kapcsolatlélegzetnyi hírlevélgyorskeresés
Loading
A környezetszennyezés csökkentése helyi energiatermenélessel

A fenntartható fejlődés az energetika területén azt jelenti, hogy energiaigényünket a környezet lehető legkisebb károsításával kell kielégíteni annak érdekében, hogy mai tevékenységünk ne veszélyeztesse az elkövetkező nemzedékek egészséges létfeltételeit. Az e célt szolgáló környezetkímélő energetikai módszereket három nagy csoportba oszthatjuk: a takarékosság, a megújuló energiák használata és az energiahordozók többszörös (nagyobb hatékonyságú) hasznosítása. A három csoport számtalan módszere közül nagy eredményt várhatunk — többek között — a biomassza energetikai hasznosításától és a hőenergiát is hasznosító helyi erőművektől.
A vezetékes energiahordozók — a földgáz és a villamos energia — jelenleg kevés központból kiindulva terjednek szét az országban. Remélhetőleg azonban rövidesen megindul az energiatermelés az elosztóhálózatok végpontjai közelében, és néhány év múlva visszafelé is fog áramlani az energia a hálózatokon.
1. Energia régen és ma
Életünkhöz többféle energiára van szükségünk. Az első ipari forradalom — a gőzgép felfedezése — előtt az emberek hőenergia-igényüket megújuló energiákkal elégítették ki, vagyis fával, szalmával fűtöttek, főztek, sütöttek, és ezekkel is általában csak olyan mértékben, hogy maradt idő a megújulásukra. Az energia gyakran más formában áll rendelkezésünkre, mint ahogyan használni akarjuk. Az energiát a felhasználás előtt ezért sokszor át kell alakítani.
Az energia átalakítása a különböző formák között különböző nagyságú veszteséggel jár. Például mechanikai energiát és villamos energiát veszteség nélkül, 100%-os hatásfokkal tudunk hőenergiává alakítani. Nagyon kicsi, (2-5%) a veszteség, amikor a mechanikai energiát nagy turbógenerátorban alakítjuk villamos energiává. Ezzel szemben az emberi erővel forgatott kerékpárdinamó a pedálnál betáplált energiának csak törtrészét alakítja villamos energiává.
A Napból érkező sugárenergia zöme hővé alakul a napkollektorokban, de csak 10-15%-a alakul villamos energiává a fényelemben. A Nap energiájának ugyancsak néhány százaléka hasznosul a zöld növényekben lejátszódó fotoszintézis során, amikor a szén-dioxidból cukor keletkezik. A tüzelőanyagok kémiai energiája teljes egészében hőenergiává alakul, amikor kemencében vagy kazánban elégetjük, majd ennek 70-90%-a hasznosul. A hőerőgépek, a gőzgép, a belső égésű motorok a hőenergiát mechanikai energiává alakítják. Hatásfokuk kezdetben csak 5-10% volt, de ezt az üzemi hőmérséklet és nyomás növelésével sikerült 30-35%-ra emelni. A hatásfok további növelésének a szerkezeti anyagok hőállósága és bizonyos elméleti korlátok határt szabnak. A mai korszerű hőerőművekben a tüzelőanyag energiatartalmának egyharmad részéből villamos energia keletkezik, kétharmad része kis hőmérsékletű hőenergiává alakul, és ennek zöme haszontalanul szétszóródik a környezetbe.

Környezetünk egyre szennyezettebb
A szennyezés jelentős részét az energiatermeléssel, -átalakítással és -fogyasztással okozzuk. Szakemberek megállapították, hogy a savas eső, az erdőpusztulás és egyes betegségek elsősorban a növekvő energiafelhasználás következményei. Borúlátó jövőkutatók a világszerte megfigyelhető változások alapján azt állítják, hogy a Föld rövidesen alkalmatlan lesz az emberi életre. A derűlátók szerint az életfeltételek sokáig fenntarthatók, de az embereknek gyökeresen meg kell (és meg is lehet) változtatni életmódjukat.
A volt szocialista országok helyzete ebből a szempontból is súlyos. Mi elavult berendezésekkel sokkal több energiát fogyasztunk, mint amennyit anyagi helyzetünk megengedne, környezetünket erősen szennyezzük, így energiafogyasztásunk korszerűsítése sok előnyt ígérő, sürgős feladat.
Honnan származnak a számunkra fontos energiák?
