Energia. Az emberiség egyik létszükséglete amely körülvesz minket a mindennapokban, legyen szó fűtésről, világításról, közlekedésről. Hatása nemcsak a gazdaságra terjed ki, hanem közvetlenül összefüggésbe hozható a környezet állapotával, valamint társadalmi jólétünkkel is. Ezen hatások legfőképpen városokban érződnek, amik világviszonylatban a teljes energiafogyasztás 75%-át, a teljes üvegházhatású gázkibocsátásnak pedig a 70%-át teszik ki. Jelenleg a legtöbb országban az energiaellátás nagyobb része fosszilis tüzelőanyagokon alapul, azonban a rendszer fenntarthatatlansága miatt egyre többen kezdték meg az átállást megújuló energiaforrásokra.
Ennek a tranzíciónak az egyik élharcosa az Európai Unió, amely a 2019-ben előterjesztett Európai zöld megállapodással azt tűzte ki célul, hogy 2050-re az első klímasemleges kontinens legyen. Az energiaügy a megállapodás aláírásától kezdve prioritást élvezett, azonban az orosz-ukrán háború kitörése után kiemelt hangsúlyt kapott. A konfliktus rámutatott a kontinens nagy mértékű energiafüggőségére, amely miatt az Európai Unió 2022-ben elindította a REPowerEU tervet, amely a gyorsabb, zöldenergiára való átállást szorgalmazta. A cél, hogy 2030-ra a teljes energiafogyasztás 42,5%-a megújuló energiaforrásból származzon, ebben pedig a városoknak kiemelt szerepük van.
Kihívások
A városok rengeteg problémával néznek szembe az energia területén, amelyek megnehezítik a fenntartható átmenetet. A fosszilis energiahasználat talán az első, ami az emberek eszébe jut ezzel kapcsolatban. Ez nemcsak gazdasági károkat okoz a magas energiaár-volatilitás és az ebből adódó bizonytalanság miatt, hanem környezeti és egészségügyi kockázatokkal is jár, többek között a lég- és zajszennyezés miatt.
A népességnövekedés, valamint az urbanizációs trendek hatására a városok energiaigénye folyamatosan emelkedik, amely tovább mélyíti a fennálló problémákat. Bár sokan nem gondolnak az energiapazarlásra, valamint az energiahatékonyságra, azonban ezek is kiemelt jelentőséggel bírnak. A korszerűtlen épületek, nem tudatos fogyasztás, valamint pazarló erőforrás-gazdálkodás mind gátjai az energiaátállásnak.
Energiahatékonyság és korszerűsítés
A megújuló energiák integrálása mellett az energiahatékonyság fejlesztésének is kiemelt szerepe van a városokban. Ugyanazt a feladatot kevesebb energiából elvégezni elengedhetetlen nemcsak gazdasági, de környezeti és erőforrás-gazdálkodási szempontok miatt is. A REPowerEU tervben a felülvizsgált energiahatékonysági irányelv (EU/2023/1791) kimondja az energiahatékonyság elsőbbrendűségét, amely azt jelenti, hogy minden szakpolitikai és jelentős beruházási döntés esetében ezt figyelembe kell venni. A cél, hogy 2030-ra 11,7%-kal nőjjön az energiahatékonyság, valamint hogy a közszféra éves szinten 1,9%-kal csökkentse az energiafogyasztását.
Ránézve az EU-s adatokra látható, hogy a lakóépületek 85%-a 2000 előtti és összességében 75% rossz energiahatékonyságú. Mint az a korábbi cikkünkből kiderül, Magyarországon 4 millió lakott háztartás van, amelynek a kétharmada 1980-as évek előtt épült, tehát az energiahatékonysága még az EU-s átlagtól is jócskán elmarad. Ez azt eredményezi, hogy ezekben a háztartásokban az energia jóval nagyobb arányban lesz fűtésre fordítva, mint korszerű lakóépületekben. Ezeknek a háztartásoknak elengedhetetlen az energetikai korszerűsítése, azonban az általános problémát a tüneti kezelés jelenti. Az építészfórum cikkéből kiderül, hogy a korszerűsítési beruházások 76%-a mindössze részleges felújítást jelentett, ami arra enged következtetni, hogy ezek akut, mindenképpen megoldandó problémákat orvosoltak csak és nem egy energiahatékonysági vízió keretében történtek. Ezt igazolja az a meghökkentő adat is, hogy a korszerűsítések mindössze 15-30%-a valósult meg valós energiahatékonysági célkitűzéssel.
