Vajda György
Energetika és fenntartható fejlõdés

Ahogy erõsödött a felismerés, hogy az emberiség nemcsak javítani képes földi életfeltételeit, hanem tönkre is tudja tenni azokat, úgy terjedt a fenntartható fejlõdés gondolata. Ennek elvét elõször az ENSZ rendkívüli közgyûlését elõkészítõ Bruntland-bizottság fogalmazta meg: a jelen indokolt szükségleteinek kielégítése, az utánunk jövõ nemzedékek lehetõségeinek korlátozása nélkül. Megvalósításában kitüntetett szerepe van az energiaellátásnak, mivel egyrészt ehhez kell a legtöbb természeti erõforrást igénybe venni, másrészt ezzel jár a környezet legnagyobb terhelése. Cikkemben elemezni kívánom, mennyire felelnek meg az energiaellátás legfontosabb primer energiaforrásai – a megújuló energiák, a fosszilis tüzelõanyagok és az atomenergia – a fenntartható fejlõdés követelményeinek.

Az összehasonlításhoz nem elég kiragadott létesítmények, pl. erõmûvek, vagy hõszolgáltató rendszerek vizsgálata, hanem mindazon tevékenységeké is, melyek egy adott szolgáltatás teljesítéséhez szükségesek. Például a villamosenergia-ellátásnál egy, a primer energiahordozók kitermelésétõl a végsõ hasznosításig terjedõ vertikumot kell vizsgálni, figyelembe véve az egyes fázisok létrehozásához és mûködtetéséhez szükséges erõforrások szerepét, valamint a hulladékok hatását is.
 

A világ energiaellátási lehetõségei

Minden emberi tevékenységhez energiára van szükség. Az energiaellátás úgy szövi át a társadalmat, ahogy az érhálózat az emberi testet, biztosítva a vérben szállított anyagokkal a sejtek mûködését. A folyamatos és lehetõleg olcsó energiaellátás a fejlett társadalmak mûködõképességének és a személyes életszükségletek kielégítésének elengedhetetlen feltétele. A múltban az emberiség energiaszükségletének szinte folyamatosan növekedésében csak nagyon súlyos krízisek – pl. háborúk, gazdasági válságok – okoztak átmeneti visszaesést, vagy stagnálást. Napjainkra az emberiség energiaszükséglete hatalmas mértéket ért el, a világ összesített energiafelhasználása 1999-ben kereken 400 EJa volt. Az igények fedezésére 3,4 Gt kõolajat, 4,5 Gt szenet 2,5 Tm3 földgázt kellett kitermelni, a víz- és atomenergiából fejlesztett villamos energia is megfelelt a primer energiamérlegben 1,2 Gt kõolajnak. A megújuló energiaforrások a szükségletek tíz-egynéhány százalékát fedezték, 1,2-1,5 Gt olajjal egyenértékû 50-65 EJ értékben, amibõl 25 EJ-t a vízenergia, 25-40 EJ-t a bioenergia – legnagyobbrészt tûzifa – tett ki. A reményteljesnek tekintett egyéb energiafajták (nap-, szél-, geotermikus stb. energia) 1 EJ-t (24 Mt kõolaj-egyenérték) sem értek el. A megújuló energiahasznosítás számbavételét nehezíti, hogy egyes energiahordozók (pl. tûzifa, mezõgazdasági hulladékok) hasznosítását csak becsülni lehet, mivel számottevõ hányaduk nem kerül kereskedelmi forgalomba, valamint az egyéb megújulók kis léptékû helyi hasznosítására sem terjed ki a statisztikai adatgyûjtés.

Az 1970-es évek olajválsága felerõsítette az energiatakarékos szemléletet, ennek hatására lényegesen lassult az energiafelhasználás növekedési üteme. Feltételezhetõ, hogy ez a XXI. század energiaszükségletének az alakulásában is érvényesül, és csak fele olyan gyorsan nõ a világ energiafelhasználása, mint a XX. században. Ebben az esetben a 2100-as szükséglet „csak” néhány ezer EJ-t fog kitenni, és a következõ száz év kumulált felhasználása 1023 J nagyságrendben alakul.

