Pannon Egyetem
Gazdálkodás- és Szervezéstudományok Doktori Iskola
Egyes mezıgazdasági melléktermékek energetikai hasznosításának lehetıségei Magyarországon
címő Ph.D értekezés
Pintér Gábor
Témavezetı:
dr. Tóth Gergely egyetemi docens
Keszthely, 2012
Egyes mezıgazdasági melléktermékek energetikai hasznosításának lehetıségei Magyarországon
Értekezés doktori (PhD) fokozat elnyerése érdekében Írta:
PINTÉR GÁBOR
Készült a Pannon Egyetem Gazdálkodás- és Szervezéstudományok Doktori Iskolája keretében
Témavezetı: Dr. Tóth Gergely, egyetemi docens
Elfogadásra javaslom (igen / nem) ……….
(aláírás) A jelölt a doktori szigorlaton …... % -ot ért el,
Az értekezést bírálóként elfogadásra javaslom:
Bíráló neve: …... …... igen /nem
……….
(aláírás) Bíráló neve: …... …... igen /nem
……….
(aláírás)
A jelölt az értekezés nyilvános vitáján …...% - ot ért el.
Veszprém/Keszthely, ……….
a Bíráló Bizottság elnöke A doktori (PhD) oklevél minısítése…...
………
Az EDT elnöke
TARTALOMJEGYZÉK
KIVONAT ... 6
ABSTRACT ... 7
AUSZUG ... 8
1. BEVEZETÉS ... 9
1.1. A téma idıszerősége ... 9
1.2. Célkitőzések ... 10
1.2.1. Hipotézisek ... 11
2. SZAKIRODALMI ÁTTEKINTÉS ... 12
2.1. Globális energiaéhség ... 12
2.2. Földünk energiaforrásai ... 14
2.2.1. Energiaforrások ... 14
2.2.2. Fosszilis energia ... 17
2.2.3. Alternatív energia ... 19
2.2.4. Megújuló energiaforrások hasznosítása az Európai Unióban és Magyarországon ... 22
2.3. A biomassza ... 24
2.4. Egyes mezıgazdasági melléktermékek - mint energiaforrások - bemutatása Magyarországon ... 29
2.5. A magyarországi erımővi rendszer ismertetése ... 34
2.5.1. A villamos energia kötelezı átvételét szabályozó rendszerek Magyarországon ... 36
2.5.2 Nagyerımővek ... 38
2.5.3. Kiserımővek és főtımővek ... 39
3. VIZSGÁLATI ANYAG ÉS MÓDSZER ... 41
3.1. Légvonalbeli és közúti beszállítási távolságok értelmezése és számszerősítése ... 42
3.2. Mezıgazdasági melléktermékek erımővi beszállítására vonatkozó algoritmusok .. 44
4. SAJÁT VIZSGÁLATOK EREDMÉNYEI ... 50
4.1. Légvonalbeli szállítási távolságoknak megfeleltethetı közúti szállítási távolságok ... 50
4.2. Mezıgazdasági melléktermékek erımővi tüzelése ... 53
4.2.1. Lágyszárú mezıgazdasági melléktermékek tüzelése ... 55
4.2.2. Lágyszárú mezıgazdasági melléktermékek tüzelésének gazdasági vonatkozásai ... 69
4.2.3. Fásszárú mezıgazdasági melléktermékek tüzelése ... 74
4.2.4. Fásszárú mezıgazdasági melléktermékek tüzelésének gazdasági vonatkozásai ... 82
5. ÚJ KUTATÁSI EREDMÉNYEK ÖSSZEFOGLALÁSA, ÚJ KUTATÁSI FELADATOK MEGHATÁROZÁSA ... 87
5.1. Új tudományos eredmények összefoglalása ... 87
5.2. Következtetések, javaslatok, a gyakorlat számára hasznosítható eredmények... 88
5.3. A kutatás további irányának kijelölése ... 89
6. THESES ... 91
7. ÖSSZEFOGLALÁS ... 93
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS ... 95
IRODALOMJEGYZÉK ... 96
6
KIVONAT
A disszertáció a Magyarországon rendelkezésre álló jellemzı mezıgazdasági melléktermékek energetikai hasznosításával foglalkozik. Külön vizsgálja a lágyszárú melléktermékeket, mint a búza- és repceszalmát, valamint a kukorica- és napraforgószárat.
A kutatás négy Európában jellemzı erımőtípusra terjed ki, melyek közül kettı globális energiarendszerbe illeszkedı nagyerımő, kettı pedig lokális törpeerımő/főtımő. A doktori értekezés meghatározza a vizsgált erımőtípusokhoz szükséges minimális ellátási területet, majd ebbıl a minimális beszállítási távolságot, amit összehasonlít a termelı által elıállított mezıgazdasági melléktermék maximális gazdaságos beszállítási távolságával. A szerzı következtetést von le a vizsgált mezıgazdasági melléktermékek energetikai hasznosítását illetıen, valamint a mezıgazdasági melléktermékekkel üzemelı erımővek/főtımővek életképességére vonatkozóan.
A doktori értekezés külön kitér a közúti és légvonalbeli szállítási távolságok kapcsolatára, melyet Magyarországon még nem vizsgáltak. A kutatás hazánk nagy tájegységeit reprezentáló térségek adatait tartalmazza. A disszertációban meghatározott közúti és légvonalbeli beszállítási távolságok arányszáma segítséget nyújthat a különféle logisztikai kérdésekkel kapcsolatos számításokhoz Magyarországon.
A doktori értekezés hozzájárulhat a hazai erımővi rendszer átalakításához, a lokális energetikai létesítmények elıtérbe kerüléséhez. A disszertáció támpontot ad az egyes erımővi/főtımővi beruházások mezıgazdasági melléktermékekkel való ellátásának lehetıségeinek elemzéséhez, segítséget nyújt az újonnan épülı erımővek/főtımővek elhelyezésének meghatározásához.
7
ABSTRACT
The dissertation is about the energetic usage of the main agricultural byproducts in Hungary. Four types of electric/heat power plant are studied in the research: two big plants which produce energy for the global network and two smaller plants which produce energy locally. The study defines the minimum needed supply-distance for the power plant and the maximum economical supply-distance for the farmers. Due to the calculation the author decides which types of agricultural byproducts power generation are worth building in Hungary. An important part of the research is the calculation of the road/flight distance rate of the country. This rate can be useful to solve future logistics problems. The dissertation can help to choose an optimal place for a biopower plant which uses only agricultural byproducts.
8
AUSZUG
Die Dissertation gibt einen Überblick über die energetische Verwertung der wichtigsten landwirtschaftlichen Nebenprodukte in Ungarn. Die Forschung untersucht vier verschiedene Kraftwerkstypen (Elektrik und/oder Wärme). Zwei von diesen Werken produzieren Elektrizität im globalen Netzwerk und zwei für lokale Gemeinschaften. Die Dissertation definiert die minimale nützliche Fläche für Brennstoffe, die die Biokraftwerke versorgen können, und kalkuliert daraus die minimale Transportentfernung, die mit der noch wirtschaftlichen maximalen Transportentfernung der durch den Produzenten hergestellten landwirtschaftlichen Nebenprodukte verglichen wird. Einen bedeutenden Teil der Forschung stellen die Zusammenhänge der Straßen- und Luftlinienentfernungen dar.
Die Dissertation kann dabei Hilfe leisten, den Standort eines neu zu errichtenden Biokraftwerks auf landwirtschaftlicher Basis optimal festzulegen.
9
1. BEVEZETÉS
1.1. A téma idıszerősége
Magyarországi erdeinket járva az ezredforduló óta bekövetkezett változás szembetőnı:
újra nagy területen folyik fakitermelés, ami azt jelenti, hogy újra van kereslet a biomasszára. A miért kérdésre a választ az Európai Unió és a világgazdaság nyomására a zöldenergia felé forduló magyar energiapolitika jelenti.
A fosszilis energiaforrások rendelkezésre álló mennyisége folyamatosan csökken Földünkön. A kutatók véleménye csak abban egyezik, hogy a jövıben helyettesíteni kell azokat, hogy mikor, az kérdéses. Gazdasági rendszerünkben az energia birtokosa elınyre tesz szert a többi szereplıvel szemben. Nyilvánvaló, hogy mindenki szeretne energiaforrásokat birtokolni, mely folyamat tovább növeli a megújuló energiaforrások felé irányuló figyelmet.
