Melyik a leginkább környezetbarát erőműtípus? Mennyire szennyezik a környezetet az erőművek?

Minden erőmű szennyezi a környezetet, de nem egyforma mértékben. Arra a kérdésre, hogy egy erőműtípus mennyire zöld, illetve a különféle áramtermelési módszerek mennyire számítanak környezetbarátnak, a válasz nem okvetlenül egyszerű. Persze, a lignitnél nincs rosszabb, de vajon a nukleáris vagy a napelemes energiatermelés jobb-e nekünk?

Ráadásul akadnak olyan helyzetek, mint például Oroszország 2014-ben elkezdett, és 2022-ben új szintre emelt háborúja Ukrajna ellen, amikor új szempontok alapján újra kell gondolnunk a kérdést.

Tudtad például, hogy mostantól az atomenergia is zöldnek számít az EU-n belül? Vagy azt, hogy a német zöldek lehetetlen helyzetben találták magukat, mert a létező legszennyezőbb és leginkább környezetkárosító szénerőművek újraindítását kell támogassák?

Hollandiában is furcsa kanyart vett a környezetpolitika, ott is kénytelenek visszatérni a szénalapú energiatermeléshez, Franciaország pedig 2022 elején jelentette be, hogy 2050-ig 14 új atomerőművet akarnak üzembe helyezni.

Miért van szükség ennyi új (szennyező) erőműre?

Három fő oka van annak, hogy az európai országok – a megújulók mellett – szén-, gáz- és atomerőművekben gondolkodnak a termelés bővítése terén:

1. Putyin ukrajnai háborúja miatt rohamtempóban kell kiváltani az orosz energiaimportot – elsősorban a földgázt -, és ezt csak részlegesen lehet más beszerzési forrásokból pótolni
2. klímaválság ide vagy oda, Európa energiaigénye folyamatosan növekszik
3. a megújulók csak sokkal hosszabb távon lesznek képesek biztosítani a szükséges energiamennyiséget

Miért nem építenek inkább vízerőműveket?

Joggal kérdezheted, hogy mi a helyzet a vízerőművekkel? Elvégre azok nem bocsátanak ki káros gázokat, meg nincs radioaktív hulladékuk.

A szennyezésről majd később, előbb nézzük a számokat: Európában jelenleg 21 387 vízerőmű termel áramot, és további 8 785 erőművet terveznek vagy építenek. Ezek csaknem fele a Balkánon és a Földközi-tenger keleti részén található.

Hazánkban például az ország földrajzi helyzete miatt csak 13 vízerőmű működik, és azok együttesen is legfeljebb 57 MW áramot tudnak termelni.

Vagyis a válasz: a vízerőmű a mostani energiakrízisben nem megoldás: egyrészt síkvidékre nem éri meg építeni, másrészt az előkészítés-tervezés-építés majdnem olyan hosszú időt igényel, mint egy atomerőmű esetében.

Maradnak tehát a korábban leállított vagy leállítani tervezett hagyományos erőművek mint viszonylag gyorsan munkába állítható energiatermelők – ezek visszakapcsolásával viszont kérdésessé válnak a kibocsájtáscsökkentési vállalások, vagyis a klímacélok időarányos teljesítése.

Elvégre, ha van valami, ami garantáltan okádja magából a szén-dioxidot és más üvegházhatású gázokat (ÜHG), akkor az a szénerőmű.

De tényleg csak azt kéne nézni, hogy maga az áramtermelés mennyi károsanyag-kibocsátással jár?

A többség megáll ott, hogy közvetlenül mennyi CO2-kibocsájtással jár egy kilowattóra (kWh) áram előállítása az adott erőmű működése során, de azzal már kevéssé foglalkoznak, hogy milyen egyéb környezeti hatásai vannak, pl. az erőmű építésének, vagy az energiahordozó előállításának és szállításának. Holott ezeket az „externáliákat”, vagyis a nem közvetlenül az energiatermelés során keletkező kibocsájtásokat is figyelembe kell venni, ha reális képet akarunk kapni.

