Atomerőmű, 2005 (28. évfolyam, 1-12. szám)
2005-11-01 / 11. szám
4. oldal ATOMERŐMŰ 2005. november A megújuló energiaforrások helye a villamosenergia-ellátásban Vannak fogalmak, amelyeket gyakran úgy használunk, hogy nem gondolkodunk el igazi jelentésükön. Vannak fogalmak, amelyeket egymással összekapcsolunk, mert azt gondoljuk, ugyanazt jelentik. így vagyunk ezzel, amikor alternatív energiaforrásokról beszélünk. Dr. Aszódi Attila, a BME Nukleáris Technikai Intézetének igazgatója arra hívja fel a figyelmet, hogy helytelenül használjuk ezt a kifejezést a megújuló energiaforrásokra. Az „alternatív” szó jelentéséből eredően az „ alternatív energiaforrás ” kifejezés egy olyan másik energiaforrást jelent, amely a jelenleg alkalmazott energiaforrásokat helyettesíteni tudja. Képesek-e a megújuló energiát (víz, biomassza, geotermikus energia, nap, szél) hasznosító megoldások helyettesíteni a ma széles körűen alkalmazott nagy teljesítményű fosszilis tüzelésű erőműveket, vagy éppen az atomerőműveket? Dr. Aszódi Attila szerint e kérdés eldöntéséhez érdemes egyenként megvizsgálni a megújuló energiaforrásokat. VÍZENERGIA Sokan elfeledkeznek róla, hogy az egyik legszélesebb körben alkalmazott megújuló energiaforrás a vízenergia. Japánban és Nyugat-Európában a gazdaságosan kihasználható vízenergia-potenciál több mint 60%án már vízerőművek működnek. Az egyes országok megújuló energiaforrás-hasznosításáról szóló statisztikai adatai mindig magukban foglalják a vizerőműveket is. Ezek az erőművek rendkívül megbízható elemei a villamosenergia-rendszemek. Ugyan nagy beruházási költséggel létesíthetőek és jelentős tájmódosítással is jár a felépítésük, de üzemeltetésük már olcsó és stabil. A vízerőművek nagy segítséget adnak a villamosenergia-rendszer szabályozásában, az igények és a termelés állandó egyensúlyban tartásában, hiszen ezek az egységek általában gyorsan fel- és leterhelhetőek. Sőt, bizonyos speciális, ún. szivattyús tározós vízerőművek lehetővé teszik, hogy - olcsó éjszakai árammal vizet szivattyúzva egy magasabban fekvő víztározóba - áramot lehessen kis veszteséggel tárolni, amit aztán a rendszer nagy áramigényű időszakaiban újra fel lehet használni. Hazánkban jelenleg csak néhány, kisebb vízturbina működik, és ha nem vesszük figyelembe a meghiúsult nagymarosi vízlépcső megépitésének lehetőségét, Magyarország mind a domborzati viszonyok (az ország jelentős része gyakorlatilag sík, alföldi terület), mind a csapadék mennyisége miatt kedvezőtlen adottságokkal rendelkezik a vízenergia nagymértékű hasznosítására. Más a helyzet például Ausztriában, ahol az ország területének 70%-át az alig lakott és mezőgazdasági művelésre alkalmatlan Alpok hegyvonulatai fedik, ahol sok a 3000 méter feletti hegycsúcs, és az éves csapadékmennyiség a magyar átlag több mint kétszerese. Ausztria emiatt nagy arányban támaszkodhat villamosenergia-termelésében a vízerőművekre. BIOMASSZA A megújuló energiahordozók közül hazánkban a biomassza hasznosításának vannak a legnagyobb lehetőségei. A biomassza alatt a gyakorlatban döntően fatüzelést értünk, ami azért kerülhet a tiszta megújuló energiaforrások közé, mert a fa élete során szén-dioxidot von ki a légkörből, és oxigént termel, ami ellensúlyozza, hogy elégetésekor mégiscsak történik szén-dioxidkibocsátás. Természetesen a fa eltüzelése csak