A karbon lábnyom keletkezése

Kategória: Agrárenergetika | Szerző: Tóth László (SZIE GEK), 2014/02/10
Címkék: CO2-kibocsátás, karbonlábnyom, üvegház hatású gáz kibocsátás, ÜHG, fosszilis energiahordozók, metán, fűtési energia, energiatakarékosság

A karbonlábnyom kifejezés alatt egy személy, szervezet által direkt és indirekt módon történő üvegház hatású gáz (ÜHG) kibocsátását értjük (mértékegysége leginkább: CO2/év/fő). Ha ezzel számolunk, fontos, hogy megpróbáljuk a lehető legszélesebb közben azonosítani a „kibocsátás helyeit”. Összességében kijelenthető, hogy a mezőgazdaság alacsony kibocsátása miatt viszonylag kedvező helyzetben van, a legnagyobb károsanyag-kibocsátók pedig az energiaipari berendezések és a közlekedés. Tehát a jövőben ezeknél kell feltétlenül a mérséklésre koncentrálni, amelynél legegyszerűbb, ha a hatékonyságukat javítjuk.

CO2 kibocsátás a világ különböző térségeiben

A világ CO2-kibocsátásának résztvevőit szemlélteti az 1. ábra. Az ábrából jól látható, hogy a legnagyobb kibocsátó az energiaszektor, ezt követi a közlekedés, a szállítás, majd csak 3. helyen van az ipari tevékenység és csak ezt követi a mezőgazdaság és a többi szereplő. Az energiaipar legnagyobb kibocsátói az erőműi rendszerek, ahol a különféle fosszilis energiahordozókat, azok energiatartalmát transzformáljuk át villamos energiává. A villany a világban a legkedveltebb energiafajta, és a jövőben számottevő mértékű növekedése várható. Különösen nagy növekedés várható a fejlődő, de főként a nagy létszámú országokban (Kína és India), hiszen ma az emberi kultúra fejlődése determinálja.

Ennek egyenes következménye, hogy a villamosenergia-ipar CO2- kibocsátása lesz a legnagyobb. Világviszonylatban 2035-ig további ~1%-os növekedése várható. 2035-re Kínában és Indiában, valamint a nem OECD országokban növekedés, míg az EU 27-ben, az USA-ban, az OECD országokban és Japánban csökkenés várható.

Különféle prognózisok készültek hosszabb távra is az üvegház hatású gázok kibocsátására vonatkozóan. Három koncepciót vizsgálnak a terület szakemberei:

• a jelenlegi politikát,
• az új politikát, illetve
• az ún. 450-es szcenáriót.

A 450-es szcenárió számol a legalacsonyabb CO2-kibocsátásnövekedéssel. Eszerint a megfelelő technológiák, valamint a megújuló energiák nagyarányú használata révén a légkör szén-dioxid-tartalma jelentős mértékben nem változik, 2050-ig ugyan enyhe növekedés tapasztalható, de 2200 környékére visszaáll a jelenlegi CO2-szint a légkörben.

Hazai helyzet

A fosszilis energiahordozókkal dolgozó nagy erőműveinknél igen jelentős mértékű a CO2-kibocsátás. Amíg az összes hazai erőművünk átlagos CO2-kibocsátása 0,36 kg CO2/kWh (a villamos energiánk ~40%-át Paks adja, amelynek a CO2-kibocsátása gyakorlatilag nulla), addig a mátrai lignites erőműé ennek háromszorosa, 1,15 kg CO2/kWh. Hasonlóan magas az érték a többi szenes erőműnél is, de a kategóriájukban gyengébb hatásfokú gázos erőműveknél is magas.

Azokban az erőműveinkben, amelyekben alacsony a hatásfok, a CO2-kibocsátás jóval nagyobb mértékű. Figyeljük meg például a legnagyobb kibocsátót, a Mátrai lignites erőművet, ahol csupán 31,3% az erőmű hatásfoka.

Jelentős csökkenés a kapcsolt, az ún. CHP erőműrendszereknél. Ezeknél az erőműveknél a villamosenergia-termelés mellett jelentős hőenergia-felhasználás is történik, ezért az együttes hatásfokot kell figyelembe venni. A keletkező hőt fűtési (trigenerációban hűtési) vagy egyéb ipari célokra felhasználják, így a hatásfok ~40%-ról 80–90% fölé növekszik, illetve ezek közelében állandósul. Egyértelmű, hogy az ún. cogenerációs erőművek alkalmazása igen jelentős érdeke a hazai energiaiparnak a CO2-kibocsátást tekintve is.

Erőműveink mindösszesen 13 millió tonna CO2-t bocsátanak ki évente. Magyarország jelenlegi összes kibocsátása, ~45 millió tonna, tehát az erőműveink ennek hozzávetőlegesen 29–30%-át okozzák. A jelenlegi 5,4 tonna CO2/fő/év hazai kibocsátás megközelítőleg megfelel egy magyar ember karbonlábnyomának. A szén-dioxid-kibocsátáson túl más, ún. üvegházi hatást kiváltó gázok (ÜHG) is a légkörbe kerülnek, ezért az ÜHG, illetve CO2-egyenérték (CO2eé) ennél ~25%- kal nagyobb.

