Túl szép, hogy igaz legyen: a szén-dioxid-elnyeléssel egybekötött energiatermelés lehetőségei Magyarországon

Egy kivételével az összes IPCC forgatókönyv számol a szén-dioxid-megkötő technológiákkal ahhoz, hogy 2 Celsius-fok alatt tartsuk a globális felmelegedést a század végéig. Ezek közül is kiemelkedik a negatív kibocsátásokkal (több üvegházgázt von ki a légkörből, mint amennyit kibocsát) kecsegtető és villamosenergia-termelést is biztosító biomassza-égetés szén-dioxid-leválasztással és -megkötéssel (BECCS).

Hibrid napelemes rendszerek akkumulátorral, elérhető áron. Kalkuláljon itt ingyenesen! (x)

Demonstrációs üzemben már most is alkalmazzák ezt a technológiát, azonban a globális kibocsátások felől nézve a mostani működésük érzékelhetetlen. Ennek ellenére egyre több klímapolitikai és stratégiai dokumentum erősen számol ezzel a megoldással, köztük a magyar Nemzeti Energia- és Klímaterv is, ami 2050-re a nukleáris energia és a megújulók mellett ezt tenné meg a villamosenergia-termelés harmadik pillérének, ami a teljes hazai termelés 13%-át adná. Mindez azonban papíron mutat csak ilyen szépen, ugyanis egymásnak ellenható folyamatokat generál: a biomassza energetikai felhasználásának növelése negatívan hat a természetes szénelnyelők (pl. erdők, mezők, gyepek stb.) fokozására, és fordítva, ahhoz, ha a szénelnyelést fokozni, vagy legalább is szinten tartani szeretnénk, csökkenteni kell az energetikai
felhasználást. Ezért, ha erdészeti biomasszára támaszkodunk, kibocsátás szempontjából nem
csinálunk mást, minthogy azt egyik zsebünkből áttesszük a másikba. Megfelelő alkalmazás mellett
van helye ennek a technológiának a jövő energiamixében, de nem tudja helyettesíteni a
kibocsátáscsökkentést és a természetes szénelnyelők helyreállítását.

Képzeljünk el egy energiaforrást, ami nemhogy nem bocsát ki szén-dioxidot, hanem elnyeli azt, vagyis negatív kibocsátással bír! Ez kicsit meseszerűnek hangzik, igaz?

Valóban, az is, de gonosz mostohák és vén boszorkák helyett más veszélyek tűnnek fel a horizonton, mint például a felhasznált biomassza hatása a természetes szén-dioxid-ciklusra vagy az energiatermelés és -megkötés hatékonysága. De először is nézzük meg, hogy mit is tükröz maga a technológia, amit nemzetközi szakirodalomban röviden BECCS-nek (bioenergy with carbon capture and storage) hívnak, vagyis amikor úgy állítanak elő energiát a biomassza égetése során, hogy a keletkező szén-dioxidot leválasztják és eltárolják. Tehát az égetés során a növény által az élete során megkötött szén-dioxid nem a légkörbe kerül vissza, hanem azt egy geológiai formációban (pl. kőzetben) eltárolják.

Magára a leválasztásra különböző technológiák léteznek, a legígéretesebb ezek közül az ún.
utóégetéses eljárás. Ennek során az égetéskor keletkező füstgázból egy ammóniás oldat segítségével
választják le a szén-dioxidot, majd egy újabb lépcsőben az oldat hőmérsékletének növelésével kinyerik a gázt az oldatból.

Az egyes energiaforrások szén-dioxid kibocsátási iránya. A fosszilis szén-dioxid-leválasztás és – tárolással (CCS) szemben azért jelent előnyt a BECCS, mert nem a fosszilisek széntartalmát tartjuk vissza attól, hogy visszakerüljön a légkörbe, hanem a növények fotoszintézisén keresztül a légköri szén-dioxidot a föld alá, a fosszilisekhez képest egy ellentétes kibocsátási folyamatot létrehozva.

Nem véletlenül használtam azonban az “ígéretes” kifejezést. Ugyan nem egy fikciós megoldásról van
szó, hiszen van olyan üzem, ami már 2018 óta használja a technológiát, azonban ezek szinte kizárólag bioetanolgyárak, ahol egyszerűbb a technológia és relatíve olcsóbb a beruházási költség is, viszont erőművekben egyelőre csak demonstrációs léptékben alkalmazzák. Jelenleg a világon kb. 2 millió tonna szén-dioxidot választanak így le, ami globális léptékben jelentéktelen mennyiség.