Már az ısember is ismerte a biomasszát. İ még a tábortüzet használta, ahol tőzifából nyert hıenergiát. A tőzifa felhasználása után elıbb a szén, majd az olaj és a gáz következett (mind a XIX. században). A fosszilis energiaforrások után gazdaságunk ismét kezd visszakanyarodni a biomasszához. Problémát jelent azonban, hogy míg az ıskorban elegendı tőzifa állt rendelkezésre, addig napjaink erdeirıl ez nem mondható el. Nem lehet csak az erdıket a szilárd biomassza forrásának tekinteni, az energetikai célra termesztett növényeket, mint fıterméket és növényi részeket, mint mellékterméket is figyelembe kell venni.
Az emberiség különféle szükségleteit kielégítı fıtermékek mellett jelentıs mennyiségben keletkeznek melléktermékek is. Korunk energiahiányos idıszakában hosszútávon megengedhetetlen a fıtermékként elıállított biomassza melléktermékeinek hasznosítatlanul hagyása.
Fontos kérdés, hogy a rendelkezésünkre álló melléktermékeket hol és hogyan hasznosítjuk.
Az elmúlt években nagy felháborodást váltott ki a lakosság körében a Tokaj-Hegyaljára tervezett szalmaerımő, ami a bioerımővekkel kapcsolatos nyitott kérdésekre irányította a figyelmet. Az egyik legfontosabb beruházási döntés az erımő mérete: rendelkezésre áll-e elegendı alapanyag, valamint mekkora távolságról szükséges azt szállítani. A mérettel összefüggésben fontos kérdésként fogalmazható meg az erımő környezetre és társadalomra gyakorolt hatása, valamint a beruházás életképessége, hatékonyságának alakulása.
Azt mondhatjuk, hogy a bekövetkezett különbözı változások együttes hatásának eredıjeként, hazánk egész erımővi rendszere átalakulás alatt van. A hazai nagy, korábban széntüzeléses erımővek áttértek fára, de sem a méretük, sem a hatásfokuk nem változott.
Az erımővek élvezték a villamos energia kötelezı átvételéhez tartozó támogatást, ami
10 2013 januárjában a Megújuló Energia Támogatási Rendszer (METÁR) életbelépésével megváltozik. A jövıben kérdésessé válik a korábban megkérdıjelezhetetlennek gondolt óriáserımővek létjogosultsága. A fejlett gazdaságok példái a törpeerımővek, a lokális hálózatok jövıbeni egyre jelentısebb térnyerését vetítik elıre.
A környezetvédelem is egyre inkább a figyelem középpontjába kerül. Az élhetıbb, az egészséges környezet értéke növekszik. A szennyezés ára egyre több szennyezınél jelenik meg költségként, párhuzamosan az externális költségek internalizálási kísérletei mellett.
Kapitalista világunkat a pénz hajtja. A szennyezés (mint a korunk egyik legnagyobb környezetvédelmi problémájának tekintett szén-dioxid kibocsátás) számszerősítése ösztönzi a szennyezıket technológiájuk átalakítására, energiaforrásaik megválogatására.
A szén-dioxid semleges tőzifa és a szilárd biomassza-féleségek hasznosítása során egyre komplexebb gazdasági, társadalmi és környezetvédelmi követelményeket kell figyelembe venni. Egy erdı gazdasági értékét ma már nem csak a benne rejlı faanyag, hanem a kapcsolódó különféle szolgáltatások: vadászat, kirándulás, tájfutás, lovaglás is jelenti.
Korunkban nem elég a „hagyományos értelemben vett” megújuló energiaforrások használata, szükséges újak keresése. Dolgozatomban az egyes mezıgazdasági melléktermékek energetikai hasznosításának gazdasági elemzésével foglalkozom és ezen újonnan elıtérbe kerülı erıforrások hasznosításának lehetıségeit mutatom be a jellemzınek tekinthetı különbözı típusú energetikai létesítmények vonatkozásában.
1.2. Célkitőzések
Az ezredfordulót követıen az Európai Unió döntéseinek hatására Magyarország is támogatta a megújuló energiaforrások felhasználását. Az ország adottságaiból következıen elıtérbe került a biomassza hasznosítása, így a hat korábban széntüzeléső hazai óriáserımő részben vagy egészben áttért szénrıl a faaprítékra. Az osztrák Güssing példájára biomasszával üzemelı főtımővek alakultak az ország számos pontján. A szilárd biomassza tüzelése terén új lehetıségeket jelenthet a mezıgazdasági melléktermékek hasznosítása, feltéve, ha mindez szakszerően történik.
Kutatásaim célkitőzéseit az alábbiakban jelöltem meg:
• A Magyarországon leginkább jellemzı lágyszárú mezıgazdasági melléktermékek, vagyis a szántóföldi melléktermékek számbavétele és különbözı erımő-, illetve főtımőtípusokban való tüzelhetıségének gazdasági vizsgálata.
• A szılıvenyige és a fanyesedék, mint fásszárú mezıgazdasági melléktermék különbözı erımő-, illetve főtımőtípusokban való tüzelhetıségének gazdasági vizsgálata.
• Az elızıekhez kapcsolódóan azon erımő, illetve főtımővi méretek, kapacitások, beszállítói területek, és szállítási távolságok meghatározása, melyek a melléktermékek gazdaságos tüzelésének feltételét alkotják.
11
• Óriáserımővek életképtelenségének bebizonyítása kizárólag a vizsgált melléktermékekre alapozott mőködés esetén.
A megfogalmazott célkitőzések hozzájárulnak, hogy kutatásom olyan új tudományos eredmények felmutatására legyen képes, melyek hozzájárulnak a vertikum érintettjeinek kapcsolódó döntéseinek megalapozásához, a mezıgazdasági melléktermékekkel üzemelı erımővek és főtımővek létesítésének reális és komplex értékeléséhez.
1.2.1. Hipotézisek
A kapcsolódó szakirodalmi áttekintés után az empirikus vizsgálat hipotéziseit az alábbiakban foglaltam össze:
H.1.
Gazdasági alapon nem lehet ellátni kizárólag lágyszárú vagy fásszárú mezıgazdasági melléktermékekkel együttesen vagy külön-külön, üzemelı széntüzelésrıl biomasszára áttért nagyerımőveket.
H.2.
A mezıgazdasági melléktermékek tüzelése csak lokális főtımővekben és erımővekben életképes Magyarországon gazdasági oldalról vizsgálva a problémakört.
H.3.
Magyarországon is - Földünk minden területéhez hasonlóan - a légvonalbeli szállítási távolságok kisebbek a közúti szállítási távolságoknál. Hazánkban a légvonalbeli szállítás a sőrő infrastruktúra-hálózat miatt közel ¾ része a közúti távolságnak.
12
2. SZAKIRODALMI ÁTTEKINTÉS
2.1. Globális energiaéhség
A XX. század végéhez közeledve egyre több figyelem összpontosult az emberiség energiaellátására. A hetvenes évek olajválságai rávilágítottak civilizációnk sérülékenységére energiafelhasználásunk szemszögébıl. Nyilvánvalóvá vált, hogy Földünk energiakészletei végesek. Innentıl kezdve az emberiség gondosan elkülönítette a megújuló és a nem megújuló energiaforrásokat.
Az olajválságok felgyorsították a megújuló energiaforrásokkal kapcsolatos kutatásokat, elısegítették azok kiaknázását, ami ekkor még tiszavirág életőnek bizonyult, a válság elmúltával felhasználásuk ismét háttérbe szorult. A XX. század kapitalista világában a neoliberális közgazdaságtan törvényei (Mankiw, 2005) alapján az állam egyre inkább kivonul a gazdaságból, melynek irányítását a piaci folyamatok, vagyis értelmezésem szerint a pénz vesz át. Az olajválságok idején a nyersolaj ára az egekbe szökött, így már nem bizonyult versenyképesnek a megújuló energiákkal szemben. A válság hatására a korabeli elképzelésekben (Hall, 1979; Abelson, 1980; Platz-Chartier, 1980) már megjelentek a megújuló energiaforrások, mint a biztos és kiszámítható energiaellátás alapjai.
Érdekes példa Brazília este, ahol az elsı olajválság hatására elindult a korábban cukor elıállítására használt cukornádból a bioetanol gyártása, amivel a hagyományos benzint helyettesítették. A hatalmon levı nacionalista katonai kormány a válság elmúltával sem engedte visszatérni a kıolajat, sıt tovább növelte helyettesítési rátáját (Popp, 2007). Az ok itt sem a környezetvédelem: a brazil kormány féltette az országot a kıolajimporttal együtt járó függıségtıl. Néhány év múltán a gépkocsipark mőszaki feltételei lehetıvé tették a bioetanol felhasználásának további növelését. A bioetanolhoz hasonlóan a fosszilis tüzelıanyagok drágulásával a faapríték és a különféle mezıgazdasági melléktermékek is egyre inkább elıtérbe kerülhetnek.