Sok esetben az látszik, hogy a napelemes és hőszivattyús renszer mellé nincs rendes szigetelés vagy korszerű burkolathoz csak elavult fűtési rendszer tartozik. Ezek mind részlegesen növelik csak az energiahatékonyságot, azonban teljes körű megoldást nem nyújtanak. Erre nyújt megoldást a mélyfelújítás, amelynek célja, hogy a tüneti kezeléssel elért 10-30% helyett, átfogó korszerűsítéssel 60-80%-os energiamegtakarítást érjen el egy épület. Az Európai Unió is érdekelt a mélyfelújítások arányának növelésében és a Renovation Wave stratégia keretében az a célja, hogy 2030-ig a lakásfelújítási arány a 2020-as szint duplájára nőjjön. Ebben kiemelt figyelmet fordítanak a mélyfelújítási munkálatokra, valamint a fenntartható anyagok használatára.
Fontos azonban kiemelni, hogy annak érdekében, hogy az Irány az 55% intézkedéscsomagban 2030-ra meghatározott 55%-os kibocsátáscsökkentés elérhető legyen, az épületeknek 60%-kal kellene csökkenteniük a kibocsátásukat, valamint 2030-tól kezdve a korszerűsítések 70%-ának mélyfelújításnak kellene lennie. Ez egyelőre elég ambíciózusnak tűnik és kérdéses, hogy a Renovation Waveben kitűzött cél teljesítése elég lesz-e az Irány az 55% céljainak eléréséhez.
Budapest energiahatékonysági fejlesztéseit egy külsős szerv, a Budapesti Klímaügynökség koordinálja, amely 2024-ben jött létre abból a célból, hogy felgyorsítsák az energiahatékonyságot célzó beruházásokat. 2025 nyarán indul el a főváros kerületi önkormányzataival karöltve a Budapesti Zöld Panelprogramjuk, amelynek keretében 5 milliárd forintnyi vissza nem térítendő támogatást nyújtanak lakóközösségeknek energiahatékonyságot célzó beruházásokra.
Megújuló energia a városokban
A zöld energiára való átállás világszinten egyre jobban kezd elterjedni, mivel látszik, hogy sokkal fenntarthatóbb, mint a fosszilis energiahordozók. Nemcsak környezetbarátabb, de kevesebb egészségügyi kockázatot is hordoz, valamint az urbanizáció miatti energiaigény-növekedést is hatékonyabban lehet kiszolgálni a megújulók integrálásával. Európában a teljes energiafogyasztás nagyjából felét fűtésre és hűtésre használjuk, tehát ahhoz, hogy az első klímasemleges kontinens lehessünk, ezeket a rendszereket a lehető leghamarabb be kell vonni a zöld átállásba. 2023-ban a megújulók aránya mindössze 26,2% volt a fűtés-hűtés szektor végső energiafogyasztásában.
A városokban számos lehetőség kínálkozik arra, hogy a megújuló energiaforrásokat bevonják a termelésbe. A napenergia hasznosítása talán a legkézenfekvőbb megoldás erre, mint azt a horvát Karlovac példájából is láthatjuk. 2008-ban kezdte el Karlovac azt a programját, amely a megújuló energiaforrások használatát, valamint a kibocsátáscsökkentést promotálja. Ennek keretében 14 fotovoltaikus erőmű került telepítésre középületeken, amelyeknek köszönhetően a városban a megújulók részesedése a teljes energiafogyasztásból már 62%-ot tesz ki.
Magyar példaként említhető Pécs, amelynek erőműve korábban szenet és szénhidrogént használt, azonban a 2013-ban lezárult tüzelőanyag-váltás óta biomasszával (faaprítékkal és mezőgazdasági melléktermékekkel) üzemel. Ezzel a város éves szinten 450 ezer tonnával csökkentette a szén-dioxid kibocsátását, valamint a távfűtési rendszere 95%-ban karbonsemlegessé vált.
