100% megújuló energia? De mekkora területet kell ehhez beáldoznunk?

A Carbontracker The Sky’s the limit című tanulmányát bemutató cikksorozatunk első részében megnéztük, hogy milyen hatalmas potenciállal rendelkezik a nap- és a szélenergia, a mostani cikkben pedig azt vizsgáljuk meg, hogy ebből mennyi aknázható ki gazdaságosan, és mekkora lehet a területigénye egy 100%-ban megújuló energián alapuló rendszernek.

Emlékeztetőül: a globális energiaigényünk évi 65 PWh, míg a nap- és a szélenergiás potenciálunk évi 6754 PWh, ebből 5883 Pwh a napenergia. Ez összemérhető a bizonyítottan feltárt fosszilis energiahordozók teljes készletével, amit 5700 PWh-ra becsülnek.

Gazdaságosan kiaknázható potenciál

A technikai potenciál nagyságánál is fontosabb kérdés az, hogy mi az az energiamennyiség, amit ebből a fosszilis energiánál olcsóbban tudunk felhasználni.

A Bloomberg sok országban rendszeresen elemzi a megújuló energia árát, és az eredményeket félévente publikálja. A felméréseik szerint az ipari méretű villamosenergia-termelés legolcsóbb módja az országok többségében már most is a nap- vagy a szélenergia. Egészen pontosan az általuk vizsgált országokban azok, amelyekben a megújuló energia az olcsóbb, az áramtermelés 90%-át adják,  közéjük tartozik például India, Kína, Brazília, vagy az USA.

Az energiatermelés országonkénti legolcsóbb módja 2020 első félévében. Az árak dollár/MWh-ban vannak megadva. Forrás: BloombergNEF

Azok az országok, ahol 2020-ban még a fosszilis energia volt olcsóbb, három csoportba sorolhatóak:

  • A szabályozási környezet teszi drágává a megújulókat, pl. Japánban vagy Koreában
  • Nagy mennyiségű és olcsó fosszilis energia áll rendelkezésre, mint például Oroszországban
  • Kedvezőtlen az üzleti környezet a beruházásokhoz, mint például Zambiában
Forrás: Carbontracker

A napenergiás potenciál 40%-a esik ezekbe az országokba, ennek a nagy része Afrikára koncentrálódik. Ami a tetőre szerelt napelemeket illeti, itt még széleskörűbb a napenergia versenyképessége, hiszen például Japánban vagy Afrikában is olcsóbbak tudnak lenni a centralizáltan termelő fosszilis energiánál. Összességében azonban mind a nagyméretű, mind a háztáji méretű naperőműveknél úgy számolt a Carbontracker, hogy a technikai potenciál 60%-a gazdaságosan kiaknázható, ez összesen 3530 Pwh/év.

A fenti megállapítások nagyrészt a szárazföldi szélenergiára is igazak, nagyon hasonló azoknak az országoknak a köre is, ahol még nem gazdaságos az alkalmazása. Ezen túlmenően a Carbontracker nem tekintette gazdaságosnak a 22%-os kihasználtságot el nem érő, és a hálózati csatlakozási lehetőségtől 160 km-nél távolabb lévő területeket. A fosszilis energiával versenyképes szárazföldi szélenergia potenciálját ez alapján évi 127 PWh-ra becsülték. A tengeri szélfarmok ugyanakkor még csak a legutóbbi időben lettek versenyképesek, így reálisan csak a 40% feletti kihasználtságú, partközeli, sekélyvizű szélfarmokat lehet figyelembe venni, amelyek éves potenciálja 1 PWh.

Mindent összeadva tehát 3658 PWh-ról beszélünk, ami bár egy elég konkrét számnak tűnik, de azért ne felejtsük el, hogy inkább csak nagyságrendi becslés, de még így is a világ energiaszükségletének 50-60-szorosáról van szó. 

A gazdaságosan kiaknázható potenciál a Carbontracker várakozásai szerint következő évtizedben tovább fog növekedni, amit az alábbi 3 mozgatórugó hajt:

  • A költségek csökkenése: a napenergia az előző évtizedben évi átlag 18%-kal lett olcsóbb, a további árcsökkenés versenyképessé teheti újabb országokban is.
  • A technológiai fejlődés növeli a megtermelhető energia mennyiségét.
  • Az afrikai országok egyszerűen nem mondhatnak le a legolcsóbb energiaforrásról, ha gazdaságilag fejlődni szeretnének

A tanulmány a fentiek alapján azt feltételezi, hogy 2030-ra a jelenlegi technikai potenciál egésze, azaz 6754 PWh gazdaságosan kiaknázható lesz.