1. ábra. A világ CO2-kibocsátási szerkezete %-os arányban Forrás: IEA: World Energy Outlook 2012. p. 247

Az agrárgazdaság kibocsátása

A mezőgazdaságban az ÜHG (CO2eé) kibocsátásért többféle gáz is felelős. A legjelentősebbek a metán (CH4) és (N2O), amelyek 35, illetve 85%-át az összes kibocsátásból az agrárgazdaság okozza.

A jelentősebbek

• a haszonállatok emésztéséből származó (CH4);
• a trágyakezelésből és -felhasználásból származó (CH4 és N2O);
• a növénytermesztés (CH4);
• a mezőgazdasági talajok (N2O) kibocsátása
• főként a művelést végző erőgépek, szárítók stb. a CO2-kibocsátás felelősei.

Az ÜHG kibocsátás összetételét szemlélteti a 2. ábra, ebből látható, hogy a legnagyobb volument a szántóföldi gazdálkodás jelenti, ezt követi az állattenyésztés és a trágyakezelés. A fosszilis energiafelhasználás összességében 7%, tehát nem meghatározó. Míg az N2O-kibocsátás 55%-át a műtrágyák okozzák, addig a CH4-ért az állattenyésztés (emésztés) és a szerves trágya a felelős.

Ha számításba vesszük az emisszió/nyelés lehetőségét, akkor számottevően csak az erdőkre hagyatkozhatunk, melyek intenzív CO2-elnyelésük révén mérséklik az összes kibocsátást (3. ábra). Végül is 11,14 – 8,2 = 3,2%, tehát összességében a mező- és erdőgazdálkodásnak kedvező a kibocsátásra gyakorolt hatása. Nyilvánvaló energetikai célokra való biomasszafelhasználás révén kisebb eltérés kialakulhat. Valószínű, hogy komoly fejlesztések révén sem tudjuk azonban elérni, hogy az energia célra termesztett növényeknél jelentősen csökkenjen fosszilisenergia-hányad, az energia output/input aránya. A feldolgozottság növelése romlást eredményez a CO2-szaldóban, a teljes körfolyamat vonatkozásában.

Magyarország vonatkozásában a háztartások legnagyobb része gázenergiát használ fűtési célokra, de olyan berendezésekkel, amelyek korszerűek, tehát jelentős mérséklést ezen a területen összvolumenben nem lehet elérni, sokkal jelentősebb lehet az energifelhasználás mérséklése, amely a családi házak szigetelésénél rekuperációval való ellátással oldható meg.

2. ábra. A mezőgazdaság ÜHG-kibocsátásának megoszlása (az összesnek = 8,2%)

A végenergia-felhasználás hatékonyságának növelése

Az épületek villamosenergia-felhasználása a következő időszakban is növekvő tendenciát mutat (a világban 2%, a fejlett országokban 1,5%, a fejlődő országokban 20–140%), s eközben lehetővé teszi számos olyan technológia alkalmazását, amelyek az energiahatékonyság javítása révén CO2-csökkenést eredményeznek. Ilyenek például az épületek energiavezérlési rendszerei, amelyek hőenergia-megtakarítást eredményeznek, de hasonlót érhetünk el a hőszivattyúk alkalmazása révén is.

3. ábra. Az agrárgazdálkodás kibocsátást mérséklő részeinek %-os aránya (az összes nyelés 11,4%-a)

Hazai vonatkozásban jelentős CO2-csökkentési lehetőséget jelent az épületeink fűtésienergia-felhasználásának mérséklése (vezérléssel, szigeteléssel). Jó példa Németország, ahol a fajlagos helyiségfűtési energia felhasználása (kWh/m2/év) a Magyarországon mérhetőnek csupán a 30–40%-a. Németországban az 1980-es években használtak akkora mennyiségű energiát 1 m2 helyiség fűtésére, mint amekkorát ma Magyarországon.

A magyar átlag 230–240 kWh/m2/év, az újabb építésű családi házaknál 140 kWh/m2/év. Gázfűtés esetén 1,0 kWh fűtési energia előállításánál 0,2–0,3 kg CO2 kibocsátására kerül sor. Vagyis ma egy német háztartás a fűtési a hőigényénél 30–40%-kal kevesebb szén-dioxidot bocsát ki.

Jelentős tételről van tehát szó, hiszen a végenergiánk 33–34%-át a háztartások használják fel, ami 170–175 PJ/év. A hazai fűtési rendszer nem annyival rosszabb, mint amit a német példa takar (4. ábra). Nagymértékben használunk viszonylag jó hatásfokú gázfűtést, és ma már a távhőellátás sem tekinthető kifejezetten pazarlónak. A hiányosság az épületek szigetelésében keresendő, ami a falazatok szigetelésével és a nyílászárók cseréjével mérsékelhető.

4. ábra. A hazai lakásállomány fűtési technikája