség felett ajánlott. Magyarország átlagos adottságai ennél kedvezőtlenebbek, az országra a kis és a közepes szélsebesség (2-6 m/s) jellemző. Kiaknázható szélenergia-kincs elsősorban az ország észak-nyugati és dél-keleti területein található. Erre alapozva becslések szerint 2010-ig a villamosenergia-termelés 1 %-a származhat szélenergiából. Jelenleg az országban mintegy 30 szélerőmű működik (pl. Kulcs, Mosonszolnok, Mosonmagyaróvár, Inota, Erk, Vép, Újrónafő, Szápár stb.), de több, mint 180 szélerőmű engedélyeztetése van folyamatban. A tervezett szélerőművek közé tartozik: Sopronkövesd, Lébény, Németkér, a Bakonyban 55 db széltorony, 30 toronyból álló szélfarm Hárskúton, 50 torony a Répce völgyében stb.
A hazai lehetőségek ismeretében a kisebb teljesítményű (230 W – 10 kW), 15-75 m magasságú szélmotorok alkalmazása megfelelő. Ezek a szélkerekek tanyavillamosításra, vízszivattyú-tápegység ellátására (ivóvíz, öntözővíz), halastavak, szennyvíztavak dúsítására, távközlő állomás, szárítóberendezés, villanypásztor, belvízátemelő szivattyú működtetésére, melegházak, fóliasátrak tápegységének ellátására stb. alkalmazhatók.
A hazai villamosenergia-hálózat jelenleg – további hálózatfejlesztés nélkül – mintegy 330–350 megawatt szélerőmű-teljesítmény integrálására képes. Ez egyben az egyik fő korlátozó tényező a szélerőművek elterjedése előtt, amihez hozzájárul, hogy az energiatermelésre alkalmas szél általában nem akkor jelentkezik, amikor megnövekszik az energiaigény és plusz kapacitásra van szükség, az alkalmanként jelentkező többletenergia hálózatba táplálása pedig problémát okozhat.
A Magyarországon jelen lévő, szélenergia-hasznosításban érdekelt vállalkozások részvételével tervezett szélerőmű-beruházások számáról, a beruházások összegéről ad tájékoztatást a 4. ábra.
A kisebb erősségű szelek energiájának felhasználása érdekében jelenleg folynak kísérletek. A kutatások olyan szélkerekek megalkotására irányulnak, amelyek hatékonyan tudnak áramot termelni váltakozó irányú és eddig gazdaságosan nem felhasználható erősségű szelekből is (5. ábra).
4. ábra: Tervezett szélerőmű-beruházások Magyarországon
Geotermikus energiából Magyarország a jól ellátott országok közé tartozik. Ennek oka a magas geotermikus gradiens (100 m-re eső hőmérséklet emelkedés a Föld belseje felé haladva), ami az átlagos 3 °C/100 m-hez képest 5 °C/100 m.
Annak ellenére, hogy Magyarország jelentős geotermikus energia készletekkel rendelkezik, a kapacitás nehezen kitermelhető. Ezzel együtt a geotermikus energia felhasználása 2010-ig a biogázból származó energiatermelésnek akár 4-6 –szorosát is elérheti.
A magas geotermikus gradiensnek köszönhetően a 2 ezer méteres mélységbe fúrt lyukakon lepumpált hidegvíz 200 fokosan érkezik vissza, ami hő- és villamos energia termelésére egyaránt alkalmas. A geotermikus energiának az így előállított része tekinthető teljes mértékben megújulónak, miután termálvízkincsünk zöme csak geológiai léptékben képződik újra. A termálvíz jelenlegi hasznosításával kapcsolatban problémát jelent, hogy a termálvíz-hasznosítás túlnyomó részben hőhasznosítással egyenlő, aminek műszaki színvonala általában alacsony, hatásfoka kicsi. Hasznosítási hatásfokot növelő hőszivattyúkat jelenleg sehol sem alkalmaznak, és geotermikus alapú villamosenergia-termelés sincs egyelőre. A jövőben cél a többlépcsős hasznosító rendszerek létrehozása, amelyben a melegvíz fűtési célú és balneológiai alkalmazása, valamint a villamosenergia-termelés egyaránt szerepel. Jelenleg villamosenergia-termelést szolgáló geotermikus erőmű Magyarországon nem üzemel, tervek azonban vannak, így pl. a Zala megyei Iklódbördőce határában 2009-re terveznek egy 2-5 mW teljesítményű erőművet felépíteni, ami Kelet-Európa első geotermikus erőműve lehet.