2019-ben 0,7 PWh napenergiát használtunk fel, ami a technikai potenciál 0,01%-a, a szárazföldi szélenergia esetében magasabb ez az arány, de így is csak alig 0,25%-os. A legnagyobb mértékben a  háztetők potenciálját hasznosítjuk, de ez is csak 0,4%-os kihasználtságnak felel meg.

Forrás: Carbontracker

Területi különbségek

A jelenlegi technikai, és a jövőbeli gazdaságosan kiaknázható potenciál százszorosan haladja meg az energiaszükségletünket, az egyes országokban azonban ettől nagyon eltérő lehet a helyzet.

A Carbontracker a potenciáljuk alapján 4 kategóriába sorolta az országokat:

  • Szuper bőséges: az energiaszükségletükhöz képest legalább ezerszeres potenciállal rendelkező országok csoportja. Ide tartozik például Namíbia, vagy Etiópia. Sokuk természetesen szegény ország (ezért alacsony az energiafelhasználásuk), de éppen ez az energiabőség nyújthat számukra kitörési pontot.
  • Bőséges: a potenciáljuk valahol a 100-szoros és az 1000-szeres között van, ilyen pl. Chile, Ausztrália, Marokkó. Néhányuk fejlett ország, jól kiépített infrastruktúrával, ők lehetnek a jövő energiaexportőrei.
  • Elégséges: a potenciáljuk valahol a 10-szeres és a 100-szoros között van, közéjük tartozik például Kína, India és az USA. Számukra nem jelenthet gondot, hogy teljes mértékben megújuló energiával lássák el magukat.
  • Kifeszített: a tízszeres potenciál alatti országok csoportja, ilyen például Németország vagy Belgium. Nekik kemény döntéseket kell meghozniuk arról, hogy mennyi területet hajlandóak energiatermelésre használni, és mennyire akarnak importra támaszkodni.
Forrás: Carbontracker

A korlátozott potenciállal rendelkező országok közül a legjelentősebbek Japán, Korea, és Németország. 466 millió ember, a világnépesség 6%-a él olyan országban, ahol a potenciál a tízes szorzót nem éri el.

Szingapúr: a városállam nem lenne képes önmagát ellátni (egynél kisebb a mutatója), ők tenger alatti kábel segítségével, illetve hidrogén formájában Ausztráliából importálhatnak energiát, amire már vannak is konkrét elképzelések.

Németország: sűrűn lakott, iparilag fejlett ország, magas energiaigénnyel, és kevés napsütéssel, ahol a lakosság ellenzi a szárazföldi szélturbinák építését. A legtöbb ország nem néz szembe ennyi nehézséggel egyszerre, ezért ha a németek meg tudják oldani az energiaátállást, akkor bárki meg fogja tudni oldani.

Korea és Japán számára a tengeri szélfarmok és a tengerre telepített naperőművek jelenthetnek a megoldást.

A Carbontracker eljátszott azzal a gondolattal is, hogy mekkora lenne a területigénye annak, ha kizárólag napenergiával szeretnénk kielégíteni az energiaigényeket, és ezt szezonálisan kiigazítva, azaz a leggyengébb hónapra méretezve szeretnénk megtenni. Világszinten ehhez 450 ezer km²-re, a szárazföldi területek 0,3%-ára lenne szükség. Hogy ez hogyan néz ki az egyes országok esetében, azt az alábbi térkép szemlélteti. Magyarországon valahol 1% és 5 % között lenne a napelemek által elfoglalt terület, ha semmilyen más energiaforrásra nem támaszkodnánk.

Az Egyesült Államok esetében vannak elérhető adatok a fosszilis energiatermelés területigényéről. Ezt összevetették a „The Solution Project” által készített hipotetikus megújuló energiás portfólió területigényével, ami képes lenne 2050-ben kizárólag megújuló energiával ellátni az országot. Ez alapján a nap- és a szélenergia területigénye nem érné el a fosszilis alapú energiatermelésre jelenleg használt terület méretét.

Forrás: Carbontreacker

A cikksorozat következő részében egy másik tanulmány segítségével azt fogjuk bemutatni, hogy ebből a hatalmas potenciálból hogyan lehet az év minden napján, a nap minden órájában rendelkezésre álló energiánk, mindössze napelemek, szélturbinák, és akkumulátorok felhasználásával.

Elektromos autót használsz?

dr. Papp László (Sol Invictus)

Technológiai elemző, és a Villanyautosok.hu csapatának megújuló energiákkal, energiatárolással, illetve piaci trendekkel foglalkozó szakértője. Célja, hogy minél többek számára tegye egyértelművé, hogy a fenntartható jövő gazdaságilag is a legracionálisabb választás.