Mire használjuk az olajat, és hogyan szabadulhatunk meg tőle?

A kőolajat okkal hívják fekete aranynak, hiszen modern korunkban valóságos aranyláz tört ki a felkutatására és kitermelésére. A kőolaj mesés gazdagságot teremtett néhányak számára, de a tömegek életszínvonala is nagyot emelkedett annak a gazdasági növekedésnek köszönhetően, amit az olaj fűtött. Mára már olyan szinten vált fontos részévé az életünknek, hogy nélküle pillanatok alatt összeomlana a civilizációnk. A gazdasági elemzők az olaj árfolyamából következtetnek a gazdaság kilátásaira: hú túl magas, az recesszióhoz vezet, ha alacsony, akkor fellendülés várható, és növekedni fog a jólét.

A fekete aranynak is megvan azonban a maga árnyoldala. A klímára gyakorolt hatása közismert, mint ahogyan az is, hogy jelentősen hozzájárul a légszennyezéshez, a balesetek és a nem megfelelő hulladékkezelés miatt pedig a talajt és vizeket is elszennyezi. Az olajból készült műanyagok egy másik formában, de szintén jelentős szennyezést okoznak, az óceánon úszó szemétszigetektől a tüdőnkben felhalmozódó mikroműanyagokig, amelyek várható hatását ma még nem is igazán értjük.

Ingoványos terepet jelent az olaj egyenlőtlen eloszlása is, amely rendszeresen válik geopolitikai feszültségek forrásává. A második világháború egyik fő mozgatórugóját is az olaj jelentette, Németország nem bővelkedett benne, Hitler ezért meg akarta kaparintani a szovjet olajmezőket – ez volt az első olajháború, melyet később újabbak követtek.

A hetvenes évek nagy energiaválságát az okozta, hogy a jom kippuri háború után az arab országok olajembargót hirdettek az Izraelt támogató országokkal szemben, ma pedig, ötven évvel később, szintén egy háború okoz energiaválságot, legalábbis részben. A világ legnagyobb gazdasága, Kína extrém mértékben rá van utalva a tengeri olajszállításra, ha egy konfliktus miatt megszakadnának ezek az útvonalak, hónapokon belül éhínség törne ki az országban.

Talán a nyersanyag-átok miatt, de az is egy jellemző tendencia, hogy lator államok (Irán, Venezuela, Oroszország), vagy instabil országok (Irak, Líbia, Nigéria) ülnek a legnagyobb olajkészleteken. A két kategória között még némi átfedés is akad. A világ legnagyobb olajexportőrei közül jelenleg is három ország áll embargó alatt. Ez a bizonytalanság senkinek sem jó, és túl gyakran vezet piaci turbulenciákhoz, ami olykor recessziót von maga után. Az olaj ráadásul eleve egy ciklikus termék: ha túl olcsó, elmaradnak a szükséges beruházások, ami miatt megdrágul, ekkor újra meglódulnak a beruházások, és összeomlik az árfolyam. Ezek a ciklusok azután a gazdaság teljesítményét is magukkal rántják, ami megnehezíti a kiegyensúlyozott társadalmi-gazdasági fejlődést.

Meglehetősen sok érv szól tehát amellett, hogy az olajfelhasználásunkat a minimumra csökkentsük, miközben az a nézet, hogy a gazdaság alapja csakis az olaj lehet, és semmi más, mára szinte dogmává merevedett, ami ellen nehéz küzdeni. Mi most mégis ezt fogjuk tenni, így a következőkben meg fogjuk nézni, hogy milyen felhasználási területei vannak a kőolajnak, és hogyan lehetne ezeken a területeken valamilyen alternatívával kiváltani.

A világ olajtermelése, kisebb-nagyobb megtorpanásokkal, de folyamatosan növekszik. Az ezredfordulón még csak napi 78 millió hordónál jártunk, ami 2018-ban napi 100,5 millió hordón tetőzött, mielőtt a járvány miatt visszazuhant volna 94 millió hordó alá. Tavaly a gazdaság fellendülésének köszönhetően újra növekedésnek indult a termelés, ami 95,6 millió hordót ért el.

Az alábbi grafikon a Nemzetközi Energiaügynökség 2018-as adatai alapján készült, és azt mutatja be, az egyes szektorok milyen arányban járulnak hozzá a világ olajfelhasználásához.

A háztartások felhasználása elsősorban fűtést takar, (Németországban például a tavaly átadott új lakások 0,6%-a készült olajfűtéssel), de kisebb részben szerepel benne áramfejlesztés, és egyéb kisgépek fogyasztása is.

Az ipar felhasználása főként a különböző gépek fogyasztását takarja, például a bányászat és az építőipar területén, de ide tartozik a hőtermelés és az áramtermelés is, amennyiben ipari célú.

Az egyéb kategórián belül a legnagyobb szeletet az áramtermelés képviseli (kb. 3%), de ide tartozik a mezőgazdaság, illetve a kereskedelmi és szolgáltató szektor is.