A XX. században az energiaszükséglet a fejlett országokban növekedett a leggyorsabban. A XXI. században a fejlõdõ világ fogja a fõszerepet játszani, a növekmény 80%-át ott várják. Egy ilyen növekedés elkerülhetetlenségét több körülmény támasztja alá. A demográfusok szerint a Föld lakossága a jelenlegi 6 milliárdról 2050-ig mintegy 10 milliárdra nõ, 50 év múlva számos fejlõdõ ország (Brazília, Indonézia, Nigéria, Pakisztán, az 1,5 milliárdos Kínáról és Indiáról nem is beszélve) népessége külön-külön is meg fogja haladni az Európai Unió, vagy az Egyesült Államok lakosságának a számát. Ez óhatatlanul maga után vonja az energiafelhasználás növekedését is, hiszen Földünk minden új lakosának életszükségleteit csak energiabefektetés árán lehet kielégíteni. A különbözõ régiók egy fõre esõ energiafelhasználását bemutató 1. táblázat tükrözi egyes térségek katasztrofális elmaradását gazdasági fejlettségben, életkörülményekben, életszínvonalban. A végsõ energiafelhasználás a legszegényebb országokban az emberi fizikai teljesítõképesség tört része, ami a biológiai lét határán tengõdéshez is alig elég.

1. táblázat. Az egy fõre jutó energiafelhasználás a világátlaghoz (=1) viszonyítva

Egyesült Államok
Európai Unió
Magyarország
Latin-Amerika
Kína
Dél-Ázsia
India
Fekete-Afrika
4,1
2,2
1,5
0,45
0,33
0,21
0,11
0,01

Jelenleg a Föld lakosságának harmada él olyan térségben, ahol nincs villany. Hasonló azok aránya, akik tüzelõszükségletüket csak növényi és állati hulladékokból fedezik, és a növényzet kiirtása idõvel lakhelyük elsivatagosodásához, vagy elkarsztosodásához vezet. A hatalmas elmaradás csökkentése nem csak az elmaradt országok elemi érdeke; a fejlett országok stabilitásának megõrzése is ezt követeli. Enyhébb formában a feléjük irányuló nagymértékû migráció mérséklésére, távlatokban pedig akár a nyílt konfrontáció – akár egy nagy világégés – veszélyének elkerülésére, aminek csírái a fundamentalizmus leple alatt, valamint a regionális konfliktusok formájában már megjelentek. A gazdasági és a politikai feszültségek enyhítéséhez az elmaradt országok energiagazdaságának minél gyorsabb fejlõdésére is szükség van, ami jó néhány térségben már meg is indult az átlagos növekedési ütem többszörösét kitevõ sebességgel.

Ki lehet-e elégíteni a XXI. század iszonyatosan nagy energiaszükségletét? Jelenleg az igények mintegy 85%-át fosszilis ásványi tüzelõanyagokkal (kõolaj, földgáz, szén) fedezzük. A földtani kutatás új lehetõségeinek köszönhetõen az ásványi tüzelõanyagok közeli kimerülésétõl nem kell tartani, a geológusok szinte folyamatosan tárnak fel új elõfordulásokat, mostanában a mûrevaló vagyon gyorsabban nõ, mint a felhasználás. De a vagyon végessége nem vitatható, és annak gátlástalan felélése – különösen a szénhidrogének pazarló eltüzelése – értékes és nehezen pótolható vegyipari alapanyagoktól fosztja meg utódainkat.
 

1. ábra. A világ ellátottsága fosszilis ásványi energiahordozókból

Az 1. ábra a tüzelõanyag-vagyon különféle kategóriáinak viszonyát szemlélteti a XXI. század száz évre kumulált 1023 J nagyságrendû energiaszükségletéhez. Láthatóan a jelenlegi mûrevaló vagyon távolról sem elegendõ az igény kielégítéséhez, ehhez fel kell tárni a feltételezett és lehetséges vagyont is, különösen a nem konvencionális olaj- és földgáz-elõfordulási lehetõségeket (olajpala, olajhomok, geonyomásos zónák, metán a szénben, metán-klatrátok stb.). Ezek nagy részének kitermelésére azonban mûszaki, gazdasági, politikai és környezetvédelmi okokból nem is kerül sor. A kitermelést különösen két körülmény fogja korlátozni. Az egyik a fokozatos drágulásuk, ahogy a legkedvezõbb elõfordulások kiapadnak, nehezebben megközelíthetõ, kedvezõtlenebb adottságú elõfordulások és gyengébb minõségû energiahordozók kiaknázására kell sort keríteni, ami drágítja az ellátást (2. táblázat).
 

