Vajon fedezhető az energiaszükséglet teljesen megújuló forrásból?
ElemzésekVajon lehet teljesen megújuló forrásokból fedezni a Föld energiaszükségletét? Egyes kutatók szerint ma már nem az a kérdés, hogy eljuthatunk ehhez a zöld célhoz, hanem, hogy mikor. A tudomány és a politikai vezetők szinte kivétel nélkül egyetértenek a globális felmelegedés elleni harc fő irányában, vagyis hogy nagyjából nullára kéne levinni a szénkibocsátást – lehetőleg a század közepére. Nagyon kevesen vannak már, akik ezt vitatják, még ha ez a fosszilis energiahordozók alkonyát is jelenti. A hogyanról azonban még nincs egyetértés. A világ egyik legjobb tudományos hetilapja, a brit New Scientist nemrég az irányokat és a lehetőségeket foglalta össze. Kétségtelen, hogy a zöld energetika ugrásszerű fejlődésben van, a technológiai fejlődés következtében az árak szinte szabadesésbe kezdtek. Ennek eredményeként dinamikusan nőtt az egyes zöldáramtermelő egységek száma.
Csak tavaly 98 Gigawatt napenergiakapacitás jelent meg, melyből 53 GW Kínából származott. A napenergia többlete egyedül is több volt az össze többi megújuló együttes növekményénél.
A világ ötödik legnagyobb gazdaságának számító Kaliforniában máris zöldenergiaforrások fedezik a szövetségi állam szükségleteinek harmadát és a tervek 2030-ra az 50 százalék átlépését célozzák. Németországban eközben ugyanekkorra már legalább a 80 százalékot szeretnék elérni, s még a hagyományos olaj- és gáztermelő országok is ambiciózus megújuló energiatervekkel álltak elő. Az Egyesült Arab Emirátusok például a század közepére 44 százalékban zöldenergiából szeretné fedezni áramellátását!
A célok nagyívűek, de a szakértők megjegyzik, az ipari forradalom előtti szinthez képest 2 fokos átlaghőmérséklet növekedés, vörös vonalnak tekintett plafonja alatt maradáshoz a közlekedéstől a fűtésen át a nehéziparig minden üzemanyagzabáló ágazatot át kellene állítani.
Jelenleg a globális áramszükséglet 24,5 százaléka származik megújuló forrásokból,
de szakértők 2050-re a zöldenergia termelés megnégyszereződését várják. A telepítési és üzemeltetési költségek, valamint a nagykereskedelmi árak csökkenését jelentő, soha nem látott átmenet óriási gazdasági változásokkal jár, ami munkahelyek megszűnését, áthelyeződését hozza magával. A Stanford Egyetem 2015-ös tanulmánya szerint, mely az USA energiaszükségleteinek teljes átállítását vizsgálta 2050-ig, a következő 35 évben a vágyott cél eléréséhez meg kéne 25-szörözni a nap-, szél- és vízenergia kapacitását. Mark Jacobson és munkacsoportja ezután kiterjesztette a munkát 139 országra, amelyek együttesen a globális szénkibocsátás 99 százalékát képviselik. (Európának ezzel szemben 2050-ig csupán kevesebb mint négyszeres mértékű zöldítésre van szüksége az új megújuló kapacitások beállításánál.) Számításai ellen néhány kutató az USA Nemzeti Tudományos Akadémiájának lapjában egy ellencikket közölt, mely megkérdőjelezte Jacobson feltételezéseinek megalapozottságát. A téma érzékenységére jellemző, hogy a megrágalmazott kutató nemcsak a kritika vezető szerzőjét, Chistorpher Clarkot, a Vibrant Clean Energy nevű cég alapítóját perelte be,de a Proceeding of the National Academy of Sciences nevű, amúgy veretes szaklapot is, amely egyébként az ő tanulmányát is lehozta.
Persze sokan ezt a vita elfojtásának érezték, ezért Jacobson februárban vissza is vonta keresetét.
A vita alapja abból a közismert tényből fakad, miszerint a két legfontosabb zöldenergia, a nap és a szél nem mindig áll rendelkezésre és hát ma még az ilyen energiafajtákból származó áram tárolása sincs igazából megoldva. A megújulók ingadozásából fakadó bizonytalanságokat a hálózatok módosításával bizonyos fokig csökkenteni lehet,
de ha a zöldenergia aránya eléri a 70-80 százalékot, a kockázat sokkal súlyosabbá válik.
Cristopher Clark emiatt számításba venné a szénkibocsátás szempontjából semleges atomreaktorokat és a termelt széndioxidot leválasztó, újgenerációs szén- és földgázreaktorokat is, ám e reaktorfajták telepítése és üzemeltetése drága, emellett a nukleáris energiát a lakosság mindjobban ellenzi. A megoldás kézenfekvőnek látszik: túlkínálat idején begyűjteni a legnagyobb zöldenergia felesleget, másrészt késleltetni a fogyasztást, amikor sok a felhős nap, vagy kicsi a szél, illetve a feladvány másik része a felesleget valamilyen módon tárolni és felhasználni csúcsidőszakban. Ez utóbbihoz készülnek a Tesla gigagyárainak szupererős aksijai, mint amilyeneket legutóbb az ausztráliai Jamestown-ban egy szélerőműparkhoz kapcsoltan telepítettek. A rekordméretű 129 megawattórás rendszer 30 ezer háztartás áramigényét látja el úgy, hogy kiegyenlíti az egyenetlen száljárástól függő termelést. A megoldás egyelőre még elég költséges, másrészt még nincs olyan tároló, mely hónapokra tárolni tudná a megújuló energiát. A legjobban a megújulók közül még a vízenergiát lehet tartalékolni. Közismertek a víztározók, melyekből a raktározott csapadék-, vagy a hegyi jégből származó olvadékvizet áramtermelő turbinákon át áramtermelésre használják. Ezt fejelik meg az úgynevezett szivattyús-tározó erőművek, melyek két különböző szintmagasságú víztározóval üzemelnek. Csúcsfogyasztás idején a magasabban fekvőből az alacsonyabban fekvőbe engedik át a vizet egy áramtermelő turbinán keresztül. Éjszaka pedig a vizet visszaszivattyúzzák a generátort villanymotorként, a turbinát pedig szivattyúként használva a felső víztározóba. A rendszer összenergia-mérlege önmagában veszteséges, a haszon abból származik, hogy csúcsüzemben a hálózatnak eladott villamos energia ára többszöröse a csúcsidőn kívüli energia árának.Ilyen rendszert akartak hajdan a nagymarosi gát mellé felépíteni, ám a tiltakozás a tervvel együtt ezt is elsöpörte.
