Természettudományos és gazdasági tudásmix az egészséges energiamixről

Sok érdeklődött vonzott a BME idei második, az energetikával országos és háztartási szinten is foglalkozó közösségi tudományos rendezvénye 2023. december 14-én.

A BME kutatói nemcsak a tudományban, hanem annak közérthető kommunikációjában is élen járnak, ennek egyik bizonyítéka volt a nyári nagy sikerű ChatGPT  témájú rendezvény is. „Egy délután a háztartások energetikájáról a Műegyetemen: energiahatékonyság, atomenergia és megújulók kéz a kézben” címmel ez évben másodszor rendezett közösségi tudományos előadást a Műegyetem 2023. december 14-én. 

Az előadás felvétele itt nézhető meg a BME Youtube csatornáján. A prezentáció anyaga pdf-ben itt érhető el.
 

Megnyitójában Levendovszky János, a BME tudományos és innovációs rektorhelyettese elmondta, miért fontos a 4. generációs modell szerint működő Műegyetem számára a közösségi tudomány. Kifejtette, hogy az egyetemi kiválóságnak nemcsak az oktatásban, a kutatásban és az innovációban, hanem egyéb társadalmi elvárások terén is meg kell mutatkoznia. A közösségi tudomány célja az állampolgárok bevonása a kutatásba, a tudományba vetett bizalom megerősítése annak érdekében, hogy az előttünk álló nagy kihívásokra a tudománnyal együtt készüljön fel a társadalom, amely lehetővé teszi a letisztult, objektív, evidencia alapú véleményformálást. Ennek egyik fontos feltétele, hogy az egyetem a tudást közérthető módon átadja az állampolgároknak. „Nagy, közös jövőnket meghatározó változások kapujában állunk, amelyek sikeresen csakis kooperatív magatartással menedzselhetőek. Az indulat alapú véleményalkotásról át kell térnünk az evidencia alapúra, ehhez szolgáltat tudásbázist a közösségi tudomány.” - hangsúlyozta Levendovszky János. 

Napjaink geopolitikai eseményei miatt különösen aktuális téma az energetika, melyet ez alkalommal hat előadó járt körbe. A házigazda Aszódi Attila, a BME Természettudományi Kar (BME TTK) dékánja volt, előadótársai: Csoknyai Tamás, BME Gépészmérnöki Kar (BME GPK) Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnikai Tanszék tanszékvezető egyetemi docense, Mayer Martin János, a BME GPK Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék adjunktusa, Plesz Balázs, a BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar (BME VIK) Elektronikus Eszközök Tanszék egyetemi docense, Szücs Botond a BME GPK Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék adjunktusa, valamint Biró Bence, a BME TTK Nukleáris Technikai Intézet doktorandusza voltak. A nagy képtől, az európai és a hazai energiaellátás témájától a tudományos magyarázatok és elemzések után jutottunk el a háztartások szintjéig, majd a háztartási és országos energiamixek optimalizálásáig. Bepillanthattunk a jövő energiaigényeit és annak biztonságát szolgáló tudományos modellekbe is. 

Aszódi Attila bevezetőjéből megtudhattuk, hogy az EU 27 országának végsőenergia- felhasználásának 40 %-a az épületszektorban történik. Hazánkban a háztartási energiafelhasználás 80 %-át a fűtés emészti fel, ennek legnagyobb része fosszilis energiaforrásokból származik. A világban általános energiapolitikai törekvés a fosszilis energiahordozók visszaszorítása, közben pedig a karbonsemleges termelők arányának növekedése. Ez a folyamat felhasználói oldalon is rengeteg kérdést és kihívást jelent. A dekarbonizációs folyamat egyik fontos területe a háztartási energiamix átalakítása, ennek egyik lehetséges útja az elektrifikáció, vagyis a villamos energia fokozottabb alkalmazása a háztartási energiaellátásban. A villamos energia azonban egy olyan speciális termék, aminek a felhasználása és a termelése folyamatosan, másodpercről másodpercre egyensúlyban kell legyen, miközben az igények folyamatosan változnak. Ebből a különleges tulajdonságból következik az is, hogy a biztonságos villamosenergia-ellátás hazánk földrajzi adottságai miatt a BME kutatóinak tudományos elemzései alapján kizárólag megújuló energiaforrásokból nem megoldható. Az Európai Unió dekarbonizációs célkitűzései nem teljesíthetőek az atomenergia nélkül, ezért az egészséges energiamixben a megújuló energiaforrások mellett komoly szerep vár az atomenergiára. A jelenleg zajló folyamatok (például az e-mobilitás terjedése) további jelentős villamosenergiaigénynövekedést fog okozni. 

Plesz Balázs a napelemek működésével, a hatásosságukat meghatározó tényezőkkel ismertette meg a hallgatóságot. Előadásában kitért arra is, hogy az elmúlt 15 évben milyen fejlesztések indultak el és hogyan javították jelentősen a napelemek hatékonyságát, ami döntően befolyásolja egy-egy rendszer gazdaságosságát. 

Mayer Martin János arra a kérdésre kereste a választ, hogy mikor, mennyi napenergiát tudunk hasznosítani. Az éves és napi periodicitás ugyan adott, de az időjárási körülmények folyamatosan befolyásolják a napenergia éppen rendelkezésre álló mennyiségét. A BME kutatói több éve együttműködnek az Országos Meteorológia Szolgálattal (OMSZ), ennek eredményeként pontosabb becslést tudnak adni a napelemek várható termeléséről. 

Aszódi Attila elmondta, hogy bár már most 5 ezer megawatt beépített napenergia-kapacitás van az országban, de a folyamatos és biztonságos energiaellátás alapja hazánkban az atomenergia, amely zsinóráram-termelőként az időjárástól függetlenül folyamatosan rendelkezésre áll, és az éves áramfogyasztás több, mint harmadát biztosítja.  