A nyolcvanas évek elejére a kıolajárak is visszaestek a korábbi szintjükre, így ismét háttérbe került Földünk energiakészlete kimerülésének kérdésköre. Az olajválságok bizonyították, hogy a kıolajárak tekintetében véget ért a „kiszámíthatóság kora”, hektikus árváltozásokra kell felkészülni, így a megújuló energiaforrások terén sem álltak le a kutatások, csak intenzitásuk csökkent. Értékes tapasztalatok győltek össze, melyek felhasználásával javultak az alkalmazott technológiák, csökkent a megújuló energiaforrásokból származó energia ára (Schultz, 2006).
A hetvenes, nyolcvanas években Németországot és a Skandináv államokat sújtó savas esık környezetvédelmi szempontból ráirányították a figyelmet a fosszilis energiaforrásokra.
Egyre erısödött a változás iránti igény. Az ipari átalakulás meg is kezdıdött, azonban ez nem jelentett változást a felhasznált energiahordozók fajtáinak tekintetében, csupán a
13 technológiai színvonal nıtt és ezzel párhuzamosan a fajlagos energiafelhasználás és szennyezıanyag kibocsátás csökkent.
A kilencvenes évektıl egyre nyilvánvalóbbá vált a nem megújuló (fosszilis) energiakészletek csökkenése. Felerısödtek a globális környezetvédelmi problémák is, mint az ózonlyuk és Földünk felmelegedése. A kutatók többsége egyetértett abban, hogy a globális felmelegedést az eltüzelt fosszilis energiahordozókból felszabaduló CO2 okozza (Morel, 2004). Az 1992-ben megtartott ENSZ Rio de Janeiro-i Környezet és Fejlıdés Világkonferencián résztvevı politikusok célul tőzték ki a fenntartható fejlıdést. Az 1997- es Kiotói Egyezmény már ennek tükrében született meg: a ratifikáló államok vállalták, hogy az aláírást követı évtizedben széndioxid-kibocsátásukat az 1990-es szint alá szorítják vissza.
A rendszerváltás következtében hazánk és a többi volt szocialista ország „energiafaló”
nehézipara leépült, de globális szinten e hatás nem érzıdött. Az ezredfordulóra Kína és India gyors fejlıdésnek indult. Energiafogyasztásuk is exponenciálisan nıtt, melyhez akkor még elmaradott technológiai színvonaluk is hozzájárult.
A megújuló energiaforrások kérdésköre megkerülhetetlenné vált. Mindeközben az emberiség energiaigénye exponenciálisan nıtt, ami az elırejelzések szerint a közeljövıben tovább gyorsul. A fosszilis energiakészletek fogyásának ütemérıl eltérı becslések születtek (Bauquis, 2002, Appenzeller 2004, Legett, 2008), viszont nyilvánvalóvá vált, hogy a közeljövıben a fosszilis energiahordozók mellett egyre nagyobb jelentıséggel bírnak majd a megújuló energiaforrások (Barótfi, 1996), ahogy ezt az International Energy Agency grafikonja is szemlélteti (1. ábra).
1. ábra. A világ primerenergia felhasználásának elırejelzése TJ-ben. 1970-tıl 2005-ig tényadatok, utána elırejelzés (oil = olaj, coal = szén, gas = gáz, nuclear = nukleáris,
hydro = víz, biomass & other = biomassa és egyéb) Forrás: IEA (2006).
14 A kapcsolódó kutatások mind az emberiség fokozódó energiaigényét támasztják alá (1.
ábra). Az egyes szerzık véleménye csupán abban tér el egymástól, hogy mely energiahordozó, energiaforrás segítségével leszünk majd képesek növekvı szükségleteinket kielégíteni. Roberts (2004) szerint a földgázfelhasználás növekedése, Szınyi (2005) szerint inkább a nukleáris energia térnyerése által tudjuk majd rövidtávon növelni energiafelhasználásunkat.
Az energiaéhség problémakörével a fejlett világ foglalkozott elıször. Az Amerikai Egyesült Államok, bár számtalan lépést tett a megújuló energiaforrások alkalmazásának elısegítése érdekében, mégsem hozott az Európai Unió különféle irányelveihez (például:
EU 2001/77, EU 2003/30, EU 2010/31,) hasonló intézkedéseket. Az ok a két globális nagyhatalom meglévı fosszilis energiakészletével magyarázható: az USA sokkal nagyobb tartalékokkal rendelkezik, mint az EU (Kovács, 2008). A megújuló energiaforrások kiaknázása terén az USA is szeretne élen járni, bioetanol termelésében már 2006-ban megelızte az addigi világelsı Brazíliát. Déli és nyugati sivatagos területein a napenergia hasznosítás terén is úttörı eredményeket ért el és várhatóan a biomassza felhasználását is fokozza a jövıben.
A fejlett és a fejlıdı országok is egyre inkább kezdik felismerni, hogy a megújuló energiaforrások kiaknázásáért folytatott technológiai versenyben, aki lemarad, az veszít gazdasági szerepébıl is. A biztos energiaellátás megteremtése az egész fejlett világ érdeke, mivel általa számos gazdaságpolitikai és környezetvédelmi konfliktust lehetne elkerülni (Starzacher, 2001).
2.2. Földünk energiaforrásai
2.2.1. Energiaforrások
Az energia a munkavégzı képesség mértéke. Energiaforrásoknak a természet olyan rendszereit tekintjük, melyekbıl hasznosítható energia nyerhetı. A cél persze nem más, mint az adott technológiai, társadalmi, politikai, körülmények között gazdaságos energiatermelés (UBA, 2011). Az energiaforrásokat általában kétfelé szokás bontani:
fosszilis és alternatív energiaforrások. Az elıbbiek közé az emberi léptékkel mérve nem megújuló, évmilliók alatt fosszíliákból képzıdött energiaforrások (kıolaj, szén, földgáz) tartoznak, míg az utóbbiakhoz soroljuk a fosszilis energiaforrások helyettesítésére (alternatívájaként) alkalmazhatókat, vagyis az alternatív és megújuló energiaforrásokat.
Napjainkban az emberiség három jelentıs energiaforrásra támaszkodik: kıolajra, kıszénre és földgázra, melyek kivétel nélkül mind fosszilis eredetőek (2. ábra). E három energiahordozó együtt a világ energiafelhasználásának több mint 80%-át adta és adja jelenleg is. Mellettük elenyészı az alternatív energiák részaránya.
15 2. ábra. A világ primerenergia-fogyasztása 2009-ben az egyes energiahordozók szerint
Forrás: az IEA (2011) adatai alapján a szerzı saját munkája.
Megvizsgálva Földünk energiafogyasztásának területi eloszlását, a 3. ábra alapján megállapítható, hogy Ázsia és Óceánia használja fel a legtöbb energiát. Nem sokkal marad le az összes energiafelhasználásban Európa és Észak-Amerika. Afrika, valamint Latin- Amerika lakosságához és területéhez képest is igen kevés energiát fogyaszt.
3. ábra. A világ primerenergia-fogyasztásának megoszlása az egyes kontinensek között 2007-ben
Forrás: az IEA (2010) adatai alapján a szerzı saját munkája.
16 A 3. ábrát összevetve az IEA, (2010) egy fıre jutó energiafogyasztási adataival (4. ábra) megállapíthatjuk, hogy bár Ázsia és Óceánia használja fel a legtöbb energiát összesen, egy fıre vetített energiafelhasználásuk mégis alacsony, Észak-Amerikában, és Európában egy fı több mint négyszer annyi energiát használ fel. Egy észak-amerikai lakos több mint másfélszer annyi energiát használ, mint európai társa.
4. ábra. A világ primerenergia-fogyasztása egy fıre vetítve 2007-ben millió BTU (British thermal unit)-ban. (1 BTU ≈ 1055 J ≈ 1,05kJ)
Forrás: az IEA (2010) adatai alapján a szerzı saját munkája.
Kérdéses a jelenlegi energetikai helyzet hosszú távú fenntarthatósága. Napjaink kapitalizmusának célja a gazdasági növekedés, melyet a jelenleg még legerısebb közgazdasági irányzat a neoliberalizmus is alátámasztja (Mankiw, 2005). Kérdés, hogy meddig tud növekedni a világgazdaság. A folytonos növekedési törekvést az 5. ábra szemlélteti, melyen az egyes országok haladnak felfelé egy futószalagon és minél gyorsabban akarják elérni a szalag tetejét, vagy utolérni a másikat, annál gyorsabban hajtják a szalagot. Így nekik is egyre nagyobb erıfeszítést kell kifejteniük nemcsak a növekedéshez, hanem ahhoz is, hogy jelenlegi gazdasági pozíciójukat megtartsák (Senf, 2005).
