Megújuló energiaforrások -- álmok és realitások

Mekkora földterület lenne elég, hogy egy Nagy-Britanniához hasonló országot ellásson megújuló energiával? Egy egész országra való! David MacKay pragmatikus előadása elemi matematikára alapoz. Rámutat a fenntartható energiaopciók aggasztó korlátaira, de elmagyarázza azt is, mért kell mégis kiaknáznunk ezeket a lehetőségeket. (Helyszín: TEDxWarwick.)

Az ipari forradalom kezdetén

annyi elemi szén hevert

Nagy-Britannia alatt kőszén alakjában,

amennyi most Szaúd-Arábia alatt
kőolaj formájában.

Ez a szén hajtotta az ipari forradalmat,

ez tette "Naggyá" Britanniát,

és ez vezetett Nagy-Britannia
átmeneti világuralmához.

Aztán 1918-ban, a brit széntermelés
elérte csúcsát,

és azóta is hanyatlik folyamatosan.

Nagy-Britannia időben áttért
olajra és földgázra,

mely az Északi-tengerből
származott, ám 2000-ben

az olaj- és gáztermelés
az Északi-tengeren

is elérte csúcsát, és most
hanyatlóban van az is.

Ezek az észrevételek,
melyek véges voltát jelzik

a könnyen elérhető, helyi, megbízható
fosszilis energiahordozóknak,

felvetik a kérdést: "És most?

Milyen lesz az élet
a fosszilis energiahordozók után?

Nem kéne elgondolkodnunk azon,

hogy a fosszilis energiahordozókat is
kiváltsuk valahogy?"

És persze más okból is felmerül a kérdés, és ez:
a klímaváltozás.

És amikor a fosszilis energiahordozók utáni
életről van szó,

vagy a klímaváltozás megelőzéséről,
szerintem túl sok

az üres duma, a zöldmosás,
a félrevezető hírverés --

fizikusként kötelességemnek érzem, hogy

eligazítsak másokat ebben a zűrzavarban,

hogy megértessem másokkal azt,
ami tényleg számít,

hogy olyan elképzelésekre koncentráljanak,
aminek értelme van.

Hadd szemléltessem ezt
egy hevenyészett számítással,

afféle fizikusi szalvétajegyzettel.

Mi, fizikusok, szeretjük az ilyent:

Felteszünk egy kérdést,
leírunk néhány számot,

és kihozunk egy választ.

Nem biztos, hogy pontos lesz,
de az ember ezt mondja rá:

"Hmm."

Íme a kérdés: Mondjuk, hogy támadt egy

ötletünk: "Hát persze,
kiválthatjuk a fosszilis energiahordozókat.

Bioüzemanyagot használunk.
Probléma megoldva.

Közlekedés:
nincs többé szükség kőolajra."

Nos, mi lenne, ha az utakat
kiszolgáló bioüzemanyagot

az adott utat szegélyező
gyepsávban termesztenénk?

Milyen széles gyepsáv lenne elég egy úthoz?

Rendben, nézzük a számokat!

Menjenek a kocsik 96 km per órával.

Mondjuk, hogy 12,7 kilométert
tesznek meg egy liter benzinnel.

Ez az európai átlag új kocsikra.

Legyen az energiaültetvény termelékenysége

évi 1200 liter bioüzemanyag hektáranként.

Ez megfelel az európai ültetvényekének.

Mondjuk, hogy a kocsik 80 méter
követési távolságot tartva

folyamatosan haladnak

ezen az úton.

Az út hossza nem érdekes,
mert minél hosszabb

az út, annál hosszabb
az energiaültetvény is.

Mit kezdjünk ezekkel a számokkal?

Nos, vesszük az első számot,
és elosztjuk

a másik hárommal,
ami kb. 8 kilométerre jön ki.

És ez a válasz.

Ilyen szélesnek kéne lennie
az energiaültetvénynek

az adott feltételek mellett.