Ma viszont egyre több ilyen tározót építenek, hiszen ma még mindig ez számít a megújuló energiák legjobb tárolási módszerének. Kína az elmúlt évtizedben megkettőzte szivattyús áramtermelési kapacitását, és újabb duplázáson dolgozik. A technológia is fejlődik és hegyek, vagy friss folyóvíz nélküli vidékeken is alkalmazható. Az ausztrálok például egy olyan terven dolgoznak, amely az egyik tengeröböl vízét nyomná fel egy 260 méter magasan fekvő tengerparti fennsíkra.
A környezeti kérdéseket is gyakran felvető vízenergia tárolás mellett egy ígéretes alternatíva a keletkezett zöldáramból hidrogént, metánt, vagy szintetikus dízelolajat állít elő, mely már hagyományos úton is tárolható. Ezt a technológiát először vízbontásnál alkalmazták és hidrogént nyertek vele, mellyel már gyárakat lehetett fűteni, vagy járműveket hajtani, illetve tömörítve vezetékekbe sajtolva gáztározókba tölteni. A hidrogén széndioxiddal reagáltatva szintetikus metánná is alakítható, mellyel földgáz is helyettesíthető, és a mind több helyen kiürült földalatti gáztározókba is tölthető.
Egyelőre azonban ez az elektrolizációs technológia is még igen drága és hatékonysága kisebb, mint az akkumulátoroké. A hosszútávú tárolásnál, s különösen egy jövőbeni százszázalékos megújulóenergiával működő globális rendszerben messze előzheti az akkus megoldást.
A tárolás mellett azonban az áramhálózatok hatékonyabb megosztására is szükség van. Egy kontinentális szupergrid több energiát és hatékonyabban tudna mozgatni, ami bizonyos fokig csökkentheti a tárolási kényszert. Hagyományos váltóáramú távvezetékek helyett (amelyekben az elektromosság a vezetékek felszíne közelében folyik) nagyfeszültségű, egyenáramú átvitelre lenne szükség (ahol az elektronok a vezeték teljes keresztmetszetét kihasználják), mert ez kisebb ellenállással, így veszteséggel tudja nagyon nagy távolságokra továbbítani a zöldáramot. Kínában itt is korábban léptek: idén az egyik társaság megépíti az első, ultranagyfeszültségű, 1 millió 100 ezer Voltos egyenáramú technológiával működő 3324 kilométeres távvezetéket, mely az északi-nyugat kínai szélfarmok és naperőművek áramából 12 Gigawattot szállít.
A New Scientist Kína ambícióit ahhoz hasonlítja, mintha a Szaharából érkező napáram egész Európában és Ázsiában is elérhető lenne.
A kontinentális, sőt földrészeken átívelő szuperhálózat ötletét azonban számos geopolitikai és kulturális tényező hátráltatja. Az Északi Áramlat gázvezeték megépítését akadályozó vitákhoz hasonló aggodalmak, melyek sok országban léteznek az importált energia függőségével kapcsolatban, nem könnyítik a zöldáram hatékony elosztását szolgáló javaslatok megvalósulását, ahogy a távvezetékekkel szembeni lakossági ellenállás sem. Németországban éppen ez utóbbi késlelteti az északi szélfarmok és a déli naperőművek áramát kiegyenlítő országos egyenáramú szupergrid építését, amelyet az utolsó atomerőmű 2022-es lekapcsolása előtt akartak üzembe helyezni, ám miután lakossági tiltakozásra a vezetékeket föld alá kellett áttervezni, az átadás legalább 3 évet késik.
Vannak azért országok, ahol sikertörténetet írtak, igaz ehhez a geológiai és klimatikus feltételek segítettek.
Costa Ricában és Norvégiában az áram közel száz százaléka máris megújuló forrásokból, eső- és olvadó gleccservízből származik. A vulkanikus Izlandon ehhez a geotermikus energia járult.
A széljárta Dánia az 1990-es 4 százalékról hegyek és állandó esők nélkül is 40 százalékra tornázta fel a megújuló energiák arányát, s 2035-re a százszázalékos célt tűzte ki célul. Ehhez a skandináv ország társadalmi hozzáállását használja fel, mely teljes konszenzust jelent a zöld célok elérése érdekében.
Akárhogy is, egy tavalyi nemzetközi felmérés szerint az összes megkérdezett energiaszakértő 71 százaléka szerint már lehetséges teljes mértékben megújulókból fedezni a Föld energiaigényeit. Ehhez a Berkeley szakértője, Ben Kammen véleménye hozzáteszi:
