A Földre érkező napenergia intenzitása alapvetően a Nap és a Föld aktuális távolságától függ. Ez az ún. naptávolság 152 millió km (aphélium) és 147 millió km (perihélium) között változik. A Földet elérő napsugárzás így 1325 W/m² és 1412 W/m² közötti fajlagos teljesítményt jelent. A napenergia átlagos értéke a légkör tetején a napállandó: 1376 W/m². A földfelszínt elérő napsugárzás ennél jóval kevesebb a visszaverődés, az elnyelődés és a szóródás miatt. A felszínt elérő évi energiamennyiséget az ún. éves globálsugárzással jellemzik. Az egyenlítő környékén nagyságrendileg 2300 kWh/m², Dél-Európában 1700 kWh/m², míg Németországban átlagosan 1040 kWh/m² az átlagos éves globálsugárzás értéke. Magyarországon az Országos Meteorológiai Szolgálat (OMSZ) adatai szerint 1244 kWh/m² sugárzási átlagérték adódik, de jellemzően 1200–1300 kWh/m² közötti (Bella et al., 2006; Farkas, 2003).

A Földön a napsugárzás energetikai viszonyai eltérőek. Így a Nap nettó fűtő hatása, amely a napsugárzás formájában beérkező napenergia és a Föld által az űrbe visszasugárzott energia különbsége, a különböző területeken eltérő előjelű. Az OMSZ megállapításai szerint a Föld 47. szélességi fokának mentén az energiadeficit a jellemző -37 MJ/m²/nap energiaveszteség átlagban. Magyarország esetében viszont ez a deficit jelentősen kisebb, -2,76 MJ/m²/nap. A napenergia elnyelődésének mértéke (elsősorban talajban, talajvizekben) így Magyarország területén jellemzően nagyobb, mint amekkora a földrajzi fekvés alapján várható, így a természetesen vagy mesterségesen tárolt napenergia hasznosításának is viszonylag nagyok a lehetőségei. Az ország felszíne által elnyelt sugárzási teljesítmény az OMSZ felmérése alapján átlagosan 142 W/m².

Ha ebből az eltárolt energiamennyiségből csak 1%-ot tekintünk olyan napenergia-potenciálnak, amely környezeti kockázatok nélkül fenntarthatóan átalakítható, akkor ez a 93 000 km² területű Magyarország számára akár 132 GWe napelemekkel biztosítható átlagos éves villamosenergia-teljesítményt jelentene. Magyarország teljes villamosenergia-felhasználásának többszöröse előállítható a felszíni tárolt napenergiából. Tehát rendelkezésre áll a fenntartható energetikai potenciál a napenergia jelentős aktív és passzív hasznosítására. A hatékony és integrálható technológiák kialakítása és elterjesztése a gazdaság rövid és hosszú távú versenyképességi szempontjainak figyelembevétele mellett a napenergia-hasznosítás hazai fejlődése szempontjából meghatározó. Ugyanakkor a napenergia szerepének növelése az emberiség energiaigényének biztosításában ma környezetvédelmi és fenntarthatósági szempontból alapvető.

„Csak magunknak tehetünk szemrehányást, ha a környezet védelmében cselekvők erőfeszítéseit romantikus álmodozók által okozott kellemetlenségnek vagy leküzdendő akadálynak tekintjük” (Áder, 2015). A köztársasági elnöki beszéd is rávilágított arra, hogy a klímavédelem területén Magyarországnak is komoly teendői vannak. A 2015-ben eredményt hozó COP 21 (ami úgy is ismert, mint a 2015-ös párizsi Klímakonferencia) klímamegállapodás célja a még kezelhető és akár visszafordítható mértékű klímaváltozásnál nagyobb globális hőmérséklet-emelkedés megelőzése (450 ppm-nél kisebb CO₂-koncentráció tartása). Az IPCC (Éghajlatváltozási Kormányközi Testület) klímaforgatókönyvei és a Nemzetközi Energia Ügynökség modellszámításai alapján így az épülő új erőművek legalább 60%-ának megújuló energián kellene alapulnia. Az energiaintenzitás javulásának ütemét háromszorosára lenne szükséges növelni. A földgáz aránya átmenetileg növekedhet az energiafelhasználásban, de minden más fosszilis energia felhasználásának radikális csökkentése szükséges. A fejlett világ szénfelhasználását így 2030-ig 45%-kal szükséges csökkenteni (International Energy Agency, 2014, 2015).

2030-ig az energiahatékonyságé a főszerep (49%) (különösen Európában), de a megújuló energia (17%) használatának növelése is meghatározó. Az energiaigény 2030-ig tartó erőteljes csökkentése megteremti az alapot ahhoz, hogy egy a döntően megújuló energiák használatára történő energetikai átállás infrastrukturális költségei csökkenthetők legyenek. A klímaváltozás emissziócsökkentéssel történő lényegi befolyásolhatóságával kapcsolatos tudományos vitákra így nagyjából még egy évtized áll rendelkezésre, mert ezt követően, ha ez a lehetőség egyértelműen nem cáfolódik meg, az energetikai rendszerek és struktúrák alapvető átalakításának neki kell kezdeni.

Magyarországnak vállalásai és céljai is vannak az energetika klímavédelmi szempontú átalakítását érintően. A Nemzeti Energia Stratégia célkitűzése, hogy 2030-ig az ország végső energiafogyasztása a 2012-es 677 PJ/év mennyiségről 692 PJ/évnél jobban ne növekedjék. A Nemzeti Reform Program (1261/ 2015. (IV. 30.) Korm. határozat) szerint 2020-ig 92 PJ/év csökkenést akarunk elérni a primer energiafelhasználásban, míg 73 PJ/évet a végső energiafogyasztásban. A Nemzeti Környezetvédelmi Program (27/2015. [VI. 17.] Országgyűlési határozat) szerint a megújuló energiaforrások területén Magyarországon jelentősebb hangsúlyt kell fektetni a decentralizált, lokális alkalmazásokra, különösen a napenergia vonatkozásában. Továbbá itt rögzített nemzeti cél 2020-ig a megújuló energiaforrások részarányának 14,65%-ra növelése és 10%-os teljes energiamegtakarítás elérése a környezeti szempontok figyelembevételével.

A megújuló energiaforrásból előállított energia támogatásáról szóló 2009/28/EK irányelv Magyarország számára 2020-ra 13%-os arányt ír elő a megújuló energiára a teljes bruttó energiafogyasztásban. Az Országgyűlés a Nemzeti Energiastratégiáról szóló 77/2011. (X. 14.) határozatában fogadta el és erősítette meg először a Magyarország Megújuló Energia Hasznosítási Cselekvési Tervében kitűzött 14,65%-os célt, és 2015-ben a környezetvédelmi célok között ezt erősítette meg. Magyarországon 2014-ben a megújuló energia részaránya már elérte a 9,51%-ot (Szabó, 2016). Ezek szerint a 13%-os kötelezettség teljesítéséhez 2014-2020 között 37%-kal kell növelni a megújuló energia jelenlegi felhasználását, míg az NKP-ben rögzített cél eléréséhez 49%-kal, feltéve, hogy az ország bruttó energiafogyasztása nem nő 2020-ig.

Az EUROSTAT nyilvános adatbázisaiból nyomon követhető az egyes tagországok megújulóenergia-felhasználása. Az 1. ábrán a 2009-es felhasználási adatokhoz viszonyítva szemléltetem a Magyarországon elért változásokat. (A cikk a 2016-os készítése idején érvényes és akkor hivatalos EUROSTAT-adatokra építve készült a 2017-ben bekövetkezett hivatalos energiastatisztikai módszertani változtatás visszamenőleges hatásának figyelembevétele nélkül, mely szerint a hazai megújuló energia részaránya 2015-re már csaknem el is érte a 2020-as nemzeti célkitűzést.) Látható, hogy 2009-2011 között a hűtés/fűtés hasznosítási területen (RES H/C) 20%-os növekedést sikerült elérni, azóta viszont már jelentősebb csökkenés is megfigyelhető. A villamosenergia-hasznosítási területen (RES E) látszik, hogy 2010-ben a megújuló villamos energia termelésére akkorra előírt EU-kötelezettségünket fenntarthatatlan módon teljesítettük. A 2010-es teljesítést követően így intenzíven csökkent a RES-E energiatermelés, míg a 2012-es mélypontot követően jelentős részben a fotovillamos napenergia-rendszerek terjedésének köszönhetően már intenzív a növekedés. A közlekedés területén (RES T) 2014-ben feltehetően egy statisztikai értékelési módszertani javítás hatása jelentkezik, ugyanis a villamos energia üzemanyagként is szerepet játszik, amiért a megújuló energia ebben lévő hányada itt is figyelembe vehető.