Például az atomerőművek esetében, ha csak magát az áram előállítását vesszük, akkor az látszik, hogy ez az egyik legtisztább energiaforrás – ha viszont már azt is nézzük, hogy az uránbányászat vagy a fűtőelemek és az egyéb radioaktív hulladékok kezelése mivel jár, korántsem ilyen egyértelmű a helyzet. 

Nem mindegy tehát, hogy mit számítunk bele a környezetterhelésbe, illetve hogy milyen módszerrel számolunk.

Hányféle módon számolják, hogy mekkora környezeti költsége van 1 kWh áramnak?

Alapvetően háromféle szempont szerint vizsgálhatjuk az áramtermelés környezeti terhelésének mértékét:

1. maga az áram előállítása közvetlenül mennyi ÜHG-kibocsátással jár, illetve
2. az egész életciklusra vonatkozóan mennyi ÜHG-vel jár, továbbá
3. minden más szennyezést és környezetkárosítást is beleszámolva mennyire „tiszta” 1 kWh áram.

Hogy fajlagosan mekkora környezeti terhelést okoznak az egyes erőműtípusok, arra elég sokféle számítás és persze sokféle eredmény van. Egyes számítások szerint a teljes életciklusra vetített ÜHG kibocsátás terén a nukleáris energiatermeléssel járó CO2 kibocsátás (g/kWh) a napenergia negyede, a vízerőművesnek a fele, és csak a szélerőművek hoznak kicsit jobb mutatót. Akárhogy is, egy biztos: a nap-, a szél- és a nukleáris energiatermelés minden elemzés szerint nagyságrenddel kisebb ÜHG-kibocsájtással jár, mint az összes többi:

Egy ilyen grafikon azonban nem túl beszédes, mivel számos más szempontot is be lehet vonni a vizsgálatba – például azt, hogy mekkora területre van szükség 1 kWh áram előállításhoz.

Elvégre az a terület elvész nemcsak a természet, de minden más emberi tevékenység számára. Ideje tehát alaposan átgondolnunk, hogy ténylegesen mibe is kerül az, ha feldugjuk tölteni a mobilunkat, beüzemeljük a klímát, vagy átállunk plugin hibridre a régi benzinfaló helyett.

Mennyire károsak az egyes erőműtípusok?

Az elsődleges szempont persze a környezet károsítása, de az sem mindegy, hogy mennyi emberéletet követel az energiatermelés.

Természetesen itt messze nem arról van szó, hogy mennyi üzemi baleset történik, hanem minden olyan halálesetet ide kell vennünk, amit maguk az erőművek közvetlenül, például egy baleset során (lásd Csernobil), és közvetve, például a légszennyezés révén okoznak.

Létezik ezért egy olyan sorrend az erőműtípusok esetében, amely az általuk okozott halálesetek becsült száma alapján hasonlítja össze őket egységnyi villamosenergiára vetítve.

Az atomenergia biztonságáról alkotott képünket két, sok halálos áldozattal járó baleset is erősen befolyásolja: Az 1986-os ukrajnai csernobili és a 2011-es fukushimai baleset. Ezek tragikus események voltak – azonban az itteni áldozatok száma eltörpül a fosszilis tüzelőanyagok légszennyezése miatt évente meghaló milliókhoz képest.

A vízenergia az egyik legbiztonságosabb – egy baleset rontja a statisztikákat

A vízenergia halálozási aránya 1965 óta 1,3 haláleset/ TWh. Ez a szám szinte teljes egészében egyetlen esemény, a kínai Banqiao gát 1975-ös meghibásodásának következménye.

A baleset 171 000 ember halálát okozta. Egyébként a vízenergia nagyon biztonságos, a halálozási arány mindössze 0,04 haláleset/ TWh – hasonlóan az atomenergiához, a nap- és a szélenergiához.