akkor lesz megújuló energia felhasználása, ha gondoskodunk a kitermelt fa helyén az erdő újratelepítésé-Dr. Aszódi Attila ről, a növényzet hosszú távú fennmaradásáról és egyensúlyáról. A fa mellett egyéb, gyorsan növekvő növényfajták is szóba kerülhetnek, amelyek sok, mezőgazdasági termelésből kivont területen termeszthetőek lennének. Meg kell említeni, hogy a fa- és fűfélék, valamint a faipari és mezőgazdasági hulladékok eltüzelése során a szén-dioxid mellett számos más, az egészségre és a légkörre káros gáz keletkezik (pl. nitrogén-oxidok), emiatt nagyon fontos, hogy a biomassza elégetése korszerű tüzelőberendezésekben történjen, és az üzemeltetők itt is törekedjenek a kibocsátások csökkentésére, a minél tisztább üzemre. Ha megvizsgáljuk néhány fafajta futőértékét, akkor azt találjuk, hogy ezek magasabbak, mint például a lignité, amit nagyerőművekben égetnek el. A felhasználási korlátot az jelenti, hogy egy adott földterületen a megtermelhető fa mennyisége nem növelhető tetszőlegesen. Az eltüzelhető fa és száraznövény mellett figyelembe lehet még venni a szennyvíztisztításból nyerhető biogáz gázmotoros hasznosítását, amiből hazánkban elméletileg 100 MW kapacitást lehetne létesíteni, valamint a válogatottan gyűjtött hulladék elégetését, ami 80 MW kapacitást tehetne ki, amennyiben majd a hasznosítás valamennyi feltételét meg tudjuk teremteni. Ha ehhez hozzávesszük az előbb említett fa és száraznövény eltüzelését, akkor hoszszabb távon elméletileg akár a 200- 230 MW összteljesítmény is elérhető ezekből az energiahordozókból Magyarországon. Ez a mennyiség a jelenlegi beépített teljes magyar erőművi teljesítmény 2,5-3%-a. SZÉLENERGIA Mostanában a legtöbb szó a szélenergiáról esik. A szélerőművek látványos létesítmények; a lassan, méltóságos nyugalommal forgó szélkerekek kedvenc fotótémái az újságoknak. Valójában a szélerőműveket olyan helyre érdemes telepíteni, ahol a 10 m magasságon mért szélsebesség éves átlaga meghaladja a 4 m/s értéket. Ilyen terület Magyarországon például Mosonmagyaróvár környéke. Ennél természetesen sokkal kedvezőbbek a tengerparti területek azokban az országokban, ahol van ilyen. A szélenergia hasznosításában élenjáró szerepet tölt be Németország, ahol 2004-ben az összes beépített szélerőművi teljesítmény megközelítette a 17.000 MW-ot. Ezekkel a szélkerekekkel állítják elő az egyévi német villamosenergia-termelés 4,7%-át. Dr. Aszódi Attila arra hívja fel a figyelmet, hogy a számokat részleteiben meg kell néznünk ahhoz, hogy valóságosan értékelni tudjuk, mire is alkalmasak ezek a szélkerekek. Az egyik nagy német energiaszolgáltató cég, az E.ON - amely a német szélkerekek közel felét üzemelteti - már második alkalommal tett közzé az interneten egy elemzést (Windreport), amelyben nagyon érdekes adatokat olvashatunk. A nagy beépített teljesítmény ellenére ezek az egységek a gyakorlatban kis hatékonyságú elemei a villamosenergiarendszemek. A német szélkerekek éves átlagos kihasználása 16% (az atomerőművek 85-90% körüli éves kihasználási tényezővel működnek). A fő problémát az okozza, hogy a szélsebesség széles határok között és szeszélyesen változik, amelynek az előrejelzési pontossága - a modem technika alkalmazása ellenére - jelentősen elmarad a napi hőmérséklet és a csapadékmennyiség előrejelzési pontosságától. A szélerőműveknél nagyon