Összességében öt év alatt a 10%-ot kissé meghaladta a felhasználás bővülése, most hat év alatt közel 40%-os bővülésre volna szükség. Ehhez évente közel háromszor annyi beruházásra volna szükség 2015-2020 között, mint ami 2009-2014 között jellemző volt. (A nemzeti energiastatisztikai módszertan 2017-es módosítását követően viszont a korábbiakkal szemben most úgy tűnik, hogy 2020-ig elegendő, ha „csak” az energiafelhasználás várható növekedésével tart lépést a megújulóenergia-szektor bővülése.) Ha tekintettel vagyunk az innovációs lehetőségek kiaknázására, az integrációt elősegítő fejlesztésekre és a szakképzésre, oktatásra, szemléletformálásra is, valójában a háromszoros tőkebefektetésnél is nagyobb fejlesztési, beruházási kedvre volna szükség úgy, hogy ebből a költségvetésnek vagy EU-támogatási kereteknek minél kisebb részt legyen szükséges finanszíroznia. Ez jelentős kihívás bármely szakpolitikai kormányzás számára. A szakpolitikai stratégia céljainak megfogalmazásában azonban a megújuló energia hasznosításának komplex társadalmi és gazdasági előnyei miatt van lehetőség súlypontok kijelölésére. A társadalmi és környezeti hatások közül a következőket érdemes átgondolni.

Az energiafüggőség csökkentése nemzetstratégiai cél. Napenergia-hasznosítással erre lehetőség van. A rendelkezésre álló potenciál sokszorosan meghaladja az import energiahordozók nagyságát. Energiafüggőségünk azonban jelentős, és ez gazdasági és ellátásbiztonsági kockázatokat egyaránt okoz. Az EUROSTAT 2013-as adatai szerint például Magyarországon az 1544 ktoe (kilotonna-egyenérték) földgáztermelés értékéhez 7705 ktoe földgázfogyasztás társult.

A települések jövedelemfelhasználásának egy részét az energiaköltség teszi ki, amelynek kifizetése nem a régióban, sőt gyakran nem is az adott országban teremt tőkét. A jövedelmek megőrzésére és az erőforrások hatékony felhasználására szükséges figyelemmel lenni. Jelenleg a Terület- és Településfejlesztési Operatív Program (TOP) III. és IV. prioritása 187 Mrd Ft támogatást biztosít önkormányzatok energetikai célú beavatkozásainak ösztönzésére. A rendelkezésre álló forrás összege racionális és a végrehajtható fejlesztésekkel arányosnak tekinthető, amire a szektor 70 milliárd Ft nagyságrendű éves energetikai költségéből következtetni lehet. Remélhetőleg tizenöt év alatti átlagos megtérüléssel számoló projektek megvalósításával ez a költség 55–60 milliárd Ft körüli összegre lesz csökkenthető 2020-ig. Így 10–15 milliárd Ft/év új forrás teremtődhet 2020-ig az önkormányzatoknál.

Innováció és kutatásfejlesztés esetén sokan a dicső múltat és a küzdelmes jelent látják. A múltbeli értékeink mellett a jelenben a kutatói aktivitás és a kutatói forrásszerzés ezen a területen is elmarad mind a rövid, mind a hosszú távú lehetőségektől. Lenne mire, és kellene is építkezni. A napenergia hasznosításához kapcsolódó kutatási-fejlesztési terület számos kutatói és fejlesztési kihívással szembesül. Ez lehetővé teszi a hazai K+F+I megerősítését és a nemzeti hozzáadott érték arányának növekedését a megvalósulásokban.