Vegyük most sorra az egyes erőmű típusokat a leginkább szennyezőtől a legkevésbé környezetrombolóig.

Melyik típusú energiaforrás termeli a legtöbb szennyezést?

A Norvég Tudományos és Technológiai Egyetem készített egy nagyon is beszédes összehasonlító táblázatot, amiből pár elem hiányzik, viszont látszik, hogy mondjuk a szélerőmű szinte mindenben jobb a többi erőműhöz képest.

Kivéve az anyagfelhasználás hatékonyságát – azaz arányaiban a szélerőmű a második helyen szerepel, mert a naperőmű után itt kerül a legtöbb anyag felhasználásába 1 kWh áram előállítása.

A legszennyezőbb erőmű egyértelműen a szénerőmű

A szén minden más energiaforrásnál több szennyezést okoz. Míg az USA villamosenergiájának 44%-át állítja elő szénerőművekben, az erőművek szén-dioxid-kibocsátásának 80%-áért ez a típus felelős.

Az EU-ban kissé más a helyzet, hiszen a felhasznált energia több mint fele kívülről érkezik. Ahhoz tehát, hogy az EU-ban rendelkezésre álló teljes energia mennyiségéről valós képet kapjunk, az energiatermelést az importtal együtt kell vizsgálni.

2020-ban az EU az itt felhasznált energia 42 %-át állította elő (a 2019. évi 40 %-hoz képest ez emelkedett), míg 58 %-át importáltuk. A szénerőművek az össztermelés alig több, mint egytizedét adták .

A rendelkezésre álló energiát öt fő energiaforrás adja: kőolajtermékek: 35 %, földgáz: 24 %, megújulók: 17 %, atomenergia: 13 % és szilárd fosszilis tüzelőanyagok: 12 %.

Milyen módon szennyeznek a szénerőművek?

A szén elégetése kormot, szmogot, savas esőt, és szén-dioxid-kibocsátást okoz. Emellett rengeteg hulladékot is termel, többek között iszapot, mérgező vegyi anyagokat – és persze hőt.

A szén az energiatermelési folyamat minden szakaszában szennyez, a bányászattól a szállításon át a tárolásig és az égetésig.

Amerikában ezért hozták létre a veszélyes légszennyező anyagokra vonatkozó nemzeti kibocsátási szabványokat, mivel a szén- és olajerőművek az üvegházhatású gázok (ÜHG-k) mellett higanyt és más szennyező anyagokat is a légkörbe bocsátanak.

A Környezetvédelmi Ügynökség (EPA) technológiai alapú kibocsátási szabványokat állapított meg a 25 megawattnál nagyobb teljesítményű egységekre vonatkozóan. Ennek hatására 2017-re például a higanykibocsátás 86 százalékkal csökkent.  A savas gázok és a nem higanyos fémek kibocsátása 96 százalékkal, illetve 81 százalékkal csökkent a 2010-es szintekhez képest.

A gázerőmű jobb, mint a szénerőmű – de csak környezetvédelmi szempontból

A legnagyobb gazdaságok egyre nagyobb mértékben a földgázra támaszkodnak, bár ennek is vannak kockázatai.

A szénhez hasonlóan a földgáz is fosszilis tüzelőanyag, amely hozzájárul a levegőszennyezéshez, és környezeti és egészségügyi kockázatokkal jár. A földgáz globális felmelegedést okozó hatása kisebb, mint a széné és a kőolajé, de a kibocsátás a földgáz esetében csak egy része a történetnek.

A földgáz kitermelése, valamint csővezetékekben történő szállítása metánszivárgást eredményezhet, és a gáz- és olajfúráshoz szükséges földterületek megzavarása szintén károsítja az ökoszisztémát az erózión és a közeli patakokba szivárgó szennyező anyagokon keresztül.

