Mi a GWP (globális felmelegedési potenciál): számítása, fontossága a klímaváltozásban

A GWP a Global Warming Potential, azaz globális felmelegedési potenciál (GFP) angolszász rövidítése. A GWP az egyik legfontosabb mércéje annak, hogy egy gáz mennyire „gáz”, azaz milyen mértékben járul hozzá Földünk felmelegedéséhez.

Ahhoz, hogy megmondhassuk, mi vár ránk a (közel)jövőben a klímaváltozás miatt, pontos mérésekre van szükségünk – a pontos mérésekhez pedig arra, hogy tudjuk, mit hogyan is mérjünk. A GWP ebben segít.

Mi a GWP?

Az üvegházhatású gázok kulcsszerepet játszanak a Föld felmelegítésében, mivel elnyelik az energiát és csökkentik annak űrbe történő távozásának sebességét, hasonlóan egy vastag takaróhoz, ami melegen tartja a bolygót. Ezek a gázok azonban eltérő hatással bírnak a globális felmelegedésre, elsősorban energianyelő képességük és légkörben töltött idejük különbözősége miatt.

Minden üvegházhatású gáznak van egy GWP értéke, ami segít megérteni, hogy az mennyi hőt képes csapdába ejteni a Föld légkörében – másként mondva a GWP fogalma lehetővé teszi különböző gázok felmelegedési hatásainak összehasonlítását azáltal, hogy pontosan megadja, mennyi energiát képes elnyelni az adott 1 tonnányi kibocsátott gáz egy adott időszak alatt, a szén-dioxidhoz (CO2) képest.

Egy magasabb GWP-vel rendelkező gáz több energiát nyel el, így nagyobb felmelegedést okoz a CO2-höz képest, ugyanazon időszak alatt.

Mi az a GWP100?

Egyszerűen fogalmazva, a GWP érték azt mutatja meg, mennyire „erős” egy üvegházhatású gáz a klímaváltozás szempontjából. A leggyakrabban használt mértékegység az üvegházhatású gázok kibocsátásának mérésére a GWP100, amelyből a számérték annyit jelent, hogy 100 év – ugyanis ennyi időre vetítve vizsgálja ezeknek a gázoknak a hatását. Például, a metán GWP-je 34, ami ennek megfelelően azt jelenti, hogy egy tonna metán ugyanolyan felmelegedést okoz, mint 34 tonna CO2, tehát molekulánként hatékonyabban nyeli el a hőt.

A könnyebb összehasonlítás érdekében a tudósok átváltják a különböző erős üvegházhatású gázok GWP értékeit CO2-egyenértékekre (lásd lentebb). Például 34 CO2-molekula egyenlő egy metánmolekulával. A CO2 szolgál minden más üvegházhatású gáz mérésének alapjaként, megkönnyítve az atmoszféránkra gyakorolt összesített hatásuk becslését, még az olyan nem szénalapú gázok esetében is, mint például a dinitrogén-oxid.

A GWP100-nak azonban vannak korlátai, amire egy, az Oxfordi Egyetemen elvégzett, pár évvel ezelőtti kutatás hívta fel a figyelmet. Ez a mérték ugyanis azt feltételezi, hogy az üvegházhatású gázok állandóak maradnak a légkörben évszázadokon át, figyelmen kívül hagyva, hogy a metán például, mint egy viszonylag rövid életű gáz ehhez mérten hamar elillan a légkörből a kibocsátása után. Emiatt pedig a GWP100 lehet, hogy nem teljesen képes megragadni a metán éghajlatra gyakorolt, tényleges hatását.

Miért változnak idővel a globális felmelegedési potenciálok?

Az olyan szervezetek, mint az EPA, rendszeresen frissítik a globális felmelegedési potenciálok (GFP) értékeit. Ezek a frissítések mindig az új tudományos eredményeket tükrözik a gázok energianyelési képességét vagy épp az atmoszférában töltött idejüket illetően.

