HORVÁTH GÁBOR, MUNKÁCSY BÉLA, SOHA TAMÁS, CSONTOS CSABA, HARMAT ÁDÁM, HORVÁTH GERGELY, CSÜLLÖG GÁBOR, SZABÓ MÁRIA
Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar; Környezet- és Tájföldrajzi Tanszék Absztrakt
Magyarországon az összes felhasznált energia mintegy 40%-át épületekben használjuk fel, ennek kétharmada a fűtéshez és hűtéshez köthető, amiből a háztartások 60%-ban részesednek. A városok esetében a földgáz felhasználása dominál, amely importfüggőséget eredményez, míg a vidéki területeken a szilárd tüzelés okoz levegőminőségi és egészségügyi problémát, különösen a szálló por (PM10) koncentrációjának megnövekedése miatt. Ennek mérséklésre a leghatékonyabb megoldás az energiafelhasználás – ezen belül a fűtés – új alapokra helyezése, illetve ennek logikus előzményeként az energiarendszer átalakítási folyamatának megtervezése. Ez utóbbi kapcsán végeztünk szoftveres elemzést egy OTKA-kutatás keretében, amelynek során a jelenlegi fogyasztási mintázat feltérképezésére egy Bükk térségi mintaterület kilenc településén végeztünk kérdőíves adatgyűjtést. Az adatok feldolgozásához MS Excel-t, míg a modellezéshez a Long-range Energy Alternative Planning (LEAP) szoftvert használtuk, amelynek segítségével két forgatókönyvet hoztunk létre 2050-es vizsgálati horizonttal: a jelenlegi tendenciákra épülő BAU modellt, és az észszerű változásokra épülő Zöld modellt.
1. Bevezetés
A magyar háztartások primerenergia-igényének közel háromnegyedét a fűtést teszi ki (MEKH 2015). Az otthonok magas hőigénye egyrészt a nem megfelelő tüzelőanyag használatából következik (pl. nedves tűzifa), másrészt abból a tényből, hogy lakásállományunk 70%-a nem felel meg korunk műszaki követelményeinek (NFM 2012, Harmat-Vaszkó 2017).
Épületenergetikai beruházásokkal energiafelhasználásuk jelentősen csökkenthető volna, azonban a jelenlegi beavatkozások általában csak 10-40%-os energiamegtakarítás érnek el, miközben akár 85-90%-os csökkenés is elérhető lehetne (NFM 2012; Kiss 2014). A problémát tovább fokozza, hogy a szerény állami szerepvállalás miatt a felújítások üteme igen lassú.
A kutatás energiamodelljei szerint érdemi és sürgős változtatásokra van szükség ahhoz, hogy a helyzet megváltozzon és a 2015-ben született párizsi klímacélok reálisan megvalósíthatók legyenek.
2. Anyag és módszer
A vizsgálatra kijelölt mintaterület bemutatása
A tanulmányban bemutatott kutatás az OTKA kutatás tágabb bükk-térségi mintaterületéből kilenc települést foglal magába. Öt település (Bükkábrány, Kács, Szomolya, Tard és Tibolddaróc) a Mezőkövesdi járás, míg négy (Emőd, Parasznya, Radostyán és Varbó) a Miskolci járás közigazgatási határain belül helyezkedik el (1. ábra). A vizsgált helységek közül Emőd rendelkezik városi jogállással, a többi községként szerepel a nyilvántartásokban. A települések együttes népessége 14 229 fő, a kilenc településen 6 000 ténylegesen lakott ingatlan található (KSH 2017).
A modellek készítéséhez felhasznált adatok és módszertan
A kilenc borsodi települést érintő adatbázis 2015 és 2017 között végzett saját lakossági kérdőíves felmérés segítségével épült fel. A felmérés összesen 630 háztartást érintett, ami 10,5%-os mintavételi arányt jelent.