Talán erre önök is
azt mondják, hogy: "Hmm.

Lehet, hogy nem is lesz ez
olyan egyszerű."

És esetleg arra gondolnak, hogy
talán valami probléma van

a területekkel. Ebben az előadásban

a földterületekről szeretnék beszélni,
és megkérdezni:

van valami probléma a területekkel?
És a válasz ez lesz:

igen, de attól függ,
hogy melyik országban vagyunk.

Kezdjük tehát az Egyesült Királysággal,

ha már egyszer itt vagyunk.

Az Egyesült Királyság
energiafogyasztását --

a teljest, nemcsak a közlekedését,
hanem mindenestül --

szeretem villanykörtékkel kifejezni.

Olyan ez, mintha fejenként 125 db
[40 wattos] villanykörtét égetnénk folyamatosan,

ugyanis 125 kilowattóra per fő per nap

az Egyesült Királyság energiafogyasztása.

Ebből 40 villanykörte a közlekedésre,

40 a fűtésre,

40 pedig villamosenergia
előállítására megy el,

a maradék viszonylag kicsi

a három nagy falathoz képest.

A lábnyomunk valójában nagyobb ennél,
ha figyelembe vesszük

az importholmikban
foglalt energiát is,

mely nálunk hasznosul, és ennek
az energiának 90%-a még ma is

fosszilis energiahordozókból származik,
mindössze 10% az,

ami más, zöldebb -- talán zöldebb --
forrásokból jön,

mint az atomenergia és a megújulók.

Szóval,

ez itt az Egyesült Királyság,
ahol a népsűrűség

250 fő per négyzetkilométer,

és most lássunk más országokat is

ugyanebből a két szempontból.

A függőleges tengelyen azt mutatom,

hány villanykörte -- azaz mekkora --
az energiafogyasztás

fejenként, a miénk 125 villanykörte per fő,

ez a kis sötétkék pötty pedig
a földterületet szemlélteti

az Egyesült Királyság esetében,

a népsűrűség a vízszintes tengelyen van,

a miénk 250 fő per négyzetkilométer.

Adjuk hozzá a többi
sötétkék európai országot:

látjuk, egész nagy a változatosság.

Hangsúlyoznom kell: mindkét tengely

logaritmikus. Egyik szürke vonaltól

a másikig 10-szeres a változás.

Most jön Ázsia pirossal,

a Közép-Kelet és Észak-Afrika sötétzöld,

Fekete-Afrika világoskék,

a fekete Dél-Amerika,

a rózsaszín Közép-Amerika,

és aztán nedvzöldben itt van Észak-Amerika,

Ausztrália és Új-Zéland.

Láthatjuk a népsűrűség változatosságát

és az egy főre eső fogyasztásét is.

Az országok különböznek egymástól.

Balra fent van Kanada
és Ausztrália hatalmas

földterületével, nagyon magas
egy főre eső fogyasztásával --

200-300 villanykörte fejenként --

és nagyon alacsony népsűrűségével.

Jobbra fent, Bahreinnek ugyanakkora
az energiafogyasztása

fejenként, mint Kanadának,

300 villanykörte per fő,

de a népsűrűsége 300-szor akkora,

1000 fő per négyzetkilométer.

Jobbra lent, Bangladesnek
ugyanakkora a népsűrűsége,

mint Bahreinnek, de a fejenkénti fogyasztása
100-szor kisebb.

Balra lent, nos, ott semmi sincs.

De régen jó sokan voltak ott.

Itt egy újabb üzenet a diagramból.

Kis kék farkincákat tettem Szudán, Líbia,

Kína, India és Banglades után.

Ez mutatja 15 év fejlődését.

Hol voltak 15 éve,
és hol vannak most?

Nos, az üzenet az, hogy
a legtöbb ország jobbra

és fölfelé mozog,

jobbra fel -- a nagyobb népsűrűség

és a nagyobb egy főre eső
fogyasztás irányában.