Ugyanis ahogy a légkörben lévő üvegházhatású gázok koncentrációja változik, úgy változik egy további tonna gáz relatív energianyelése is egy másikhoz képest, ami gyakorta újraszámolást tesz szükségessé a GFP értékeiben.

A GFP értékek tartományának fontossága

A legfrissebb IPCC-jelentés több módszert is bemutat a GFP-értékek számítására, figyelembe véve a jövőbeli felmelegedés szén-ciklusra gyakorolt hatását. A többféle számítási mód változó tudományos nézőpontokat és számítási módszereket tükröző GFP-értékek tartományához vezet, amely így a legalacsonyabbtól a legmagasabbig terjed, az IPCC által jelentett értékek szerint.

Hogyan számítható a GWP?

A GWP számítások mint már említettük, általában 100 éves időtávlatot használnak, egy egységes skálát biztosítva a különböző gázok kibocsátásának értékeléséhez és összehasonlításához, segítve az elemzőket és a döntéshozókat a különböző szektorok gázkibocsátás-csökkentési lehetőségeinek összehasonlításában.

A CO2 az alapértéket képezi 1-es GWP-vel, mivel ez a referencia gáz. A kibocsátásra került CO2 hosszú időn keresztül megmarad a légkörben, évezredeken át hatva a klímaváltozásra.

A legismertebb üvegházhatású gázok GWP-je

A metán (CH4), 100 éves időtávlatra 27-30-as GWP-vel rendelkezik, és átlagosan egy évtizedig mutatható ki a légkörben, ami sokkal rövidebb idő, mint a CO2 esetében. Ez idő alatt azonban sokkal több energiát nyel el, rövidebb élettartama és magas energianyelése tükröződik is a GWP-jében. A GWP figyelembe veszi az olyan indirekt hatásokat is, mint például a CH4 szerepe az ózon képződésében, ami szintén üvegházhatású gáz.

A dinitrogén-oxid (N2O) 273-szor nagyobb GWP-vel rendelkezik, mint a CO2 a 100 éves skálán, és több mint egy évszázadon át megmarad a légkörben.

Bizonyos gázok, többek között a klór-fluor-szénhidrogének (CFC-k), hidrofluorkarbonok (HFC-k), hidroklorfluorkarbonok (HCFC-k), perfluorkarbonok (PFC-k) és a kén-hexafluorid (SF6), mind igen magas GWP-vel rendelkező gázokként ismertek, mivel kis mennyiségben is jelentősen több hőt tartanak meg, mint a CO2, GWP-jük értéke pedig ezresekre vagy tízezresekre rúghat.

Az 100 éves globális felmelegedési potenciál alternatívái az üvegházhatású gázok összehasonlítására

Az Egyesült Államokban az 100 éves globális felmelegedési potenciál (GFP) a különböző üvegházhatású gázok relatív hatásának értékelésére szolgál. A tudományos közösség azonban számos alternatív mutatót fejlesztett ki az üvegházhatású gázok összehasonlítására. Ezek az alternatívák eltérhetnek az időkeret, a mért klímacélpont vagy épp az alkalmazott számítási módszer tekintetében.

Az egyik ilyen alternatíva a 20 éves GFP. Hasonlóan a 100 éves változathoz, amely egy évszázad alatt elnyelt energiát méri, a 20 éves GFP a két évtized alatt elnyelt energiát értékeli. Ez a rövidebb időkeretű mutató előnyben részesíti azokat a gázokat, amelyek rövidebb ideig maradnak kimutathatóak a légkörben, de figyelmen kívül hagyja az emisszió után 20 évnél tovább bekövetkező hatásokat.

Mivel minden GWP-t a CO2-hez viszonyítva számítanak ki, a rövidebb időtávra alapozott GWP-k nagyobbak lesznek a CO2-nál rövidebb élettartamú gázok esetében, és kisebbek a CO2-nál hosszabb élettartamú gázok esetében.

Például a metán (CH4) esetében, amelynek élettartama rövid, a 100 éves GWP 27-30 sokkal kisebb, mint a 20 éves GWP 81-83. Ezzel szemben a szén-tetrafluorid (CF4) esetében, amelynek élettartama 50 000 év, a 100 éves GWP (ami 7380) messze nagyobb, mint a 20 éves GWP-je, ami 5300.