2. táblázat. Néhány olajforrás önköltségének becsült aránya

Olajforrás Relatív önköltség
Perzsa-öböl, Észak-Afrika
Nigéria
Venezuela
Amerikai Egyesült Államok
Alaszka, Északi-tenger
Olajpala, olajhomok
Szén cseppfolyósítása
 1
 3
 6
 9
12
24
36

A másik, sokkal nyomatékosabb ok a környezetszennyezés, különösen a légszennyezés és a szilárd hulladékok hatása. Világszerte erõteljes kutató-fejlesztõ munka folyik a környezetszennyezés mérséklésére. Az egyre szigorodó környezetvédelmi elõírások teljesítésére egyrészt fejlesztik a kibocsátásokat csökkentõ technológiákat (pl. porleválasztás, füstgáz-kénmentesítés, nitrogén-oxid-kiválasztás, katalizátoros gépkocsik, fedélzeti számítógéppel vezérelt jármûmotorok stb.), másrészt igyekeznek csökkenteni a tüzelõanyagokban levõ szennyezõanyagokat (kõolaj-feldolgozás, tisztaszén-technológiák). Ezt a célt is szolgálja a veszteségek csökkentésével az energiaátalakítási technológiák hatásfokának növelése, mivel a kisebb tüzelõanyag-felhasználással csökken a környezetszennyezés is. A legtöbb kibocsátás korlátozására vannak bevált eljárások, természetesen többletköltség árán. Nagy kérdés, hogy a fejlõdõ országok szerény anyagi lehetõségeikbõl tudják-e vállalni a költségtöbbletet, pedig energiaszükségletük legnagyobb részét szénnel fogják fedezni, ami a legnagyobb szennyezõ.
 

2. ábra. Villamosenergetikai vertikumok üvegházgáz-kibocsátása

Nincs reális és gazdaságilag elviselhetõ módszerünk a legtöbb aggodalmat okozó üvegházgázok (2. ábra) – elsõsorban a szén-dioxid – visszatartására. Az ipari forradalom óta a légkör szén-dioxid-koncentrációja mintegy 30%-kal nõtt, legnagyobbrészt a tüzelõanyagok elégetése következtében. A fejlett országok tesznek erõfeszítéseket a további növekedés fékezésére (Magyarország egy évtizeden belül a kibocsátás 6%-os mérséklését vállalta), de ennek ellenére a légkörben a szén-dioxid-koncentráció további jelentõs növekedését (50 éven belül a kibocsátás megkétszerezõdését) prognosztizálják a fejlõdõ országok kibocsátásai miatt. Ez jelenleg a fosszilis tüzelõanyag-felhasználás legfõbb problémája. Ha beigazolódnak az üvegházhatás feltételezett következményei (klímaváltozás, tengerszint-emelkedés, jégsapkák olvadása stb.) akkor nemcsak a jövõ, hanem a jelen védelmében is a fosszilis tüzelõanyag-használat kemény korlátozására lehet számítani, amihez viszonyítva a kiotói megállapodás, vagy az egyes országokban alkalmazott szén-dioxid-adó liberális intézkedésnek fog minõsülni.

A környezetszennyezés szempontjából nagyon elõnyös energiahordozó a hidrogén, hiszen égésterméke víz. De ez az elõny csupán a felhasználás helyén érvényesül, a környezetszennyezés ott jelentkezik, ahol a hidrogént más energiahordozókból (földgázból, kõolajtermékekbõl), illetve más energiák (hõ, villamos energia) segítségével elõállítják.

Az energiaszükségletek fedezésének vonzó lehetõségét képviselik a megújuló energiák. Jelenleg nagy léptékben hasznosítják a vízenergiát és a tûzifát, egyes fejlõdõ országokban a növényi hulladékokat, a többi szerepe marginális. Érvényesülésük legfõbb akadálya, hogy nehezen válnak versenyképessé, mert nagy a fajlagos beruházási költségük. Ennek ellenére érdemes a megújuló energiák kiaknázását ösztönözni és támogatni, mert ezek elégítik ki leginkább a fenntartható fejlõdés követelményét. Hasznosításuk utódaink lehetõségeit alig befolyásolja, mivel az igénybe vett energiaforrások nem apadnak ki, és környezetszennyezésük is viszonylag kicsi. Ez utóbbi csak viszonylagos, a megújuló energiák minden fajtájának van közvetlen környezetkárosító hatása, de ennél jelentõsebb a viszonylag nagyméretû berendezésekhez szükséges sok anyag elõállításához kapcsolódó környezetkárosítás.