A napenergia, illetve a megújuló energia hasznosításának járulékos hatása az egyre kisebb fogyasztói igények mellett a fosszilis energiahordozók árcsökkenésében jelentkező rezsicsökkentés. Ugyanakkor az energiaköltségek csökkenésével az ellátó rendszerek fenntartásának és fejlesztésének igénye is nagyobb súllyal jelentkezik. Egyre kevésbé az energiát, és egyre inkább az ellátásbiztonságot, a garantált kapacitásokat kell valójában megfizetni. A nem fejlesztők átmenetileg így kedvezőbb helyzetbe kerülhetnek, de az ellátásbiztonságuk szintjének megőrzése egyre nagyobb kihívás.

A napenergia-hasznosítás környezetvédelmi szempontból nagyon kedvező, például az esetleges

tisztításon kívül nem igényel vízhasználatot, de városi környezetben sokkal fontosabb, hogy nem tartozik hozzá helyi károsanyag-kibocsátás. Az elektromobilitás és a kémény nélküli települések léte ma már műszaki realitás.

Az energiatermelés és -fogyasztás, valamint az egészségmegőrzés közötti szoros kapcsolatra érdemes volna jobban koncentrálni az energiapolitika stratégiai tervezésénél. Nemcsak a megtérülő költségvetési források, hanem az emberi életminőség és biztonság védelme érdekében is.

A decentralizált, helyi szintű kis energiatermelés egyben lehetőség a közösségi élményre, erősíti a társadalmi kohéziót, és együttműködésre ösztönözhet. A napenergiás rendszerek fejlesztése és fenntartása, legyen szó akár népi „sörkollektorról” vagy akár csak kis részben napelemmel táplált elektromos kerékpárról, alkalmas a közösségi élményteremtésre.

Összességében tehát a klímaváltozás elleni vállalások teljesítése közben egyéb pozitív hatásokkal és integrációs kihívásokkal lehet és kell számolni. Ezek a hatások modellezhetők és optimalizálhatók.

A 2010-ben készített NEHCST (Nemzeti Megújuló Energiahasznosítás Cselekvési Terv) analitikus elemzéseken és numerikus optimalizációs módszertanon alapult. A HUNRES-módszertan a doktori munkám részeként és a PYLON Kft. megbízásából közös munkával született, amelynek során lehetőségem volt a technológiai szintekre lebontott célok környezetvédelmi, társadalmi és gazdasági optimalizálási eljárását kidolgozni és a gyakorlatban tesztelni. A módszer az eredeti alkalmazáson túl alkalmas lehet akár nemzetközi szinten, akár helyi szintű lehetőségek közötti célportfóliók rögzítésére. A következőkben a módszer alapjait szemléltetem.

Az értékelés alapja a piacképes megújulóenergia-technológiák főbb energetikai, gazdasági és társadalmi jellemzőinek feltérképezése és sorba rendezése. A kiindulást alapvetően három különböző szempont szerinti rangsor felállítása jelenti:

Az előállított megújulóenergia-alapú végső energia teljes fajlagos költsége alapján képzett rangsorolás. A technológiák költségének értékelése a Bécsi Egyetem által vezetett és az Európai Bizottság Kutatási Főigazgatósága (DG Research) által támogatott konzorcium által kifejlesztett GREEN-X módszer szerint történt. A módszer leírása és kapcsolódó tanulmányai a GREEN-X honlapján érhetők el (URL1).

A kedvező társadalmi hatások (főként helyi munkahelyteremtés, a jövedelem régióban tartása, nemzeti hozzáadott érték) eltérőek, így a technológiák társadalmi szempontból is rangsorolhatók.

Az eltérő mértékű környezetvédelmi hatások (üvegházgáz [ÜHG]-emisszió, vízhasználat stb.) értékelése alapján újabb egy szempontú rangsor készíthető.