Tehát lehet, hogy egy kicsit
előrébb vagyunk a jobb felső sarokban

-- eléggé szokatlan: az Egyesült Királyság
egy csapatban

Németországgal, Japánnal,
Dél-Koreával, Hollandiával

és egy csomó más,
kissé fura országgal --,

de sok más ország tart felfelé

és jobbra, hogy csatlakozzon hozzánk,

tehát mi vagyunk a példa arra,
ha úgy tetszik, milyen lesz a jövő

energiafogyasztása a többi országban.

És most teszek az ábrára
néhány rózsaszínű vonalat is,

mely jobbra le mutat.

Ezek az egyforma
teljesítményfogyasztás vonalai

egységnyi területre vonatkozóan,
amit watt per négyzetméterben mérek.

Itt van például a középső vonal,

0,1 watt per négyzetméter,
ekkora volt a teljesítményfogyasztás

per területegység Szaúd-Arábiában,
Norvégiában, Mexikóban -- rózsaszínnel --

és Bangladesben 15 évvel ezelőtt,

de ma a világ népességének fele
olyan országban él,

mely már a vonal fölött van.

Az Egyesült Királyság fogyasztása 1,25

watt per négyzetméter.

Ennyi Németországé is;
Japán picit többet fogyaszt.

És most

lássuk, mért érdekes ez. Hogy mért érdekes?

Nos, a megújulókat
ugyanabban az egységben mérjük,

mint az energiaforrások
többi fajtáját,

és a megújulókkal kapcsolatosak
a fő elképzelések arról,

hogyan mondhatnánk le a 90%-ot kitevő
fosszilis energiahordozó használatáról.

Hát akkor nézzük a megújulókat.

Az energianövények hozama
fél watt per négyzetméter

európai éghajlaton.

Mit jelent ez? Talán számítottak is erre

az eredményre, tekintve azt, amit
a energiaültetvényekről mondtam

az imént.

Nos, 1,25 wattot fogyasztunk
négyzetméterenként.

Ez azt jelenti, hogy
még ha beborítanánk is

az egész Egyesült Királyságot
energianövényekkel,

akkor sem lenne elég a mai
energiafogyasztáshoz.

A szélerő egy kicsit többet produkál,

2,5 watt per négyzetmétert,
de ez csak kétszer annyi,

mint az 1,25 watt per négyzetméter,

ha tehát azt akarnánk, hogy a teljes

energiafogyasztást

szélfarmokkal fedezzük,
akkor a fél ország szélfarm lenne.

Megjegyzem, az állításaimat
adatok támasztják alá.

Nézzük most a napenergiát.

A tetőre szerelt nappanelek

kb. 20 watt per négyzetmétert
produkálnak Angliában.

Ha igazán sokat akarunk kihozni belőlük,

akkor a hagyományos
bajor módszert kell követni,

vagyis le a tetőről, és befedni a földeket is

nappanelekkel.

A szolárparkok, mivel a panelek közt
helyet kell hagyni,

kisebb hozamúak. Ezek kb. 5 wattot

adnak négyzetméterenként a földeken.

És íme egy szolárpark
Vermontban, melynek tényleges

hozama 4,2 watt per négyzetméter.

Ne feledjük, itt ahol vagyunk,
1,25 watt per négyzetméter kell:

szélfarmok 2,5 W, szolárparkok kb. 5.

Tehát akármelyik
megújíthatót választjuk is,

az üzenet az, hogy mindegy milyen
arányban keverjük őket,

ha ezekkel akarjuk kielégíteni
az Egyesült Királyság fogyasztását,

akkor be kéne fedni

az ország kb. 20-25%-át

megújíthatókkal.

Én nem azt mondom, hogy ez rossz ötlet.

De figyelembe kell venni a számokat.

Egyáltalán nem vagyok megújulóellenes.
Imádom a megújulókat.