Sok természeti nép tartotta a földi élet forrásának és imádta a Napot. Ma tudjuk, hogy szinte minden energiánk a Naptól származik. A Nap nagy hőmérsékletű gázgömb. A nagy tömeg nagy vonzerőt és nagy sűrűséget hoz létre. Ilyen körülmények között lehetőség van arra, hogy a nehézhidrogén atommagok stabilabb héliumatommagokká egyesüljenek, miközben sok energiát bocsátanak ki különböző frekvenciájú elektromágneses rezgések formájában. Az emberiség nagy reménysége, hogy sikerül ezt a termonukleáris reakciót — megszelídített formában — a Földön létrehozni, mert ehhez bőven van üzemanyag, és korlátlanul juthatnánk így energiához. Eddig azonban csak a nagyon pusztító hidrogénbomba az eredmény. A villamos energia előállítását célzó kísérletek nem jártak eredménnyel, és a szakemberek egyre távolabb tolják a siker becsült időpontját. Maradunk tehát a több milliárd éve működő Napnál, amelyre még további évmilliárdokig számíthatunk.
A Napból a földre érkező sugarak teljesítménye az irányra merőlegesen 1 négyzetméter felületen hozzávetőleg 1,5 kW. A föld egész területére így sokkal több energia érkezik, mint amennyire szükségünk van, de ennek a sugárzó energiának a sorsa igen változatos, és ebből egyelőre csak keveset hasznosítunk közvetlenül.
Hogyan keletkezik a Nap közreműködésével a többi energia?
A napsugarak hatására a föld és a tenger felszínéről víz párolog el és felhő lesz belőle, majd ott vagy távolabb eső vagy hó formájában lehullik.
Az eső termékennyé teszi a száraz földet. A magasabb helyekről lefolyó víz alakítja a föld felszínét, és lehetőséget ad arra, hogy a víz helyzeti energiájából mechanikai, majd villamos energiát nyerjünk.
A szelet a nap úgy hozza létre, hogy a hősugarak hatására a felszín és a levegő különböző mértékben melegszik fel. A kopár sziklák például gyorsan melegszenek, az erdők és vizek pedig lassan. A meleg levegő felszáll, és helyére hideg levegő áramlik. A Balaton partján megfigyelhető, hogy erős napsütéskor a víz felől fúj a szél, majd alkonyatkor megáll, és éjszaka a szárazföld felől fúj.
Ezek fontos, de egyszerű mechanizmusok. Az igazi nagy varázslat a fotoszintézis. A zöld növényekben a kémiai elemekből és egyszerű vegyületekből (pl. víz, szén-dioxid) bonyolult szerkezetű vegyület (cukor) keletkezik. Ez az alkotórészekkel ellentétben elégethető, tehát a nap sugárzási energiája kémiai energiává alakulva beépül, tárolódik az új vegyületben. Ez a vegyi folyamat az alapja minden szerves életnek a földön. Ezekből a vegyületekből épülnek fel a növények és az állatok. A folyamatosan újratermelődő, megújuló szerves vegyülettömeget biomasszának nevezik. A biomassza egy része emberi táplálék, más része állati takarmány, a zöme szerves hulladék, de valamennyi pár év alatt elbomlik, a szén-dioxid nagyrészt visszakerül a légkörbe és a körforgás kezdődik elölről. Évmilliókkal ezelőtt a Föld légkörének összetétele és hőmérséklete kedvezett sok növény keletkezésének. Az elpusztult növények egy része víz alá került, később a föld is betemette, ezért nem tudott elbomlani, hanem elszenesedett, így jöttek létre a kőszén-, barnaszén-, lignit- és tőzegrétegek.
A jelenleg érvényes feltételezés szerint a kőolaj- és földgázkészletek hasonló mechanizmusokkal keletkeztek elhalt állati és növényi szervezetekből. További különbség a szén és a szénhidrogének között, hogy a szén ott található meg, ahol keletkezett, legfeljebb egyre mélyebbre került a rárakódó üledékrétegek miatt. Ezzel szemben a folyékony és gáznemű anyagok a lukacsos kőzetben vándorolnak. Jelentős részük kiszabadult a földből, és csak ott maradt a föld alatt, ahol agyagszerű, képlékeny réteg rakódott rá. A gázzáró rétegben kialakult boltozatok, dómok alatt találjuk a szénhidrogéneket, fölül a gázt, alul az olajat.