kis pontossággal lehet megmondani, hogy a következő hetekben, napokban vagy órákban mennyi áramot lesznek képesek a berendezések előállítani, erre az információra azonban nagy szükség lenne ahhoz, hogy a villamosenergia-rendszer szabályozását tervezni lehessen. Ezen túl probléma, hogy nemcsak a szélerőművi termelés előrejelzése pontatlan, hanem a tényleges hálózatra adott áram mennyisége is széles határok között és gyorsan változik. Emiatt a szélkerekek „mögött” a hálózatra kapcsolt szélerőművi kapacitás 90%-ának megfelelő tartalékot kell tartani más, konvencionális (tipikusan gáz, olaj vagy ritkábban széntüzelésű erőműben) - a tartaléknak a hálózattal párhuzamosan kapcsolva, a névlegesnél sokkal kisebb teljesítményen, folyamatosan működnie kell csak azért, hogy amikor csökken a szélerősség, a kieső „széláramot” pótolni lehessen. Ez jelentős többletköltséget jelent a villamosenergia-rendszer szintjén, és természetesen felesleges szén-dioxid-kibocsátással is jár annak ellenére, hogy a szélkerekek maguk nem termelnek szén-dioxidot. A szélerőművek nagyon drágán állítják elő a villamos áramot, és a közeljövőben nem is várható olyan technológiai áttörés, ami a termelést olcsóbbá tenné - teszi hozzá a szakember. Például Németországban az előbb említett E.ON-elemzés szerint 1 kWh villamos energia előállítása szélerőműben tavaly 9 eurócentbe került (22-23 Ft). Az atomerőművekben megtermelt áram ára csak kb. 2,5-3,5 eurócentet (6,2-8,75 Ft) tesz ki, ami tehát körülbelül harmada a szélerőművi áramárnak. A széllel kapcsolatos további probléma, hogy a legnagyobb villamosenergia-igények a nagy nyári kánikula (sok légkondicionálás) és a kemény téli fagyok (nagy fűtés) idején jelentkeznek, amelyek tipikusan rendkívül stabil légköri viszonyok között alakulnak ki, vagyis amikor az adott régióban nem fúj a szél. Tehát a szélkerekek pont akkor nem tudnak a fogyasztók segítségére lenni, amikor arra a rendszer nagy terhelése miatt a legnagyobb szükség lenne. Németországban csak a hatalmas állami támogatás mellett volt képes a szélerőműpark ilyen nagy mértékben fejlődni. A laikus fülnek akármennyire furcsán hangzik is, a szélkerekek csak bizonyos mennyiségű tüzelőanyag-megtakarításra alkalmasak, drága és a rendszerszabályozást jelentősen nehezítő elemei a villamosenergia-rendszemek. Az utóbbi időben a szélkerékgyártók Nyugat- Európában megerősödtek, amiben szerepet játszott a zöldek által támogatott német és osztrák kormányok pártfogása is. Most ezek a vállalatok megpróbálnak az új EU-tagállamok költségvetéséből támogatott beruházásokkal tovább terjeszkedni, hiszen ezek a létesítmények önmagukban nem gazdaságosak, a villanyt nagyon drágán termelik, és problémás az energiarendszerbe való illesztésük is. Dr. Aszódi Attila számításai szerint, ha például a paksi atomerőművet szeretnénk szélkerekekkel helyettesíteni, akkor Magyarország teljes területén kb. 10 000 darab szélkereket, azaz minden 3 km oldalú négyzetben egy ilyen egységet kellene elhelyezni. A „széláram” rossz előre jelezhetősége miatt pedig elkerülhetetlen lenne hazánkban is valamilyen nagyobb kapacitású, a rendszerszabályozást segítő szivattyús tározós vízerőmű építése is. NAPENERGIA A Napból hatalmas mennyiségű energia áramlik a Földre, ami a napenergiát a legfontosabb megújuló energiaforrássá teszi. Napenergiát