Összehasonlításképp: a Nemzetközi Energiaügynökség adatai szerint 2022-ben csak az energiaszektorból és az ipari folyamatokból származó szén-dioxid-kibocsátás 36,8 gigatonna volt (1 gt
= 1 milliárd tonna). Ráadásul a leválasztott szén-dioxid szállítása és geológiai formációkba történő eltárolása sem egyszerű mutatvány, nem véletlen, hogy a 2 millió tonnából jelenleg csak 1 millió tonnát tárolnak el, a másik felét más iparágak hasznosítják.

A klímapolitikai megmentő

Pedig az IPCC legújabb, hatodik értékelő jelentése szerint nemhogy a 1,5 fokos, de még a 2 fokos
felmelegedési limit megtartásához is szükség lehet a technológiára. Mindössze egyetlen, a 1,5 fokos
küszöbbel összhangban lévő forgatókönyv nem tartalmaz mesterséges nyelőket. Ez az egy forgatókönyv az energiafogyasztás jelenlegi szintjéhez képest jelentős felhasználás-csökkenéssel számol, amitől jelenleg nem is lehetnénk távolabb.

A magyar klímapolitika is erőteljesen támaszkodik a technológiára: már a 2021-ben publikált, a 2050-es klímasmlegesség elérését felvázoló Nemzeti Tiszta Fejlődési Stratégia is azzal számolt, hogy a jelenlegi szintű biomassza-felhasználás, amit ma még nagyobb részt a háztartások használnak fel (tűzifaként), “átvándorol” az energiaszektorba, és BECCS-es erőművek állítanak majd elő belőle karbonnegatív villamos energiát. A jelenleg felülvizsgálat alatt álló Nemzeti Energia- és Klímaterv (NEKT) tartalmaz 2050-es kitekintést, amelyből a pontos, frissített értékeket is megtudhatjuk: 2050-ben 6 millió tonna szén-dioxid- kibocsátást tudna ellentételezni a technológia a modellezések szerint, amihez 1,8 GW kapacitás társulna: az atom, a megújulók (nap+szél) mögött ez lenne a villamosenergia-termelés harmadik pillére, a teljes termelés 13%-át adva.

Összevetésképpen, ez a tervezett 6 millió tonna “spórolás” a jelenlegi kibocsátásunk kb. egytizede, a természetes nyelők is hasonló mennyiségű szén-dioxidot kötnek meg most Magyarországon. Ahhoz, hogy ez meg is valósuljon, nemcsak a technológiának kell a közeljövőben szélesebb körben elérhetőnek lennie, de a beruházási, üzemelési és a biomassza jövőbeli költségeire vonatkozó feltételezéseknek is (olcsóbbá válik), ami miatt a klímamodellek ilyen mértékben támaszkodnak a technológiára.

A hátulütők, amik óvatosságra intenek

Egy korábbi cikkben már bemutattam a biomassza kiváltságos helyzetét, miszerint az energetikai felhasználása szén-dioxid-semlegesnek számít, mivel a biomassza kitermelésekor a földhasználati szektorban kibocsátásként egyszer már elkönyvelik az üvegházgázleltárakban. A kettő közötti
kölcsönhatás szabályozása viszont ez idáig nem oldódott meg. Ez elsősorban az erdészeti biomasszánál lényeges, mivel a szénciklusa hosszú, vagyis emberi léptékben hosszú ideig növekszik, és hosszú ideig is bomlik lenne. A korábban már bemutatott NEKT felülvizsgálat az első olyan kötelezettség, ahol a tagállamoknak bizonyítaniuk kell, hogy a 2030-as szénelnyelési célokkal összhangban vannak a tervezett biomassza-energetikai felhasználások. Ennek indoka, hogy a kettő egymás ellen hat, főleg, ha a klímaváltozás szempontjából fontos, következő 2-3 évtizedet nézzük: vagyis az erdészeti biomassza energetikai felhasználásának növelése negatívan hat a szénelnyelők fokozására. Ha pedig a szénelnyelést fokozni, vagy legalábbis szinten tartani szeretnénk, csökkenteni kell az energetikai felhasználást.

Ezek alapján könnyű belátni, hogyha a klímaváltozás szempontjából hosszú szénciklusú erdei biomasszát használunk fel BECCS-technológiára, kibocsátás szempontjából nem csinálunk mást, minthogy azt egyik zsebünkből áttesszük a másikba.