1. ábra: A települések és a helyben elérhető fűtésre használt energiahordozók forrásterületeinek elhelyezkedése a Bükk-térségi LEADER területén belül
154
Az adatok feldolgozásához MS Excel szoftvert, a számítások elvégzéséhez a Long-range Energy Alternative Planning (LEAP) szoftvert használtuk. Ez utóbbi jól alkalmazható az energiafogyasztás, az energiatermelés és az erőforrások kiaknázásának hosszú távú modellezésére az energiagazdaság minden szektorában (Connolly et al. 2010). A 2050-ig előretekintő modellezés során két forgatókönyv készült:
BAU modell: a települések fűtési célú energiafelhasználásának várható alakulását mutatja be a jelenlegi tendenciák tükrében;
Zöld modell: a 100%-ban megújuló alapú erőforrás-gazdálkodást és a kor energiahatékonysági követelményeinek megfelelő épületállományt feltételezve az elméletileg elérhető legjobb forgatókönyvet veszi alapul.
3. Eredmények
A jelenlegi fűtési célú energiafogyasztás a vizsgált területen
A helyi adatgyűjtés alapján az energiafogyasztás forrásszerkezete első látásra egyoldalú, hiszen a felmért 630 háztartás 73%-ánál jelenik meg a fatüzelés. Ugyanakkor a családok ~50%-a nem egyfajta tüzelőanyagot használ, hanem azok valamilyen kombinációját. Felmérésünk adatai alapján a fűtési célú energiafelhasználás éves átlaga 210-270 kWh/m2 körüli (a 176/2008 kormány rendelet alapján akkor tekinthetünk egy családi házat korszerűnek, ha az 130 kWh/m2-nél kevesebbet hőenergiát fogyaszt évente). Ez alapján extrapolációval határoztuk meg a települések fűtési célú energiafelhasználását, ami a 9 településre vetítve összesen 119,5 GWh. Az egyes települések részesedését meghatározza a lakosságszám, valamint a használt energiaforrások fajtája és mennyisége (2. ábra).
A “Business as usual” (BAU) forgatókönyv
Ebben a modellben a jelenlegi tendenciák folytatódnak, nagyobb beavatkozás nem történik a szabályozási és támogatási rendszerbe, ugyanakkor az előrelátható események – így a várható bányabezárások – megjelennek a modellben. Figyelemre érdemes, hogy a népesség 2050-re várhatóan ~25%-kal csökken a térségben, ami önmagában is a végső energiafelhasználás visszaesését eredményezi, ám az háztartások energiahatékonysági beruházásainak köszönhetően további csökkenés várható.
Ugyanakkor a térségben az épületállomány korszerűsítése jelenleg csak lassú ütemben zajlik: helyi tapasztalatok szerint 500 lakásra vetítve hozzávetőlegesen 2-3 lakás felújítása történik meg éves szinten, így 2050-ig az épületállománynak csak
~20%-a esik át energiahatékonysági korszerűsítésen. A modellben felújításonként 50%-os energiaszükséglet-csökkenéssel kalkuláltunk (ami több, mint a jelenleg átlagosnak tekinthető). A fentiek alapján a térség otthonainak energiaszükséglete a jelenlegi érték ~90%-ára mérséklődik.
Az energiaforrás-szerkezet – a piaci árak függvényében – viszonylag gyorsan változott az elmúlt évtizedekben. A tendenciák figyelembe vételével az átrendeződés az alábbiak szerint alakul:
a) 2050-re a földgázt felhasználó háztartások száma a jelenleginek 80%-a lesz;
b) A lignitfelhasználás - a településekhez közel eső bányák 2025 környékén esedékes bezárása okán (lejáró működési engedélyek miatt) - várhatóan jelentős visszaesik. Modellünkben 2026-ra a jelenlegi szénfelhasználás 20%-át, 2050-ig csak 10%-át vettük számításba, hiszen a szén és lignit a kereskedelem révén vélhetően továbbra is elérhető lesz, az ára azonban várhatóan növekedni fog a kitermelési és szállítási költségek emelkedése, valamint a nemzetközi léptékben bevezetett karbonadók miatt;
c) Feltételezésünk szerint a jelenleg lignittel fűtő lakások többségében fatüzelésre térnek át, mivel a fűtési rendszerben így nem szükséges jelentős változásokat végrehajtani. Ennek köszönhetően BAU modellünkben a tűzifa részesedésének komolyabb növekedése szerepel: míg a kiindulási évben 2/3-ot képviselt, 2050-re 3/4-re nő a részaránya. Érdekes és lényeges, hogy ennek ellenére 2050-ig a tűzifa-felhasználás mértékében visszaesés várható, ami az energiahatékonysági beruházásokkal és a háztartások számának csökkenésével magyarázható.
