Oszlopok harca. Megújuló energiaforrások és a bennük rejlő lehetőségek

David J. C. MacKay a Cambridge-i Egyetem Fizika Tanszékének professzora, a Világgazdasági Fórum Éghajlatváltozási Tanácsának tagja és az angol energiaügyi minisztérium tudományos főtanácsadója nem tagadja, hogy a drasztikus éghajlatváltozás megakadályozásáról folytatott viták tartalmaznak egy etikai tényezőt is¹,  azonban meggyőződése, hogy ezeknek a vitáknak is tényeken kell alapulniuk. Állítása szerint „az energiapolitikáról folytatott vitákat gyakran megzavarják az érzelmek, mert az emberek összekeverik egymással a tényszerű és az erkölcsi kijelentéseket.” Ezért mindent megtesz, hogy a könyvében, egy jól használható mértékegység bevezetésével (kWh/nap/fő vagyis az az energiamennyiség, amelyet egy ember egy nap alatt elhasznál), jól megjegyezhető, könnyen kiszámolható és világosan összehasonlítható adatokat tüntessen fel. A számítások során inkább támaszkodik hétköznapi tapasztalatokra, mint semmitmondó országos statisztikákra. Ugyanakkor a szerző a lehetőségek felvázolása során szándékosan eltekint a társadalmi és gazdasági tényezőktől, hogy így a különböző energetikai kérdéseket, és egymástól eltérő technológiák hatékonyságát vagy elégtelenségét a fizikai törvények és szükségszerűségek felől érthessük meg, hogy ezáltal egy ésszerű energetikai tervet tudjunk létrehozni. Fizikus lévén a fenntartható energia fizikai korlátairól, és nem annak a gazdasági vagy társadalmi megvalósíthatóságának feltételeiről beszél, mivel ez utóbbiak folyamatosan változnak, míg az alapvető fizikai határok nem. Egy másik fontos aspektusa a könyvnek, hogy voltaképpen a brit viszonyokat veszi figyelembe, azonban a leírtak nagyon könnyen általánosíthatóak és alkalmazhatóak más országokra, földrészekre.

A könyv felépítése és szerkesztése is az átláthatóságra és érthetőségre törekszik, csupán alapszintű fizikai ismeretekre van szükség a megértéséhez. A kötet első részében felépíti a „piros oszlopot”, melyben vázolja egy átlagos brit polgár napi energiafelhasználását, kategóriákra lebontva, és a „zöld oszlopot”, melyben a különböző megújuló források által biztosított energiát veti össze az igényekkel. A megújuló energiaforrásokat használó technológiák bemutatása során azonban a maximálisan kinyerhető energia mennyiségét veszi figyelembe. De még ennek ellenére is a „piros oszlop” vezet. Abban a pillanatban, amikor a becsült értékeket összevetjük a társadalmi valósággal kiderül, hogy a kinyerhető energia töredékével kell számolnunk, hisz a napelem parkok óriási, másra is hasznosítható földterületeket foglalnak el, a szélturbinák elrontják a tájat, a mélytengeri szélturbinák túl drágák, és így tovább. Az előbb felvázolt gondolatkísérletből az derül ki, hogy ahhoz, hogy a megújuló energiák a jelenlegi fogyasztásunkkal összevethető mértékű hozzájárulást adjanak, a termelő létesítményeknek országnyi méretűeknek kell lenniük, mert ezek az energiaforrások diffúzak, vagyis kis energiasűrűségűek. A jelenlegi életvitel fenntartásához nem lehet kizárólag megújuló energiaforrásokra támaszkodni, akkor, ha a társadalom tagjai nem hajlandóak csökkenteni a fogyasztást, akár azáltal, hogy energiahatékonyabbá teszik a háztartásaikatt, a közlekedést, akár azzal, hogy lemondanak bizonyos dolgokról, mint a légkondicionálás vagy az állandó autóhasználat. Anyagi áldozatokra is szükség van, és arra, hogy bizonyos földterületeket is erre a célra kell fordítanunk, akkor is ha zavarja a szemünket a szélturbinák látványa.

A szerző megpróbálja lebontani a „minden kis lépés segít” mítoszát. Szerinte ahhoz, hogy nagy változást érjünk el, nagy lépésekre van szükségünk. Az energia iránti igényünket jelentős mértékben háromféleképpen csökkenthetjük: a népesség csökkenésével, az életvitelünk megváltoztatásával, illetve akkor, ha az életstílus megtartása mellett hatékonyabb, vagyis kevesebb energiát használó technológiákkal fogyasztjuk tovább az energiát. Az is megoldás lehetne, ha az energiatermelést tudnánk növelni valamilyen módon, csakhogy úgy tűnik minden felmerülő lehetőség problémás. Használhatnánk a „tiszta szén” energiáját, amely viszont ugyanúgy a fosszilis szén elégetésén alapszik, azzal a különbséggel, hogy a keletkező széndioxidot az erőművek tárolnák és nem engednék a levegőbe, azonban a szén még így sem lesz fenntartható energiaforrás, hisz a szénkészlet nem végtelen. Egy másik lehetőség lenne az atomenergia használata, ami szintén nem megújuló nyersanyagot használ (az uránt). Illetve szerezhetünk más országtól energiát, de ez a lehetőség etikai kérdések tömkelegét veti fel.

