Krízis vagy hisztéria? - Emberiség és energia

Ha a tisztelt olvasó a címben feltett kérdésre írásomban sommás választ keres, valószínűleg csalódni fog. Annak ellenére, hogy felhalmozott tudásunk minden másodpercben elképesztő mértékben bővül, csekély kockázattal jár az a kijelentés, hogy az emberi faj előtt álló hasonlóan átfogó kérdésekre talán soha nem adható kielégítő válasz. Ez persze nem jelenti azt, hogy válaszkísérletek elképesztő garmadája ne jutna el az egész, fél- és áltudományos írott és elektronikus sajtó segítségével a mindennapi katasztrófajelentésekre éhes bulvármédia-fogyasztótól a legmagasabb szintű döntéshozók asztaláig. Kísérletet legfeljebb arra tehetünk, hogy összefoglaljuk az emberiségre vonatkozó jelenlegi népesedési és energiafogyasztási adatokat és idézünk azon óvatos jóslatokból, melyek a közeljövő várható trendjeit próbálják megbecsülni.

A 3. ábrán is látható, hogy a fosszilis energiahordozókon kívül minden más részaránya nagyjából 20 százalék, ezen belül az atomerőművek képviselnek 6 százalékot, a maradék 14 százalék az úgynevezett "megújuló" forrás. Érdemes az elején tisztázni, hogy ez az elnevezés kissé félrevezető. A valóban megújuló, azaz az időszakos fogyasztást a Napból érkező energiából teljes mértékben pótló hordozók részaránya kevesebb, mint 1 százalék, és az előrejelzések szerint ez a következő egy-két évtizedben nem is fog nagyon változni. A fennmaradó rész a klasszikus biomassza és főleg a fejlett országokban jellemző hulladék égetésére jut. Könnyen belátható azonban, hogy például az erdőkből származó tűzifa csak húsz-harminc év alatt újul meg, a háztartási hulladék pedig nem is nettó energiaforrás, ugyanis az abban lévő termékek előállítása több energiát fogyaszt, mint amennyit az égetésből vissza lehet nyerni.

Vegyük sorra, hogy a közeljövőben miért nem várható a jelenleg ismert alternatív energiahordozók javára jelentős átrendeződés. Itt hangsúlyosan megismételnénk, hogy jelenleg ismert technológiákról esik szó, amely nem tévesztendő össze a tudományos ismeretekkel. Maxwell egyenleteit 1865-ben, huszonkét évvel a Hertz-féle kísérlet előtt írta le, de ki gondolta volna akkor, hogy az elektromágneses hullámok igazolása ilyen döntő hatást gyakorol majd az emberi civilizációra. Könnyen lehet, hogy a fosszilis forrásokat kiváltó lehetőség már valahol az emberi tudásanyag része, csak ma még nem igazán látszik, hogy mi lenne ez.

Nukleáris energiatermelés

A jelenleg működő 443 energiatermelő reaktor a globális villamosenergia-szükséglet mintegy 16 százalékát biztosítja (kb. 3700 GW), ez a kapacitás 2030-ra nagyjából 50 százalékkal fog bővülni. [5] A fejlesztések nem az OECD országok területén zajlanak, főleg a már említett társadalmi elfogadottság hiánya miatt. Kétségtelen tény, hogy a lassan bomló, erősen sugárzó hulladék feldolgozása vagy végleges tárolása sehol sem megoldott, a "kiégett" fűtőelemek legnagyobb részét mindenhol az erőművek mellé telepített átmeneti tárolókban raktározzák. Talán kevésbé ismert adat, hogy a nagyobb arányú elterjesztés igazi korlátja itt is az üzemanyag: a gazdaságosan kitermelhető uránérc (²³⁵U) tartalékai még a jelenlegi felhasználási ütem mellett sem tartanak tovább, mint kb. 30-40 év. Léteznek elképzelések az urán helyettesítésére, például a sokkal gyakoribb tóriummal (²³²Th), de a reaktorok új generációja egyelőre csak tervezőasztalokon létezik.

Magfúzió

Érdekes nézőpontból üdvözölte a Nature című vezető tudományos folyóirat [6] az ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor [7]) 2006. november 21-én aláírt alapító szerződését. Nem a tudományos jelentőségét emelte ki (a Nap energiatermelésének megvalósítása a Földön), nem a fejlesztés méretein lelkendezett (34 ország, több mint 10 milliárd euró), hanem azt hangsúlyozta, hogy ez a kutatási projekt harminc év óta az első, ami a globális energiagondok megoldását célozza. A baj ezzel is csak az, hogy optimális
esetben sem várható a módszer gyakorlati hasznosítása fél évszázadnál hamarabb, nem is beszélve a bizonytalansági tényezőről, amit egy esetleges kudarc jelentene.

Közvetlen napenergia

A Napból érkező energia közvetlen hasznosítására két fő eljárás ismeretes, a direkt elektromosáram-termelés (napelem), illetve a beérkező sugárzás hővé alakítása (napcsapda). Mindkét módszer egyre népszerűbb, főleg a kisfogyasztók körében, például egy családi ház energiaellátásában már ma is sokat jelenthet egy megfelelő berendezés telepítése. Ama ismert technológiákkal a világ elektromosáram-igényét fedezné egy kb. 220 000 km²-es terület lefedése napelemekkel, [8] ez bizony nem csak országunk méretéhez képest tűnik nagynak (kb. 470 km oldalú négyzet). Megjegyeznénk, hogy a napelemek iparszerű gyártása óta (nyolcvanas évek eleje) a mai napig előállított összes cella becsült területe kb. 30 km² - amellett, hogy 2006-ban már piaci hiány mutatkozott a legfontosabb alapanyag, az egykristály szilícium terén. [9] A napenergia közvetlen hasznosításának másik akadálya annak időszakos jellege (pl. éjszaka nem áll rendelkezésre). A gazdaságos megoldás jelenleg elképzelhetetlen. Vagy óriási tárolókapacitásokat kellene kiépíteni, vagy az egész földgolyón átívelő elektromos hálózattal kéne összekötni a sötét és napos féltekét.