Az atomerőművek energiatermelése tiszta – mással van gond

Persze, az atomerőművek ÜHG-kibocsátás nélkül termelnek áramot, és ez évente több milliárd tonna szén-dioxid-kibocsátást takarít meg nekünk – de sajnos minden atomerőmű termel olyan radioaktív hulladékot, amelynek a kezelésére a mai napig nincs technológia.

Az abszolút legtisztább energiatermelés a vízerőmű

A vízerőművek a leghatékonyabb és leginkább környezetbarát erőművek közé tartoznak. A vízerőműben a villamos energiát a „vízből” nyerik – pontosabban a víz által hordozott mozgási energia hajtja meg a turbinákat, amelyek elektromosságot termelnek.

Hasonlóan az atomerőművekhez, működésük során a vízerőművek sem bocsátanak ki üvegházhatású gázokat – adott esetben viszont a megépítésük környezeti és/vagy társadalmi katasztrófához vezethet.

Az erőművek környezeti hatásai

Elmondhatjuk tehát, hogy bármelyik típusról van szó, mindenképpen lesz negatív környezeti hatása, még a „legzöldebb” nap-, a szél- és hullámerőművek esetében is.

Ha van lehetőség arra, hogy egy ország válogathasson az erőműtípusok közül, akkor a szokásos paramétereken túl – mennyi áramra van most, közép-. és hosszútávon szükség, mennyire legyen stabil és szabályozható az áramtermelés, mekkora mértékben tudja az ország belföldről biztosítani a szükséges eszközöket és technológiát- mérlegelnie kell a döntés környezeti következményeit is.

Ez pedig messze túlmutat azon, hogy mennyi szén-dioxidot bocsát ki egy erőmű megtermelt kilowattóránként. Itt egy kisebb lista arról, milyen egyéb környezeti hatásokkal kell számolni egy erőmű esetében:

1. Természeti erőforrásokra gyakorolt hatások:
   1. A működéshez szükséges vízmennyiség
   2. Az erőműből kikerülő víz minősége
   3. Hatása a vizes élőhelyekre és a talajra
   4. A vegetációra és a vadvilágra
   5. Védett fajok
2. Bár nem környezeti kérdés, de fontosak a közösségi erőforrásokra gyakorolt hatások
   1. Földhasználati kompatibilitás, például a környéken folyó mezőgazdálkodással
   2. Hogyan befolyásolja az erőmű a helyi ingatlanok értékét
   3. Jövőbeli fejlesztésekre hogyan hat
   4. Zajhatás, porszennyezés, szagok és fény

Ha minden egyes ponton tételesen végigmennénk, szabályos kis könyvet kéne írni, amit ugyan angolul, de már megtettek. Ezért most csak a legfontosabb szempontokat vegyük sorra, beleértve a légszennyezést is.

A levegő szennyezése

A szén-, olaj- vagy gázerőművek légszennyező anyagokat bocsátanak ki a légkörbe. Márpedig az, hogy a légkör milyen mértékben tartja bent a légkörben a napsugárzással érkező hőt, nagyrészt a légkörben lévő „üvegházhatású gázok” ( ÜHG-k) koncentrációjától függ.

A modern ipari civilizáció leginkább három gáz: a szén-dioxid (CO₂), a metán (CH₄) és a dinitrogén-oxid (N₂O) kibocsájtásával járul hozzá az üvegház-hatás erősödéséhez. Míg a mezőgazdaság a metánkibocsájtás elsődleges forrása, a fosszilis tüzelőanyagokkal működő erőművek elsősorban szén-dioxidot termelnek.

Az ipari forradalom kezdete óta, amikor a fosszilis tüzelőanyagok nagymértékű fogyasztása megkezdődött, a légköri CO₂-koncentrációja több mint 30 százalékkal nőtt.