A könyv következő fejezeteiben a szerző megpróbálja drasztikusan csökkenteni az egy főre eső energiaigényt, egy leegyszerűsített „Nagy-Britannia modell” segítségével, melyben csupán a közlekedés, fűtés, szállítás és az elektromos áram előállításának energiaigényét veszi figyelembe, és megoldásokat javasol ezen területek energiahatékonyabbá tételére. Ezután azt nézi meg, hogy hogyan lehet annyira növelni az energiatermelést, hogy ezt a még mindig óriási energiaigényt kielégítse. Ezt szerinte úgy érhetjük el, ha egyrészt elektromossá tesszük a közlekedést, ezzel egyszerre válik energetikailag hatékonyabbá, és iktatjuk ki a fosszilis tüzelőanyagokat; ezzel együtt persze megnövekedik a „zöld elektromosság” iránti igényünk. Másrészt a napkollektoros fűtést és vízmelegítést is elektromos árammal egészítenénk ki, és az ehhez a rendszerhez kapcsolódó hőszivattyú használatával a hagyományos elektromos fűtőtestekhez képest négyszer hatékonyabb működést érhetnénk el. Ez az intézkedés pedig még tovább növeli a „zöld elektromosság” iránti szükségleteinket. Harmadrészt a „zöld elektromosságot” négy forrásból biztosíthatjuk: saját (vagyis országon belüli) megújuló energiaforrásokból, talán a „tiszta szénből”, talán atomenergiából, és más országok megújuló energiaforrásaiból, amelyek közül a sivatagokba telepített napelem parkok által szolgáltatott energia látszik a legbőségesebb forrásnak. Ez utóbbiakhoz azonban békés nemzetközi diplomáciai kapcsolatokat kell kiépíteni az érintett országokkal.

Az atomenergia használhatóságáról, fenntarthatóságáról, vélt vagy valós negatív hozadékairól szóló fejezet hiánypótló. Mindenekelőtt vázolja az atomenergia kémiai, fizikai jellemzőit. Az atomenergia két formában jelenik meg: maghasadás, ennek az üzemanyaga az urán, és a magfúzió, melyet még egyelőre nem tudunk az erőművekben hasznosítani, ennek üzemanyagául a könnyű elemek, főleg a hidrogén szolgál. A szerző úgy véli, meggondolatlanság lenne azt feltételezni, hogy a fúzió problémáját biztosan meg tudnák oldani, azonban, ha valóban sikerülne, a deutérium magfúziója 1 millió éven keresztül 30.000 kWh/nap/ fő energiát szolgáltatna, ami messze túlszárnyalja az összes eddig felvázolt lehetőséget. És hogy ne csak jelzőket használjak, ez a könyvben szereplő diagram kitűnően érzékelteti az előbb említett különbséget.

Sajnos mindezidáig a magfúzió csak egy szép remény. Viszont a maghasadás megvalósítható. Az közös a két formában, hogy az egy atomra jutó energia nagyjából milliószor akkora, mint a hagyományos üzemanyagokban az egy atomra jutó kémiai energia, ami azt jelenti, hogy az atomerőművekhez szükséges üzemanyag és a működés során keletkező hulladék mennyisége egy millioszor kevesebb, mint egy hasonló teljesítményű, fosszilis tüzelőanyagokkal működő erőmű esetében. Emberközelibbé téve ezeket az adatokat, ez azt jelenti, hogy ugyanannyi energia termeléséhez egy brit állampolgár esetében fosszilis tüzelőanyagokból 16 kg-ra van szükség, melyből naponta 30 kg szén-dioxid hulladék kerül a légkörbe, míg egy maghasadásos reaktornak 2 gramm természetes uránra van szüksége, melléktermékként pedig negyed gramm hulladék keletkezik. Ez azt jelenti, hogy a hulladék tárolását nem annyira nehéz megoldani, mint ahogy az atomellenes közvélemény vélekedik róla. Emellett úgy tűnik az atomenergia fenntartható, ami alatt azt kell érteni, hogy a tengervízben található uránkészletek legalább még 1000 évig rendelkezésünkre állnak. Gyors, szaporító reaktorokban, mely a most gyakrabban használt nyitott üzemanyagciklusú reaktorok hatékonyabb alternatívája, a vízből kinyert urán segítségével 420 kWh/nap/fő energiát nyerhetnénk, – ez a szám végre meghaladja a jelenlegi fogyasztást. Bár a szerző nem tárgyalja a társadalomban jelenlevő erkölcsi dilemmákat az atomenergiával kapcsolatban elismeri, hogy az emberi tényezőt, amelyik úgy tűnik a legnagyobb veszélyforrást jelenti, ebben a esetben, nem lehet kihagyni a különböző tervezetekből, ugyanis mindig lesznek olyanok, akik figyelmen kívül hagyják a biztonsági előírásokat (lustaságból vagy a profit kedvéért), ezért szerinte nem szabadna hagyni, hogy magáncégek építsenek atomreaktorokat, hisz őket egészen más szándék vezérel. A szerző nem állítja, hogy az atomenergia tökéletes, és hogy annak kizárólagos felhasználására kell törekednünk, sőt meggyőződése, hogy egyedül a megújuló energiaforrások használatára való teljes átállás jelenthet megoldást, elvonatkoztatva minden lehetséges veszélyforrástól, viszont a számok, amelyekkel érvel, ha nem is teljesen meggyőzőek, de mindenképp elgondolkodtatóak, és lehetőséget teremtenek arra, hogy egy másik, számokon és tényeken alapuló perspektívából is szemügyre vegyük az atomenergia kérdését.