Szintén kiemelendő Szeged, ahol pár éve kezdték meg a gázalapú fűtési rendszer átalakítását geotermikusra. Jelenleg nagyjából 400 középületet és 27 ezer háztartást lát el a geotermikus rendszer, de ezt szeretnék kiterjeszteni. Fontos megjegyezni, hogy az Európai Unió lakosságának nagyjából negyede olyan területen él, ahol elegendő geotermikus energia állna rendelkezésre, azonban 2023-ban mindössze hat ország hasznosította ezt. Bár egyelőre a technológia költséges, de figyelembe véve, hogy egyes becslések szerint Magyarország teljes energiaigényének 10%-át is fedezhetné az országban lévő geotermikus energia, így hosszabb távon komoly lehetőséget jelenthet a hazai energiafüggetlenség növelésére és a fenntarthatóbb energiaellátás megteremtésére.
A megújuló energiaforrások mellett egyre nagyobb figyelem irányul azokra az eddig kihasználatlan erőforrásokra is, mint például a hulladékhő, amely értékes kiegészítője lehet a zöld átállásnak. A hulladékhő hasznosítása azt a folyamatot jelenti, amikor a meglévő ipari folyamatok során keletkező hőenergiát, amely általánosságban csak elveszne, fejlett technológia segítségével visszanyerik és más célra használják. Sok esetben ezt távfűtésre használják fel, amely jelentős költség- és kibocsátáscsökkentést eredményez.
A megújulók integrációját, valamint az energiahatékonyságot segítik elő a városokban egyre jobban elterjedő okoshálózatok. Ezek olyan fejlett elektromos rendszerek, amelyek a modern technológiát (AI-t, okosszenzorokat, infokommunikációs eszközöket) használva hatékonyan és fenntarthatóan képesek termelni, tárolni és elosztani energiát. A hagyományos energiahálózatokat olyan működésre tervezték, ahol a hagyományos fosszilis erőművek rugalmasan szabályozható és tervezhető módon termelnek áramot, amely egyirányúan a végfelhasználó felé áramlik. Tekintve, hogy a megújuló energiaforrások nem egyenletesen termelnek áramot, ezek integrációja a hagyományos energiahálózatokba egyes esetekben energiatöbbletet, máskor energiahiányt okozhat.
Többek között erre a problémára is jelentenek megoldást az okoshálózatok, amelyekben a fogyasztók nemcsak felhasználók, hanem áramtermelők is lehetnek. Ez a kétirányú energiaáramlás kompenzálja a hálózat teljesítményingadozásait azzal, hogy dinamikusan kiegyensúlyozza a keresletet és a kínálatot, valamint integrálja a megújuló energiaforrásokat. Az okoshálózatok nem csupán a költségeket csökkentik, de az üvegházhatású gázok kibocsátását is, valamint növelik az erőforráshatékonyságot, ezzel is hozzájárulva a fenntarthatósági szint emelkedéséhez.
A Johan Cruijff ArenA amszterdami labdarúgó-stadion okoshálózati megoldása egy tökéletes gyakorlati példa az ilyen típusú rendszerek alkalmazására. A 2019-ben megvalósult, The Mobility House által koordinált jármű-hálózat (vehicle-to-grid) projekt keretében villamos járművek akkumulátorait használják energiatárolásra és -visszatáplálásra. Ezzel a megoldással a magas energiaigényű mérkőzések (például Bajnokok Ligája) alatt kevesebb áramot kell közvetlenül a hálózatból kivenni a stadion üzemeltetéséhez, mivel az elektromos járművek képesek helyettesíteni az áramszükséglet egy részét. A technológia emellett áramtárolási megoldásként is szolgál, amely kiegészíti a meglévő akkumulátortárolókat, ezzel is erősítve a stadion energiabiztonságát. Előző cikkünk a labdarúgás és a fenntarthatóság összefonódásáról szólt, amelyben több, stadionokban megvalósuló gyakorlati példa került bemutatásra.
Az okoshálózatokon túl a jövőben egyre nagyobb szerepe lesz az energiaközösségeknek, amelyek lehetővé teszik, hogy helyi lakosok, vállalkozások és önkormányzatok közösen termeljenek, tároljanak és osszanak meg energiát. Ez egy olyan, decentralizált hálózati modell, amelyben az energia nem egy nagy központi erőműből, hanem több, kisebb forrásból származik, így kiküszöbölve a szállítás, valamint transzformálás során keletkező veszetségeket. Ezek lakossági termelés esetén általában napelemes vagy napkollektoros, tehát megújuló energián alapuló rendszerek. A decentralizált energiatermelés növeli az energiahatékonyságot, a rendszer rugalmasságát és alkalmazkodását a közösségek igényeihez, valamint csökkenti az energiafüggőséget és a környezetterhelést. A lakosság számára ez a megközelítés amellett, hogy hosszú távú befektetésként szolgál, rövid távon is költségcsökkentést eredményez.