Emellett több más anyag vagy akár tevékenység GWP értékét is ki tudjuk számolni.

Mennyi az autók átlagos GWP-je?

Jöhet egy kis matematika? A 2023-ban az autók és a kisfurgonok átlagos üzemanyag-fogyasztása körülbelül 9,7 kilométer/liter volt. Ezek a járművek évente átlagosan 17,297 kilométert tettek meg. A benzin égésekor keletkező CO2-kibocsátás 2,35 kg CO2/liter.

Az éves üvegházhatású gázkibocsátás kiszámításához először ki kell számoljuk, hogy az egy év alatt átlagosan megtett 17,297 kilométer alatt mennyi volt a fogyasztás, vagyis a felhasznált összes liter benzin (kilométer/liter). Ezután összeszorozzuk a felhasznált benzin literjeit a literenkénti 2,35 kg CO2-kibocsátással. Végül, hogy figyelembe vegyük a többi üvegházhatású gáz kisebb részét is, elosztjuk a CO2 és az összes üvegházhatású gáz arányával, így kapjuk meg az éves CO2-egyenértékű kibocsátást járművenként.

Figyelembe véve, hogy a kerekítés miatt a számítások eredménye eltérhet a megadottól:

2,35 kg CO2/liter benzin × 17,297 kilométer/év autó/kamion, átlag × 1/9,7 kilométer/liter autó/kamion, átlag × 1 CO2, CH4 és N2O/0,993 CO2 = 4,20 metrikus tonna CO2E/jármű/év.

Természetesen a pontos eredményhez konkrét értékekkel kell(ene) számolnunk minden esetben, ám ez azért egy elég jó közelítés európai viszonyok között.

GWP mellett számolhatunk GHP-vel is

Egy másik alternatíva a globális hőmérsékleti potenciál (GHP) értékének megadása. A GFP-től eltérően, amely egy adott időszak alatt elnyelt hőt méri, a GHP a vége felé bekövetkező hőmérséklet-változást méri, szintén a CO2-hez viszonyítva.

A GHP számítása bonyolult, modelleket igényel, hogy előre jelezzék, hogyan reagál a klímarendszer a magasabb üvegházhatású gázok koncentrációjára, beleértve a klímaérzékenységet és az egész klíma-rendszer válaszának sebességét, részben az óceánok hőelnyelésétől függően.

A CO2e érték és kiszámítása

A GWP önmagában is fontos szám, ám ez a laikusok számára már ténylegesen keveset mond. A szén-dioxidot jobban ismeri a köztudat, ezért érdemes lehet inkább a gázok GWP értékét szén-dioxid egyenértékben megadni – másként mondva: a szén-dioxid egyenérték (CO2e) kiszámítása kulcsfontosságú ahhoz, hogy mi egyszerű halandók is könnyen megértsük a különböző gázok globális felmelegedésre gyakorolt hatását.

Vegyük példaként egy fluorozott üvegházhatású gáz (F-gáz) meghatározott mennyiségének CO2 egyen-érték számítását.

Először is, alakítsuk át a gáz tömegét kilogrammból metrikus tonnára. Például, ha van 10 kg F-gázod, az 10 kg ÷ 1 000, ami 0,01 metrikus tonna. Ezután ezt a tömeget meg kell szorozni a gáz globális felmelegedési potenciáljával (GWP).

Például, ha 10 kg fluorozott szénhidrogén (HFC) R-404a-val dolgozunk, aminek a GWP-je 3 922, a számítás egyértelmű: 0,01 tonna szorozva 3 922 GWP-vel az 39,2 tonna, vagyis ennyi CO2 egyenértéket kapunk eredményként.

Tömören fogalmazva tehát 1 kilogramm R-404a HFC CO2e értéke 3,92 kg, azaz 1 kiló belőle olyan üvegházhatással bír, mint majdnem négyszer annyi szén-dioxid – ezt már a laikusok is könnyedén megértik.

