Az már biztos, hogy a közeljövő óriási kihívást jelent az energetikai szektornak: jelenleg 1,6 milliárd ember él villamos energia nélkül, ha ők is rácsatlakoznak a hálózatra, még nagyobb lesz az erőművek és a Föld leterheltsége. Az olaj világpiaci árának növekedése a 70-es években tapasztalt olajárrobbanásra emlékeztet, a nyolcvanas évek óta viszont jóval nagyobb a kitermelés, mint amennyi új olajmezőt tárnak fel. Nem csoda, hogy a külföldi államok az alternatívákon gondolkoznak, hiszen ezeknek már nemcsak környezetvédelmi, hanem gazdasági és stratégiai jelentőségük is nagy.

Nem mindig fúj

Franciaország azért lehet példa számunkra, mert elöl jár a modern energiaforrások alkalmazása terén: a villamos energia 80 százalékát atomerőművet szolgáltatják, amik az utóbbi pár évtizedben, különösen Csernobil óta ugyan nem voltak szalonképesek, a növekvő olaj- és gázárak miatt azonban egyre népszerűbb a nukleáris energiát emlegetni. De komolyan foglalkoznak a napenergia és a szélenergia hasznosításával is, míg nálunk még csak tapogatóznak a befektetők.

Dr. Tar Károly, a szélenergia klimatológiai vonatkozásaival foglalkozó szakember előadásából kiderült, hogy Magyarországon szinte jelentéktelen a megújuló energiaforrásból származó villamos energia aránya, de a helyzet javul. Idén áprilisra már 112 megawattnyi teljesítmény származott szélerőművekből, ezt 60-70 turbina hozta össze, többségük az ország észak-nyugati részén dolgozik. Ezekről a szerkezetekről tudni kell, hogy 3 méter per szekundumos szélsebesség alatt még nem termelnek energiát, a maximális névleges teljesítményt 15 m/s-os szélsebesség mellett érik el, 25 m/s fölött viszont már ki kell kapcsolni, szélirányból elfordítani őket, nehogy kárt tegyen bennük az időjárás. Mint az látszik egy szűk, 10 m/s-os intervallum áll az erőművek rendelkezésére, hogy leadják a maximális névleges teljesítményüket, de ennél is fontosabb, hogy az idő mekkora részében dolgoznak egyáltalán az erőművek.

Éppen ezért kell elsősorban azt vizsgálni, hogy az adott területen mekkora az esély a 3 méter per szekundumosnál nagyobb szélsebesség gyakori eléréséhez. Ez a mutató országrészenként változik, 60 méteres magasságban például az esetek 69 százalékában megvan a megfelelő sebesség Szegeden, ez a mutató viszont már csak 38 százalékos Keszthelyen.

De az aránykülönbség megmarad akkor is, ha az átlagos szélsebességet vesszük figyelembe, ami 70 százalékkal magasabb az alföldi városban, mint Keszthelyen. A legjobb értékeket persze Kékestető tudja felmutatni, ott azonban érdekes módon pontosan ellentétes tendenciákat figyelhetünk meg: míg az országban mindenhol a déli órákban éri el a széltermelés a maximumot, addig az ország legmagasabb pontján ilyenkor a legrosszabbak a mutatók. A befektetők mindenesetre lelkesek, jelenleg 330 megawattnyi szélerőmű-kapacitást engedélyeztek az országban, ennyit tud fogadni a hálózat anélkül, hogy komolyabb problémát jelentene a szélerőművekre jellemző ingadozó teljesítmény.

Ellenállás

A magyar kutatót Dr Alan Nadai szélenergetikával foglalkozó francia szakember váltotta, aki elmesélte, hogy Nyugat-Európában már komoly ellenállásba ütköznek a beruházók. A tervezésnél természetesen figyelembe kell venni a vándormadarak útvonalát, de sokan tájidegennek is találják a szélerőműveket, ezért gyakoriak a tiltakozások. Persze azt senki sem merné kijelenteni, hogy egy füstölő szélerőmű jobban festene a domboldalon.