A vizek szennyezése és a vízhasználat

Minden fosszilis és nukleáris erőmű használ hűtővizet. A vizet a közeli tavakból, folyókból vagy felszín alatti vízrétegekből nyerik ki. És nem kis mennyiségekről van szó: az összeurópai vízfelhasználás 28 százalékát az energiatermelés teszi ki.

Az erőműveknek valahová el kell vezetniük és/vagy ártalmatlanítaniuk kell a technológiai vizet. A hűtővíz a legtöbb eseten abba a természetes vízbe kerül – Magyarországon leginkább a Dunába-, ahonnét vétetett. A leggyakrabban nem is a kikerülő víz minőségével, hanem a hőmérsékletével van – ha van – probléma.

Területigény

A különböző erőműtípusok és -konstrukciók területigénye széles skálán mozog. Szénerőműveknek nemcsak a kazánok és turbinák, hanem a vasútvonalak, a szén- és hamutárolók számára is földterületre van szükségük. Különösen durva mértékű és minőségű földhasználatot jelent a külszíni bányászatra épülő lignites energiatermelés: aki nem hiszi, keresse fel egyszer a hírhedt Mátrai Erőmű hatalmas külszíni fejtését.

Az atomerőműveknek különleges területekre van szükségük a kiégett fűtőelemek, és az egyéb radioaktív hulladékok tárolására.

A földgázos erőműveknek általában kisebb a területigénye, mint a szén- vagy atomerőműveknek. De ha számításba vesszük a sokszor több ezer kilométeres földgázvezetékeket, illetve a szállításhoz szükséges infrastruktúrát, akkor már korántsem ennyire kedvező a kép .

A környezeti hatások közé tartozik a tájkép is

Egy erőmű és annak kiegészítő komponensei: különböző vezetékek, vízkivételi és -elvezetési rendszerek, szénszállítók és -tárolók, hulladéklerakók stb.) jelentős területet foglalnak a földön és a levegőben. Bár néha sikerül egyedi környezeti/építészeti értéket létrehozni, az esetek többségében egy erőmű ipari tájjá változtatja a környezetét. .

Melyik tehát a „legjobb” erőműtípus?

Összességében azt mondhatjuk, hogy környezeti szempontból három típust is a „legjobbnak” nevezhetünk, attól függően, hogy mit tekintünk elsődleges szempontnak.

Ha a legtisztább, megújuló energiaforrást hasznosító, legkisebb környezeti kárt okozó erőművet szeretnénk, akkor a nap- és a szélerőmű a jó választás – cserébe viszont vissza kell kicsit vennünk a száz százalékos energiabiztonsággal kapcsolatos igényeinkből.(Hogy t.i. mindig és azonnal és korlátlan mennyiségben álljon rendelkezésre villamos energia.)

Ha tiszta erőművet akarunk, ami ugyancsak megújuló erőforrást használ, és folyamatos, szabályozható az energiatermelése, akkor a vízerőmű a megfelelő választás – viszont itt jelentős az egyszeri környezeti károkozás, illetve az aszályos időszakok veszélyeztethetik az áramtermelést.

Végezetül még egy dolgot vegyünk figyelembe: az általunk, egyszeri fogyasztók által használt áram tényleges környezeti terhelése nagyban függ az ország energiamixétől – másodsorban pedig attól, hogy azt az áramot ténylegesen hol, milyen erőműben termelték. Persze, az nagyon nem jó, hogy még mindig magas a magyarországi szénerőművek részesedése az össztermelésben. De ha odahaza napelem dolgozik, és az általa termelt áramról üzemel a számítógéped, akkor az általad használt áram környezeti terhelése messze kisebb lesz az országos átlagnál.

Dr. Rónay P. Tamás | Korábbi egyetemi oktató, szövegíró. Főként humán, illetve természettudományos cikkeket ír. Otthonosan mozog az okostechnológiák és megújuló erőforrások, zöld technológiák világában.