Mani kövek

Spectator: Meddig halasztható? A szén fokozatos kivezetése az energiatermelésből

A glasgow-i csúcskonferencia résztvevőinek be kellett látniuk, hogy a megelőző párizsi egyezmény céljai messze nem teljesültek, és erőteljesebb intézkedésekkel kell felgyorsítani az éghajlatváltozás elleni küzdelmet. Vitathatatlan csalódást okozott azonban, hogy a záróegyezmény végleges szövegében az utolsó pillanatban a szénenergia fokozatos megszüntetése helyett a szénből nyert energia fokozatos csökkentésére változatták a megfogalmazást, miközben szó sem esett a szén-dioxid megkötéséről és tárolásáról. A csalódottságot fokozta, hogy klímacsúcson először volt egyértelmű terv a szén felhasználásának – ami az éves szén-dioxid kibocsátás 40%-át képviseli – csökkentésére. A változtatást India hajthatatlansága kényszerítette ki, de Kínának sem volt ellenére a határozat ilyen irányú változtatása. (A konferencia más tekintetben is adós maradt lényegi kezdeményezések elmaradása miatt.) A fosszilis energiaforrások közismerten a legnagyobb mennyiségű üvegházhatást kiváltó szén-dioxid gázt hozzák létre (a teljes emisszió kb. 80%-a CO2). A szén a globális szén-dioxid kibocsátás 40%-áért felelős a mérések szerint.  A légkörbe kerülő gáz forrásának radikális korlátozása, majd fokozatos kivezetése az energiatermelésből tehát elemi érdeke az emberiségnek. (Úgy is, hogy nem egyedüli okozója a felmelegedésnek, hiszen a légkörbe kerülő metángáz ugyancsak felelős a folyamat felgyorsulásáért.) A globális (szárazföld és óceán) átlaghőmérséklet jelenleg körülbelül 1,2° C-kal melegebb, mint a 19. században volt, és a hőmérséklet folyamatosan emelkedik, a légköri szén-dioxid mennyisége pedig a századforduló óta több, mint 50 %-kal nőtt. Ez pedig meghatározó mértékben a kummulált módon növekvő légkörbe kibocsátott szén-dioxid következménye.

A növényvilág robbanásszerű elterjedését követően a földtörténeti ókor elejétől képződött szén a szárazföldön. Az ókor második felében egy 60 millió éves időtartamon belül óriási széntelepek jöttek létre (az időszakot erről nevezték el a geológiában karbon kornak); néhány geológus szerint a a Földön ismert szén közel fele ekkor halmozódott fel. A növényi anyag szerkezete, minősége, a lerakódás környezetének geokémiai tulajdonságai és az eltemetés mélysége, időtartama nyomán különféle minőségű, hőértékű széntípusok jöttek létre a lignittől az antracitig bezárólag. A nagy kőszénelőfordulások kétharmada néhány országra  koncentrálódik: Egyesült Államok (23%), Oroszország (15%), Ausztrália (14%), Kína (13%). A Földön előforduló fosszilis energiaforrások között kétségtelenül a szén mennyisége kimagaslóan a legnagyobb. 150 éves nagyon intenzív bányászat után is ma az ismert és termelésben levő előfordulások készlete 140 évig fedeznék az igényeket (BP Statist. Review of World Energy, 2020). (A regionális különbségek jelentősek, mert pl. az észak-amerikai készletek 484 évig, a volt Szovjetunió területén ismert készletek pedig 367 évig lennének elegendőek.) A szénkészletek közel 70%-a jó minőségű antracit. A hőerőművekben felhasznált ún. termikus szén (gőzszén) alacsonyabb kalóriájú és magasabb nedvességtartalmú. A legjobb minőségű kokszolható szenet az acélgyártás igényli. A szén régóta ismert energiaforrás. Számos régészeti bizonyíték van arra, hogy már a korai bronzkorban az ember a fém olvasztására és megmunkálására izzó szenet használt. Az újkor kezdetéig a szénbányászat viszonylag csekély volumenű volt, 1750-ben nyitották meg az első kereskedelmi célú bányát Franciaországban. Ezt követően a 19. század második felétől gyors ütemben növekedett a szén kitermelése.