Dr. Nadai táblázatából kiderül, hogy Európában szinte csak a nyugati országokban van jelentős szélerőmű-kapacitás, de ennél is rosszabb, hogy a keleti országokból nem is nagyon érdeklődnek a legújabb technológiák iránt: a legutóbbi szakmai konferencián például a rengeteg nyugat-európai résztvevő mellett csak egy szlovák cég képviselte a keleti országokat. Kiderült, hogy Franciaország 2 gigawattos szélenergia-kapacitásával nem kiemelkedő a nyugati mezőnyből, de komolyak a tervek: 2010-re 14 gigawattot, 2020-ra 23 gigawattot akarnak elérni, ugyanakkor még így is csak Németország mai, 22 gigawattos eredményét sikerülhet elérni. A szélerőmű-dobogó második helyezettje az Egyesült Államok 17 gigawattal, harmadik Spanyolország 15 gigawattal. Persze most csak kapacitásokról beszélünk, a leadott teljesítmény nagyban függ a szélsebességtől, de általánosságban elmondható, hogy 20-25 százalékos az erőművek átlagos kihasználtsága. "Öttel kell osztani a kiépített teljesítményt" - mondta Dr. Joél Guidez, a Francia Atomenergia-ügynökség szakembere.

De komoly lehetőség van az általában hanyagolt napenergiában is. Pálfy Miklósnak, a napelemekkel foglalkozó Solart-System Kft. ügyvezetőjének előadásából kiderült, hogy Magyarországra annyi napenergia érkezik be évente, amennyiből 2900 évig lehetne ellátni villamos energiával az országot változatlan fogyasztás mellett. Ha a szóba jöhető felületek - autópályák vonala, épületek teteje, kihasználatlan domboldalak - tíz százalékára telepítenénk napelemeket, az éves szükséglet 12-szeresét tudnánk biztosítani, 400 ezer megawatt teljesítményt nyújtó naperőmű működne az országban. Amennyiben csak annyi napenergiát akarunk, amennyit elhasználunk, akkor elég lenne 200 négyzetkilométernyi napcellát felépíteni, mondta el Vass Imre, a Szegedi növénybiológiai intézetet vezetője. De a professzor közölt egy másik hatásos adatot is: évente 120 ezer terawatt napenergia érkezik a Földre, míg az egész bolygó 13 terewattot használ fel, tehát egy óra alatt annyi energia esik be a bolygóra, amennyit egy évben elhasználunk.

Van bőven

Pálfy Miklós szerint jellemző adat, hogy két négyzetméternyi területre érkezik be annyi napenergia, amennyivel egy átlagos (2500 kilowattóra fogyasztású) háztartást működtetni lehetne. Ezzel szemben alig 35 kilowatt kapacitás működik az egész országban, ami viszont évente a nemzetközi trendeknek megfelelően 40 százalékkal nő.

Persze nem mindegy a bázis: világszerte 10 gigawattnyi napenergia-kapacitás működik, ennek a fele az Európai Unióban, azon belül is főként Németországban. Az egy főre eső legnagyobb napenergia-kapacitás azonban Luxemburgban van, 60 watt fejenként, ami egy laptop működtetéséhez bőven elég. Persze a technológia elterjedésében kulcsszerepet játszik annak ára, ami nem változik annyira, mint az kívánatos lenne: 2001-ben még 5,4 dollárba került egy wattnyi kapacitás, 2004-ben már csak 4,2 dollárba, mostanra azonban újra 4,8 dollárig emelkedett az ár a nagy kereslet miatt. Ugyanakkor az új technológiák és a kínai gyártók egy dollár/wattos árral kecsegtetik a piacot.