Az olajat nyersanyagként használják műanyagok, gumik, műszálak, műtrágyák, növényvédő szerek, és aszfalt előállításra, gyártanak belőle kenőanyagokat, festékeket, impregnáló szereket, stb., de a benne található molekulákból készülnek kozmetikumok és gyógyszerek is (pl. aszpirin).

Kép: capp.ca

Ha az olajfelhasználást két fő csoportra bontjuk, akkor az energetikai célú felhasználás 83%-ot tesz ki, míg a nyersanyagként történő felhasználás csak 17%-ot.

Az energetikai célú felhasználáson belül három főbb kategóriát különböztethetünk meg. Az olaj 3-4%-át használjuk áramtermelésre, hő előállítására 5-10%-át, különféle gépek működtetésére pedig 65-70%-át fordítjuk. Ez utóbbin belül a közúti közlekedésé a legnagyobb szelet, a teljes olajfelhasználásunk fele ebből a szektorból származik, és ha még tovább szálazzuk, akkor a személygépkocsik, a két-és háromkerekűek, valamint buszok felelősek a teljes olajfogyasztás negyedéért.

A hagyományos meghajtású autók védelmében gyakran el szokott hangozni az az érv, hogy azok csak a szén-dioxid-kibocsátás néhány százalékáért felelősek, ami így önmagában igaz ugyan, de ha az olajfelhasználást nézzük, akkor már sokkal jelentősebb a szerepük, így ha az összes, motorkerékpárt, háromkerekűt, személygépkocsit és buszt elektromosra cserélnénk, eltűnne az olajfogyasztásunk negyede, ami Oroszország, Szaud-Arábia és Irak együttes termelésének felel meg.

Ezek után térjünk rá arra a kérdésre, hogy hogyan váltható ki a kőolaj az egyes szektorokban.

Tényleg nem segít az elektromos autó? – 2. rész

Áramtermelés

A megoldás viszonylag egyszerű: megújuló energia és energiatárolás alkalmazásával könnyen kiváltható a legtöbb ország áramtermelésében amúgy csak marginális szerepet játszó kőolaj. Mivel ezzel a témával már számtalan cikkünkben foglalkoztunk,  itt most bővebben nem térnénk ki rá.

Közúti közlekedés

Az áramtermeléshez hasonlóan ennél a kérdésnél sem időzünk túl sokat, hiszen az oldalunkon több ezer cikk található a témában, de két megjegyzést mindenképpen szeretnénk hozzáfűzni.

Elsőként ki kell emeljük, hogy a közlekedés olajfelhasználását nemcsak az elektromos autók csökkentik, hanem például a távmunka terjedése is, aminek aránya évtizedek óta lassan, de biztosan emelkedik. A hatása még akkor is jelentős, ha csak hibrid formában valósul meg, amikor is heti egy-két napot bent kell tölteni az irodában. A forgalom egy jelentős részét teszi ki a munkába történő ingázás, ha ennek mértékét tudjuk csökkenteni, már annak önmagában érezhető hatása lenne a levegőminőségre, a forgalomra, és az üzemanyagfelhasználásra, ez a megoldás ráadásul még pénzbe sem kerül, és a hatása azonnali.

A többség a pénz helyett a távmunkát választaná

Nem mehetünk el amellett a kérdés mellett sem, hogy mennyire kemény dió a nagy napi futásteljesítménnyel rendelkező kamionok és buszok kiváltása elektromos járművekkel. Az újabb elektromos buszok hatótávja 250 km, a hamarosan gyártásba kerülő Tesla Semi hatótávja pedig bőven 500 km felett van. A holland kamionok 80%-a napi 750 km-nél kevesebbet fut, így tehát már a ma rendelkezésre álló technológia is lehetővé teszi, hogy a megtett utak többségét az elektromos meghajtás biztosítsa.

A hosszabb útvonalakon megoldás lehet például az üzemanyagcella, mégis valószínűbb, hogy itt is az akkumulátoros járművek fognak elterjedni. Az akkumulátorok energiasűrűsége ugyanis évente átlagosan 5-8%-kal nő, ami azt jelenti, hogy egy évtizeden belül megduplázódik az elektromos járművek hatótávja, így pedig már nagyon kevés olyan felhasználási mód marad, amire ne lennének alkalmasak.

Forrás: Battery 2030+

Vasút

A vasút az olajfelhasználás nagyon kis részéért felelős, és ez a leghatékonyabb fuvarozási mód, de minden csepp olaj számít. Villanymozdonyok már nagyon régóta léteznek, így a megoldás is adott: a vasútvonalak villamosítása ott, ahol ez gazdaságilag megéri.

Ahol valamiért nem opció a villamosítás, ott használható például a hidrogénvonat, angol nevén a hydrail. 2001-ben egy 25 kW-os üzemanyagcella 290 kg-ot nyomott, a hatásfoka pedig 38 és 45% között mozgott, 2017-re azonban 72 kg-ra csökkent a súlya, a hatásfoka pedig 48-55%-ra emelkedett a kanadai Hydrogenics közlése szerint. Az energiasűrűség növekedése lehetővé tette, hogy egyre nagyobb teljesítményű hidrogénvonatokat fejleszthessenek az ezzel foglalkozó vállalatok.