Természetesen egy fontos dolog történik: energiát termelünk, vagyis ellenérvként ott van, hogy így valóban szén-dioxid-semleges lesz az energiatermelés, ugyanakkor érdemes megvizsgálni a mérleg másik serpenyőjét, amiben ott van az energiagigénye és kibocsátása a biomassza előállításának, szállításának, valamint a leválasztott szén-dioxid szállításának és megkötésének. Ráadásul maga a szén-dioxid-leválasztás folyamatának is vannak hátulütői: a legoptimálisabb esetben is a szén-dioxidnak a 90%-át képes megkötni, vagyis 10%-a ugyanúgy a légkörbe távozik, és tekintve, hogy a biomassza fajlagos kibocsátása a szénnél is valamivel rosszabb, ez összességében jelentős mennyiség is lehet.

Tovább rontja a pozitív mérleget a leválasztási folyamat energiaigénye. A szén-dioxid leválasztása, valamint sűrítése is energiaigényes. Ez a veszteség igen jelentős, a különböző szakirodalmak 15-45%
közé teszik, az IPCC szerint egy BECCS-erőmű villamosenergia-hatásfoka 18%-ra is csökkenhet. Ha a hulladékhőt távhő rendszerekben vagy ipari hőként lehet tovább hasznosítani, akkor ez a veszteség jelentősen csökkenthető is lenne, viszont a méretgazdaságosság miatt valószínűsíthető, hogy ezek nagy erőművek lesznek. Azt pedig a most működő biomassza-erőművek esetében is láthatjuk, hogy hiába vannak távhőre csatlakoztatva, az éves hatásfokuk 50% körüli.

Hogyan működhetne legalább részben jól?

Tehát ha erdészeti biomasszát égetünk nagy BECCS-erőművekben, rendkívül alacsony hatásfokot és leginkább csak papíron történő negatív kibocsátásokat kapunk. Ettől függetlenül lehet helye a technológiának a jövő energiarendszerében fenntartható módon is. Ehhez elsőként olyan biomassza- forrásokra van szükség, aminek rövid a szén-dioxid-ciklusa, vagyis ha nem hasznosítanánk energetikailag, akkor a széntartalma rövid időn belül visszajutna a légkörbe, ilyen például a faipari melléktermék, ami viszont korlátozott mennyiségben termelődik.

Rövid szénciklusa van a mezőgazdasági melléktermékeknek (mint például a szalmának), viszont ennek túlzott használata a talaj kimerüléséhez vezethet, ráadásul alacsony energiasűrűsége miatt hosszabb távról több energiába kerülhet a szállítása, mint amennyi energiát kinyerünk belőle. Az IPCC modellezései elsősorban energiaültetvények által megtermelt biomasszával számolnak a BECCS- technológiához. Ennek területigénye azonban óriási: az egyes forgatókönyvek által számolt területigény átlaga 6 millió km 2 , ami jelenleg a globális, mezőgazdasági művelés alatt álló területek több, mint 12%-a!

Ezért fel is hívják a figyelmet arra, hogy nem lehet pontosan megállapítani, hogy a technológiának mi az az elterjedési foka, ami a földhasználati, természeti és egyéb konfliktusok miatt már összességében hátrányos. Ezért, ha azt feltételezzük, hogy a valóban fenntartható alapanyag csak limitáltan áll rendelkezésre, akkor ezt érdemes olyan kiváltságos helyzetekben alkalmazni, ahol nincs más jól helyettesíthető alternatíva, mint például
● a légi közlekedés vagy
● a magas hőmérsékletet igénylő ipari folyamatok, mint például a vas- vagy a cementipar.

A BECCS-technológia tehát hiába csábító, mint a mesében a mézeskalács ház, de ha az önámítás helyett olyan megoldást akarunk, ami valóban hozzájárul a klímaváltozás mérsékléséhez, és a természet helyreállítását sem hátráltatja, akkor továbbra is a kibocsátás csökkentésén és a természet helyreállításán kell elsősorban dolgoznunk. A mesebeli Jancsi is majdnem megsült abban a bizonyos kemencében, jó lenne ezt nekünk is elkerülni.

Ajánlott tartalom

Fél millió forintból napelemet telepíthetünk? Igen!

A Zendure új AIO 2400 csomagja két 800 wattos napelemet, egy 800 wattos mikroinvertert, egy 2,4 kilowattórás tárolórendszert és egy menedzsmentplatformot tartalmaz.