Az ipari forradalom műszaki fejlődése szinte robbanásszerűen haladt előre, és a gőzgépek mind fejlettebb innovativ megoldásai szárazföldön a vasútépítés és vasúti közlekedés, a vizeken pedig gőzhajók gyors ütemű elterjedését és a nagy távolságokat átívelő közlekedés kialakulását eredményezték. A gyárakban egyre elterjedtebbé vált a gőzgépekkel, transzmisszióval meghajtott gyártósorok alkalmazása és a termelés intenzifikálása. A fejlődés anyagi-technikai hátterét a kőszenet nagy mennyiségben felhasználó fémkohászat és energiaigényes acélgyártás alkotta. Az ipari forradalom születésétől folyamatosan növekvő energiaigényét a már iparág méretűvé bővült bányaipar termelése biztosította. A gazdasági és műszaki fejlődéssel, azzal szoros összefüggésben a globális CO2 kibocsátás ugyancsak drámaian és halmozódóan növekedett. Az Egyesült Államok ipara 1780 óta egyedül több mint 400 milliárd tonna szén-dioxidot termelt. (Ma Kína a legnagyobb szén-dioxid kibocsátó, ám az elmúlt három évszázad során összesen kevesebb kibocsátásért felelős, mint az Egyesült Államok.) Az emisszió drámai növekedése 1950 után következett be, amiért ugyan természetesen nem kizárólag a szén felhasználása felelős, hanem globálisan a fosszilis tüzelőanyagok égetésének együttes eredménye. A növekedés üteme is okot ad az aggodalomra, mert pl. 2000 és 2010 között 32%-kal nőtt az emisszió, és a tavalyi évben már 34,8 milliárd tonna volt.

Az ipari társadalom energiaigénye jelentősen átalakult a 20. század első harmadától. Ekkor már a folyékony fosszilis energiahordozók, a kőolaj, majd kissé később a földgáz jutott egyre növekvő szerephez a globális energiamixben. A nagyobb energiahatékonyságú kőolajszármazékok forradalmasították a közúti és vízi közlekedést és kialakult a légi közlekedés is. A 19. század végén megjelent új energia, az elektromos energia pedig elképesztő sebességgel terjedt el a 20. században és alkalmazása, használata a mindennapok részévé vált. Az elosztórendszereken keresztül könnyen és egyszerűen szállítható elektromosság az élet és a gazdaság szinte minden területén elterjedt. Előállítása kisebb mértékben vízierőművekben, túlnyomóan nagyobb részben pedig hőerőművekben történt. Ezzel a szén jelentősége alig csökkent a globális energiatermelésben és még a gázüzemű erőművek és atomerőművek elterjedése során is megőrizte vezető szerepét a fosszilis energiahordozók között.