Jean-Claude Muller az Institut d'Electronique du Solide et des Systémes munkatársának előadásából kiderült, hogy a 70-es években elérhető 10 százalékos hatékonyság mára 35 százalékig növekedett, tehát egy négyzetméternyi cellából 3,5-szer annyi energiát tudunk kisajtolni laboratóriumi körülmények között. Ezeknek a paneleknek az ára ma még százszorosa az ipari mennyiségben gyártható, 10-15 százalékos hatékonysággal dolgozó panelekének, de a fejlesztések folyamatosan átszivárognak a piaci termékekbe.

Sokan azonban ellenzik a napelemeket, néhány zöld szerint túl nagy terhelést jelentenek a környezetre nézve, hiszen legyártásuk és feldolgozásuk közel sem környezetbarát, ráadásul az sem biztos, hogy képesek egyáltalán annyi energiát megtermelni, mint amennyit előállításuk igényelt. Muller szerint ez butaság: egy kilowattóra megtermelt villamos energiára 20 gramm széndioxid-kibocsátás jut a napelemek esetében, míg a fosszilis energiáknál ötvenszer ennyivel, egy kilóval kell számolni. Ráadásul rentábilis a szerkezet, nagyjából két év alatt megtermeli azt az energiamennyiséget, amennyibe előállítása került, miközben garantáltan 25 évig, de akár 40 évig is üzemképes marad. A termelés éppen ezért világszerte nő, és a trendeket figyelembe véve 2030-ra 330 gigawattos villamosenergia-kapacitást jósolnak a szakemberek, ami a magyar villamosenergia-szükséglet hetvenszerese.

Égessük el

Professzor Vass Imre szerint a napelemeken kívül persze van még egy mód a napenergia felhasználására: a fotoszintetizálás, ami kiemelkedő, 30 százalékos hatékonysággal köti meg a napfényt, de azt a kutató is elismeri, hogy a növények elégetése biomassza-erőművekben csak rövid távú megoldás lehet. Túl azon, hogy a módszer nem csökkenti érdemben a környezetszennyezést, a jelenlegi élelmiszer-áremelkedésben is szerepe van annak, hogy egyre több gazda kezd energianövények termelésébe, ami már középtávon is éhséglázadásokhoz vezethet. A megoldást azok a gyorsabban növő, igénytelen növények jelenthetik, amelyeket olyan területen is lehet termelni, ahol az étkezéshez használt növényeket nem.

Mindenesetre gyorsan kell lépni, mert a meglévő készletek végesek: egy év alatt egymillió évnyi fotoszintézis eredményét égetjük el, és nem is túlságosan környezetkímélő módon. Az elmúlt évezredekben megfigyelhető volt a levegő szén-dioxid-tartalmának ciklikus, százezer évente ismétlődő, ötven százalékos emelkedése, majd visszaesése, a mostani emelkedés azonban száz százalékos, ami alig száz év alatt jött össze.

Átmenetileg megoldást jelenthetnek az atomerőművek is, melyek megfelelő elővigyázatosság esetén kevésbé terhelik a környezetet, mondta Joel Guidez, a Francia Atomenergia-ügynökség szakembere. Franciaországban 58 atomreaktor működik, mindegyik második generációs, teljesítményük 900 és 1500 megawatt között mozog. Összesen 63 gigawatt villamos energiát termelnek, ami a fogyasztás 80 százalékát fedezi (a maradékot főleg vízerőművek termelik).

Generációk

Az első reaktort 1977-ben építették, az utolsót 1999-ben, de a fejlesztés nem állt le, és már készül az első harmadik generációs erőmű Flamanville-ben és a finnországi Olkiluotoban. Ez a megszokott 40 év helyett már 60 évig üzemképes marad, és kibírja egy repülő becsapódását is. A Siemens reaktorokkal kapcsolatos tapasztalatait felhasználva tíz százalékkal növelték a hatásfokot és harminc százalékkal csökkentették a keletkező veszélyes anyagokat: az üzemanyag 96 százalékát felhasználják és csak négy százalékából lesz sugárzó hulladék. Ez nem revolúció, csak evolúció, mondta el Guidez, mégis jelentősen nő a teljesítmény is. A Flamaville-i atomerőmű reaktora 1600 megawattot termel majd (a paksiak negyed ekkora teljesítményre képesek). Az építkezés 2006 óta folyik, 2012-től termel energiát a reaktor, és várhatóan 2072-ig üzemképes marad.

