A megújuló energiák ipara gyorsan fejlődik manapság, aminek fő oka, hogy egyre nagyobb hangsúlyt kapnak az energetikai beruházások környezeti szempontok és környezetvédelmi korlátozások alapján. A 2015-ös párizsi klímaegyezményen a világ vezetői megállapodtak abban, hogy a globális felmelegedést 1,5 és 2 oC közé szorítják, amit a károsanyag-kibocsátás jelenlegi szintjének felére csökkentésével lehetne elérni. Ezen cél eléréséhez jelentősen hozzájárulhat az energiatermelés megreformálása, ami a jelenlegi nagyobb részt fosszilis energiahordozókra támaszkodó piac megújuló energiaforrásokra való áttérésével lehetne biztosítani. Felmerülhet ugyanakkor a kérdés, hogy a megújuló alapú energiatermelők vajon tényleg sokkal környezetkímélőbb technológiák? Erre a kérdésre adhat választ az életciklus elemzés, amely egy folyamat teljes életútja során vizsgálja a környezetre gyakorolt potenciális hatásokat.
Az életút vizsgálata a „bölcsőtől a sírig” elméletre alapul: a folyamathoz szükséges nyersanyag bányászatától és előkészítésétől a gyártáson keresztül a használatáig és a használat után keletkező hulladék hasznosításáig vagy kezeléséig terjedő szakaszokat vizsgálja. Többrészes sorozatunkban elsőként a szélenergia hasznosítására szolgáló szélturbinák életciklusát mutatjuk be röviden.
A szélenergia az egyik leginkább költséghatékony megoldás a villamos energiát termelő megújuló energetikai technológiák közül és az egyik leggyorsabban növekvő piac. Az elmúlt öt évben a növekedés átlagos éves mértéke a 17%-ot is meghaladta, és olybá tűnik, hogy ez a tendencia folytatódni fog a következő években is. Európa világviszonylatban jelentős részesedéssel bír, ugyanis a teljes beépített kapacitás 38%-a itt található.
Az életciklus elemzés célja, hogy rámutasson arra, hogy tényleg „zöld”-e ez a technológia vagy csak a működési szakaszban nincs környezetszennyezés. Ehhez meg kell nézni a szélturbina teljes életciklusát egészen a nyersanyag-kitermelés a pillanatától kezdve a teljes értékvesztésig, azaz az újrahasznosításig. Emellett pedig figyelembe kell venni a rendszer karbantartását és leszerelését is.
A szélturbina működési elve nagyon egyszerű, ugyanis a szél erejének forgatónyomatékká való átalakításával villamos energia termelődik. Ez a következőképpen zajlik: a rotor lapátok a szél mozgási energiáját átviszik a forgó tengelyre, ahol ezt a forgási energiát a generátor átalakítja elektromos árammá. Az életcikluselemzéshez egy átlagos teljesítményű szélerőművet kiválasztva számszerűsíthető a befektetett energia megtérülése és hasznossága. Az egyik legnagyobb európai szélturbina gyártó cég szárazföldi szélerőműve 7.890 MWh/év teljesítménnyel bír, ami 20 éves várható élettartam mellett 157.800 MWh teljesítményt képes elérni.
Az alapanyag termelési fázisától – ami magában foglalja az előállításához szükséges nyersanyagok kitermelését, feldolgozását alapanyagokká, valamint ezen nyersanyagok és feldolgozott köztes anyagok, építkezési anyagok szállítását is – egészen a turbina legyártásáig és működéséig 7.405 MWh teljesítményű energiabefektetés szükséges. A turbina helyszínre szállításához és a turbina alapjának kiépítéséhez további 74 MWh szükséges. A szélturbina a működési fázisában szinte semmilyen forrást nem igényel, nem keletkezik semmiféle szennyezőanyag, csupán az üzemeltetés és karbantartás igényel némi energiát, ami az üzemanyag-fogyasztásból adódik, ez pedig 14 MWh. A szélturbina életciklusa végén leszerelésre kerül és a lehető legnagyobb mértékben újrahasznosítják. Jelenleg az acél, vas és réz részeket 90%-ban újra tudják hasznosítani, ezáltal csökkentve a szélturbina környezetterhelését. Ezen utolsó szakasz energiaigénye 390 MWh.
Az energiafelhasználás tehát a fenti szélturbina teljes életciklusára vetítve 7.886 MWh. Ez alapján pedig már ki lehet számítani a teljes rendszer hatékonyságát úgy, hogy a szélturbina teljes élettartama alatt előállított összes leadott energiát elosztjuk a szélturbina élettartama alatt bevitt összes energiával. Ez 20,01-re jön ki, ami azt jelenti, hogy az előállított energia a szélturbina teljes élettartama során hússzor több, mint a felhasznált energia, azaz a szélenergia hatékony és energia-nyereséges.
A fent levezetett folyamat során teljesítményben adtam meg a szélturbina előállításához szükséges erőforrásokat. Ez egyrészt leegyszerűsíti a folyamatot, de jól látszik belőle, hogy hatékony és jó dolog a szélturbina építés, másrészt még inkább szembeötlik, hogy a megújuló energiák használata egy öngerjesztő folyamat, ugyanis, ha ez a felhasznált energiamennyiség megújuló forrásból származna, nagyságrendekkel alacsonyabb lenne a hozzájárulása a klímaváltozáshoz. Az alapvetés az életcikluselemzésben az, hogy a villamosenergia-termelés egy szén-olaj-földgáz energiamixből származik, ami pedig jelentős szén-dioxid kibocsátást eredményez. Szóval, ha ezt a paramétert megváltoztatnánk egy megújuló energiaforrásra, jelentős csökkenést eredményezne az életciklus modellben, és még inkább környezetkímélővé tenné a megújuló energiaforrások telepítését és használatát.
A fenti diagram alapján pedig egyértelművé válik, hogy ha összehasonlítunk egy szélturbinát (sárga oszlop) egy ugyanakkora teljesítménnyel bíró, fosszilis erőművel (kék – olaj, piros – szén) környezeti terheléseket tekintve, akkor bátran kijelenthető, hogy a szélenergia hasznosítása valóban “zöld” és a környezeti hatásokat figyelembe véve is versenyképes.
Szerző: Kelner Máté