De a számtant is szeretem. (Nevetés)

Ha a napenergiát sivatagokból nyerjük,

területegységenként nagyobb
teljesítményt kapunk, mert

nincsenek felhők,

ezért az ilyen létesítmények elérik
a 14 watt per négyzetmétert;

pl. ez itt 10 watt per négyzetmétert ad,

ez a spanyol pedig
5 watt per négyzetmétert.

Kissé nagyvonalúan
számolva a napenergiával,

azt hiszem, teljesen reális a 20 watt

per négyzetméter. Ez igazán szép.

Persze Nagy-Britanniában
nincsenek sivatagok.

Egyelőre. (Nevetés)

Összefoglalom az eddigieket.

A megújulók, fáj ezt mondanom,
túlságosan szétszórtak.

Mindnek kicsi a teljesítmény
per területegység értéke,

amit tényként kell elfogadnunk.

Ha tehát azt akarjuk,
hogy a megújulóknak

lényeges szerepük legyen
egy olyan országban, mint

az Egyesült Királyság, akkor
a mai fogyasztás mellett

úgy kell elképzelni
a megújulós létesítményeket,

hogy azok országméretűek --
nem egész országnyiak,

de egy részét jelentik az országnak,
jelentékeny részét.

Vannak más olyan opciók is
az energiatermelésre,

amelyek nem fosszilis alapúak.

Itt van például az atomenergia,
ez pedig az Ordnance

Survey hivatalos térképe, itt látjuk
a Sizewell B atomreaktort

egy kék négyzetkilométer belsejében.

Ez egy gigawatt egy négyzetkilométeren,

ami 1000 watt per négyzetméterre jön ki.

Tehát ez a speciális mérce
az atomenergiát

kevésbé tolakodónak mutatja
a megújulóknál.

Persze vannak más mércék is,
és az atomenergiának

problémái vannak a népszerűséggel.

De ugyanez áll a megújulókra is.

Itt egy felvétel egy mozgalmas
egyeztetési eseményről

egy Penicuik nevű kisvárosban
Edinburgh mellett,

melyen penicuiki gyermekek örvendezve

égetik el egy szélkerék mását.

Az emberek tehát antimindenfélék,
de muszáj

minden opciót szem előtt tartani.

Mit tehet egy olyan ország,
mint a miénk az ellátási oldalon?

Azt mondanám, hogy
ez a három opciónk van:

a saját megújulóink és --
tudva, hogy ezek csaknem

országméretűek -- más népek megújulói,

szóval visszamehetnénk, és nagyon
udvariasan elbeszélgethetnénk azokkal,

akik a diagram bal felső
részén vannak, mondván:

"Ööö... nem szeretnénk megújulókat
a hátsó udvarunkban,

ööö... nem tarthatnánk ezeket
inkább az önökében, kérem?"

És ez egy komoly opció.

Egy módja annak, ahogy
a világ kezelhetné ezt a kérdést.

Olyan országok, mint Ausztrália,
Oroszország, Líbia és Kazahsztán

lehetnének a legjobb barátaink
a megújulók tekintetében.

A harmadik opció pedig
az atomenergia.

Ezek voltak a szolgáltatási oldal opciói.

Azon kívül, hogy a szolgáltatói
oldalon nyomjuk a pedált,

mert ne feledjük, sok kell belőlük,

hiszen pillanatnyilag

az energia 90%-át a fosszilis
energiahordozók adják.

A pedál nyomásán kívül
más módja is szóba jöhet

a probléma megoldásának, nevezetesen,
csökkenteni lehetne az igényt,

és ez jelentheti
a népesség csökkentését --

nem tudom,
hogy lehetne ezt megoldani --,

vagy az egy főre jutó
fogyasztás csökkentését.

Beszéljünk hát arról a három eszközről,

mely segítségünkre lehet
a fogyasztói oldalon.

Első a közlekedés. Íme a fizikai alapelvek,
melyek megmondják,

hogyan csökkenthető
a közlekedés energiafogyasztása.

