Korunk egyik legnagyobb átverése a bioüzemanyag. Tekintve, hogy a növények csupán a napsugárzás közel 1%-át képesek hasznosítani, szemben a napelemek 20%-os hatékonyságával, a bioüzemanyag gyártás a napenergia hasznosításának legrosszabb és legkörnyezetrombolóbb módja.
Az alábbi ábra szemlélteti, hogy a napelemek 20%-os hatékonyságához képest a növények 1%-os fényhasznosítása [1] mennyire elenyésző.
A növények által megkötött napenergiának csak egy része kerül be a belőlük készült bioüzemanyagba, mivel a növényi biomassza összetevőinek csak egy része alakítható üzemanyaggá, illetve maga a betakarítási és gyártási folyamat is energiát igényel.
A végeredmény egészen elképesztő: egy hektáron (10.000 négyzetméteren) megtermelhető bioüzemanyagnak megfelelő éves energiamennyiséget 107 négyzetméternyi napelemmel elő lehet állítani!
A következő számításokat a [2] és [3] anyagok alapján végeztem:
- Kukoricából előállítható etanol: ~ 2,8 tonna etanol / hektár / év
- Az etanol energiasűrűsége: 26,8 MJ/kg
- Hektáronként előállítható energia: 75.040 MJ
- Négyzetméterre vetítve: 7,5 MJ / m2
- Napelem éves energiatermelése: 195 kWh / m2 = 702 MJ / m2
- Egy hektár biomasszatermésének megfelelő napelem: 107 m2
Ez azt jelenti, hogy a mai napelemekkel 100-szor hatékonyabban lehet a napenergiát hasznosítani, mint bioüzemanyag gyártásával, és ez még javulni fog a hatékonyságuk növelésével, mivel szerte a világon nagy összegeket fektetnek a napelemek fejlesztésébe.
Hogy a bioüzemanyagtermelés mennyire pazarló, jól szemlélteti a következő példa: ha Magyarország gázolajfelhasználását kizárólag biodízellel szeretnénk helyettesíteni, akkor ehhez az egész országot szántófölddé kellene változtatni, és 3 éves vetésforgóban az ország 33%-án termő biomasszát teljes egészében üzemanyagtermelésre kellene felhasználni [3].
Nem nehéz belátni, hogy ha az egész világ áttérne bioüzemanyagra, a Föld teljes szárazföldi területe sem lenne elég a bolygó üzemanyagfogyasztásának kielégítésére. Ráadásul a bioüzemanyag-gyártás annyira gazdaságtalan, hogy jelen árak mellett profitot sem képes termelni. Nem beszélve a természetkárosításról, amit a bioüzemanyag-alapanyagul szolgáló repce és kukorica termesztésével jár. Brazíliában már erdőket irtanak ki azért, hogy elegendő szántóföld legyen az üzemanyaggyártáshoz.
Hasznosulás
Ha figyelembe vesszük a belső égésű motorok 30% körüli energiahatékonyságát, a mérleg még rosszabb: a bioetanol, ha kocsiba tankoljuk, rendkívül rosszol hasznosul, ezzel szemben az elektromos autók motorja akár 85%-os hatásfokkal is képes hasznosítani az energiát. Ez azt jelenti, hogy a bioüzemanyag esetén a szántóföldön megtermelt energia 70%-a kárba vész a felhasználáskor. Ha ezt is beleszámoljuk az egyenletbe, akkor a két energiaforma közötti különbség (ha nem számolunk a szállítási veszteséggel) még extrémebb:
Bioetanol: 2,25 MJ/m2 hasznosulás
Napelem: 91 MJ/m2 hasznosulás (40-szeres)
Ha számolunk a szállításkor fellépő veszteségekkel is, akkor azt kapjuk, hogy a bioetanol esetén a megtermelt üzemanyag esetén a szállítás viszonylagosan alig igényel energiát, míg a napelemek által termelt ergiának kb. 75%-ából lesz mozgási energia:
Bioetanol: 2,2 MJ/m2 hasznosulás
Napelem: 80 MJ/m2 hasznosulás (36-szoros)
Összességében véve elmondható, hogy a napenergia hasznosítása legalább 36-szor hatékonyabb napelemekkel, mint bioüzemanyag előállításával. A bioüzemanyag szántóföldi munkaigényével nem számoltunk, ami szintén jelentős, valószínűleg sokkal nagyobb, mint a napelemek előállítása és a naperőmű karbantartása és területének gondozása.
Ökológiai pusztítás
A bioüzemanyagoknál a legnagyobb ökológiai hatás maga a földhasználat: ha energiaültetvények miatt természetközeli élőhelyeket szántóvá alakítanak, az élőhelyvesztést és feldarabolódást okoz, csökken a biodiverzitás, romlik a talaj szerkezete és szénkészlete, valamint a műtrágya- és növényvédőszer-használat a vizek eutrofizációját és a rovarvilág további gyengülését is erősítheti. Még akkor is, ha a bioetanol “megújuló”, a táj átalakítása és a monokultúrák terjedése sokszor a helyi ökoszisztéma-szolgáltatások (beporzás, vízvisszatartás, talajélet) rovására megy, és az indirekt földhasználat-változás miatt a klímaelőnyök is bizonytalanná válhatnak.
A napelemes energiatermelésnél ugyanannyi energiához lényegesen kisebb terület kell, és sokkal könnyebb úgy telepíteni, hogy minimális új területfoglalással járjon (tetőkön, parkolók felett, barnamezős területeken, vagy agrivoltaikával a mezőgazdasággal együtt). Összességében a bioüzemanyagok ökológiai “árát” gyakran a tájhasználat és az intenzív gazdálkodás mellékhatásai adják, míg a napelemeknél a fő kérdés inkább az, hogy hova tesszük őket: beépített felületeken többnyire kicsi a természetterhelés
Források:
[1] Photosynthetic Efficiency, Wikipedia
[2] Napelem a háztetőn – hogyan, mennyiért, mikorra?
[3] Biodízel, bioetanol előadásanyag, Dr. Bajnóczy Gábor, BME