3. ábra. Megújuló energiák lehetõsége

A 3. ábrán a folytonos görbe a világ energiaszükségletének egy lehetséges alakulását mutatja a XXI. században, feltételezve, hogy a növekedés üteme az energiatakarékos szemlélet hatására a XX. századra jellemzõ átlag fele körül alakul. A hasábok a különféle megújuló energiafajtákból a természeti folyamatok zavara nélkül évente kinyerhetõ energiaértékeket reprezentálják, a vonalkázott hasáb ezek összege. Érzékelhetõ, hogy minél messzebb tekintünk, annál nagyobb a szükséglet és a lehetõség különbsége, amit tovább növel – a vízerõmûvek kivételével – az alacsony átalakítási hatásfok; egy-egy szükséglet ellátásához jóval több megújuló energiát kell igénybe venni, mint hagyományos tüzelõanyagot. Ha nem akarunk zavarokat a természeti folyamatokban, akkor a megújuló energiáknak csak kis hányadát lehet az energiaellátásra elvonni, mivel a megújuló energiáknak a Föld mûködtetésében is szerepük van, pl. a napsugárzás hõt és fényt ad, fenntartja az élet alapját jelentõ fotoszintézist, mûködteti az idõjárást, a víz körforgását stb. Természetesen ez a felfogás jelenlegi ismereteinket tükrözi, amit a tudomány és technika fejlõdése lényegesen módosíthat, ha pl. sikerül a napelemek jelenlegi 10% körüli hatásfokát megsokszorozni, vagy ha megvalósulnak a geostacionárius pályára állított naperõmûvek, amelyeket éjjel is éri a napsugárzás és sohasem csökkenti felhõzet az inszolációt. Egyelõre azonban jóval szerényebbek a kutatás–fejlesztés célkitûzései, ezért a lehetõségek reális mérlegelése arra a következtetésre vezet, hogy a XXI. század energiaszükségletét kizárólag megújuló energiákkal sajnos nem lehet biztosítani.

Az energiaproblémából kiutat kínál az atomenergetika. Utódaink lehetõségeit a hasadóanyagok felhasználása nem korlátozza, mivel a szerencsére csökkenõ katonai alkalmazáson kívül uránt csak az energetika igényel és tóriumot is csak jelentéktelen mennyiségben használnak (vegyipari katalizátorként és vákuumtechnikai eszközökben gáz megkötésre). Az atomerõmûvek környezetszennyezése is nagyon kicsi, mind az üvegházgázok, mind az egyéb légszennyezõk tekintetében, beleértve a radioaktivitás kibocsátását is. Van olyan szénerõmûvünk, melynek a fejlesztett villamos energiára vetített fajlagos kibocsátása radioaktív anyagokból több nagyságrenddel haladja meg a Paksi Atomerõmûét. A szilárd hulladékok mennyisége is csekély (4. ábra), de a sugárzás (ami egyes szenek salakjánál és zagyterein is gondot okozhat) különleges kezelést indokol.

4. ábra. Villamos energetikai vertikumok szilárd hulladékai

 

5. ábra. A világ ellátottsága hasadóanyagokból



A hasadóanyag-vagyon potenciálját ismét a kumulált szükséglethez viszonyítva mutatja a 5. ábra. A jelenlegi atomerõmûvek legnagyobb része a reaktorok hûtésére és a neutronok fékezésére természetes vizet használ (LWRb), ezekben az energiát zömmel az urán 235-ös izotópjának a hasadása szolgáltatja, amelynek koncentrációja a természetes uránban nagyon kicsi. Érzékelhetõ az ábrából, hogy e jelenlegi technikával nem sokra megyünk, még a nagyon drágán kitermelhetõ uránércek figyelembevételével sem. A nagy lehetõséget egyrészt a szaporító reaktorok (BRc) kínálják, melyek a természetes urán zömét kitevõ stabil izotópokból radioaktív plutóniumot fejlesztenek, és az urán energetikai potenciálját két nagyságrenddel növelik. Másrészt nagy lehetõség az uránvagyon sokszorosát kitevõ, hasadására alapuló energiafejlesztés. A nagy ígéretbõl, a fúzióból a század elsõ felében már aligha válhat ipari gyakorlat.

Az elõzõek szerint a fenntartható fejlõdés követelményét a leginkább a megújuló energiák elégítik ki, de az atomenergia alkalmazása is jól megfelel annak. Ez azonban nemcsak lehetõség, hanem szükségszerûség is. Az energetikai potenciálok összehasonlítása azt sugallja, hogy minél messzebb tekintünk elõre, annál valószínûtlenebb, hogy atomenergia nélkül ki tudjuk elégíteni az emberiség energiaszükségletét. Ennek azonban számos feltétele van, melyek között a gazdasági és társadalmi követelmények a legfontosabbak.
 