A francia Alstom 2016-ban állt elő a Coradia iLint névre hallgató üzemanyagcellás vonatával, amelynek tesztelése 2018 és 2020 között zajlott Alsó-Szászországban. A tesztidőszak során az utasokat szállító szerelvények 180 ezer km-t tettek meg egy 123 km-es vasúti szakaszon. A 160 utas szállítására képes iLint maximális sebessége 140 km/h, és egy tankolással 6-800 km-t tud megtenni.

Németország után Ausztriában, Hollandiában, Svédországban és Lengyelországban is megkezdődött az Alstom hidrogénvonatainak tesztelése. A tavaly szeptemberi állás szerint Németország 41, Olaszország 14, Franciaország pedig 12 járművet rendelt meg, Románia pedig az EU helyreállítási alapjából kapott forrásokból fog 12 szerelvény vásárolni melyek mind dízelvonatokat fognak leváltani. A Stadler is fejleszt hidrogénvonatot, amelyre Kaliforniából érkezett rendelés, de Japánban és Kínában is folynak ilyen irányú fejlesztések.

Egy másik lehetőség az akkumulátoros vonat. Még a MÁV is arra készül, hogy ebben az évtizedben 50 db 200 üléses akkumulátoros motorvonatot szerezzen be.

Akkus motorvonatokat vásárol a MÁV

Ez a terület a hidrogénvonatoknál is gyorsabban fejlődik, szinte az összes nagy nemzetközi gyártó rendelkezik saját megoldással. A Siemens által gyártott motorvonat 80 km-t képes megtenni az 528 kWh-s akkumulátora segítségével, és álló helyzetben 10 perc alatt feltölthető, az Alstom motorvonata 120 km-t, a Stadleré pedig 150 km-es hatótávot ígér - ez utóbbira száznál is több rendelés érkezett.

Az Egyesült Államokban ennél jóval nagyobb számokban gondolkodnak. A Wabtec által tehervonatok vontatásához fejlesztett mozdony 2,4 MWh-s akkumulátorral, és néhány száz km-es hatótávval rendelkezik, a következő verziójában pedig már egy 7 MWh-s akkumulátor fog helyet kapni. A Caterpillar tulajdonában álló Progress Rail még erre is rátesz egy jó nagy lapáttal: a második generációs mozdonyuk 14,5 MWh-s akkumulátort fog kapni. A két cég által gyártott első mozdonyok bányavállalatokhoz fognak kerülni Ausztráliában és Brazíliában. Az akkumulátorok energiasűrűségének növekedésével egyre nagyobb teljesítményű és nagyobb hatótávú vonatokat láthatunk majd a jövőben is.

Wabtec FLXdrive. Kép: Wabtec

Az akkumulátoros vonatok előnye, hogy regeneratív fékezéssel is tölthetőek, illetve a pályaudvarokon nem jelent nagy kihívást a megachargerek kiépítése. És még napelemeket is lehet rájuk szerelni, amivel valóban öntöltővé válik a szerelvény.

Ha minden kötél szakad, C-tervként még mindig használhatunk szintetikus üzemanyagokat.

Fűtés és hőenergia

Az olajfűtés kiváltható biomasszával, geotermiával vagy elektromos fűtéssel. Ehhez semmi újat nem kell feltalálni, csak politikai akarat kérdése az átállás. A magasabb hőmérsékletet kívánó ipari folyamatok esetében szóba jöhet még a hidrogén felhasználása is.

8 MW-os magas hőmérsékletű hőszivattyú segíti a távfűtést Berlinben

Ipari és mezőgazdasági gépek

Az anyagmozgatást végző járművek egy jelentős részét akár már most is le lehetne cserélni elektromosra, a targoncáktól a teherautókig a legtöbb esetben nem okozna gondot a váltás. A nehezebb járművek, a bányagépek és egyéb nehézgépek már nagyobb kihívást jelentenek, de az akkumulátorok energiasűrűségének növekedésével bővülni fog az a kör, amely akkumulátorral is működtethető.

Léteznek kisebb elektromos traktorok 4-5 órás üzemidővel, elektromos bányagépek, amelyek nem akkumulátorból, hanem vezetéken át kapják az áramot (végülis szinte egy helyben dolgoznak), de létezik már elektromos buldózer is, amely 60%-kal kevesebb mozgó alkatrészt, 20%-kal hosszabb élettartamot, és 25%-os üzemanyagmegtakarítást ígér.

Minden másra ott az üzemanyagcella, és a jolly joker, a szintetikus üzemanyag.

Az eddig sorra vett felhasználási területek (szárazföldi közlekedés, háztartások, ipar, egyéb) lefedik a teljes olajfelhasználás kétharmadát, itt nem fogunk azonban még hátradőlni, a következő részekben megnézzük azt is, hogy a hajózás, a repülés és a petrolkémia területén hogyan váltható ki az olaj.

Mi lesz a kőolajjal, ha már kevesebb dízel kell?

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.