A globálisan felhasznált energia 84,3%-át fosszilis energiahordozók biztosítják, ezen belül a szén elégetéséből 27%-a származik. A világ elektromos energia termelésének 63,3%-a fosszilis források felhasználásán alapul, ezen belül a villamos áram termelés 36,7%-a származik szénerőművekből. (Az alacsony kibocsátású energiahordozók aránya az elektromos áram termelésben 36%, ebbe beleértendő az atomenergia hozzájárulása is. A világ teljes energia termelésében a megújuló források aránya 10,5%, az atomenergiával együtt 15,7%.) Az elektromos energia iránti folyamatosan növekvő igény okozza a szén kitermelésének és felhasználásának növekedését. Bár a villamos energia csak egy része a teljes igénynek, ennek dekarbonizációja számottevő lépés lenne az alacsony kibocsátású energiarendszer felé. A globális energiarendszer szén-dioxid mentesítésének más oldalról akadálya, hogy az energiaigény számottevő része (pl. a közlekedés, távfűtés) egyelőre még megkerülhetetlenül egyéb fosszilis energiaforrásokra támaszkodik. A villamos energia termelő szektor egyes területeinek dekarbonizációja (alacsony kibocsátású energiaforrások további bevonása révén) is mindössze a teljes energiarendszer egy részének változását jelenti, és ezeknek a változásoknak a túlértékelése a haladás látszatát keltheti. Ugyanakkor az elektromos áramot előállító hőerőművek szén-dioxid kibocsátásában roppant nagy különbség van a földgáz fűtésű és szénerőművek között; a gázerőműben 1 MWh energia előllítása során 400 kg CO2 keletkezik, míg a szénerőművekben 1 MWh előllítása során 990 kg. Ez is megerősíti, hogy az alacsonyabb kibocsátás útját a gázerőművekkel történő kiváltás mozdítja előre. Ráadásul a világon működő széntüzelésű erőművek energia-hatékonysága átlagosan mindössze 33%. A korszerű gáztüzelésű erőművek hatékonysága viszont eléri a 40%-ot. (Természetesen a szénről gázra történő kiváltás – a csökkentett emisszió érdekében – önmagában is roppant összetett és tudatos átmeneti folyamat, amelynek során az atomenergiának is szükségszerűen megkerülhetetlen szerepe van, ami azonban néhol jelentős lakossági ellenállásba ütközik.) Ian Tiseo számításai szerint az emberi tevékenységből eredő üvegházhatású gázok kb. 60%-a az öt legnagyobb szennyező országból származik, míg a 100 legkisebb emissziójú országból összesen csak 3%-a.  A globális szén-dioxid  kibocsátás közel háromnegyede egyértelműen a villamosenergia- és hőtermeléshez kapcsolódik. Nyilvánvaló, hogy ezen a területen szükséges a legnagyobb arányú és lehetőleg gyors ütemű és összehangolt csökkentést világméretben is végrehajtani. A szén fokozatos kivezetése, majd felhasználásának beszüntetése ma – mint a glasgow-i csúcs is igazolta – erős ellenállásba ütközik látszólag a fejlődő országok részéről, azonban nagy erőmű kapacitásokkal rendelkező gazdaságok nem kinyilvánított egyetértésével. N. Sönnichsen adatgyűjtése szerint jelenleg a világon 2220 működő szénerőmű van a világon, ám ténylegesen ennél jóval több erőműről beszélhetünk, a tartalékban tartott vagy leállítottakkal együtt. A Kínában üzemelő 1082 erőmű a globális szénenergia termelés több mint felét adja. A villamos energia ágazat szén-dioxid kibocsátásának csökkentését elméletileg és kezdeti kísérletek szintjén három úton igyekeznek technológiailag megoldani. A várhatóan költséges megoldásokat drágábbá teszi a működő erőműbe történő utólagos beépítés. A leginkább előrehaladott technológia az égésgázból csapdázza a szén-dioxidot, amit cseppfolyósítva zárt rendszerben elszállítanak zárt és biztonságos földalatti tárolóba. A szén- és gázerőművekben egyaránt alkalmazható műszaki megoldás egyelőre mindössze néhány kísérletet jelent. Pl. a brit hőerőművek terve szerint csapdázott és cseppfolyósított gáz meglévő olajipari vezetéken keresztül kimerült az északi-tengeri szénhidrogéntárolókban való elhelyezésben. Szakértők azonban már most figyelmeztetnek a veszélyekre: a vezetékek állapota és alkalmassága kérdéses, ahogyan a tárolók biztonságos zárása sem mindig garantált. Nagyobb méretben is felvetődik a folyadék szállítás biztonságának és a cseppfolyós gáz hermetizált elhelyezésének kérdése. Lényegében ez a probléma kerül felszínre az atomerőművek kiégett fűtőanyagával és a lebontás során keletkező veszélyes hulladékkal kapcsolatban is.

2021. 12. 01.

Iratkozz fel most!

Ha tetszett a cikk, de még olvasnál, ha esténként van időd leülni a gép elé, akkor légy az előfizetőnk a Szalonnázón. Naponta 18 órakor élesedő további 3 cikket ajánlunk, jellemzően szintén olyan magyar és nemzetközi közéletet, lényegében az életünket érintő témákról, amelyeket fontosnak tartunk, de nem férnek bele a Szalonna napi kínálatába. Szeretettel várunk!

Tovább