Gyakran hallunk efféléket:
"A technológia mindent megold.

Készíthetünk olyan járműveket,
amelyek százszor

hatékonyabbak." És ez majdnem igaz.
Mutatom is.

Az energiafogyasztás egy ilyen
tipikus tank esetében

80 kilowattóra per 100 utaskilométer.

Ilyen egy átlagos európai kocsi.

80 kWh. Tudunk építeni valamit,
ami százszor

jobb ennél -- a felsorolt
fizikai alapelvek alkalmazásával?

Igen. Itt látjuk. Biciklinek hívják.
80-szor kevesebb energiát

fogyaszt, és bioüzemanyaggal megy:
gabonaszelettel.

(Nevetés)

És vannak köztes opciók is,
mert elképzelhető, hogy

a tankos hölgy azt mondaná: "Nem, nem,

ez életmódváltozás! Kérem,
ne változtassák meg az életmódomat."

Nos, arra talán rá tudnánk venni őt,
hogy vonatra váltson,

ami még mindig sokkal
hatékonyabb az autónál,

ami azért mégis életmódváltozás,

vagy itt az ökoautó, balra fent.

Kényelmesen elfér benne egy tinédzser,

alacsonyabb, mint egy terelőkúp,

és majdnem olyan hatékony,
mint egy bicikli,

feltéve, hogy nem mész többel
24 km/h-nál.

A köztes tartományban
realisztikusabb opciók

is adódnak a közlekedési megoldásra:
az elektromos járművek,

így az elektromos bicikli és
a villanyautó a középmezőnyben,

ezek úgy 4-szer energiahatékonyabbak

a standard benzinhajtású tanknál.

A következő eszköz a fűtés.

Nagy-Britannia energiafogyasztásában
a harmadik nagy rész a fűtés,

mely főleg a családi otthonok

és más épületek fűtésével és
vízmelegítésével kapcsolatos.

Ez itt egy tipikus, ócska brit ház.

Ez az én házam, előtte áll a Ferrarim.
(Nevetés)

Mit lehet ezzel kezdeni?

Nos, fel vannak írva
a fizikai törvények,

amelyek megmondják mit --
hogy az energiafogyasztás

hogy függ azoktól a dolgoktól,
amiken változtatni tudsz.

Változtatni tudod
a hőmérséklet-különbséget

a kinti és a benti között,
mert van ez a

figyelemreméltó technológia,
a termosztát.

Fogod, és eltekered balra,

és a házad energiafogyasztása
máris csökkenni fog.

Kipróbáltam: működik. Egyesek
ezt életmódváltásnak hívják. (Nevetés)

Lehet fogadni szöszözőket is,
hogy csökkentsék a hőszivárgást

az építményben --
szöszt a falakba, szöszt a tetőbe,

és egy új bejárati ajtót, stb.,

de az a szomorú igazság --
ezzel pénzt spórolunk --

nem ez a szomorú, ez jó.
A szomorú igazság az, hogy

csak 25%-kal csökken
az épület hőszivárgása,

ha megtesszük ezeket
a hasznos változtatásokat.

Ha igazán közelíteni akarjuk a svéd

építési normákat, akkor egy ilyen
ócska ház esetében, mint ez,

külső hőszigetelést kell tenni az épületre,

ahogy ennél a londoni
tömbháznál is látjuk.

A hő hatékonyabban
közvetíthető hőszivattyúval,

mely egy kevés elektromos
energia segtségével

hőt képes mozgatni a hidegebb
kertből a ház belsejébe.

A harmadik fajta igényoldali opció,
amelyről beszélni szeretnék --

az energiafelhasználás
csökkentésének harmadik módja --,

a mérőórák leolvasása.

Sokat beszélnek mostanában
az okos mérőkről,

de magunk is megtehetjük, amit azok.

Használják a szemüket és az eszüket,
olvassák le a mérőt,

és ha csak egy kicsit is hasonlítunk
egymásra, akkor megváltozik az életük.