A villamos energia előállítása
A mai élet egyik legfontosabb feltétele a villamos energia. Ezt többnyire a hálózatról vásároljuk és igen sok célra használjuk. Sokan főznek, sütnek, vizet melegítenek vele, és vannak, akik fűtéshez is ezt veszik igénybe. Mindenki árammal működteti a háztartási gépeket, a porszívót, a hűtőgépeket stb. Világításra szinte mindig villamos energiát használunk. A mechanikai energiaszükségletünket is gyakran elégítjük ki villanymotorokkal, de a villamos energia az elektronikában a legfontosabb. A telefon, a rádió, és a tv nem működne villamos energia nélkül. Magyarország villamosenergia-szükségletének zömét a Paksi Atomerőmű és körülbelül tíz kondenzációs hőerőmű állítja elő. (Az erőművek száma azért bizonytalan, mert jelenleg átszerveznek, összevonnak néhányat.) Pár évvel ezelőtt jelentős mértékű volt a villamosenergia-behozatal, de a fogyasztás csökkenése miatt a behozatal mértéke erősen csökkent. A kondenzációs hőerőművek kazánjában valamilyen ásványi tüzelőanyag: szén, nehéz fűtőolaj, földgáz elégetéséből származik a hőenergia. A hőenergia 60-100 bar nyomású, 500-540°C hőmérsékletű vízgőzt hoz létre. A gőz turbinát hajt, a turbina áramfejlesztő turbógenerátort forgat, és ez állítja elő a villamos energiát. A munka elvégzése után a turbinából a gőz kondenzátorba kerül, ahol jelentős mennyiségű hőenergiát, a víz párolgási hőjét, átadja a 60-80°C-os hűtővíznek, és ismét folyékony vízzé válik. A hőerőművek sok mérgező anyagot, köztük kén-dioxidot, szén-monoxidot és nitrogénoxidot bocsátanak ki, ezzel károsítva a környezetünket és az emberek egészségét. A füstgáz egy fő alkotórésze, a szén-dioxid ugyan nem mérgező, de az üvegházhatás fokozásával globális felmelegedést okoz, és előre nem látható módon megváltoztatja az éghajlatot. A széntüzelésű erőművek környékén mindent belep az agresszív kémhatású pernye, és a radioaktív sugárzás nagyobb az átlagosnál.

A Paksi Atomerőmű környezetvédelmi és biztonsági szempontból megfelel a nyugat-európai előírásoknak. Azonban az atomerőműveknek is számos hátrányuk van: igen magas a beruházási költség, a fűtőanyag kitermelése jelentős környezetszennyezéssel és egészségkárosodással jár, megoldatlan a már nem használható sugárzó anyagok elhelyezése, nincs megnyugtató megoldás az elavult atomerőművek biztonságos és gazdaságos lebontására sem, továbbá nem zárható ki teljesen a sugárzást okozó sérülés vagy üzemzavar. Növeli az atomerőművekkel szembeni ellenszenvet a sugárzó anyagok esetleges katonai felhasználásának lehetősége is.
Milyen lehetőségek vannak az energiával kapcsolatos környezetkárosító hatások csökkentésére?
— A megújuló energiák fokozott hasznosítása.
— Az energiahatékonyság javítása az energiahordozók többszörös hasznosításával.
— Az energiatakarékosság.
2. A megújuló energiaforrások hasznosítása
A napenergia hasznosításának több módja van. A kertészetben jól bevált módszer az, hogy a fagyra érzékeny növényeket üveggel vagy fóliával letakarják. A nap különböző frekvenciájú sugarainak zöme átmegy az üvegen, és a talajt felmelegíti. A napnál sokkal kisebb hőmérsékletű talaj csak kisfrekvenciájú sugarakat bocsát ki, de ezeket az üveg, illetve a fólia visszatartja. Ezen a hőcsapda-elven működnek a meleg vizet előállító napkollektorok és a napházak is.
A naphő hasznosításának másik módja az, hogy a sugarakat több síktükörrel vagy egyetlen parabola profilra hajlított tükörrel összegyűjtik a tükörnél sokkal kisebb felületre. Már az ókorban is így gyújtották meg az olimpiai lángot. Megvalósított kísérleti berendezésekben fémet olvasztanak vagy gőzt fejlesztenek.
A napenergia hasznosításának legkorszerűbb eszköze a félvezető anyagból készült fényelem. A legjobb fényelemek nagyon tiszta szilícium egykristály lapokból készülnek. Ezek hátránya, hogy nagyon drágák, és hatásfokuk még így is csak 10-15%. Lényegesen olcsóbb a sokkristályos szilícium fényelem, de ennek hatásfoka csak 8-10%.
A fényelemek nem versenyképesek a hagyományos erőművekkel, de vannak nagyon előnyös felhasználási lehetőségeik. Szinte nélkülözhetetlenek az űrobjektumok és a hálózattól távol levő híradástechnikai átjátszóállomások áramellátásában. Kis zsebszámológépekben azért alkalmaznak fényelemet, mert így elkerülhető a gombelemek használata, melyek eldobás után mérgező anyagokkal szennyezik a környezetet.

A szélenergiát vitorlás hajók mozgatására már több ezer évvel ezelőtt használták az emberek. Több száz éve készítenek szélkereket vízszivattyúzásra és gabonaőrlésre. A szélenergia hasznosítására sokféle szerkezetet találtak ki és valósítottak meg. Ezeket két rendszer szerint csoportosítjuk.