Innovációs trendek
A fenntartható és hatékony energiahasználat megköveteli, hogy a meglévő és bevált energiaforrások, valamint energiahatékonyságot növelő technológiák mellett innovatív megoldások is integrálásra kerüljenek, amelyek adaptálhatók a városi környezet változó igényeihez, elősegítik a decentralizált energiatermelést, és hozzájárulnak a rugalmasság, megbízhatóság és környezeti fenntarthatóság együttes megvalósításához.
Ilyen innovatív megoldás lehet a mesterséges intelligencia integrálása különböző iparági folyamatokba. A Nemzetközi Energiaügynökség számításai alapján egyes szektorokban az MI használata 2035-re akár 7-8%-os energiamegtakarítást is eredményezhet. Ezt többek között a termelési folyamatok optimalizálásával, automatizációval, valamint járművek és gépek prediktív karbantartásával lehetne elérni.
Korábban már esett szó olyan fenntartható építészeti megoldásokról, amelyek innovatív fűtési és hűtési módszerek segítségével növelik az energiahatékonyságot. Ilyenek az egyre jobban elterjedő okosüvegek és intelligens homlokzatok is, amelyek integrált érzékelőkkel és vezérlőrendszerrel vannak felszerelve, amik reagálnak a hőmérséklet, a fény, az áramlás és egyéb tényezők változásaira, ezzel automatikusan alkalmazkodva a környezeti feltételekhez. Ezt a technológiát a kiterjedt üvegfelülettel rendelkező épületeken lehet igazán hasznosítani az energiahatékonyság és a beltéri komfortérzet növelése érdekében. Az Európai Unió által is támogatott Switch2Save projekt keretében olyan üvegegységek kerültek kifejlesztésre, amelyek akár 70%-kal is csökkenthetik a kiterjedt üvegfelülettel rendelkező épületek primer energiafogyasztását.
Ezek mellett megemlíthetőek még a kinetikus burkolatok is, amelyek a mozgási energiát alakítják át árammá. Rotterdam egyik kerületében használnak ilyen burkolati megoldást, amely annyi energiát képes termelni, hogy egy elektromos autó nagyjából 4000 kilométert meg tudjon vele tenni vagy 320 ember egy évig töltse vele a telefonját. Bár a technológia egyelőre nagyon költséges, 2022-ben egy négyzetméternyi kinetikus padlólap körülbelül 600 ezer forintba került, azonban a műszaki megoldás további fejlesztésével valószínűleg csökkennének a költségek és fokozható lenne a teljesítmény is.
A bemutatott példákon túl az új, költséghatékonyabb energiatárolási megoldásokra is nagy szerep fog hárulni a fenntartható energiátállásban, amelyek a megújuló energiaforrások teljesítményingadozásai miatt létfontosságúak egy stabil hálózat kiépítéséhez.
Zárszó
Az energiaszektor átalakítása nem valósítható meg elszigetelt, önmagukban álló intézkedésekkel. Szükség van egy holisztikus megközelítésre, amely ötvözi a felhasználói tudatosságot, az innovációt és a digitalizációt, ezáltal egységesen támogatva a dekarbonizációs törekvéseket. Ennek a folyamatnak a városok kulcsszereplői, amelyek nemcsak a probléma forrásai, de egyben a megoldás motorjai is. Az energia jelen van minden rendszerben, és hatása kiterjed a környezeti, gazdasági és társadalmi folyamatokra egyaránt, ezért a fenntartható jövő elképzelhetetlen a városi energiarendszerek átgondolt megújítása nélkül.
A Fenntarthatóság és innováció a városokban című sorozatunk eddig megjelent cikkei:
- Fenntarthatóság és innováció: városok
- Fenntarthatóság és innováció: zöldfelületek
- Fenntarthatóság és innováció a városokban: körfogásos városgazdálkodás
[A sorozat szerkesztői: Büki Bence, Szomolányi Katalin, Vida Melinda és Zöld Mihály]