d) A BAU modell esetében a fűtési célú villamosenergia-felhasználás részarányának 10%-ra történő növekedését prognosztizáljuk, elsősorban a napelemek és levegős hőszivattyúk (környezeti hő felhasználás) technológiai fejlődésének és valószínűsíthető áresésének köszönhetően.
2. ábra: A vizsgált települések fűtési célú energiafelhasználása forrás szerint (az egymás szomszédságában lévő települések piros kerettel kiemelve)
Összefoglalva: a BAU-modell megvalósulása esetében is jelentős változások várhatók a térségben. 2050-re a fűtési célú energiafelhasználás 120 GWh-ról 93 GWh-ra esik vissza (3. ábra). A népességszám várható visszaesése okozza a nagyobb mértékű fogyasztáscsökkenést, míg az épületállomány és a fűtési rendszer korszerűsítéséből adódó megtakarítások mindössze egyharmad arányban járulnak hozzá az energiafelhasználás csökkenéséhez.
Zöld forgatókönyv
A Zöld forgatókönyv megalkotásánál elsődleges szempont volt, hogy a felvázolt jövőkép környezeti és energiagazdálkodási szempontból a legszerencsésebb utat mutassa be (Kemp 2010; Mathiesen et al. 2015) az elérhető legjobb technológiák (pl.
a negyedik generációs távhőrendszerek) bevezetésének segítségével (Lund et al. 2014, Lund et al. 2016). A modell olyan szabályozási és támogatási rendszer kialakítását feltételezi, amely hatékonyabban segíti a lakások energetikai korszerűsítését, továbbá a megújuló energiaforrások térnyerését biztosítja a fosszilis tüzelőanyagokkal szemben. Lényeges, hogy az elemzésben nem foglalkoztunk a közgazdasági vonatkozásokkal, mert ezek más és más szempontból vizsgálva (például csak egy adott projekt vagy az egész nemzetgazdaság szintjén, illetve az externáliák miatt) teljesen eltérő eredményeket adnak.
A szoftveres elemzésünk alapján a Zöld forgatókönyv esetében a fűtésre használt energia mennyisége mintegy hatodára esik vissza (3. ábra). Ez főleg abból adódik, hogy ebben a modellben 2050-ig a térség minden háztartásában megvalósul a legnagyobb lehetséges megtakarítással járó hőszigetelés és nyílászárócsere, valamint fűtéskorszerűsítés (pl. vegyes tüzelésű kazánok leváltása faelgázosító kazánnal vagy tömegkályhával). A lakásállomány alakulását a BAU modellhez hasonlóan az eddigi trendek alapján számítottuk ki 2050-ig előretekintve.
A Zöld modell egyik fontos eleme a távfűtés megjelenése a térségben, ami egyfelől kényelmes és korszerű, másfelől aminek segítségével a megújuló energiaforrások (döntően biomassza és környezeti hő [például geotermia]) is könnyebben csatornázhatók a fűtési rendszerbe.
Ebben a modellben a legfőbb változások a 2020 és 2030 között történnek meg, a korábban említett bányabezárások miatt.
Ennek köszönhetően a modellben 2025-ben megjelenik a geotermális energia hasznosítása a mintaterületen, pl. Emődön vagy Bogácson kialakított távhőszolgáltatás keretében. A távfűtés esetében 5%-os rendszerveszteséggel számoltunk, feltételezve, hogy a kiépülő hálózat megfelel majd a kor műszaki követelményeinek.