A fejlıdı országok az egy fıre jutó GDP tekintetében szeretnék utolérni a fejlett országokat. A gazdasági fejlıdés az egy fıre esı energiafelhasználás növekedését vonja maga után, hisz a több autó, a légkondicionáló, vagy csak egy egyszerő hőtıgép mind energiát fogyaszt. Ha Ázsia elérné csupán az európai egy fıre esı energiafelhasználási szintet, már akkor is több mint másfélszeresére nıne a Föld energiafelhasználása. A jelenlegi technológiai színvonal mellett ez környezeti szempontból katasztrófát jelentene.
17 5. ábra. A világgazdaság növekedésének szemléltetése
Forrás: Senf (2005).
Az energiafelhasználás viszont Európában és az USA-ban is növekszik, tehát nincs ok technológiai optimizmusra, vagyis a technológiai fejlıdés ellenére is emelkedik rövidtávon gazdaságunk energiaigénye (Tóth, 2007). Érdekes kérdéshez jutottunk el: túl tud lépni a kapitalizmus az energiaéhség problémakörén? Létezhet-e gazdasági növekedés stagnáló energiafelhasználás mellett? Egyáltalán szükséges-e a folytonos gazdasági növekedés, vagy nélküle is fennmaradhat a jólét?
Kétségtelen, hogy egy alapvetı gazdasági fejlettség szükséges a boldogsághoz. Napjaink boldogsággal kapcsolatos kutatásai még abban is egyetértenek, hogy ez az alapvetı gazdasági fejlettségi szint a fenntarthatóság határán van. (Kocsis, 2010) Kérdés: boldogok maradnak-e egy ország lakosai, ha a gazdaságuk tovább nem bıvül?
A megújuló energiaforrások kiutat jelenthetnek az energiaéhség problémakörébıl, ugyanis az emberiség jelenlegi energiaigényéhez képest korlátlanul állnak rendelkezésre. A korábban feleslegesnek tekintett melléktermékek egyre nagyobb arányú hasznosításával a gazdasági növekedést is fenn lehet tartani, legalább rövidtávon. A technológia fejlıdése következményeként, az energiahatékonyság növekedésével egységnyi GDP-növekmény eléréséhez egyre kevesebb energia szükséges.
A fentiekben ismertetett gondolatokat összefoglalva, véleményem szerint, hosszútávon nemcsak a felhasznált energiaforrásainkat kell megváltoztatni, hanem az egész gazdasági rendszert át kell formálni. Ennek a folyamatnak lehet az elsı lépése a megújuló energiaforrások alkalmazásának növelésén belül a korábban nem hasznosított melléktermékek értékének felismerése.
2.2.2. Fosszilis energia
A fosszilis energiaforrások, ahogy a nevük is mutatja fosszíliákból (elhalt állatokból és növényekbıl) keletkeztek több milliárd év alatt. Képzıdésük folyamatosan tart, azonban emberi léptékkel mérve nem megújulók, hiszen több milliárd év alatt, nagyon lassan újulnak meg. Földünk energiafogyasztásának több mint 80%-át teszik, ki, ahogy ezt a korábban bemutatott 2. ábra is mutatja.
18 Az emberiség elıször az ipari forradalom idején a XVIII. században a gızgépek megjelenésével együtt használt jelentıs mennyiségő fosszilis energiát, kıszenet. A XIX.
században kezdıdött a kıolaj kitermelése, ami az USA-ból indult el. A XX. században megjelent és egyre nagyobb teret hódított a földgáz is. A 60-as évek végétıl a fejlett országokban a szénfelhasználás növekedése lassult, míg a fejlıdı országokban tovább emelkedett.
Napjainkban a szénkitermelés és -felhasználás emelkedését elsısorban a legnagyobb széntermelı, Kína dinamikus gazdasági növekedése okozza, és a jelenlegi kitermelési szint mellett még legalább 200 évre elegendı készletekkel rendelkezik, 6. ábra. (EIA, 2010).
6. ábra. A világ kıszéntermelése 2008-ban (quadrillió Btu) Forrás: az EIA (2010) adatai alapján a szerzı saját munkája.
Földgáz tekintetében Oroszország termeli a legnagyobb mennyiséget, ezzel ellátva hazánkat és Európa nagy részét is. A korábbi években tapasztalt ellátási bizonytalanságok megszőntetésére az újabb gázvezetékek mellett a lokálisan kinyerhetı, így a transzkontinentális szállítás minden kockázatát nélkülözı megújuló energiahasznosítás nyújthat megoldást a jövıben.
Kıolajból áll a legkevesebb kitermelhetı mennyiség az emberiség rendelkezésére. Nagy kiszámíthatatlanságot jelent, hogy az ismert készletek jelentıs része a közel-keleti országok tulajdonában van. A 7. ábra alapján megállapítható, hogy kıolajból Európa rendelkezik a legkisebb tartalékokkal, pedig gazdaságának egyik meghatározó energiaforrása éppen a kıolaj (EIA, 2010).
A Shell olajtársaság elırejelzése szerint 2050-ig a fosszilis energiahordozók közül a szénfelhasználás nı a legnagyobb mértékben a kínai bányászat fellendülése miatt.
19 7. ábra. Ismert kıolaj tartalékok Földünkön 2010-ben Földrészek szerint
Forrás: az EIA (2010) adatai alapján a szerzı saját munkája.
Ez a növekedés 2025-re a világ jelenlegi szénfelhasználásának megduplázódását jelenti. A Shell szerint a többi fosszilis energiahordozó alkalmazásának aránya nem nı. A környezetvédık erıteljes tiltakozása miatt, bár a potenciál adott, az atomenergia részaránya sem változik (Shell, 2008).
Az utóbbi évek balesetei (például a Mexikói-öbölben 2011-ben szerencsétlenül járt olajfúró torony) után jelentkezı környezeti károk, melyek a fosszilis energiaforrások kitermelése során következtek be, ráirányították a figyelmet az externális költségek internalizálására. Aluna (2011) szerint már a kıolaj és gázkitermeléssel foglalkozó projektek pénzügyi kockázatának megítélésében is nagy szerepet játszik a környezetvédelem. A szigorodó környezetvédelmi elıírások rövidtávon nem, de hosszútávon vélhetıen jelentıs mértékben emelik a fosszilis energiák árát.
2.2.3. Alternatív energia
A megújuló energia nem azonos az alternatív energiával. Alternatív energia alatt a nem fosszilis forrásból származó energiát értjük. A megújuló energiáknál szükséges a belátható idın belüli újratermelıdés. Mivel a megújuló energiák nem fosszilis eredetőek, így az alternatív energiák közé sorolhatóak. A fenti definícióból következik, hogy nem minden alternatív energiaforrás megújuló, de minden megújuló energiaforrás alternatív, vagyis a II.
Világháború óta terjedı atomenergia sem számít megújulónak.
Az emberiség évezredek óta használ megújuló energiaforrásokat, már az ısember is ismerte a tőzifát, annak szállítására szolgáló hegyi patakokat, és a vitorlás hajókat mozgató
20 szelet. A XVIII. század második feléig, vagyis az elsı ipari forradalomig, a gızgép feltalálásáig szinte csak megújuló energiaforrásokat használtunk. A gépek megjelenése, az olcsó nyersanyagok háttérbe szorították a megújuló energiákat, hisz a természet sosem mőködött olyan kiszámíthatóan, mint egy gép. Csak a XX. század végén irányult a figyelem az energiaellátás függetlenségét célzó törekvések kapcsán az alternatív energiára.
Elkezdıdött az atomenergia felhasználása, de más új típusú energiaforrással is megindultak a kísérletek, mint a hidrogénnel, ami szintén nem megújuló. Mindezzel párhuzamosan az emberiség visszatért szintén a fosszilis tüzelıanyagok alternatívájaként megjelenı megújuló energiaforrásokhoz is.
Napjaink egyik nagy kérdése, hogy a Japánt megrázó 2011-es földrengés milyen globális hatást gyakorol az atomenergia felhasználására. A kérdésre egyértelmő választ csak néhány év elteltével lehet majd adni. Az sincs kizárva, hogy az Európai Unió országainak nagy része teljesen felszámolja az atomenergia hasznosítását, ahogy ez Németországban is kezd körvonalazódni (Czibolya, 2011).
Csoportosítva az alternatív energiaforrásokat, atomenergiát és megújuló energiát különböztethetünk meg. A megújuló energián belül a nap-, víz-, geotermikus, szélenergia, és az erdészetekbıl származó biomassza tartozik a feltétel nélkül megújuló energiaforrások közé, vagyis ezen energiák az ember beavatkozása nélkül (a nap által) megújulnak, újratermelıdnek.
A feltételesen megújuló energiaforrások közé a mezıgazdaságból származó biomassza, valamint Pálvölgyi, (2003) alapján a hulladék tartozik (1. táblázat). Ezen energiaforrások újratermelıdéséhez szükség van az ember tevékenységére is.