Miután láthattuk, hogy hogyan lehet csökkenteni a jelenlegi fogyasztásunkat, és hogy ezt a fogyasztást milyen energiaforrásokból tudnánk fedezni, megismerkedhetünk öt energetikai tervvel Nagy-Britannia számára. Mind az öt terv azon alapszik, hogy 2050-re jelentősen csökkeni fog a britek energiaigénye, az által, hogy hatékonyabbá válik a szállítás, a fűtés, illetve a közlekedés, valamint az emberek tudatosabban fognak élni. Az öt terv mindegyike más-más erőforrásokra támaszkodik, és más-más érdekeltségű embereknek szól, így mindenki találhat számára rokonszenveset. Ebben a részben a szerző figyelembe veszi a tervek gazdasági és politikai vonatkozásait is. A következő fejezetben vázlatosan bemutat néhány elképzelést Európa, Amerika és a világ számára is. Az utolsó rész technikai fejezetekből áll, melyek egy iskolai fizika tankönyv egyszerűségi szintjén magyaráznak el képleteket, számításokat, működési mechanizmusokat a könyvben bemutatott technológiák megértéséhez.

Úgy vélem, nagyon fontos, hogy azok, akik komolyan gondolják, hogy tennünk kell valamit az éghajlatváltozás ügyében, olvassák ezt a könyvet, mely a megszokott kétségbeesett siránkozásoktól eltérően, úgy tűnik, valóban képes arra, hogy ésszerű lehetőségeket kínáljon a probléma megoldásának érdekében. Láthatóvá teszi, hogy bár a teljes átállás megújuló energiaforrásokra nem egyszerű, mégsem lehetetlen sem gazdaságilag, sem technikailag, sem politikailag. A könyvben használt összes adat és statisztika teljesen visszakövethető, ezért, ha csak nem feltételezzük, hogy minden egyes felmérés és kutatás egy gonosz háttérhatalom irányítása alatt történik, akár el is hihetjük, hogy szerzőnk hiteles információkat közöl.

David J. C. MacKay: Fenntartható energia – mellébeszélés nélkül, Budapest, Typotex Kiadó, 2011

A könyv angol nyelven és néhány fordításban, a szerző engedélyével letölthető a kötet honlapjáról: http://www.withouthotair.com/.

A témában a szemen megjelent korábbi szöveget itt és itt olvashatja el.

24. 17. ábra. A deutérium fúziója, ha megvalósítható, évmilliókra bőségesen ellát bennünket energiával. Ennek a diagrammnak a méretét minden irányban a tizedrészére zsugorítottuk, hogy elférjen ezen az oldalon. Az összehasonlítás kedvéért a 18.1. ábra vörös és zöld oszlopát ugyanebben a léptékben tüntettük fel.

18. 1. ábra. Így néz ki a helyzet, miután az összes hagyományos megújuló energiaforrást figyelembe vettük.

1 A könyvben olyan a társadalom részéről általában jelentkező etikai problémák merülnek fel, mint hogy az ember felelős-e egyáltalán az éghajlatváltozásért, vagy ez egy természetes folyamat, ha az ember felelős, kinek kell tennie az ügy érdekében, csak az iparilag fejlett országoknak vagy minden országnak, terhelhetjük-e a kevésbé fejlett országokat a megújuló energiaforrásokra való átállás költségeivel. Használhatunk-e megművelhető földterületeket vagy magánterületeket napelem parkok vagy szélerőművek telepítésére, elronthatjuk-e a táj autenticitását ilyen szerkezetekkel, vagy hogy ezek negatívan befolyásolják-e az ökoszisztémát (pl. veszélyesek-e a szélturbinák a madárpopulációkra nézve) használhatjuk-e más országok megújuló energiaforrásait, az atomenergia jobb-e, mint a fosszilis tüzelőanyagok, milyen költségeket ró az állampolgárokra az átállás stb.