A célértékek ismeretében a három rangsorból három extrém technológiai portfólióváltozat állítható elő, amelyek a legkisebb költséggel előállított energia, a legkedvezőbb társadalmi hatások, illetve a legjobb környezetvédelmi hatások alapján az analitikusan meghatározott legjobb technológiák halmazát tartalmazzák.

Az NEHCST kialakítása során 2010-ben harmincnyolc féle megújuló energiát hasznosító technológia részletes szakértői értékelésére került sor (Unk, 2010). Napelem-hasznosítással kapcsolatosan három–három kategóriát alakítottak ki a hálózathoz integrált rendszerek esetében (20 kWp alatti, jellemzően épületeken létrehozott rendszerek, 20 kWp-1 MWp közötti rendszerek és az 1 MWp fölötti rendszerek), illetve az autonóm rendszerek (kis teljesítményű igény, önellátó háztartások, illetve gazdálkodási igényeket is kielégítő szél–PV hibrid rendszer).

A technológiákra lebontott javasolt optimumok meghatározásához a három extrém változat numerikus kombinációjával generált cselekvési tervek kerültek kidolgozásra és eredményindikátorok szerinti súlyozott értékelésre. A változatok kombinálásához öt bemeneti paraméter változtatására volt szükség.

A kombinációk eredménye olyan mátrix formában írható fel, amelynek minden egyes eleme egy-egy technológiához rendelt célértéket jelöl. A kidolgozott módszer előnye, hogy a kombinációt meghatározó paraméterek mint inputindikátorok szabad változtatásával numerikus módszerrel nagyszámú optimalizált eredménymátrix képezhető. A célszerűen megválasztott eredményindikátorok alapján a változatok értékelhetők és rangsorolhatók. Az NEHCST megalapozásához a bemutatott numerikus kombinációval a célérték teljesítésére alkalmas különböző cselekvési tervek nyolcvannégy változata készült el. A változatok értékelésénél az eredményindikátorok a következők voltak:

• Összes támogatás igény 2011 és 2020 között;

• Üzemeltetési támogatást biztosító éves pénzügyi költségvetési keret várható állománya 2020-ban;

• Munkahelyteremtés 2011 és 2020 között;

• ÜHG-megtakarítás 2011 és 2020 között.

Az értékelésükhöz minden változat esetében így rendelkezésre állt az egyes technológiákra lebontott célérték (teljesítmény, energiatermelés, illetve darabszám mennyiségekben), valamint a megvalósításuk esetére modellezett eredményindikátorok. Az optimális javasolható változások kiválasztására így hasonló matematikai módszert követtem, mint amely egy közbeszerzési pályázat ajánlatainak értékelése esetén elfogadott:

• Kizáró, nem megfelelési kritériumok rögzítése az eredményindikátorok esetében;

• Az eredményindikátorok súlyozásával a minimumfeltételeket teljesítő változatok rangsorolása.

2. ábra • Pontozás szemléltetése,

ha a legalacsonyabb érték a legkedvezőbb

A minimumfeltételeket az NEHCST megalkotásánál a modellezett beruházási költségigény legmagasabb elfogadható értéke és a várhatóan teremthető munkahelyek legalacsonyabb száma jelentette, valamint a megújuló alapú villamosenergia-termelés esetén az elvárt legalacsonyabb és a megengedett legmagasabb értékre is előírásra került kizáró kritérium. A 84 változatból 38 teljesítette a feltételeket. Ez utóbbiakra a pontozás módszertanát a 2. ábra szemlélteti. Az ábrának megfelelően a legalacsonyabb érték 100 pont, a legmagasabb 1 pont. Köztes értékek esetén a pontszám az ábra szerint kijelölt egyenesre illeszkedik:

A munkahelyteremtés és az ÜHG-kibocsátás-csökkentési indikátorok esetében a 100 pont viszont a legmagasabb érték eléréséért járt, míg a legalacsonyabb értékért 1 pont járt. A köztes érték ebben az esetben is a kijelölt egyenesre illeszkedik:

A pontozás eredményeként a kizáró feltételeknek megfelelő cselekvési tervekhez mind a négy eredményindikátorhoz értékelési pontszám rendelhető. Az optimum megállapításához az egyes eredményindikátorok fontosságának mérlegelésével a döntési súlyszámok megadásával lehet meghatározni a peremfeltételeket. A kutatás eredményeképpen kidolgozott módszertan szerint az optimumkeresés paraméterei a következők:

• A keresés célértéke, azaz annak eldöntése, hogy milyen mértékű energiatermelésre szükséges az optimális technológiai mixet előállítani.

