Mi a baj a zöld átállással?

Első hallásra kicsit meredeknek tűnik. Főként, hogy mindehhez Németország a 2023-as év elején tényleg bezárta a 3,4 GW névleges összeteljesítményű három utolsó, de addig még működő atomerőművét is (Isar 2, Neckarwestheim, Emsland). Tehát, ha jól értelmezem, az ő iránymutatásuk arra utal, hogy még az atomenergiától is meg kellene szabadulni az uniónak. 

A megújuló erőforrásainkkal (mint a napenergia vagy a szélenergia) az a baj, hogy roppant kicsi az az energiasűrűség, amit eszközeink (a napelemek és a szélerőművek) felhasználhatnak, és elektromos árammá alakíthatnak. Ráadásul csak valamekkora 100 százalék alatti hatékonysági együtthatóval, azaz nem a teljes elnyelt energiát kapjuk vissza elektromos áramként, hanem annak csak egy részét. A modern, kereskedelmi forgalomban kapható napelemek hatásfoka jellemzően csak 18–23 százalék közé esik. De a kísérleti laboratóriumokban fejlesztett legmodernebb, több rétegű, ún. tandem cellák hatásfoka is csak 30–40 százalékos. A Föld felszínének egyetlen négyzetméterére igen kevés napenergia esik, egy teljes napra átlagolva csupán 340 Watt négyzetméterenként. Ez csak a negyede annak az energiának, ami áthalad a Föld képzeletbeli – Nap-Föld vonalra merőleges – keresztmetszetének egyetlen négyzetméterén, és amit napállandónak hívunk. (A napállandó értéke a Naptól egy csillagászati egységnyi távolságban 1361 Watt négyzetméterenként.) Ugyanis a Földünk forog a tengelye körül, és emiatt az egy nap alatt beérkező napenergia a bolygónk teljes felszínére oszlik el. Amint a gimnáziumi matekóráinkon megtanultuk, egy R sugarú kör területe πR2, de az azonos sugarú gömb felszíne 4πR2. Egy gömb felszíne mindig négyszer akkora, mint az azonos sugarú kör területe (jelen esetben a bolygónk keresztmetszete).

De a földfelszínre leérkező napenergia valójában ennél is kevesebb, mert a Föld albedója 30-39 százalék, azaz Földünk a beérkező energiának ennyi hányadát eleve visszaveri a világűrbe. A hasznosítható energia mennyisége csupán 200 Watt négyzetméterenként. Ha a kereskedelmi forgalomban megvásárolható napelemek 20 százalékos hatékonyságával számolunk, a kinyerhető átlagos teljesítmény – a Föld teljes felszínére és egy teljes napra átlagolva, hiszen valódi, világméretű megoldást keresünk – így már csak 40 Watt négyzetméterenként. Ennyi a 200 Wattnak a 20 százaléka. Ugye érezzük, hogy ez nem az a világrengető teljesítmény, ami kihúzhatna minket a csávából? Főleg, ha figyelembe vesszük globális civilizációnk – vagy akár az európai térség – hatalmas energiaéhségét! 

Például egyetlen 2000 Wattos fürdőszobai vízmelegítőnk folyamatos működtetésére kell 50 négyzetméter napelem, aminek felét a saját háztetőnkre, felét pedig a világ átellenes pontjára kell felszerelnünk – a mi esetünkben a Csendes óceán valamelyik szigetére. Egyetlen rendszerként működtetve, mert ott akkor süt a nap, amikor nálunk éjszaka van. De amíg a vízmelegítőnket magát 500-1000 lejből megvesszük, az 50 négyzetméter napelem ára 15-20 000 lej körül mozog, szerelés nélkül. A teljes rendszer ára, szereléssel és kiegészítőkkel együtt akár 30-40 000 lej is lehet! (Ennyiből természetesen a világ átellenes pontján még nem is szereltünk fel semmit, inkább naplemente után lemondunk a zuhanyozásról, esetleg még befektetünk további tárolókapacitásokba is). Tehát nagyjából ötvenszer több anyagi ráfordításra lenne szükség az átálláshoz, mint a tulajdonképpeni vízmelegítőnk ára! Felmerül a jogos kérdés: valóban rá kell-e fordítanunk a saját kényelmünk biztosítására ennyi anyagi és környezeti erőforrást, bányászati és ipari termelési kapacitást? Csupán a saját zuhanyzásunk érdekében? Megéri? Most, amikor ennyire szűkösen kezdtünk lenni mindenből? Nemcsak pénzből – ami szintén egyik erőforrásunk –, hanem energiából is (értsd: kőolaj), illetve az altalajunk és természeti környezetünk egyéb kincseiből is! Okosabban vajon nem tudnánk felhasználni azokat?