A megvalósítás korlátai

Mind a megújuló, mind a nukleáris energia hasznosításánál visszahúzó erõ a magas fajlagos beruházási költség. A megújulóknál ennek elsõdleges oka kis teljesítménysûrûségük (3. táblázat), ezért viszonylag nagyméretû, anyagigényes berendezésekkel kell az energiát összegyûjteni. Másrészt tovább növeli a beruházási terhet szezonalitásuk. Nagy léptékû hasznosítás esetén energiatárolót, vagy más energiára támaszkodó háttérkapacitást kell létesíteni azokra az idõszakokra, amikor nem süt a nap, nem fúj a szél, kevés a vízhozam stb. A létesítési költségek csökkenését a kis berendezéseknél (pl. napelem, hõelem, síkkollektor stb.) a tömeggyártástól, nagy létesítményeknél (szélmotor, naperõmû) a konstrukciók tökéletesítésétõl lehet remélni.

3. táblázat. A villamosenergia-fejlesztés fajlagos területigénye

Energiaforrás Területigény
m2/kW
hõerõmû
vízerõmû
termikus naperõmû, napelem
szélerõmûtelep
energiaültetvény
1-4*
10-30
20-60
50-150
4000-6000

* bánya nélkül

Az atomerõmûvek magas beruházási költségét a bonyolult technológia és a biztonság növeléséhez szükséges berendezések okozzák, az utóbbiak a létesítési költség 40-50%-át is elérhetik. Ez utóbbi csökkentésére sok lehetõség van, a tipizálástól az építési idõ lerövidítéséig (ami mérsékli a jelentõs kamatterheket), konstrukciós újítások, pl. a beavatkozó szerveket mûködtetõ elemek (motorok, szivattyúk stb.) helyett természeti erõket (gravitáció, felhajtóerõ, termoszifon cirkuláció) hasznosító passzív rendszerek, vagy a biztonsági rendszerek egyszerûsítése (a biztonság csökkentése nélkül).

A szén-, atom- és kombinált ciklusú földgázerõmûben termelt villamos energia önköltsége között nincsenek nagy különbségek. Akár visszájára is fordulhat a sorrend, ha tartós marad a jelenlegi magas kõolajár, mert a földgáz ára késéssel ugyan, de követi a tüzelõolajét. A kulcskérdés a fajlagos beruházási költségek csökkentése, különösen most, amikor világszerte liberalizálják és privatizálják a vezetékes energiaellátó rendszereket. Az új létesítmények beruházását a magántõkétõl várják, ami a gyors megtérüléshez és a viszonylag olcsó beruházásokhoz vonzódik, ami sem a megújuló, sem a nukleáris energia hasznosításának nem kedvez.

Érdemes viszont felfigyelni az amerikai fejleményekre, ahol megindult az öreg atomerõmûvek felvásárlása. Az Egyesült Államokban 104 atomerõmûvi blokk van üzemben, és ezek közelednek az engedélyezett 40 éves üzemük végéhez. A tapasztalatok szerint biztonságos üzemük viszonylag kis ráfordításokkal meghosszabbítható. Az elsõ két erõmû 5 blokkja már rendelkezik a biztonsági hatóság (NRCd) engedélyével, hogy 40 éven túl további 20 évig üzemeltethetõk. Mintegy 10 erõmûnél folyik hasonló engedélyezési eljárás, és a további erõmûvek többsége is tervezi az élettartam hosszabbítását. Ezek az erõmûvek rendkívül olcsón képesek villamos energiát termelni, hiszen alapberuházását már leírták, és az önköltséget jórészt az ábrán jelölt üzemanyagköltség szabja meg. Ilyen olcsón egyetlen más erõmûtípus sem tud villamos energiát fejleszteni. Kockázatos megjósolni, hogy ezen olcsó energiának milyen hatása lesz az amerikai villamosáramtarifákra és a gazdaság versenyképességére Európával szemben.

A társadalmi követelmények sokrétûek, a területfejlesztéstõl a munkaerõ-foglalkoztatásig. Ezek között a technológia elfogadásának és az ellátás biztonságának megkülönböztetett jelentõsége van. Minden energiaellátási módnak vannak ellenzõi, de a legnagyobb ellenérzés az atomenergetikával szemben jelentkezik. Az atomenergia Hirosima és Nagaszaki gombafelhõivel lépett a történelem színpadára, amit a hidegháború két évtizedes rettegése követett, nem pusztítják-e el a civilizációt a felhalmozott nukleáris arzenálok. A békés alkalmazás idõszakának optimizmusát törte derékba a csernobili szörnyûség, diszkreditálva a technológia hitelét. Nem meglepõ, hogy ilyen mély gyökerekbõl érzelmek és indulatok fakadnak, melyek a tényeket félresöpörve irracionális döntésekre kényszerítik a politikát. Ilyen légkörben határozta el számos ország, hogy nem támaszkodik az atomenergiára, nem építenek új atomerõmûveket, egyesek a jól mûködõk leszerelését is elhatározták, sõt az atomenergiát a fenntartható fejlõdés lehetõségei közül is kirekesztenék. Jó néhány, önálló energiaellátásra képtelen ország azonban kitartott az atomprogram mellett, ellátásbiztonságának stabilizálása érdekében.