Az 1. táblázat Pálvölgyi (2003) alapján a megújuló energiaforrások csoportosítását mutatja az alábbi módosítással: az eredeti ábrán a szerzı az energiaerdıt és az energiafüvet egy sorban tüntette fel, mellyel nem értek egyet, mivel a két alapanyag eltérı tüzeléstechnikai tulajdonságai (az energiafő nagy szilíciumtartama) miatt különféle tüzelıberendezést igényel.
A mezıgazdasági hulladék sorát mezıgazdasági melléktermékre módosítottam, mert véleményem szerint a hulladékot nem hasznosítjuk, a mellékterméket viszont igen. A mezıgazdasági melléktermékek közé tartozik az istállótrágya is, ezért nem került ezen elem az energetikai célú ültetvények csoportjába.
Az eredeti ábra az erdészetekbıl származó biomasszát nem tünteti fel, pedig nem elhanyagolható az onnan származó hasznosított biomassza mennyisége. Mivel erdeink emberi beavatkozás nélkül is képesek megújulásra (igaz a többi megújuló energiaforráshoz képest hosszú idı alatt), így az erdészetekbıl származó biomasszát a feltétel nélkül megújuló energiák közé soroltam, tudva, hogy emberi beavatkozás segítségével a megújulás gyorsítható, hatékonyabbá tehetı.
21 1. táblázat. A megújuló energiaforrások csoportosítása
Feltétel nélkül megújuló energiaforrások
Napenergia Vízenergia Geotermikus energia
Erdészeti biomassza Szélenergia
Feltételesen megújuló energiaforrások
Mezıgazdasági energia (biomassza)
Energetikai célú ültetvények
(fıtermék)
Energiaerdı (fásszárú) Energiafő (lágyszárú) Biodízelhez
termesztett növények Bioetanolhoz
termesztett növények Biogázhoz termesztett növények Mezıgazdasági melléktermékek
Hulladék energia Hulladékégetés
Depóniagáz
Forrás: Pálvölgyi (2003) alapján a szerzı saját munkája. (Az átdolgozás piros színnel jelölve.)
Vita tárgya a hulladék energia megújuló energiaként való értelmezése, hiszen az emberiség tevékenysége következtében a hulladék gyorsan újratermelıdik, viszont nem „természetes”
energiaforrás, emberek nélkül nem keletkezik. Kaltschmitt – Hartman (2001) szerzıpáros nem sorolja a megújuló energiaforrások közé. A fenti megközelítést azért tartom jobbnak Pálvölgyi (2003) besorolásánál; aki a keletkezett hulladék ártalmatlanításának szükségességét helyezi elıtérbe; mert a hulladék energiát a megújulók közé sorolva elfogadjuk, sıt ösztönözzük a hulladék termelését, hiszen abból energiát lehet elıállítani, vagyis az emberiség és a természet által befektetett energiát lehet visszanyerni.
A világ megújuló energia termelését vizsgálva a korábban bemutatott 2. ábráról leolvasható, hogy a világ primer energiafogyasztásából összesen 19 % az alternatív energiák részaránya 2009-ben, ezen belül a megújuló energiáké (a hulladékhasznosításból felszabaduló energiát is beleszámítva) 13 %. A Föld megújuló energia fogyasztásának összetételét mutatja a 8. ábra.
22 8. ábra. A világ megújuló energia fogyasztása 2007-ben
Forrás: az IEA (2010) adatai alapján a szerzı saját munkája.
A megújuló energiaforrások közül a biomassza, illetve a hulladék égetése képviseli a legnagyobb arányt, 80 %-ot, ami a világszerte számtalan fával tüzelı háztartást tekintve érthetı. A fejlıdı országokban a tőzifa az energiaellátás 30-35%-át teszi ki, a fejlett országokban pedig 3-4%-át adja (Demirbas, 2004; Zeng et al., 2007). Következésképp egy ország mai értelemben vett fejlettsége, vagyis GDP-jének nagyságára, és az általa felhasznált biomassza mennyisége között általában nem figyelhetünk meg egyenes arányosságot.
A világ megújuló energia fogyasztásában második legjelentısebb a víz, az azt követı geotermális-, nap- és a szélenergia már szinte elenyészı hányadot képvisel.
2.2.4. Megújuló energiaforrások hasznosítása az Európai Unióban és Magyarországon
Az Európai Unió élen jár a megújuló energiaforrások hasznosításában. Ahogy azt már korábban is említettem, az ok a fajlagosan magas energiafelhasználásban és az energiahordozókban való viszonylag alacsony ellátottságban keresendı.
Az Európai Unió 1997-ben adta ki a megújuló energiafelhasználás terén elérni kívánt célkitőzéseket tartalmazó Fehér könyvet. Ebben minden egyes megújuló energiaforrás esetén 2010-re kívánatos célértékeket fogalmaz meg (Europen Comission, 1997).
Az ajánlás jellegő Fehér könyvet követıen megszülettek az unió irányelvei is: a 2001/77-es („zöldáram irányelv”) a megújuló energiaforrásokból történı áramtermelést segíti elı, míg a 2003/30-as dekrétum a bioüzemanyagok kötelezı bekeverési arányát határozza meg,
23 valamint a 2010/31 irányelv az épületek energiahatékonyságával kapcsolatos célokat fogalmaz meg.
Az EU az agrárium és a vidékfejlesztés egy lehetséges kitörési pontjaként tartja számon az energetikai célú szántóföldi növénytermesztést, és az energiaültetvények telepítését (Ámon et al., 2006).
A 9. ábra a domináns megújuló energiaforrásokat vizsgálja az Európai Unió egyes tagállamaiban. Magyarország külön figyelmet érdemel, mivel a szerzı sem a biomassza, sem a geotermális energia terén nem emelte ki hazánkat, mellyel nem értek egyet, ugyanis az elıbbi két megújuló energiaforrás meghatározó hazánkban is.
9. ábra. 2030-as elırejelzés az Európai Unió egyes tagállamaiban domináns megújuló energiafajtára (wind = szélenergia, hydro = vízenergia, biomass = biomassza, solar =
napenergia, geothermal = geotermális energia) Forrás: Edenhofer (2008).
Az Európai Unió 27 tagországa 2009-ben 500 TWh feletti villamos áramot állított elı megújuló energiaforrásokból. Az eredmény alapvetıen a szilárd biomassza felhasználásának és a szélenergia hasznosításának köszönhetı (The Renewable Energy Progress Report, 2009).
Az EmployRES (2009) tanulmány szerint 2030-ra Magyarország reális megújuló energiapotenciálja 30%, míg a skandináv államok, a Baltikum, valamint Portugália esetében ez 60% feletti. Következésképp nem szabad „hiú ábrándokat kergetnünk”, Magyarországnak még sokáig szüksége lesz a fosszilis energiaforrásokra.
Magyarországon találunk példát minden megújuló energiaforrás hasznosítására.
Szélenergia tekintetében 2011 augusztusában Magyarországon 172 db szélerımő, közel 330 MW beépített teljesítménnyel állít elı villamos áramot (MSZET, 2011). A szélenergia
24 hazai alkalmazásának bıvítését hátráltatja a magyarországi elektromos hálózat rendszerirányításának gyengesége. Megoldást az úgynevezett tárolós vízierımővek jelenthetnék a németországi Ruhr-vidék példája alapján melyek segítségével az idıjáráshoz (szélviszonyokhoz) igazodva megtermelt villamos áram tárolható lenne és a fogyasztási igények alapján lehetne azt felhasználni (MTA, 2007).
A napenergia hasznosítása hazánkban ipari méretekben még nem kezdıdött el, szemben Németországgal, amely kedvezıtlen földrajzi helyzete mellett is vezetı az EU-ban e téren.
Magyarországon háztartási méretekben már találkozhatunk napelemekkel és napkollektorokkal egyaránt, melyek elterjedése a magas megtérülési idı miatt még várat magára.
A Bıs-Nagymaros vízlépcsı megépítése ellen Magyarország politikai és környezetvédelmi szempontok alapján egyaránt tiltakozott, így a hazai legnagyobb vízenergia potenciált jelentı Duna-folyó is kihasználatlan maradt. Geográfiai adottságaink alapján elsısorban az Alpokalja és közép-hegységeink patakjai jelentenek lokális vízenergia potenciált, de csak törpeerımővek számára. Gilber (2006) szerint egy nagy dunai vízerımő-program újraélesztése nélkül a vízenergia nem tud hazánkban jelentısen bıvülni.