A Föld belső hőjének hasznosítása a talajhő hasznosításával is megvalósítható. Napjainkban már Magyarországon is vannak olyan épületek, amelyek fűtését és hűtését hőszivattyúval oldották meg. A rendszer kiépítése költséges, azonban alkalmazásával környezetbarát és olcsó módon biztosítható fűtéshez és hűtéshez egyaránt a szükséges energiaigény.
A biomassza felhasználása Magyarországon a megújuló energiaforrások között az egyik legnagyobb lehetőséggel kecsegtető energiahordozó, amely áramtermelésre és üzemanyag előállítására egyaránt alkalmas.
Előnyei közé tartozik, hogy a biomasszából előállított áram egyenletes és állandóan rendelkezésre áll.
Itt bővebben azért nem tárgyaljuk a biomasszából előállítható energiát, mert azt erőművekben állítják elő, ami a családok részére nem kivitelezhető mód.
Családok részére a háztartási kiserőműveket ajánljuk felszereltetni a villanyszerelővel, amely napelemekből, vagy napelemes cserepekből áll.
A napelemes áramellátó rendszerek hálózatra táplálására már Magyarországon is van lehetőség. A hálózatra táplálás a napelemes rendszereknél a háztartási méretek esetében is különösen előnyös megoldás. Ahol van villamos hálózat ott minden esetben alkalmazható ez a költségkímélő és praktikus kialakítás. A hálózatra tápláló rendszerek elsőszámú előnye, hogy nincs szükség akkumulátoros energiatárolásra, mert ezt a funkciót a hálózat veszi át. Az ilyen napelemes rendszerek esetében valamilyen módon mérik a napelemek által termelt villamos energiát, háztartások esetében ezt un. ad-vesz villanyórával, amely mindkét irányban tud számolni. Amikor használjuk az elektromos berendezéseinket, akkor a megszokott irányú mérés történik, amikor pedig a napelemeink termelnek, de ennél az áramtermelésnél kevesebbet vagy egyáltalában nem fogyasztunk áramot, akkor visszafelé forog a villanyóránk. A köztes állapotokban pedig annak megfelelően számol a fogyasztásmérő, amely irányban nagyobb az energiaáramlás. Másik hatalmas előnye a hálózatcsatolt rendszereknek, hogy nem vagyunk kiszolgáltatva a téli napenergia szűkének. A napelemes rendszer a megszokott fogyasztásunkat figyelembe véve úgy tervezhető meg, hogy annak nagy részét a nyári félévben termelhessük meg, így kevésbé érdekes a téli energiatermelés. A fogyasztás változatlan módon működhet, így a konnektorba csatlakoztatott berendezések továbbra is onnan láthatóak el, de e mellett egy önálló „kis erőművet” építhetünk a háztetőre, amely automatikusan termeli az energiát. Az ilyen rendszerek fontos része a hálózatra tápláló inverter, amely sok szempontból speciális. Egyrészt alkalmas arra, hogy a napelemek energiáját a villamos hálózatnak megfelelően táplálja vissza, de arra is képes, hogy érzékelje az áramkimaradást, amikor az is megszakítja a visszatáplálást. Mindez azért fontos, hogy egy esetleges hálózat karbantartás esetén, amikor a szolgáltató szünetelteti a szolgáltatást, véletlenül se történjen baleset az általunk betáplált villamos áramellátás miatt. Az ilyen rendszereknél alkalmazott inverterek engedély kötelesek és a hálózatra táplálás engedélyeztetésekor kizárólag engedéllyel rendelkező eszközöket fogadnak el a szolgáltatók. A háztartási kiserőműnek nevezett visszatápláló rendszerek terjedése jelenlegi szinten nem okoz villamos rendszerirányítási zavarokat, mivel a megtermelt energia gyakorlatilag a legközelebbi háztartásokig jut el, majd ott felhasználásra kerül, nem jut vissza a szolgáltatókhoz. A háztartási napelemes kiserőművek tehát azt a célt szolgálják, hogy a saját villamos áram fogyasztásunkat éves szinten saját magunk tudjuk megtermelni.