Az atomerõmûvek széles körû társadalmi elfogadtatásának a feltétele a tények nagyon tárgyilagos, õszinte, nyílt bemutatásával folytatott szívós felvilágosító munka. Ezt különösen három kérdésre célszerû összpontosítani.

Az elsõ, hogy a csernobili katasztrófa nem ismétlõdhet meg. Ezt még az RBMK típusú erõmûveknél is sikerült kiküszöbölni a világszerte bevezetett biztonságnövelõ intézkedésekkel, amik nem utolsósorban a csernobili tapasztalatokra is épültek. Természetesen sokkal kisebb kibocsátással járó baleseteket az atomerõmûvek jelenlegi generációjánál nem lehet tökéletesen kiküszöbölni, de ennek valószínûségét olyan kicsire szorították, hogy ma már az atomerõmûvek (kivéve a régi RBMK és VVR 230-as típusokat) nem veszélyesebbek más villamosenergia-termelési módoknál. Ezt támasztja alá egy, az Európai Unió több országának számos intézetében végzett vizsgálat (ExternE program) végeredményét tükrözõ 6. ábra is, mely a különbözõ vertikumok egészségi ártalmainak kockázatát hasonlítja össze.

6. ábra. Erõmûvi vertikumok légszennyezésének külsõ költségei


A jelenleg ajánlott atomerõmû-típusoknál a környezetet érintõ balesetek valószínûségét a nagyon ritka természeti katasztrófák valószínûsége alá szorították, a következõ generáció érdekében pedig követelmény, hogy ne veszélyeztessék a környezetet. Erre vannak elvi javaslatok, pl. az erõmû nukleáris részének föld alá telepítésével, gyorsítóval vezérelt láncreakcióval, de megjelentek inherens biztonságot ígérõ konstrukciók is (Westinghouse: AP 600, Siemens: SWR 1000), és ezt ígéri a dél-afrikai ESKOM cég is, az épülõ, magas hõmérsékletû erõmûvében. A veszélyességgel kapcsolatban tanulságos a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség egy vizsgálata különbözõ régiók lakóinak 70 éves életidejükre összegzett sugárterhelésérõl (7. ábra).

7. ábra. Életidõre összesített dózisok


A második kérdés a radioaktív hulladékok biztonságos elszigetelhetõsége a környezettõl. Nem tudatos, hogy erre csak addig van szükség, amíg a spontán bomlás következtében a sugárzás nem csökken jelentéktelen mértékre, ami nagy elõny a nem radioaktív veszélyes hulladékok örök ideig tartó veszélyességével szemben. A hulladékok legnagyobb részénél e lebomlás néhány évtized, legfeljebb 1-2 évszázad alatt lezajlik, és ilyen hulladékok tárolására kereken 100 létesítmény problémamentesen mûködik a világon (Magyarországon Püspökszilágyiban).

Megvalósítható, reális megoldás a hosszú felezési idejû nagy aktivitású hulladékok elhelyezése stabil földtani formációban, néhány száz méterrel a felszín alatt. Ezt maga a természet igazolta. Egy Gabonban (Oklo térségében) feltárt lelet tanúsítja, hogy ott 1 milliárd évvel ezelõtt hosszú ideig spontán láncreakció zajlott, és a hasadás termékei együtt maradtak, azokat migráció vagy más transzportfolyamat nem szórta szét. A hosszú tárolási idõ elfogadhatóságával kapcsolatban azonban a társadalom szkeptikus. Ezt csak részben enyhíti, hogy általánosan elfogadottá válik a visszanyerhetõség követelménye, ami szükség esetén módot ad utólagos korrekcióra. Ezért az átmeneti tárolás gyakorlata terjedt el, ami 50–100 évre biztosítja a kiégett fûtõelemeknek elszigetelését. Laboratóriumi körülmények között már sikerült hosszú felezési idejû izotópokat neutronbesugárzással rövid felezési idejû, vagy stabil izotópokká átalakítani. Reméljük, hogy ez a transzmutáció továbbfejleszthetõ ipari technológiává, ami kiutat jelentene a csapdahelyzetbõl. Addig is a kiégett fûtõelemek átmeneti tárolásának évtizedeit nemcsak a sugárzást és hõfejlõdést csökkentõ periódusnak kellene tekinteni, hanem a tévhiteket oszlató idõszaknak is.