Geotermális energia Magyarországon a biomassza mellett a legjelentısebb megújuló energiaforrás. A rendelkezésre álló potenciál alacsony kihasználtsága a magas beruházási költségeknek tulajdonítható. Egy, az Európai Unió irányelveivel összhangban meghozott 2010-es kormányhatározat szükségessé tenné hazánkban is a kitermelt víz visszapumpálását, ami a Magyar Geotermális Egyesület állásfoglalása (2011) szerint ellehetetlenítené a hazai földhıhasznosítás nagy részét a fellépı többletköltségek miatt.
A biomassza jelentiMagyarország számára a legnagyobb energiapotenciált (Gilber, 2006), így hazánknak is erre kell elsısorban összpontosítania.
Tóth (2004) „Magyarország energiahelyzetét” sérülékenynek látja, mivel hazánk energiaszükségletének több mint kétharmadát importból fedezi és ebben a közeljövıben sem várható javulás.
Zsemberi (2010) szerint a megújuló energiaforrások magyarországi hasznosításának legfıbb problémája „nem a támogatás elégtelen volta, hanem a Janus-arcúsága”. A véleménnyel egyetértek, elég csupán a Kötelezı átvételi rendszer (KÁT) aránytalanságaira gondolni (amit bıvebben a 2.5.1 fejezetben részletezek), azonban 2013. januártól a Megújuló Támogatási Rendszer (METÁR) bevezetésével vélhetıen változik majd a hazai helyzet.
2.3. A biomassza
A biomassza, mint fogalom rendkívül összetett, megértéséhez több irányból kell vizsgálódni. A különféle szerzık a biomassza meghatározásának alapgondolataiban megegyeznek, különbséget csak az ember e szempontból való értelmezése jelent.
25 Láng et al., (1985) szerint a biomassza:
• a szárazföldön és vízben található összes élı és nemrég elhalt szervezetek (mikroorganizmusok, növények, állatok) tömege;
• a biotechnológiát alkalmazó iparok termékei;
• a különbözı transzformálók (ember, állat, feldolgozó iparok stb.) összes biológiai eredető terméke, hulladéka, mellékterméke.
• (Az ember, mint biológiai tömeg nem tárgya a fogalomnak.)
Látható, hogy Láng az embert nem tekinti biomasszának, hiszen biológiai tömege gazdaságilag nem hasznosítható. Véleményem szerint is a biomassza fenti meghatározása a helyénvaló, az emberiséget nem lehet biomasszának tekinteni.
A biomassza felhasználása már az ıskor óta folyamatos. A hasznosítás az ipari forradalmaktól a kilencvenes évekig háttérbe szorult, az ezredforduló óta viszont újra elıtérbe került. Biomasszával nemcsak hıenergia, de villamos, valamint mechanikai energia is elıállítható közvetlenül vagy kapcsoltan, így a biomassza is, hasonlóan a többi megújuló energiaforráshoz, alkalmas a fosszilis energia helyettesítésére (Büki, 2007).
A biomasszát az alábbiak szerint csoportosíthatjuk:
Halmazállapota alapján
• szilárd (biotüzelıanyag)
közvetlen eltüzelés (átalakítás nélkül), például: tőzifa
átalakítás (aprítás, tömörítés) utáni tüzelés, például: pellet, brikett
• folyékony (bioüzemanyag)
fermentáció során: etanol és metanol (biobenzin) olajos növényekbıl sajtolással (biodízel)
• gáz (biogáz)
metántartalmú gázként anaerob fermentáció során, (Rákosi-Sági, 1982), (Barótfi, 2000)
Felhasználásának célja alapján Láng, (1984), (1985) és Bai et al., (2002) szerint:
• élelmiszer,
• takarmány,
• egyéb ipari nyersanyag,
• energiahordozó,
• szerves trágya (melyet a talajerıgazdálkodás hasznosít).
A biomassza felhasználási célja szerinti csoportosításakor a fontossági sorrendet is vizsgálni kell. A különbözı kutatók abban egyetértenek, hogy a biztonságos élelmiszerellátás fenntartása az egyik legfıbb kívánatos cél Földünkön, azonban vitás kérdés a biomassza felhasználók igényeinek fontossági sorrendje. Dinya (2010) és Bai
26 (2011) szerint a biomassza energiahordozó szerepe az élelmiszerrel együtt elsıdleges, mivel az élelmiszertermeléshez energiára is szükség van.
A biztonságos élelmiszerellátás fontosságát a kapitalizmus gazdaságtana is igazolja, ugyanis amíg Maslow piramisának alapvetı (fiziológiai) szükségletei nem kerülnek kielégítésre, addig az emberek (gazdasági alanyok) sem fogják másra költeni a pénzüket (Gaál-Szabó, 2007), tehát az elsıdleges termelési cél az élelmiszer és a megtermeléséhez szükséges energia elıállítása.
A biomassza eloszlása Földünkön nem egyenletes, így az egyes országoknak szabályozniuk kell a különbözı biomasszaféleségek elıállítását, behozatalát, kivitelét, felhasználását, elsısorban azért, hogy lakosságuk mindig elegendı élelmiszerhez jusson.
Döntéseiket gazdasági és politikai helyzetük befolyásolja (Grainger, 1981).
A CO2 kvótákkal való kereskedelem kapcsán célszerő a biomasszát a megújulás sebessége alapján is csoportosítani. Véleményem szerint egyáltalán nem mindegy, hogy mennyi idı alatt újul meg az adott biomasszaféleség. Gondolhatunk akár a CO2 megkötésének sebességére, vagy növények esetében a fejlıdés gyorsaságára: egy, csak lassan újratelepülı erdı esetén a tájkép hosszú idıre megváltozik a kitermeléssel, míg a szántóföldi növénytermesztésre ez nem igaz.
A természeti erıforrásokat a bécsi székhelyő Átfogó Elemzés Társaság Kft. (Gesellschaft für umfassende Analysen Gmbh) (GUA, 2000) megújulókra, félig megújulókra és nem megújulókra bontja. A fenti csoportosítást kiegészítettem Surányi (2001) megállapításaival, majd kis mértékben átalakítottam: az eredeti csoportosításban a megújulók elnevezést gyorsan megújulókra, míg a félig megújulókat lassan megújulókra cseréltem. A biomasszára már alkalmazható, a megújulás sebessége szerinti csoportosítást az alábbiakban ismertetem:
• gyorsan megújuló: 1 év vagy kevesebb, az ember által ellenırizhetı idı alatt megújuló, (a teljes megújuláshoz szükséges lehet az emberi tevékenység is) például: mezıgazdaságból származó növények, szerves trágya
• lassan megújuló: 1-200 év között emberi beavatkozás nélkül is megújuló, például:
erdıgazdálkodás
Ma már számos technológiai megoldás segíti a biomassza felhasználását, a fejlıdéssel együtt nı a termelés hatékonysága, tehát csökkennek a költségek, vagyis a biomassza egyre inkább képes lesz gazdaságilag is felvenni a versenyt a fosszilis energiahordozókkal szemben. A biomassza felhasználását nagymértékben befolyásolja a rendelkezésre álló mezıgazdasági terület, a fajlagos hozam és a melléktermékek felhasználhatósága (Ragossnig, 2007, Réczey, 2007).
Bohoczky (2008) szerint a Magyarországon potenciálisan rendelkezésre álló megújuló energiaforrások 61%-át a biomassza adja, mely megállapítás alapján hazánk legjelentısebb megújuló energiaforrása a biomassza, amit nem szabad figyelmen kívül hagyni. Ezt a tényt
27 még jobban alátámasztja, hogy a jelenlegi hazai energia felhasználásból a biomassza részaránya 80-85%.
Kétségtelen, hogy a különféle megújuló energiaforrásokkal hazánk energiaszükségletének egy részét ki lehet elégíteni. Fontos kérdés, hogy mekkora arányt képvisel az összes megújuló energiatermelésbıl ez a hányad. Az egyes szerzık véleményei eltérnek a témában, ahogy ezt a 2. táblázat is mutatja. A 2. táblázat értelmezésekor figyelembe kell venni, hogy 2001 és 2006 között nagymértékben nıtt Magyarországon a biomassza hasznosítása.
2. táblázat: A Magyarországon potenciálisan hasznosítható biomassza részaránya az energiatermelésben
Hivatkozás
Potenciálisan hasznosítható biomassza hányada a
magyarországi energiatermelésben (%)
Bai és Zsuffa (2001) 9-10
Marosvölgyi (2004), (2005) 17-18
Hajdú (2006) 10-15
Magda és Gergely (2006) 20-30
Forrás: a szerzı saját munkája.
A biomassza hasznosításának vizsgálatánál megkerülhetetlen a fıtermék és a melléktermék kérdésköre. Ha csak a fıtermék kerül hasznosításra, akkor nyilvánvalóan a termelés összes költségét a fıtermék viseli. Abban az esetben, ha a melléktermék is hasznosításra kerül, akkor a melléktermék értéke a fıtermék költségét csökkenti. A melléktermékeknek mindaddig nincs értéke, ára, míg hasznosítása iránt igény nem jelentkezik. Amint az igény megjelenik, jelentıs értéket képviselnek, tüzelıanyagként számításba vehetık, kereskedelmi forgalmuk reális lehetıség (Barótfi, 1998).