Más célból létesülnek és más lehetőséget jelentenek az un. napelemes kiserőművek, amelyek más kategóriába is tartoznak. Ilyen napelemes kiserőmű létesítése 50 kW-os beépített napelem teljesítményig lehetőséget ad arra, hogy az áramszolgáltatóval egyedi szerződésben rögzített megállapodás szerint termeljünk a hálózatra és a megtermelt energiát értékesítsük. Mivel a zöld-energiatermelés kiemelten fontos az EU irányelvek szerint, így a környezetbarát megújuló energiaforrások által megtermelt villamos energiát a szolgáltatók kötelesek átvenni a termelőtől. Ennél a kategóriánál nagyobb napelemes rendszerekre, naperőművek létesítésére is van lehetőség, melyre ismét más szabályok vonatkoznak. Ilyen naperőmű létesítését olyan helyszínen érdemes megvalósítani, ahol az országon belül is a legnagyobb az éves napsütés intenzitás, legtöbb a napsütéses órák száma. Megoszlanak a vélemények arról, hogy a napelemes erőművek létesítésekor a beépített napelemeket fixen vagy mozgatható állványokra telepítsék. A mozgatás, napkövetés elméletileg akár 40%-kal is több energiatermelést biztosítat, de a napkövető berendezések meghibásodásának nagyobb a valószínűsége, mint a fixen telepített napelemek meghibásodása. Más döntési szempont, hogy a drágább napkövető berendezés rentábilis lehet-e az olcsóbb fix tartószerkezetnél. Általában ott választják a mozgatható napelemes rendszereket, ahol a telepítés helye szűk keresztmetszetet jelent vagy drága a létesítés helyszínének ára.
Míg a hagyományos napelemes tábla négyzetméternyi egysége kb. 250-290 ezer forintba kerül, plusz meg kell hozzá vásárolni a tartószerkezetet, addig a napelemes cserép négyzetmétere 200 ezer forint alatt maradhat – mondta el Tóth Miklós. Magyarországon olcsóbban kívánják értékesíteni a terméket, ehhez 12 havi kamatmentes kölcsönkonstrukciót dolgoznak ki. 10 darabos egységcsomagban gondolkodnak, de később egyenként is lehet bővíteni a készletet.
Tóth Miklós és találmánya
Mennyi energiát termel?
Egy négyzetméternyi napelemes cserép 200 W elektromos áramot képes termelni, ezért ha egy ház tetőszerkezetét 300 nm-re saccoljuk, akkor csúcsidőben, vagyis nyáron 60 kW energiával számolhatunk egy lakóépület esetében. Tóth Miklós reméli, hogy 5 éven belül piacvezetők lehetnek Magyarországon a hungarikumnak számító termékkel. A lehetőségek határa a csillagos ég, hiszen bár egzakt adatok nem állnak rendelkezésre, de szakértők úgy kalkulálnak, hogy 10 millió cserép maximum 1 %-a lehet az összhazai cserépállománynak.
Mi a különlegessége?
A sík napelemes táblarendszerek hátrányai közé sorolhatók, hogy nem esztétikus formában jelennek meg, valamint jelentős súllyal bírnak. Míg ennek a hungarikum-terméknek a súlya kb. egyharmada a tetőn kialakított héjazatnak. Az újrahasznosítási arány pedig eléri a 80 %-ot. A napelemes cserép további előnye, hogy nemcsak délben jó a hatásfoka, amikor a nap sugara merőlegesen éri a napelemet, hanem gyakorlatilag reggel héttől délután ötig mindig adódik megfelelő felület. Így összességében kb. 60-70 %-kal nagyobb az energiahozama mint a hagyományos terméknek. Ráadásul árnyékban is működik, hiszen a visszaverődött fényt is hasznosítja. A felülete üveg helyett egy teflonszerű anyag, amelynek 10 %-kal jobb a fényáteresztő képessége, valamint kétszer hosszabb az élettartalma, mint a kapható napelemes rendszereknek. Beépített akkumulátorral fogják gyártani, ekkor a napközben megtermelt energiát 8-10 óráig tárolja, vagyis 24 órás felhasználást tesz lehetővé.