A harmadik feladat annak bemutatása, hogy az atomerõmûvek nem a nukleáris fegyverfejlesztés melegágyai. Az atomsorompó-szerzõdés és a hasadóanyagok nemzetközi felügyelete eddig jól vizsgázott, nem vált az atomfegyvergyártás alapanyagává a polgári atomerõmûvek kiégett fûtõelemeiben található plutónium. De ennek mûszakilag is elejét lehet venni, pl. a fûtõelemciklusban a keletkezõ plutóniumizotópok olyan arányának kialakításával, hogy az alkalmatlan legyen fegyvergyártásra, a tóriumbázisú hasadásnál pedig nem is keletkezik plutónium.

Az energiaellátás biztonsága minden országban alapvetõ követelmény. Ezzel kapcsolatban emlékeztetni kell arra, hogy az elmúlt fél évszázadban a világpolitika és a világgazdaság váratlan fejleményei gyakran vezettek az energiapolitika radikális változtatásához. Nem lesz ez másképp a jövõben sem, ami ellen csak több lábra támaszkodó, rugalmas energiapolitikával lehet védekezni. Különösen fontos ez Magyarország sérülékeny energiahelyzetében, hiszen energiaszükségletünk több mint kétharmadát fedezzük importból, és ez az arány a jövõben tovább nõ. Egy ország energiaellátásának biztonságát növelik a belsõ energiaforrások, köztük a megújuló energiák, és növelik az atomerõmûvek, mivel hosszú idõre stabilizálják a viszonyokat, miután a fûtõelemeket 3-4 év alatt égetik ki a reaktorokban, és könnyen tárolható üzemanyag további évekre is (a magyar jogszabályok kétéves tartalékot írnak elõ). Sérülékeny helyzetünkben nekünk minden reális energiaellátási lehetõséget elõítéletektõl, érdekektõl és érzelmektõl mentesen kell megítélni, legyen szó lignitrõl, vízerõmûrõl, vagy atomerõmûrõl.
 
 

A magyar lehetõségek

A magyar energiapotenciálban rejlõ lehetõségek meglehetõsen korlátozottak. A különféle megújuló energiaforrások éves potenciálját az elmúlt évi tényleges magyar összenergia-szükségletre (~1100 PJ/év) vetítve szemlélteti a 8. ábra. A számításoknál a jelenlegi gazdasági, valamint politikai korlátokat nem vettem figyelembe. A legnagyobb lehetõséget a napenergia hasznosítása és a biomassza kínálja.

8. ábra. Megújuló potenciálok Magyarországon


A napenergia potenciálját abból kiindulva határoztam meg, hogy Magyarországon a talajszintre évente 4,2–4,5 GJ/m2 jut, amit az ország területével beszorozva 400 EJ/év-et nyerünk. Ha nem akarunk ökológiai zavarokat elõidézni, ennek egy ezrelékénél nagyobb hányadot energetikai célokra nemigen lehet elvonni a más irányú funkcióktól, vagyis 400 PJ/év-vel lehet számolni.

A hazai mezõgazdasági biomassza-produkció szervesanyag-tartalmának energia-egyenértéke 800–900 PJ/év. Ebbõl mintegy 50%-ot tesznek ki a melléktermékek, a takarmányozásra és a talajerõ pótlására fordított hányadot levonva, a melléktermékek 20-30%-a (80–135 PJ/év) jöhet számításba energetikai célra, ha a begyûjtés megszervezhetõ. Az 1,6 Mha erdõterületbõl évente 2–2,5 Mt tûzifát lehet kitermelni, aminek fûtõértéke 10–15 PJ/év. Középértékekkel számolva elméletileg mintegy 120–130 PJ/év a biomasszából kinyerhetõ energetikai lehetõség.

A hazai vízfolyások elméleti potenciálját 100 PJ/év-re becsülik, de ebbõl átlagosan csak 16 PJ/év-et minõsítenek gazdaságosan kiépíthetõnek (beleértve Bõs–Nagymarost is). A szélenergia lehetõségeit nehéz megítélni, mivel adatok csak a talajszint közelében állnak rendelkezésre és nem a szélkerekek mûködési magasságában. A potenciál becslésénél figyelembe vehetõ, hogy a területigény átlagosan 10 W/m2, amit a szélgenerátorok lapátmérete, valamint az áramlási kölcsönhatások csillapodása szab meg. Az ország teljes területére az elérhetõ teljesítmény 1 TW, átlagosan 1000 óra/év = 3,6·106 mp/év szeles idõszak számításba vételével a nyerhetõ energia elméleti értéke 3,6 EJ. De gyenge és nagyon erõs szeleknél mûszaki akadálya van az energiahasznosításnak; a telepíthetõségnek a terület más irányú hasznosítása, valamint tájképi követelmények szabnak korlátot, így az ökológiai zavarokat kizáró 1 ezrelékes arány – vagyis kereken 3,5 PJ/év – nagyon optimista becslésnek tûnik.