De túl sok számítás nélkül is beláthatjuk, hogy a megújuló erőforrásokból kinyerhető energia nem valami sok. Attól, hogy mondjuk az egyenlítőn délben kifekszem a napra, még nem fogok egy perc alatt szénné égni, pedig a napsütötte testfelszínem lesz úgy egynegyed négyzetméter (mivel szerencsére a Föld elég messze van a Naptól, hogy a tengereink ne forrjanak fel, de nem túl messze ahhoz, hogy minden vizünk megfagyjon). Saját bőrünkön is beláthatjuk, hogy négyszerannyi energia sem valami sok, amit egy négyzetméter napelem elektromos árammá alakíthat. De a szélerőműveinkkel, illetve a vízerőműveinkkel is ugyanez a helyzet, mivel végső soron ugyanazt a közös energiamennyiséget hasznosítják, aminek a forrása a Nap. A szél energiája a légkörünk áramlásának a mozgási energiája, de a légkörünket a Napból beérkező energia tartja mozgásban. Mint, ahogyan a földi víz körforgását is! A gátakkal felduzzasztott és a magasból lezuhanó víz energiáját a Nap szolgáltatta nekünk akkor, amikor a tengereink és óceánjaink vizét elpárologtatta, majd felemelte több kilométer magasra, a felhőinkbe. A felhőket az áramló légkörünk szépen elszállította nekünk ide, a hegyeink fölé, ahol az esőként leeshetett. A leesett esővizet pedig patakjaink és folyóink szépen visszaviszik a tengereinkbe, óceánjainkba, majd kezdődhet minden elölről. Ki van ez már találva csodálatosan, nélkülünk is! Picivel több alázat részünkről egyáltalán nem ártana…

A bioszféránk a fotoszintézis révén a beérkező napenergiának csak 0,1 százalékát hasznosítja. Ezzel szemben az emberiség a beérkező energiának a 0,01 százalékát máris felhasználja, nagyjából annyi energiát, amennyi a Földre a Napból egyetlen óra alatt beérkezik. (Ezt a következő részben energetikailag is számszerűsítjük: most csak annyi a fontos, hogy az egy órának megfelelő rész 1/8760, mivel egy évben 8760 óra van, az osztás eredménye pedig 0,00011.) Ez máris a bioszféránk által felhasznált energia tíz százaléka! Viszont a bioszféránk ezzel a kis hatékonysággal önfenntartó rendszerként tud működni, azaz egy magára hagyott és esőáztatta földfelszín megtelik élettel, növényekkel, bogarakkal, állatokkal. Növényeink ráadásul maguktól, magról szaporodnak, ami igencsak nem elhanyagolható szempont! Ha a minket életben tartó rendszereink eszközparkját nézzük (planktonok, növények), azok valóban megújulóak! 

De én még egyetlen napelemet vagy szélerőművet sem láttam, amely magról hajtott volna ki a földből! Ilyenformán nem is értem, miért hívjuk őket megújulónak? Ezen eszközeink valójában ugyanolyan háztartási gépek, mint a vezeték túlvégén a vasaló, vagy a mosógép: fosszilis energiát használó gyárakban gyártjuk le őket, energia befektetésével szállítjuk és rakjuk össze őket a helyszínen, majd húsz éves életciklusuk végén nézzük tovább roncsaikat természeti környezetünkben. Ma már egy szélturbina akár 225 m magas is lehet (tízemeletes tömbházaink 30-40 m magasak!), irdatlan mennyiségű acélt és betont tartalmaznak, most, amikor már a betonhoz szükséges jó minőségű homok is hiánycikk, az országok pedig már hajókkal szállítják – attól, akinek még van.

A másik nagy baj a „megújuló” energiaforrásainkkal az, hogy nem fúj mindig a szél és nem süt mindig a nap. Általában ezen eszközeink kihasználtsága még az ötven százalékot sem éri el. Az Európai Unió huszonhét tagországának szélerőművekre vonatkoztatott átlaga például az, hogy a ténylegesen megtermelt teljesítmény a névleges (telepített) teljesítménynek csupán a 30-35 százaléka. Kizárólagosan csak ezekkel nem működtethetjük világunkat, csak ha nagyon gyorsan bekapcsolható és kikapcsolható gázerőművekkel támogatjuk meg a rendszert a kiegyenlítések végett, illetve atomerőművekkel biztosítunk bele olcsó és állandó zsinóráramot.

Azt gondolja mindenki, hogy az emberiség a gőzgép feltalálásától eltelt 257 év alatt egyre újabb és egyre jobb dolgokat talált ki, beleértve az energiatermelés módjait is, így ma már a büdös, csúnya és rendkívül környezetszennyező szénerőműveket nem használjuk. Hatalmas tévedés! A szénkorszak ugyanis még nem ért véget: soha annyi szenet nem égettünk még el egy év alatt, mint a tavalyi évben, és ez a mondat minden elkövetkező évre is ugyanúgy igaz lesz. A globális társadalom hatalmas energiaéhségének kielégítésére egyre újabb és újabb energiatermelési módokat találtunk ugyan ki, de nem mondhattunk le semmilyen korábbi rossz megoldás használatáról sem. Valamennyi grafikonunk egyre meredekebben emelkedik, exponenciálisan, ami akár az összenergia felhasználásunkat, akár az energiamixünk egyedi összetevőinek évente felhasznált mennyiségeit ábrázolja az idő függvényében.

Erdőközi Zoltán Csaba