Mi a GWP (globális felmelegedési potenciál) jelentősége a klímavédelemben?

Tekintettel arra, hogy a globális felmelegedési potenciál annak a mérőszáma, hogy egy üvegházhatású gáz mennyi hőt zár be a légkörbe/ köt meg egy adott időszakon belül (a szén-dioxidhoz (CO2) képest), a GWP jelentősége a klímavédelemben több kulcsfontosságú területen is megmutatkozik.

A GWP például alapvető része a klímavédelmi stratégiáknak, mivel megfelelő tudományos alapot biztosít a különböző üvegházhatású gázok globális felmelegedésre gyakorolt hatásának megértésére, összehasonlítására és csökkentésére.

A GWP lehetővé teszi a különböző gázok felmelegedési hatásának összehasonlítását is, ugyanis a különböző üvegházhatású gázok eltérő élettartammal és hőmegtartó képességgel rendelkeznek, a GWP viszont biztosít egy közös skálát a gázok potenciális klímahatásának mérésére egy meghatározott időszakon (100 éven) belül.

A kormányok és környezetvédelmi szervezetek a GWP-t használják a klímatervezetek és szabályozások alakítására. A magasabb GWP-jű gázok azonosításával a döntéshozók prioritást tudnak adni a klímánkra legnagyobb hatással levő üvegházhatású gázok kibocsátásának mérséklésére.

A GWP használata elengedhetetlen a gázkibocsátások nyomon követéséhez és jelentéséhez. A szervezetek ugyanakkor a különböző gázok GWP-jét felhasználva kiszámíthatják teljes klímahatásukat szén-dioxid-egyenértékben (CO2e), lehetővé téve a kibocsátások számvitelét, követését és a klímahatás-jelentések számszerűsített, ill. szabványosított megközelítését.

A GWP ismeretében a vállalatok és a fogyasztók tájékozottabb döntéseket hozhatnak a termékekről és technológiákról, amelyeket használnak. Például a légkondicionáló rendszerekhez egy alacsonyabb GWP-jű hűtőközeg választása jelentősen csökkentheti az adott épület szénlábnyomát.

A magas GWP-jű gázok, mint például a metán és a fluorozott gázok kibocsátásának csökkentésére összpontosítva jelentős és viszonylag azonnali hatást gyakorolhatunk a klímaváltozás lassítására. Ez kulcsfontosságú a nemzetközi klímacélok, mint például a Párizsi Megállapodásban meghatározottak eléréséhez.

Végül, de nem utolsó sorban a GWP értékek ösztönözhetik az új, a klímára kevésbé káros technológiák fejlesztését és elfogadását; a hűtőipar például hamarosan átáll a környezeti hatást csökkentő, alacsonyabb GWP-jű alternatívákra.

Az EPA megközelítése az üvegházhatású gázok kibocsátásának GFP becsléseihez

Az EPA az IPCC legfrissebb tudományos értékeléseket veszi alapul, biztosítva, hogy a GFP becsléseik mindig naprakészek legyenek. Így az EPA által lehivatkozott legújabb GFP-értékek a 2021-ben közzétett IPCC Hatodik Értékelő Jelentésből származnak.

A Nemzetközi szabványok, mint az ENSZ Éghajlatváltozási Keretegyezmény (UNFCCC) alá tartozó jelentések esetében az EPA az IPCC 2013-ban közzétett Ötödik Értékelő Jelentéséből (AR5) származó GFP-értékeket használja. Ez a megközelítés biztosítja az üvegházhatású gázok tömeg szerinti és CO2-ekvivalensek szerinti jelentésének következetességét, ami ezáltal részletes betekintést nyújt a kibocsátási trendek időbeli alakulásába.

A Szén-dioxid Kibocsátási Jelentéstételi Programban az EPA elsősorban az AR4-ből származó GFP-értékeket alkalmazzák a jelentési küszöbök meghatározására és a kibocsátások CO2-ekvivalens egységekben történő jelentésére.