Ezt követően Biró Bence a villamosenergia-termelés és -piac fogyasztáselőrejelzésének, és az erőművek termelésének szabályozásáról beszélt. Bár a villamos energia piaci árképzése első hallásra ma nem tűnik a fogyasztók számára fontosnak, mégis jó felkészülni az esetleges változásokra, érdemes tisztában lennünk az árképzés mikéntjével.  

Szücs Botond előadásában nemzetközi példákkal mutatta be, milyen trendek és kihívások lelhetők fel ma az energetikában. Míg Finnországban az atomerőművek adják az alapot, és a szélerőművek - mint megújuló energiaforrás - kiegészítik a termelést, addig Németországban erre a célra az atomerőművek helyett szénerőműveket használnak. 

Csoknyai Tamás egy 10 éve folyó kutatás részleteivel ismertette meg a résztvevőket. E tudományos munka során tipizálásra kerültek a hazai lakóépületek: 12 családiház-típust és 11 társasház-típust azonosítottak, majd 2000 épület adatai alapján virtuális modelleket készítettek és energetikai számításokat végeztek. A kutatók megállapították, hogy az építés ideje mellett nagy szerepe van a geometriának és az épületek méretének is. A fajlagos energiaigény tekintetében legrosszabbul az 1990 előtt épült családi házak teljesítettek , míg meglepő módon a panellakások hatékonysága jobb, mint ahogy az a köztudatban szerepel. A társadalmi dekarbonizációs célok és a családi költségcsökkentési törekvések legjobban az említett családi házaknál esnek egybe. Igaz, jelenleg a fogyasztók elsődleges célja lakóingatlanonként a rezsicsökkentett gázmennyiség alá kerülés, nem a karbonlábnyom minimalizálása. Ha drasztikusan csökkenteni szeretnénk az ökológiai lábnyomunkat, komplex intézkedéseket kell tegyünk háztartási szinten is, ennek pedig egyik fontos eleme az épületek teljes hőszigetelése és elektrifikációja hőszivattyú alkalmazásával, de emellett a villamosenergia-termelés dekarbonizációja is elengedhetetlen.   

Plesz Balázs szerint mielőtt otthoni napelemtelepítésbe kezd valaki, a legfontosabb annak tisztázása, miért akar napelemes rendszert kiépíteni. Ha erre nincs válasz, jó megoldás sem lesz. Kihangsúlyozta: fontos, hogy a napelemek akkor és annyit termeljenek, amennyit felhasználunk, ennek figyelembevételével kell kiépíteni a rendszert. A jelenlegi törvényi szabályozás mellett nem érdemes energiát visszatáplálni az országos rendszerbe, azt a legjobb ott és akkor felhasználni, ahol és amikor termeljük. Minél komplexebb rendszert használunk, annál jobb eredményeket tudunk elérni. A saját energiafelhasználásunk ismeretében még a rendszerek tájolásával is jelentősen módosíthatjuk a villamosenergia-termelési profilt. Az otthoni napelemek telepítésekor nem a maximális energiatermelésre, hanem a fogyasztási profilhoz való lehető legjobb illeszkedésre érdemes törekedni​.

A rendezvény következő részében Biró Bence a nemzeti hatáskörben lévő energetikai stratégiák elemzésével foglalkozott, kiemelve ezek kompatibilitását az Európai Unió dekarbonizációs törekvéseivel, melyek szerint 2030-ra az üvegházhatású gázok kibocsátásának 55%-kal kevesebbnek kell lennie, mint 1990-ben volt, 2050-re pedig nettó nullára kell csökkennie ennek az értéknek. A jövőre vonatkozó becslések egyik problémája, hogy Magyarország jelenleg a TIMES modellt használja, amely évi négy referencianap, azaz 92 óra energiafelhasználásának adataira épít. A gépi tanulás segítségével a műegyetemi szakemberek a kutatásaik során az év minden órájára (8760) rendelkeznek adatokkal, ennek alapján pedig sokkal pontosabb modellszámítások elkészítése válik lehetővé. A szakemberek szerint a TIMES modellben használt felbontás egyértelműen nem megfelelő, a megújuló energiaforrások integrációjának és az atomerőművekkel való kooperációjuk hatásvizsgálatához elengedhetetlen az órás felbontású szimuláció.  

Az órás felbontás adatainak előállításáról Mayer Martin beszélt: 42 év időjárási adatait gyűjtötték össze, és neurális hálózat segítségével modellezték az időjárás, a rendszerterhelés és a megújuló energiatermelés közti kapcsolatot. A négy évtizedre visszanyúló adatok valószínűségi elemzések készítését is lehetővé teszik, melyek segítségével az időjárás alakulásában rejlő bizonytalanságokat is számszerűsíteni lehet. 

Az előadást Aszódi Attila zárta az egészséges energiamix és az energetika következő időszakra vonatkozó fő fejlesztési irányainak rövid ismertetésével, ami nem más, mint diverzifikáció, elektrifikáció, dekarbonizáció - mindez a növekvő energiaigények ellátásának folyamatos biztosítása mellett. A műegyetemi szakemberek kutatásai bebizonyították, hogy az európai uniós dekarbonizációs céloknak csak a megújuló energiahordozók és az atomenergia együttes használatával tudunk majd megfelelni.  

A műegyetemi előadás közönsége mintegy másfél órás természettudományos és gazdasági tudásmixet kapott, amelyet energetikával kapcsolatos döntései során kiválóan tud majd hasznosítani.  

KJ

Fotó: Kiss Viktor