Claude Renault, a francia atomenergia-ügynökség munkatársa viszont elmondta, hogy már készülnek a negyedik generációs erőművek tervei. Ezekben gyors neutronos rendszert használnák, magasabb hőmérsékleten üzemelnek majd a reaktorok, és két lehetőséget látnak most a szakemberek: víz helyett nátriummal vagy valamilyen gázzal hűtik majd. A tervek szerint 2020-ra elkészül egy 300 megawattos teljesítményű kísérleti reaktor, és a következő években felépíthetik az első, ipari célokat szolgáló negyedik generációs erőművet, aminek reaktora már 2400 megawatt teljesítményre lesz képes, ráadásul még kevesebb szennyezőanyag keletkezik majd, mint a harmadik, pláne a második generációsok esetében. Várhatóan 2030-tól, 2040-től terjedhetnek el ezek az erőművek, Renault szerint ha előbb kell, előbb lesz kész, de akkor többe is kerül majd.

Thierry Salmon, a Commissariat ŕ l'énergie atomique munkatársa viszont már a forradalomról, az ITER-ről beszélt. A fúziós reaktor abban különbözik a hagyományos atomerőművektől, hogy maghasadás helyett összeolvadnak a magok benne, ami még nagyobb súlyveszteséggel, így energia-felszabadulással jár. Hátránya, hogy mai ismereteink szerint ez csak igen magas hőmérsékleten, körülbelül százmillió Celsius-fokon jön létre, így a plazma állapotú fűtőanyagot egy erős mágneses térben lebegtetve kell tartani: ha hozzáérne a kamra falához, azonnal átolvasztaná azt. Jó hír, hogy az alapanyag, a deutérium és a trícium nagy mennyiségben áll rendelkezésre, a megtermelt energia szinte tökéletesen tiszta.

Nehéz ügy

A Napnak ez könnyen megy, a Földön viszont komoly kutatásokra van szükség, jól jelzi ezt, hogy az első szabadalom a fúziós reaktorra 1946-ból származik. Azóta felépült számos tokamak-kamra, de a legjelentősebb csak most készül Franciaországban, ez lesz az ITER. A nemzetközi összefogásban, ötmilliárd euróból épülő fúziós kamra 500 megawattnyi fúziós energiát termel majd 400 másodpercig, míg a mostani legerősebb tokamak, a JET 16 megawattot termel egy másodpercnél is rövidebb ideig. Az ITER-ben tervezik kikísérletezni a fúziós erőművek alapjait, várhatóan 2016-ra készül el, és 20 évig működik majd. Az ITER-ben szerzett tapasztalatok alapján készülhet el a DEMO, ami már 2 gigawattnyi energiát termelhet, ráadásul ezt folyamatosan teszi majd, így ha minden a tervek szerint alakul, ez a kamra lesz a fúziós erőművek elterjedése előtti utolsó lépcsőfok. A tervezéshez várhatóan 2017-ben kezdenek hozzá és még 2040 után is folynak majd a kísérletek. A kutatók úgy tervezik, hogy a DEMO 25-ször több energiát termel majd, mint amennyibe a folyamat beindítása kerül, az ITER-nél ez az arány tízszeres, miközben a jelenlegi tokamak-kamrák még inkább elszívják, semmint termelik az áramot.

Az évszázad közepe előtt nem várható a fúziós erőművek megjelenése, de szakértők szerint ötven év múlva egy közel kiapadhatatlan, tiszta energiaforrás áll majd a rendelkezésünkre, hála az ITER-nek és a DEMO-nak.