AZ ENERGIAIMPORT-FÜGGŐSÉGI RÁTA KISZÁMÍTÁSA

Az energiafüggőség és a globális klímaváltozás problémáit áttekintettük. Célunk a fosszilis energiaforrások mennyiségének minimalizálása, a belföldi energiatermelés növelése,

53

és ezen keresztül importfüggőségi rátánk csökkentése. Láttuk, hogy jelenlegi energiaimport-függőségi rátánk 60% felett van, ami magasnak mondható. Vajon a rendelkezésre álló lehetőségek kihasználásával milyen szintre csökkenthető ez a függőség az elkövetkezendő évtizedekben? Elsőként határozzuk meg a szükséges energiaigény hazai összetételét:

Qigény= Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8

Qigény→Magyarország éves energiaigénye

Q1→Biomassza; Q2→Napenergia; Q3→Geotermikus energia; Q4→Vízenergia

Q5→Szélenergia; Q6→Atomenergia; Q7→Energiahatékonyság; Q8→Fosszilis energiák Az energiahatékonyság által „megspórolt” energiát kétféleképpen is figyelembe vehetjük.

Egyrészt tekinthetünk úgy rá, mintha ezt az energiát megtermeltük volna, másrészt mondhatjuk azt is, hogy az energiahatékonyság által megtermelt „negajoule” csökkenti éves energiaigényünket. Természetesen matematikailag nincs közöttük különbség, mindössze az a kérdés, hogy az egyenlet melyik oldalán szerepeltetjük.

2.8.1. A hátizsák-modell elmélete

A hátizsák-probléma célja annak eldöntése, hogy mit pakoljunk egy hátizsákba, ha annak térfogata véges, s nem fér el benne mindaz, amit szeretnénk? Válogatni kell a tárgyak között, figyelembe véve azok fontosságát, célszerűségét is. Lényeges momentum még, hogy valamiből nem lehet annak egy részét választani. Vagy teljes egészében választjuk, vagy teljes egészében elvetjük. Általánosabban: számtalan lehetőségünk közül hogyan kell választanunk a korlátozott erőforrásainkat figyelembe véve, hogy maximális hasznot érjünk el? Természetesen egyéb energiaforrások is szerepeltethetőek a modellben, de mivel ezek az energiafajták Magyarországra nem jellemzőek, így a modellben amúgy is 0 értékkel szerepelnének. Célunk tehát a hazai energiaigény kielégítése a különböző (nem fosszilis) energiaforrások meghatározott kombinációjával. Ilyen modell az úgynevezett hátizsák probléma (knapsack problem). Célunk, hogy hátizsákunk tele legyen, és a benne elhelyezett tárgyak összértéke, hasznossága a lehető legnagyobb legyen. Amennyiben matematikailag szeretnénk leírni az adott problémát, úgy a tárgyakat célszerű tömegükkel és fontossági paraméterükkel jellemezni.

Legyen adott n-számú elem. Minden elemhez (xi és i= 1,2,3…..n) rendeljünk hozzá egy mi>0 tömeget és egy fi>0 fontossági értéket. Az adott konstans (k) teherbírású hátizsákot kell úgy feltölteni, hogy a hátizsák összértéke a lehető legnagyobb legyen az adott feltételek mellett:

54

1. ∑^𝑛_𝑖=1mi × xi<k, vagyis a hátizsákba helyezett elemek össztömege nem haladhatja meg a hátizsák kapacitását

2. ∑^𝑛_𝑖=1fi × xi→max, azaz az összes fontossági érték akkor maximális, ha az egyes fontossági értékek és a bekerülő elemek szorzatainak összege maximális

A módosított hátizsák probléma lehetővé teszi, hogy Magyarországon meghatározhassunk egy optimális energia-portfóliót. A hátizsák tehát Magyarország, a hátizsák kapacitása pedig az ország éves energiaigénye, azaz k= Qigény Az egyes elemek tömege helyett az energiaforrásokból nyerhető energiamennyiséget szerepeltetjük: mi= Qi, míg az fi fontossági értéknek megfeleltethetjük az adott országban használható energiaforrások prioritását. [82], [83] Az egyes fontossági értékek meghatározása nem egyszerű feladat, mivel a 4 éves ciklusoknál jól látható, hogy különböző kormányzatok különböző prioritásokat állapítanak meg. Jelen pillanatban az látszik, hogy Paks 2 révén az atomenergia élvez elsődleges prioritást, és a szélenergia támogatásának megvonása azt a sor végére helyezi. Ugyancsak módosulhat a sorrend amennyiben a fosszilis energiaforrások ára emelkedni kezd, és ezáltal megváltozik az egyes elemek költséghatékonysága, megtérülési ideje. A prioritások megállapításának nehézsége miatt a hátizsák-modell megoldásait a Solver-program segítségével adhatjuk meg.