Itt egy grafikon, amit készítettem.

Épp egy könyvet írtam
a fenntartható energiáról,

és egy barátom megkérdezte tőlem:
"Na, és mennyi energiát használsz

otthon?" Zavarba jöttem.
Fogalmam sem volt róla.

Úgyhogy elkezdtem leolvasni
a mérőt minden héten;

a régi leolvasások ott láthatók

a grafikon tetején, a 2007-esek pedig

zölddel látszanak alul,
akkor volt az, amikor

hetente olvastam le a mérőt,
és megváltozott az életem,

mert elkezdtem kísérletezni,
hogy lássam,

mi az, ami számít,
és a gázfogyasztásom

lezuhant, mert elkezdtem szórakozni

a termosztáttal és
a fűtőrendszer időzítésével,

és a gázszámlám
fele sem maradt a réginek.

Ugyanez volt az áramfogyasztással,

amikor kikapcsoltam a DVD lejátszókat,
a sztereókat

és a számítógép-perifériákat,
amelyek folyton mentek,

és csak akkor kapcsoltam vissza őket,
amikor szükség volt rájuk,

amitől egyharmadával csökkent
a villanyszámlám is.

Tehát kell egy értelmes terv.
Felvázoltam önöknek

hat fontos eszközt. Átfogó
intézkedésre van szükség, mert

az energia 90%-át
fosszilis hordozókból nyerjük.

Ezért komolyan be kell vetnünk
a legtöbb eszközt, ha nem mindet.

Az eszközök többsége kevéssé népszerű,

és ha úgy döntünk, hogy
nem élünk valamelyikkel,

jusson eszünkbe, hogy akkor

jobban be kell vetnünk a többit.

Elkötelezett híve vagyok
a felnőtthöz méltó beszélgetésnek,

mely számokon és tényeken alapul,
és azzal zárnám,

hogy bemutatom ezt a térképet,
mely azt szemlélteti,

milyen területi és egyéb
követelmények biztosítják, hogy

fejenként 16 villanykörtényit

a négy nagy lehetséges
forrásból fedezzünk.

Ha tehát akarjuk azt a 16 villanykörtét,
akkor ne feledjük, hogy

a mai teljes energiafogyasztásunk
125 villanykörtényi.

Ha azt a 16-ot szélerőből akarjuk,
akkor ez a térkép mutatja a megoldást

az Egyesült Királyságra.
Kell hozzá 160 szélfarm,

mindegyik 100 négyzetkilométeres,

ami 20-szoros növekedést jelent

a mai szélenergiához képest.

Atomenergia: ha 16 villanykörtét
akarunk fejenként, akkor

2 gigawatt kell mindegyik
rózsaszín pöttynél a térképen.

Ez 4-szeres növekedés

az atomenergia mai szintjéhez képest.

Biomassza: ha 16 villanykörte
per főt akarunk, akkor

nagyjából 3 és félszer akkora
terület kell, mint Wales,

vagy a saját országunkban,
vagy másokéban,

talán Írországban, talán másutt.
(Nevetés)

És a negyedik ellátásoldali opció
a napenergia

más népek sivatagjaiból.

Ha 16 villanykörtényit akarunk,

akkor ezekről a hatszögekről
beszélünk itt

a jobb alsó részen.

A hatszögek összterülete

két Nagy-Londonnyi,
valaki más Szaharájában,

és távvezeték is kell Spanyolországon

és Franciaországon át, hogy elhozza
az áramot a Szaharából Surreyig.

Kell egy értelmes terv.

Hagyjuk abba a kiabálást, és kezdjünk el beszélgetni,

és ha képesek leszünk a felnőttbeszédre,

készítsünk egy értelmes tervet,
és fogjunk hozzá az építkezéshez,

talán ez a szénszegény forradalom

még jó is lehet. Köszönöm, hogy meghallgattak.

(Taps)