Az energetikai célra termesztett növények (mint fıtermékek) között a hagyományos fajták mellett újak is megjelennek, melyek a feldolgozási technológiához jobban illenek (Tar et al., 2005; Ivelics, 2004; Gergely 2009). A fásszárú energetikai növények közül egyre több országban megtalálhatóak a gyorsan növı fafajták (például: nyár, rezgı nyár, akác, főz, stb.), állandó aratási ritmusú vagy hosszabb rotációs ciklusú fafajok (Fogarassy, 2001).
Az energetikai célra hasznosítható melléktermékek, mint biomassza, az alábbi területeken keletkeznek (Sembery-Tóth, 2004):
• mezıgazdaság
növénytermesztés állattenyésztés
• élelmiszeripar
• erdıgazdálkodás és faipar
• hulladékkezelés
28 kommunális
szilárd folyékony
Az energetikai célú növénytermesztéssel foglalkozó úttörı tanulmányok (például: El Bassan-Dambroth, 1992) a kilencvenes évek elején nagy vitákat váltottak ki a témával foglalkozó kutatók körében. A IV. Európai Kutatás-Fejlesztési keretprogram már részletesen is foglalkozott az energianövények termesztésével. Az ezredfordulóra megfogalmazódott az EU határozott álláspontja az energetikai célra termesztett növényeket illetıen, melyet direktívái is tükröznek: 2001/77/EC, 2003/30/EC.
Támogatások megléte esetén az energianövények termesztése során az árak alakulása nem csak a termelési költségek és a nettó árrés (amelyet a termelıknek szükséges realizálniuk) hanem az adott tevékenységhez kapcsolódó támogatások és a konkurens termékek árváltozásának is függvénye (Lawson, 1995).
Napjainkban az energetikai növénytermesztés támogatást élvez az EU-ban. A különféle direkt és indirekt támogatások piactorzító hatása érezhetı.
Az energetikai növénytermesztés gazdasági hatásai sokrétőek. Biewinga és van der Bijl (1996) szerint három szempont vizsgálata elengedhetetlen:
• gazdaságosság (piaci árak),
• környezetvédelem,
• munkahelyteremtés.
Az említett három kritérium vizsgálata elegendı az energetikai növénytermesztés létjogosultságának megítéléséhez. A munkahelyteremtés pontja viszont jóval túlmutat önmagán, a társadalmi hatások elemzését, a vidékfejlesztés lehetıségeit is magába foglalja.
Várhegyi (2007) szerint évente közel 7000, a biomassza gazdasági, környezetvédelmi és társadalmi hatásaival foglalkozó szakcikk jelenik meg.
A különféle szerzık véleménye jelentısen eltér a biomassza hasznosításának elınyeit tekintve. Két fı irányt különíthetünk el:
• A biomassza hasznosításának legfıbb elınye a fosszilis energiahordózókkal szemben az alacsonyabb környezetterhelés. (Vágvölgyi – Szesztai, 2003)
• A biomassza kiaknázása során elıtérbe kerülhet a vidék, ugyanis a biomassza is vidéken kerül elıállításra és feldolgozásra lokális rendszerekben (Hillring, 2002;
Domaca et al., 2005; McKay, 2006).
Összefoglalva az elızıekben vázoltakat megállapítható, hogy az Európai Unió irányelvei alapján egyre nagyobb szerephez jutnak a megújuló energiaforrások. A fosszilis
29 energiaforrások kimerülésével nı az ellátásbiztonság szerepe, így felértékelıdnek a megújuló energiaforrások és ezen belül a mezıgazdasági melléktermékek is.
Magyarországon domináns megújuló energiaforrás a biomassza, melynek nem elhanyagolható részét a különféle mezıgazdasági melléktermékek adják. A melléktermékek hasznosítása elengedhetetlen az ország sikeres energiapolitikájához.
2.4. Egyes mezıgazdasági melléktermékek - mint energiaforrások - bemutatása Magyarországon
A melléktermék Juhász (2009) definíciója szerint olyan anyag, amely a fıtermék mellett a termelı akarata ellenére is keletkezik. Nemessályi (1982) alapján a melléktermék „nem haszontalan anyag, nem szemét, de nem is hulladék”, hanem hasznosítható termék.
A két definíció elsı olvasatra megfér egymás mellett, hiszen a termelés célja a fıtermék, és nem a melléktermék elıállítása. Amennyiben a melléktermék hasznosítása nem valósul meg, úgy a melléktermék hulladékká változik, elhelyezésérıl gondoskodni kell. Ha lehet hasznosítani, akkor kereslet generálódik iránta az árupiacon, így a termelı pénzért értékesítheti, vagy akár saját maga is hasznosíthatja, ezáltal növelheti bevételeit vagy csökkentheti kiadásait. A termelınek adott esetben fontos érdeke lehet a melléktermékek felhasználása. A fentiek alapján Juhász (2009) definíciójával nem értek egyet, hiszen a melléktermék lényege éppen a hasznosíthatóságában keresendı.
Magyarország kiváló természeti adottságokkal rendelkezik a növénytermesztésben.
Hazánkban évente nagy mennyiségő hasznosításra kerülı növényi eredető biomassza keletkezik. Következésképp különféle melléktermékek is képzıdnek, melyek energetikai hasznosíthatóságának elemzése célszerő és javasolt. Hazánkban a növénytermesztésbıl származó melléktermékek mennyiségérıl eltérı becslések születtek: Bai (2011) szerint évente 7-8 millió tonna körül ingadozik, míg Gyulai (2007) szerint akár 10 millió tonna is lehet, melynek 40-45%-át lehetne hasznosítani. A különféle becslésekbıl ugyanazt a következtetést lehet levonni: hazánkban nem elhanyagolható mennyiségő az évente keletkezı mezıgazdasági melléktermékek volumene.
A mezıgazdasági melléktermékeket csoportosíthatjuk felhasználásuk célja alapján (például takarmányozás, trágyázás, energetikai célra történı felhasználás stb.). Az energiatermelés során hasznosítható mezıgazdasági melléktermékeket tüzeléstechnikai tulajdonságaik alapján célszerő kétfelé bontani: fás- és lágyszárúakra. A fásszárú mezıgazdasági melléktermékek a tőzifával együtt tüzelhetıek, míg a lágyszárúak külön tüzelıberendezést igényelnek. Ezen kívül fontos szempontként kell kezelni, hogy gyakorlati felhasználásuk a jelenlegi technológiai feltételek mellett biztosított-e, vagy erre csak a jövıben kerülhet sor a technológia fejlıdésével.
30 Lágyszárú mezıgazdasági melléktermékek
A szántóföldi növények közül Magyarországon a búza, kukorica, napraforgó és a repce, azok a növények, amelyek energetikai hasznosítása lehetıségként felmerülhet, valamint az elmúlt évtizedekre vonatkozó KSH adatok alapján hazánkban a legnagyobb területen termesztett szántóföldi növények közé tartoznak, így kerültek vizsgálataim középpontjába.
A 3. táblázat tartalmazza a búza, kukorica, napraforgó és repce betakarított területének alakulását hazánkban az elmúlt négy évben, illetve az utolsó oszlop ezen adatok számtani átlagát mutatja, melyet majd számításaim során is használok.
3. táblázat. Búza, kukorica, napraforgó és repce betakarított területe Magyarországon
Megnevezés Betakarított terület Magyarország területének százalékában [%]
2008 2009 2010 2011 átlag 2008-2011
Búza 12,15 12,32 10,86 10,37 11,43
Kukorica 12,81 12,65 11,60 13,36 12,60
Napraforgó 5,91 5,75 5,39 6,17 5,81
Repce 2,65 2,80 2,79 2,55 2,70
Forrás: KSH (2011) adatai alapján a szerzı saját munkája.
A 4. táblázatban összefoglaltam a búzaszalma, kukoricaszár, napraforgószár és repceszalma szántóföldi melléktermékek jellemzıit. A főtıértéket a növény nedvességtartalma befolyásolja, a 4. táblázatban az értékeket légszáraz állapotban, 12- 20% nedvességtartalom mellett (Barkóczi-Ivelics, 2008) tőntettem fel és számításaim során is ezen értékeket vettem alapul.