Dr. habil Réger Béla munkáját felhasználva mutatok be egy lehetséges megoldást a probléma megoldására. A Solver a Microsoft Excel egyik bővítménye, amellyel lehetőség-elemzést végezhetünk, választ kaphatunk a „mi lenne, ha…” típusú kérdésekre. Segítségével egy adott cellában- az úgynevezett értékcellában- lévő képlet optimális értékét kereshetjük meg a megkötések vagy korlátozások fenntartásával a munkalapon szereplő többi értékcella értékeiben. Ehhez a Solver a cellák olyan, a döntési változóknak vagy egyszerűen változócelláknak nevezett csoportját használja fel, amelyek a képletek kiszámításához használhatók a célérték- vagy korlátozáscellákban. A Solver úgy módosítja a döntési változócellák értékeit, hogy megfeleljenek a korlátozáscella megkötéseinek és a célértékcellákban a kívánt eredményt hozza létre. A program előnye, hogy a hátizsákban szereplő elemek tetszőleges összetétele határozható meg a modellben. (1-es érték, ha az adott energiafajta szerepel a modellben és 0, ha nem.) Ezen felül az egyes energiafajták fontossági értékei valamint költségvonzatai is szabadon változtathatóak, ami alapján a program automatikusan számol egy összhaszon értéket. Ezzel a módszerrel lehet a változó adatokkal folyamatosan figyelemmel kísérni és elemezni az aktuális helyzetet.

A hátizsák probléma egy lehetséges megoldása az 1. számú mellékletben megtalálható.

55

2.8.2. Az alternatív energiák becsült potenciálja

Az összes fosszilis energiaforrásból származó energia meghatározásakor a többi elem esetében (kivéve az atomenergia) különböző potenciálokkal számolhatunk:

1. Elméleti potenciál (a jelenlegi ismereteink szerint fizikailag rendelkezésre álló) 2. Konverziós potenciál (adott technológiai szinten kiaknázható)

3. Technikai potenciál (a strukturális korlátok között műszakilag reálisan kiaknázható) 4. Gazdasági potenciál (gazdaságosan kiaknázható)

5. Fenntartható potenciál (társadalmi-ökológiai tényezőkkel összhangban kiaknázható) [84]

Számítások szerint a jövőben várható energiafelhasználásunk 1040 PJ körül várható, azaz modellünk esetében k=1040 PJ. Ha az elméleti vagy konverziós potenciálokat néznénk, akkor a hátizsák probléma triviális eseteihez jutnánk, azaz egy vagy több alternatív energiaforrással is a szükséges energiamennyiség többszöröse lenne biztosítható. Érdemes ezért feladatunkban a technikai, gazdasági illetve fenntartható potenciálokkal dolgozni. Számításaimat több szcenárió alapján végeztem el. A társadalmi-gazdasági potenciál a jelen helyzetben (2016) megvalósítható potenciálokat mutatja, ami több energiaforrás tekintetében a jövőben jelentősen bővülhet. Ezért fordulhat elő, hogy a 2050-ig tervezett reális potenciál több esetben jelentősen meghaladja a jelenlegi társadalmilag és gazdaságilag fenntartható potenciálját (napenergia).

[85]

4. táblázat: Az egyes energiaforrások potenciáljai szakirodalmi becslések alapján

Forrás: Kohlheb Norbert, Munkácsy Béla, Csankay Lilla, Meleg Dániel: A megújuló energiaforrások potenciáljai és hasznosításuk Magyarországon, KOVÁSZ, IX. évfolyam 1-4.szám, 2015.

technikai

56

A jövőben várható energiaimport-függőségi rátánk csak becsülhető értéket ad. Számításom során a magyarországi energiatermelésre, kivitelre és készletváltozásra az elmúlt 6 év átlaga alapján adtam becslést.

2.8.3. Az energiaimport-függőségi ráták az egyes szcenáriók alapján 1. Reális potenciállal számolva (2050-ig)

2014-es adatok alapján (lásd I. fejezet):

𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒂𝒊𝒎𝒑𝒐𝒓𝒕 − 𝒇ü𝒈𝒈ő𝒔é𝒈𝒊 𝒓á𝒕𝒂:

𝑏𝑒ℎ𝑜𝑧𝑎𝑡𝑎𝑙 − 𝑘𝑖𝑣𝑖𝑡𝑒𝑙

𝑡𝑒𝑙𝑗𝑒𝑠 𝑓𝑜𝑔𝑦𝑎𝑠𝑧𝑡á𝑠 =804,2 𝑃𝐽 − 210,2 𝑃𝐽

963,4 𝑃𝐽 = 0,616566 = 61,6566%

A behozatal kiszámításánál az alábbi összefüggést használhatjuk:

Behozatal= Primer energiafelhasználás- (Termelés±Készletváltozás-Kivitel) Ez a 2014-es adatok alapján:

Behozatal= 963,4- (424,3-54,9-210,2)=963,4-159,2=804,2 PJ 2050-es becsült adatok alapján:

Behozatal= 1040-(1158,636+12,8-183)=51,564 PJ

𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒂𝒊𝒎𝒑𝒐𝒓𝒕 − 𝒇ü𝒈𝒈ő𝒔é𝒈𝒊 𝒓á𝒕𝒂:

𝑏𝑒ℎ𝑜𝑧𝑎𝑡𝑎𝑙 − 𝑘𝑖𝑣𝑖𝑡𝑒𝑙

𝑡𝑒𝑙𝑗𝑒𝑠 𝑓𝑜𝑔𝑦𝑎𝑠𝑧𝑡á𝑠 = 51,564 𝑃𝐽 − 183 𝑃𝐽

1040 𝑃𝐽 = −12,63 %

Ez a legoptimistább szcenárió, miszerint 2050-re Magyarország energiafüggősége teljes mértékben megszűnne.