• Döntés arról, milyen támogatástípusok vállalhatók az egyes technológiacsoportok esetén.

• Kizáró minimumfeltételek meghatározása.

• Az értékelendő eredményindikátorok meghatározása és ezek döntésben meghozott fontossága (súlyozás).

Fenti döntések mellett szükséges az egyes megújulóenergia-technológiák azonosítása, majd a potenciálok és a műszaki, gazdasági, társadalmi, környezetvédelmi jellemzők szakértői feltérképezése. Fentiek megléte esetén a kidolgozott numerikus optimumkeresési eljárás jól alkalmazható. Az NEHCST esetében így 2010-ben a döntési javaslatként felterjesztett legjobb öt változatból egyet fogadtak el.

Összességében a prioritások meghatározása a döntéshozók feladata. A prioritásokhoz illeszkedő és választási lehetőségeket is felkínáló javaslatok kidolgozása viszont a szakértőké, ami objektív módon is biztosítható.

A társadalmi és a környezetvédelmi hatások figyelembevétele a költségvetési hatások mellett természetesen csak lehetőség. Azonban ha nem számolunk, és célzottan nem fókuszálunk a kapcsolódó lehetőségekre, akkor a klímavédelmi vállalások teljesítése öncélúvá válhat. Öncélú fejlődés esetén pedig arra a kérdésre, hogy miért is szükséges motiválni, segíteni a napenergia hasznosítását, hamis válaszok, részigazságok születhetnek. Például megszokásból? Mert ezt várja az EU, erre ad pénzt? EU-kötelezettségeket kell teljesíteni? Etikus? Valójában az energiapiaci árakban el nem ismert komplex hatásait tekintve létező és akár matematikailag is igazolható nemzeti érdekek miatt.
 

Kulcsszavak: napenergia, cselekvési terv, fenntarthatóság, optimalizálás, externáliák
 

IRODALOM

Áder János köztársasági elnök beszéde a Közös otthonunk a teremtett világ című konferencián az Országházban, 2015. 09. 29. • WEBCÍM

Bella Szabolcs - Németh Ákos – Nagy Zoltán – Major György (2006): Napenergia, mint megújuló energiaforrás - magyarországi lehetőségek. In: Dobi Ildikó (szerk.): Magyarországi szél és napenergia kutatás eredményei. Budapest: Országos Meteorológiai Szolgálat, 127-134. • WEBCÍM

Farkas István (2003): Napenergia a mezőgazdaságban. Budapest: Mezőgazda Kiadó

International Energy Agency (2014): World Energy Outlook 2014. Paris: OECD/IEA • WEBCÍM

International Energy Agency (2015): Energy and Climate Change 2015. Paris: OECD/IEA • WEBCÍM

Magyarország megújuló energia hasznosítási cselekvési terve 2010–2020. • WEBCÍM

Szabó Zsolt (2016): A megújuló energia termelés Magyarországon. A megújuló villamosenergia-támogatási rendszer (METÁR) jövőbeni keretei Magyarországon konferencia, Budapest, 2016. június 9.

Unk Jánosné (szerk.) (2010): Magyarország 2020-as megújuló energiahasznosítási kötelezettségvállalásának teljesítési ütemterv javaslata. C kötet. Műszaki-gazdaságossági megújuló energiaforrás potenciál vizsgálata. A Megújuló Energia Hasznosítási Cselekvési Tervvel (NCST) kapcsolatos MEKH háttértanulmányok. • WEBCÍM