4. táblázat. Búza- és repceszalma valamint a kukorica- és napraforgószár jellemzıi Megnevezés Betakarítható mennyiség
hektáronként [t] Főtıérték tárolás után, légszárazon [GJ/t]
búzaszalma 1-41 13-162
kukoricaszár 3,5-64 10,5-12,53
napraforgószár 0,5-1,53 12-143
repceszalma 2-43 12-142
1Forrás: AKI (2011)
2Forrás: BITESZ (2008); Juhász (2009); Popp at al. (2011)
3Forrás: Marosvölgyi (2002); Barkóczi-Ivelics (2008)
4Forrás: Fábián (2008)
A gabonaszalma, és repceszalma betakarítása a jelenlegi technológiai színvonal mellett megoldott. A kukoricaszár és a napraforgószár esetében azonban a kései kukorica betakarítás után nehézkes a kukoricaszár renden szárítása, hiszen hazánkban késı ısszel csökken a napsütéses órák száma és nı a hajnali páralecsapódás. Mivel a napraforgószár érésgyorsítás után könnyen pattan, így bálázására még nincs kiforrott technológia (Popp J.
et al, 2011).
31 Fontos szempontként kell kezelni a tápanyag utánpótlás kérdéskörét is, mert a szántóföldi melléktermékek elszállításával a tápanyag nem kerül vissza a talajba. A vizsgált lágyszárú mezıgazdasági melléktermékek nitrogén és káliumoxid tartalmát az 5. táblázat tartalmazza.
5. táblázat. Búza- és repceszalma valamint a kukorica- és napraforgószár tápanyagtartalma
Megnevezés N [g/kg] K2O [g/kg]
Búzaszalma 4,7 8,5
Kukoricaszár 8,6 13
Napraforgószár 5 5
Repceszalma 4 7
Forrás: Kismányoky-Tóth (2010, 2012) és Izsáki (2000) alapján a szerzı saját munkája
Az egyes lágyszárú mezıgazdasági melléktermékek betakarítási területét az ország statisztikai régióinak függvényében az 6. táblázat mutatja. Az adatok jól kifejezik, hogy a regionális sajátosságok nem elhanyagolhatóak, repce esetében például az Észak-Alföld és a Nyugat-Dunántúl között háromszoros a különbség.
6. táblázat. Búza, kukorica, napraforgó és repce régiónkénti megoszlása Magyarországon
Megnevezés
Búzaszalma Kukoricaszár Napraforgószár Repceszalma
terület [eha]
arány [%]
terület [eha]
arány [%]
terület [eha]
arány [%]
terület [eha]
arány [%]
Közép-
Magyaro. 54,55 7,88 59,73 8,63 36,27 5,24 11,76 1,70
Közép-
Dunántúl 122,38 10,89 156,42 13,92 53,98 4,80 35,37 3,15
Nyugat-
Dunántúl 123,88 11,05 137,74 12,29 38,08 3,40 50,21 4,48
Dél-
Dunántúl 141,67 10,00 301,76 21,30 58,24 4,11 36,91 2,60
Észak-
Magyaro. 120,68 8,99 65,36 4,87 91,71 6,83 38,26 2,85
Észak-
Alföld 191,08 10,78 265,51 14,98 166,79 9,41 24,66 1,39
Dél-
Alföld 210,86 11,50 256,08 13,96 128,88 7,03 40,48 2,21
Forrás: AKI (2011) alapján a szerzı saját munkája.
32 Fásszárú mezıgazdasági melléktermékek
Disszertációmban a gyümölcsösök nyesedékét és a szılıvenyigét vizsgáltam, mint fásszárú mezıgazdasági mellékterméket. A két potenciális tüzelıanyag jellemzıit a 7. táblázatban foglaltam össze.
7. táblázat. Magyarországra jellemzı fásszárú mezıgazdasági melléktermékek
Megnevezés
2010-ben termıterülete Magyarország
területének százalékában 1 [%]
Hozam 2 [t/ha]
Nedvesség- tartalom tárolás után (légszáraz
állapot) 3 [%]
Főtıérték tárolás után 3
[GJ/t]
Gyümölcsösökbıl származó
fanyesedék 1,01 2-3 12-20 12-16
Szılıvenyige 0,89 1,5-2,2 12-20 12-16
1Forrás: KSH (2011)
2Forrás: Marosvölgyi (2002)
3Forrás: Pecznik (2001)
Venyige alatt a nagyüzemi szılıültetvények évenkénti metszésénél keletkezı növényi részeket, fanyesedék alatt elsısorban a gyümölcsösökben az éves és a felújító vágásoknál keletkezı levágott ágakat, gallyakat értem. Meg kell azonban jegyezni, hogy nyesedék nem csak a gyümölcsösökben keletkezik, hanem az útszéli fasoroknál, magánkertekben vagy a parkokban is, tehát fanyesedék a mezıgazdasági területeken kívül, a városokban is képzıdhet, azonban e területek nagysága elenyészı, ezért azokat nem vizsgáltam.
A szılıvenyigét és a fanyesedéket célszerő aprítani, ugyanis így jobban ki lehet használni a szállítójármő kapacitását, nagyobb helykihasználás érhetı el a raktérben.
Magyarország régiói eltérı sajátosságokkal rendelkeznek, így megvizsgáltam, hogy a gyümölcsösök és a szılıültetvények milyen arányt képviselnek az ország egy-egy régiójában. Az adatokat a 8. táblázatban foglaltam össze.
A gyümölcsösök esetében az Észak-Alföld régió jelenti a regionális maximumot, ugyanis itt 1,78% a gyümölcsterületek aránya a régió területébıl, míg a regionális minimumot a Közép-Dunántúli régió képviseli 0,21% aránnyal.
A szılıterületek esetében az Észak-Alföld régióban található a legkevesebb ültetvény, melynek aránya csupán 0,19%-a a régió területének. A regionális maximumot Észak- Magyarország jelenti, ahol a szılıterületek nagysága eléri a régió területének 1,47%-át.
A 7. táblázat adatai alapján megállapítható, hogy a szılıvenyige és a fanyesedék hasonló tüzeléstechnikai tulajdonságokkal rendelkezik, így lehetıség nyílik együttes tüzelésükre is, mely esetben regionális szinten mindkét fásszárú mellékterméket együttesen kell számba venni, mely összegzést mutatja a 8. táblázat utolsó oszlopa. Mivel a szılıvenyige és a gyümölcsösökbıl származó nyesedék hektáronként betakarítható mennyiségei
33 különböznek (7. táblázat), így véleményem szerint értelmetlen pusztán a területi átlagok összesítése (8. táblázat utolsó oszlopa). E helyett a területi átlagok fajlagos hozamokkal történı súlyozását tartom szakmailag helyesnek és ennek megfelelıen a regionális szélsıértékek meghatározását szılıvenyigére és gyümölcsösök nyesedékére együttesen, mely algoritmust a „Vizsgálati anyag és módszer” címő fejezetben fejtek ki részletesebben.
8. táblázat. Gyümölcsös és szılı területének régiónkénti megoszlása Magyarországon
Régió Gyümölcsös Szılı Gyümölcsös
+ szılı megnevezése területe
[eha]
területe [eha]
arány [%]
területe [eha]
arány [%]
∑ [%]
Közép-
Magyarország 691,9 8,6 1,25 1,8 0,26 1,51
Közép-
Dunántúl 1 123,7 2,3 0,21 10,6 0,94 1,15
Nyugat-
Dunántúl 1 120,9 5,4 0,48 6,5 0,58 1,06
Dél-
Dunántúl 1 416,9 4,0 0,28 12,2 0,86 1,15
Észak-
Magyarország 1 342,8 4,2 0,31 19,7 1,47 1,78
Észak-
Alföld 1 772,9 31,6 1,78 3,4 0,19 1,97
Dél-
Alföld 1 833,9 14,2 0,78 19,3 1,05 1,83
Forrás: AKI (2011) alapján a szerzı saját munkája
A Hegyközségek Nemzeti Tanácsa (HNT) szerint 2011-ben Magyarország szılıterületének legnagyobb része a hazai borvidékeinkhez tartozott. Csak 8,5 ezer ha szılıterület található borvidékeinken kívül, ezért az elemzésnél nem lehet figyelmen kívül hagyni Magyarország borvidékeinek jellemzıit, melyeket a 9. táblázat tartalmaz.
Az 9. táblázat alapján megállapítható, hogy Magyarország legsőrőbb szılıborítású borvidékei a Tokaji, Villányi, Soproni és a Nagy-Somlói, melyeken a szılıterületek aránya mind 50% feletti. A legkisebb ültetvénysőrőség a Bükki borvidéket jellemzi, ahol 5,98% a szılıterületek aránya.
A fásszárú mezıgazdasági melléktermékek egyik fontos jellemzıje, hogy aprítékuk a faaprítékkal együtt is tüzelhetı, tehát meglévı bioerımőveink, -főtımőveink kiegészítı alapanyagaként is számba vehetik azokat.