Ez a program ugyanakkor tartalmaz adatokat néhány olyan ipari gázról is, amelyek nem szerepelnek az AR4-ben; ezekre a gázokra az AR5-ből vagy más forrásokból származó GFP-értékeket vesznek alapul. Az EPA önkéntes metán csökkentési programjai is az AR5 jelentésből származó metán GFP-értékeket alkalmazzák a metánkibocsátás-csökkentések számításához az energia-visszanyerési projektekben, összhangban a Leltárban bemutatott nemzeti kibocsátási adatokkal.

Mennyi a hagyományos hűtőgépek GWP értéke?

Régen a hűtőközegek kiválasztásánál az ár és teljesítmény voltak a fő szempontok. Azonban manapság a hűtőközegek globális felmelegedési potenciálja (GWP) ugyanolyan fontos tényezővé vált a döntéshozatali folyamatban.

Az HVAC/R szektor néha szűklátókörűnek bizonyulhat, mert az azonnali szükségleteket helyezi előtérbe a hosszú távú környezeti hatások rovására. A ’90-es évek igen kritikusak voltak a környezet(védelem) szempontjából, mivel a világ a légkört károsító anyagok kivonására összpontosított, de a hűtőközegek GWP-jére nem fordított elegendő figyelmet. Pedig ez egy olyan lehetőség volt, amit teljes mértékben kihasználhattunk volna a klímaváltozás kezelésére.

Amerikai adatok – megdöbbentő számok

Habár (a szerző tudomása szerint) azóta sem készült EU-s felmérés a kontinens hűtő-állományáról, amerikai példa már van és az jó kiindulási alap lehet. Ennek megfelelően 2015-ben a becslések szerint körülbelül 164 millió háztartási hűtőgép és fagyasztó működött az Egyesült Államokban. Évente pedig körülbelül 10,7 millió új készüléket gyártanak és értékesítenek.

Ezen háztartási hűtőeszközök a nemzet HFC-kibocsátásának körülbelül 2%-áért voltak felelősek 2015-ben. Ám ezeket a kibocsátásokat jelentősen csökkenteni lehetne alacsony GWP-jű hűtőközegekkel és szigetelő habokkal tervezett hűtők vásárlásával, valamint a régi készülékek szakszerű, környezetbarát ártalmatlanításával.

A hagyományos hűtők az áramot is zabálják, ami tovább növeli a GWP értéküket

A hagyományos háztartási hűtőszekrények rendszere a deresedés elkerülésére minden 8-12 óra használat után lefuttat egy rövid ön-leolvasztási ciklust. A naponta általában kétszer-háromszor végzett leolvasztási ciklusok körülbelül 18%-át teszik ki az elektromos energia felhasználásnak. A környezetbarát hűtőszekrények új generációja már csak napi egyszeri ön-leolvasztást igényel.

A R134a helyett az alacsony GWP-jű hűtőközegek használata az üvegházhatású gázok kibocsátását tovább mérsékelhetné.

Ez 30%-kal csökkenthetné az üvegházhatású gázok kibocsátását és majdnem teljesen az éjszakai működésre helyezné át az energiaterhelést. Ha az amerikai háztartásokban és a kereskedelmi épületekben minden hagyományos hűtőt lecserélnének az új, javasolt hűtőtípusokra, akár 167 TBtu elsődleges energiafogyasztást takaríthatnának meg és egyúttal 7,2 millió tonnával csökkenthetnék az üvegházhatású gázok kibocsátását.

A hűtéstechnika a középpontba került

Az 1987-es Montreali Jegyzőkönyv fontos megállapodás volt az olyan hűtési és légkondicionáló rendszerekben gyakran használt, ózonréteget lebontó anyagok, mint a CFC-k és HCFC-k használatának beszüntetésére. Ezidőtájt az anyagok ózonkárosító potenciálja (ODP) volt a fókuszban, ami az HFC-kre való áttéréshez vezetett, amelyek ugyan nem ártanak az ózonrétegnek, de később rájöttünk, hogy magas a GWP-jük.