Közvetett napenergia

Ide nagyjából három, jól kidolgozott technológia tartozik. Jelenleg még a legfontosabb a vízenergia hasznosítása (az összmérlegen belül mintegy 0,3 százalék), de óriási területi egyenetlenségekkel. Norvégia például lényegében teljes elektromosáram-fogyasztását vízerőművekkel termeli, míg a szárazabb területeken fel sem merül a vízi energiatermelés lehetősége. Ezen a téren nem várható ugrásszerű fejlődés két ok miatt. Az egyik a közismert környezeti károk elrettentő hatása, a másik az óriási beruházási költség.

Sokkal több szó esik manapság a szélenergia hasznosításáról. Ezen a területen Európa élen jár: a telepített kapacitások nagysága négyszer nagyobb, mint például az Egyesült Államokban, a legnagyobb szélturbinagyártó cégek is európaiak, és jelentős telepítési projektek vannak folyamatban. [10] Az előző évtizedekben komoly tudás halmozódott fel a szélenergia integrálásával kapcsolatban, az összkép azonban nem teljesen egyértelmű. A mindennapi tapasztalatok is azt sugallják, hogy a szél eléggé megbízhatatlan energiaforrás, hol fúj, hol meg nem. Ez különösen igaz a kontinensek belsejében, így hazánk területén. A tengerpartok ilyen szempontból sokkal ígéretesebbek, nem csoda, hogy az új telepítések zömét ilyen területekre tervezik. Az talán kevéssé ismert, hogy egy adott helyen, állandónak tűnő szél esetén is, a légáramlás turbulens természete miatt egy szélgenerátor energiatermelése elképesztő mértékben ingadozik. A mérések szerint még egy több tucat generátorból álló, optimális széljárású helyen felépített erőmű átlagos teljesítménye sem haladja meg a névérték ötödét, ami jelentős beruházási többletköltséggel jár. Ráadásul a hagyományos elektromos elosztóhálózatokat stabil üzemű erőművekre tervezték, ezért sok helyen komoly gondot jelent a szélturbinákhoz hasonló, erősen ingadozó források integrálása.

A harmadik fő technológiacsalád a fotoszintézis kihasználásán alapul. A növényzet a napenergia mintegy 0,5 százalékát képes tárolni, ami nem túl jó hatásfok (pl. a jelenlegi legkorszerűbb napelemek 40 százalék feletti hatásfokkal működnek). Mindemellett különleges előnynek tekinthető, hogy a fotoszintézis során a légköri szén-dioxid egy része a növényekbe épül. A növények energetikai hasznosítására többféle lehetőség adódik, a legegyszerűbb a hőerőművi égetés. Ennél komplikáltabb, de a jelenlegi közlekedési technika csekély módosítását kívánó eljárás a bioüzemanyagok (etanol és biodízel) előállítása, amiben például Brazília világviszonylatban élen jár. Valóban jó ötletnek tűnik a fölös mezőgazdasági kapacitások ilyetén felhasználása, azzal a megjegyzéssel, hogy a bioenergia jelenleg semmiképpen sem tekinthető a fosszilis források globális alternatívájának. Ha az emberiség teljes szükségletét energetikai jellegű növénytermesztés fedezné, egyszerűen nem maradna hely élelmiszerek előállítására, ugyanis a becsült szükséges területnagyság nagyjából megegyezik a világon jelenleg művelés alatt álló területtel (ez a szárazföldek 10 százaléka). A bioüzemanyag amúgy is csak akkor jelentene valódi energiaforrást, ha az előállításához valódi megújuló forrásokat használnának. Ez ma még nem így van, emiatt a földművelésnél, műtrágyák és gyomirtók gyártásánál, a lepárlásnál és a finomításnál, valamint a szállításnál több fosszilis energia fogy, mint ami a bioüzemanyagok égetésekor keletkezik.

Hasonló okok miatt például a hidrogén sem tekinthető valódi energiaforrásnak, bár mint hordozó a későbbiekben fontos szerepe lehet. Jelenleg azonban jobbára földgázból vagy elektrolízissel állítják elő ipari méretekben, mindkettő sokkal több energiába kerül, mint amennyi az égetéskor nyerhető.

A hidrogénnél könnyebben kezelhető, kevésbé problémás energiahordozó lehet a jövőben a szintetikus metanol. Előnye, hogy könnyen keverhető benzinnel, tárolása és szállítása sokkal egyszerűbb, mint a hidrogéngázé és lényegében minden olyan vegyipari termék alapanyaga lehetne, amelyet jelenleg kőolajból állítanak elő. Hátránya, hogy ma még a metanol energetikai alkalmazása sem gazdaságos technológia. Kiinduló anyagai a hidrogén és a szén-dioxid, az előbbi drága (bár legalább nem kell tárolni és messzire szállítani), az utóbbi pedig jelenleg csak nagy koncentrációban használható, a légkörben található 0,3-0,4 ezrelék nem elég a mai módszerekhez. A metanol kiterjedt ipari hasznosításának élharcosa Oláh György; 2006 augusztusában adott interjúja a Természet Világa májusi Kémia különszámában jelenik meg.