A kerék tengelye és a szélirány viszonya alapján vannak függőleges tengelyű kerekek, ahol a tengely merőleges a szélirányra, és vannak vízszintes tengelyű kerekek, ahol a tengely párhuzamos a széliránnyal. A másik rendszerezés alapja a lambda gyorsjárási tényező. A gyorsjárási tényező a kerületi sebesség és a szélsebesség hányadosa akkor, amikor a kerék a legjobb hatásfokkal hasznosítja a szél energiáját.
Kialakult gyakorlat szerint a kis gyorsjárási tényezőjű soklapátos szélkerekek vízszivattyúzásra, a nagy gyorsjárási tényezőjű 2-3 lapátos szélkerekek pedig áramtermelésre alkalmasak. Dániában, Hollandiában és Kaliforniában a tengerpartokhoz közel lévő erős széljárású területeken már működnek nagy szélfarmok, ahol olcsóbban állítják elő a villamos-energiát, mint a hagyományos erőművekben.
Magyarország legnagyobb része a gyenge, egyes területek a közepes széljárású kategóriába tartoznak. Itt vízszivattyúzásra érdemes a szélenergiát használni. Régen a pásztorok húzták fel a vizet a gémeskútból az itatáshoz, ma járműveken viszik a vizet a vezetéktől távol lévő legelőkre. Ennél a megoldásnál olcsóbban lehet a vizet biztosítani az igényekhez méretezett nagyságú, soklapátos szélkerékkel.
A geotermikus energia hasznosításában Magyarország adottságai nagyon jók. Nagy a geotermikus gradiens, vagyis lefelé haladva gyorsan nő a hőmérséklet, és a szénhidrogénipar jelentős számú meddő kutatófúrást, valamint kimerült kutat hagyott maga után, ezek egy részéből meleg víz nyerhető. Hasznosították már eddig is a geotermikus energiát, de még sok a kihasználatlan lehetőség. Föltétlenül meg kell azonban oldani a lehűlt víz visszasajtolását, mert e nélkül sok kútban gyorsan csökken a nyomás, és a felszínen maradt, nagy sótartalmú víz erősen szennyezi a környezetet.
A biomassza energetikai hasznosítása, a tüzelőanyagok nemesítése
Amióta az ősember a tüzet a szolgálatába állította, a mindig újratermelődő szerves anyagok elégetésével fedezte hőenergia-szükségletét. Úgy tűnik, a szén, a kőolaj és a földgáz néhány száz éves elsőbbsége után a biomassza jelentősége ismét növekedni fog. A körülmények megváltozása elsősorban a mezőgazdaságot kényszeríti az energetikai szemlélet megváltoztatására. A korszerű módszerek már megjelentek, csak elterjedésüket kellene szorgalmazni.
Magyarországon — nyugati példa alapján — szalmából és fahulladékból préseléssel biobrikettet állítanak elő. Ez kénmentes, tisztán égő tüzelőanyag.
Ausztriában és több nyugat-európai országban dízel-motorokban használható üzemanyagot készítenek repceolajból, vegyi átalakítással. Brazíliában a cukornád kisajtolt levéből erjesztéssel és lepárlással etil-alkoholt készítenek. Ezt részben tisztán, részben benzinhez keverve motorok üzemanyagaként használják. A módszer nem új, hiszen a harmincas évek végétől Magyarországon is kevertek néhány százalék etil-alkoholt a benzinhez. A termék neve Motalkó volt. Kevés alkohol hozzáadása javította a benzin minőségét, és piacot jelentett a mezőgazdasági termék számára.
Ezen eljárások is gazdaságosak lehetnek. Igazán nagy lehetőség viszont a gáz előállítása minél több szerves melléktermékből és hulladékból. A szétszórtan keletkező, nagy tömegű szilárd anyag összegyűjtése és hosszú szállítása drága lenne, ezért célszerű a keletkezés helyéhez minél közelebb végezni az átalakítást.
A földgáz elterjedése előtt nagyon sok helyen és sokféle technológiával állítottak elő gázt. A gáz értékesebb, több célra használható energiahordozó, mint a szilárd tüzelő, amiből készítik. Az alábbiakban ismertetek néhány gázgyártó eljárást, melyek eredeti, eddig ismert formájukban, vagy átalakítva, esetleg kombinálva, alkalmasak lehetnek a szerves hulladék elgázosítására.



JELES NAPOK
 Augusztus 01.
   A szoptatás világnapja
 Augusztus 09.
   Állatkertek napja
 Augusztus 09.
   A bennszülött népek világnapja
 Augusztus 20.
   1989-ben e napon gyilkolták meg elefántcsont-csempészek George Adamsont, Joy Adamson munkatársát és férjét
 Augusztus 06.
   Hirosima-Nagaszaki emléknap
 
© Leveg? Munkacsoport 1991-2006. — Villámposta: szerkeszto@lelegzet.hu
A Lélegzetben megjelent írások és képek egyeztetés után, a forrás és a szerző feltüntetésével közölhet?k más kiadványokban.