A Kiotói Jegyzőkönyv (1997) hívta fel a figyelmet az HFC-k által a klímára jelentett kockázatokra. Ahogy pedig egyre jobban megértettük a klímaváltozás hatásait, az iparág elkezdett foglalkozni az ózonréteg károsodásának és a globális felmelegedésnek a hatásaival is, így a GWP fontos mértékegységgé vált a hűtőközegek kiválasztásánál.

A gázokkal kapcsolatos aggodalmak olyan sürgetőek voltak, hogy közel nyolc évvel ezelőtt nemzetek gyűltek össze a Ruandai Kigaliban, hogy megfelelő klímapolitikát alakítsanak ki a jövőre nézve. A 2016-os kigali módosítás a montreali jegyzőkönyvhöz csatlakozva, a korábbi egyezmény hatókörét kibővítve foglalkozott az HFC-k fokozatos csökkentésével azok magas GWP-je miatt.

Ez a módosítás egy szélesebb megközelítési igényt jelzett elő, nemcsak az ózonkárosodás kezelésére összpontosítva, hanem a hűtőközegek klímaváltozásra gyakorolt hatását is figyelembe véve.

A módosításnak megfelelően a résztvevő fejlett és fejlődő országok ugyan különböző ütemtervek szerint, de fokozatosan csökkentik az HFC-k előállítását és fogyasztását, cél 2047-re az HFC-fogyasztás 80-85%-os csökkentése.

Az új hűtőgázok már sokkal inkább környezetbarát anyagok

A hűtőközegek központi szerepet játszanak a globális felmelegedésről szóló vitákban, különösen a Globális Felmelegedési Potenciáljuk miatt. A HVAC/R iparágban a hűtőközeg-választás nagy környezeti döntés, hiszen ezek évente több mint 600 millió tonna CO2-egyenértékű kibocsátást jelentenek.

Ezek az anyagok azért is kapnak egyre nagyobb figyelmet mivel ‘szökő’ kibocsátásnak minősülnek. Vagyis olyan üvegházhatású gázok, amelyek a termelés, feldolgozás, szállítás, tárolás és felhasználás során akaratlanul is kijut(hat)nak a légkörbe, beleértve a HVAC/R rendszerek hűtőközegeit is. Ezek a szökő kibocsátások nem csak egyszerűen problémás szivárgások; közvetlenül hozzájárulnak a klímaváltozáshoz.

Manapság a vállalatok ezeket a kibocsátásokat beépítik az ESG (Környezeti, Szociális és Irányítási) jelentéseikbe a Scope 1 kibocsátások részeként. A Scope 1 magában foglalja azokat a közvetlen kibocsátásokat, amelyek egy vállalat tulajdonában állnak, vagy amelyek felett rendelkeznek. Ez a lépés, hogy már a hűtőközegek is a Scope 1 kibocsátások közzé sorolandóak, egy olyan megértésbeli változást mutat, amely kiemeli a vállalatok felelősségét ezeknek a kibocsátásoknak a nyomon követésére és hatékony csökkentésére.

Az ESG jelentések növekvő figyelme mellett egyre nagyobb nyomás nehezedik az érintett vállalatokra, hogy aktívan csökkentsék közvetlen kibocsátásaikat, beleértve a hűtőközegekből származókat is. Ez a nyomás is növeli a kis GWP-jű hűtőközegek iránti igényt.

A kis GWP-jű hűtőközeg alternatívák lehetnek:

• Természetes hűtőközegek
• alacsonyabb GWP-vel rendelkező HFC-k, mint például az R32
• hidrofluoroolefinek (HFO-k)
• HFC-HFO keverékek.

Az ESG jelentésekre terelődő, növekvő figyelem folytán keletkező nyomás ugyanakkor előmozdítja a hűtőközegek kezelésének legjobb gyakorlatait alkalmazzák, többek között olyanokat, mint a szigorú szivárgás-ellenőrzési programok bevezetése, a rendszeres karbantartás, valamint a környezetbarát hulladékkezelési módszerek biztosítása. A cél változatlan: elkerülni az éghajlati katasztrófát.

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