Ugyancsak a távhő 2030-as bevezetése magyarázza a tűzifa megnövekvő arányát az egymással szomszédos Parasznya, Radostyán és Varbó erdővel borított térségében, ahol szilárd biomassza tüzelésű kogenerációs erőmű valósulhatna meg.
Ekkor a 3 település együttes fűtési hőigénye 18 GWh lehetne. A fűtőművet optimális esetben Parasznya közelébe volna érdemes telepíteni, ezáltal minimalizálható lenne a szállítás közben fellépő hőveszteség.
További öt település esetében a villamos energia és a tűzifa, valamint ezek kombinációjának esetleges térnyerésén keresztül vizsgáltuk a különböző egyedi fűtési rendszerekben rejlő lehetőségeket.
4. Következtetések
A vizsgált mintaterület periférikus helyzetben van, lakossága elöregedő, az energiaszegénység szinte általánosnak tekinthető. Paradoxonnak tűnik, de a háztartások fűtési energiafelhasználása mégis pazarló, ami az elavult lakásállománnyal, a korszerűtlen fűtési rendszerekkel, a nem megfelelő tüzelőanyagok alkalmazásával, illetve az ezzel kapcsolatos ismeretek hiányával magyarázható. Kutatásunk arra világít rá, hogy a jelenleg elérhető technológiai megoldásokkal a térség energetikai önrendelkezése megvalósítható volna, azonban a megfelelő támogatási és szabályozási rendszer nélkül csak szerény elmozdulás várható, mert ma a lakosságnak a legtöbb esetben az energiaszámlák befizetése is problémát okoz.
Köszönetnyilvánítás
A kutatást az Országos Tudományos Kutatási Alapprogram támogatta (OTKA 112477). A kutatási program címe: “A megújuló energiaforrások alkalmazásának tájvédelmi szempontú vizsgálata hazai mintaterületeken”.
3. ábra: Fűtési célú energiafelhasználás 2050-ben a BAU illetve a Zöld forgatókönyv szerint
156
5. Irodalomjegyzék
Connolly, D. – Lund, H. – Mathiesen, B. V. – Leahy, M. (2010): A review of computer tools for analysing the integration of renewable energy into various energy systems. – Applied Energy, 87 (4), pp. 1059-1082.
Harmat Á. - Vaszkó Cs. (2017): Fűtés és energiahatékonyság: Körkép a helyi önkormányzatokról és a településekről. 15 p.
Kemp, M. [szerk.] (2010): Zero Carbon Britain 2030 – a new energy strategy. Centre for Alternative Technology. 384 p.
Kiss T. (2014): A háztartások fűtési célú gázfogyasztásának rendszerdinamikai modellezése a földgáz árváltozásának függvényében. – Marketing&Menedzsment. pp. 102-113.
Központi statisztikai hivatal (2017): Magyarország közigazgatási helységnévkönyve, 2017. január 1. Budapest. 226 p.
Lund, H. – Werner, S. – Wiltshire, R. – Svendsen, S. Thorsen, E.J. – Hvelplund, F. – Mathiesen, V. B. (2014): 4th Generation District Heating (4GDH) Integrating smart thermal grid into future sustainable energy systems. – Energy 68. pp. 1-11.
Lund, H. – Duic, N. – Ostergaard, A. P. – Mathiesen V. B. (2016): Smart energy systems and 4th generation district heating. – Energy 110. pp. 1-4.
Magyar Energetikai és Közmű-szabályozási Hivatal (2015): Háztartások végső energia felhasználása Magyarországon, felhasználási célok szerint, 2015. év – letölthető: http://www.mekh.hu/download/5/ef/40000/8_haztartasok_felhasznalasa_eves_2015_2016.xlsx
Mathiesen B.V. - Lund, H. - Connolly, D. - Wenzel, H. - Østergaard, P.A. - Möller, B. - Nielsen, S. - Ridjan, I. - Karnøe, P. - Sperling, K. - Hvelplund, F.K.
(2015): Smart Energy Systems for coherent 100% renewable energy and transport solutions. - Applied Energy 145 pp. 139–154 Nemzeti Fejlesztési Minisztérium (2012): Nemzeti Energiastratégia 2030. 133 p.