hasznosítanak a növények, a nap földfelszínre eső hője mozgatja a légkört, hajtja a légáramlatokat és a nagy tengeri áramlatokat is. A napenergia közvetlen hasznosításának két fő területe van; az egyik a napkollektoros melegvíz-előállítás, amely a gázzal vagy az árammal működő vízmelegítők kiegészítéseként jól és - adott feltételek esetén - költséghatékonyan alkalmazható; a másik a napenergia közvetlen átalakítása villamos energiává, amelyet jelenleg az űrtechnikában és a nagyon kis fogyasztású eszközökben (karóra, kalkulátor, telefon, kisegitő világítás stb.) alkalmaznak. Energetikai léptékű villamosenergia-termelés napenergiával még hosszú ideig nem lesz kifizetődő, a költségek még a szélerőművi előállítás költségeit is legalább egy nagyságrenddel meghaladják. Mind a nap, mind a szélenergia esetében a költségek csökkenése mellett forradalmian új villamosenergiatároló eszközökre is szükség lenne az időjárási egyenlőtlenségek áthidalására, hiszen a jelenlegi akkumulátorok nemcsak kevés energiát tudnak tárolni, hanem nagyon sok, vegyileg veszélyes anyagot is tartalmaznák. GEOTERMIKUS ENERGIA Bolygónk belsejében óriási mennyiségű hő keletkezik, amelynek forrása a radioaktív bomlás. A felszín közelében a hőmérséklet a földkéregben 100 méterenként 3°C-kal növekszik. Ezt a hőt ott lehet hatékonyan megcsapolni, ahol az átlagosnál nagyobb a felszín közeli hőmérséklet-gradiens. A geotermikus energia szempontjából hazánk kedvező adottságokkal rendelkezik. Az országban sok helyen található melegvíz-forrás, amelyek hőjét hasznosítani lehet. Sajnos a reálisan hozzáférhető hő a földben viszonylag alacsony hőmérsékleten van jelen. Mivel a hatékony villamosenergia-termeléshez nagynyomású és magas hőmérsékletű gőzre van szükség, a geotermikus energia villamos energia előállítására gazdaságosan csak speciális esetekben vehető igénybe. Érdemes ezen a területeken az ország lehetőségeit kutatni, valamint a hő közvetlen hasznosítására gondolni, mint a termálfürdők vagy a fűtés - véli Dr. Aszódi Attila. NEM HELYETTESÍTŐ, HANEM KIEGÉSZÍTŐ Dr. Aszódi Attila szerint az a tény, hogy a megújuló energiaforrások a vízenergia és a biomassza kivételével ma nem képesek kiváltani a villamosenergia-rendszer nagyerőműveit, még nem jelenti azt, hogy hasznosításukkal nem kellene foglalkozni. Jelentőségük és szerepük abban áll, hogy fontos kiegészítő elemként szén-dioxid-kibocsátás nélkül működhetnek. Ugyanakkor tisztában kell lenni azzal, hogy a kiaknázható lehetőségek korlátozottak, és több megújuló energiaforrásnál az időjárás szeszélyeitől függ működésük. A szélkerék akkor forog, ha fúj a szél, a napkollektor akkor melegiti a vizet, ha süt a nap. A villanyáramra pedig akkor van szükségünk, amikor be akatjuk kapcsolni elektromos készülékeinket, és nem akkor, amikor fúj a szél, vagy süt a nap. A nem megújuló energiaforrások közül az egyetlen, nagyüzemi méretekben is szén-dioxid-kibocsátástól mentesen áramtermelésre alkalmazható megoldás az atomenergia, amelynek fejlesztésében még óriási tartalékok vannak. Dr. Aszódi Attila szerint a jövő a nukleáris energetika és az azt kiegészítő (tehát nem alternatív) megújuló energiaforrások olyan kombinációja, amely hozzásegít a szén-dioxid-kibocsátás csökkentéséhez úgy, hogy közben a villamosenergia-igényeket ésszerű és megfizethető áron kielégíthessük.