A legnehezebb a geotermikus energiapotenciál megítélése. A 3 km-es mélységen belül fellelhetõ 2,5·103 km3-nyi hévizeink hõtartalmát 500 EJ-ra becsülik, de termálvizeink alacsony, átlagosan 68 °C hõmérséklete a kiaknázhatóságot erõsen korlátozza. Az alacsony hõmérséklet egyrészt a felhasználás módját és területét határolja be, másrészt termodinamikai okokból a hõtartalomnak csupán néhány százaléknyi részét teszi hasznosíthatóvá. A kiaknázásnál az 1 ezrelékes arányt célszerû itt is figyelembe venni, intõ példa a bányászat túlzott vízkiemelésének hatása az 1970-es években a dunántúli karsztvízrendszerre. Mindezt egybevetve 50 PJ/év optimista feltételezés, különösen a jelenlegi ~3,5 PJ/év tényleges felhasználással összehasonlítva.

A megújuló energiák megítélésénél figyelembe kell venni az alacsony átalakítási hatásfokot is, ami arra a végkövetkeztetésre vezet, hogy a megújulók összes reális lehetõsége együttesen is csupán egy kis részét tudná kielégíteni a jelenlegi energiaszükségletnek, és ez az arány az idõ elõrehaladtával csökken.

9. ábra. Magyar ellátottság ásványi energiavagyonból


Nem nagyon biztató fosszilis tüzelõanyag-vagyonunk helyzete sem (9. ábra). A Magyar Geológiai Szolgálat 480 Mt (8,1 EJ) ipari fekete- és barnaszénvagyont tart nyilván, de gazdaságtalansága miatt a mecseki feketeszén-bányászatot már befejeztük, és hasonló okból a barnaszénbányászat fokozatos leépítése is folyamatban van. Versenyképes viszont a külfejtéses lignitbányászat, amibõl az ipari vagyon 2,2 Gt (15 EJ), egy részének kiaknázására idõvel valószínûleg sor kerül.

Mûrevaló kõolajvagyonunk 19 Mt (790 PJ), földgázvagyonunk 90 Gm3 (2,8 EJ). Szénhidrogénekbõl kismennyiségû újabb elõfordulások felfedezése még feltételezhetõ, de a geológusok véleménye szerint gazdag lelõhelyeké aligha. A szénhidrogén-elõfordulásokból a hazai szükségletnek csak kis hányadát tudjuk fedezni, a különbség teszi ki energiaimportunk legnagyobb részét. Bár még nyilvántartanak 3,4 Mt (5 EJ) ipari uránércvagyont, a bányát a teljes versenyképtelenség miatt be kellett zárni.

A magyar energiamérlegben az import jelenleg 69%-ot tesz ki (az atomerõmû fûtõelem-behozatalát is ide sorolva), és az energiaszükséglet növekedését jórészt csak a behozatal növelésével tudjuk fedezni, mert a hazai ásványi energiahordozók hozama csökken. Az importot mûszaki, gazdasági, politikai és stratégiai bizonytalanságok terhelhetik, beszerzési forrásaink és szállítási útvonalaink nagyrészt labilis térségekben fekszenek (szovjet utódállamok, Balkán). A bizonytalanságok csökkentésére is célszerû a megújuló energiahasznosítást támogatni, ami egy évtizeden belül 10% körüli arányt érhet el. Ugyancsak fontos lesz a 2010-es években az atomerõmûnek az összenergia-szükséglet mintegy 10%-át és a villamosenergia-felhasználás 1/3-a körüli arányát fedezõ, stabilizáló szerepe. Ezért amennyiben a mûszaki, gazdasági és nemzetközi (EU-csatlakozási) körülmények kedvezõek, élni kellene a Paksi Atomerõmû élettartama hosszabbításának lehetõségével.
 

aA mennyiségek jellemzésére a mértékegységek elõtt az SI-rendszer szabványos elõtagjait fogjuk használni. A leggyakoribb prefixumok: m (mili) = 10–3, k (kilo) = 103, M (mega) = 106 , G (giga) = 109, T (tera) = 1012, P (peta) = 1015, E (exa) = 1018.


Természet Világa, 132. évfolyam, 8. szám, 2001. augusztus
http://www.chemonet.hu/TermVil/
http://www.kfki.hu/chemonet/TermVil/


Vissza a tartalomjegyzékhez