Forrás: Másfél fok; Írta: Pieczka Ildikó – Meteorológus, a földtudományok doktora (PhD), az ELTE TTK Meteorológiai Tanszékének adjunktusa, a Másfél fok egyik állandó szerzője.
Hatalmas, eddig kiaknázatlan lehetőségek rejlenek a tengerek, óceánok energiájának kinyerésében. Becslések szerint csak ez a megújuló energia sokszorosan képes volna fedezni az egész világ energiaigényét. A jelenlegi kihívások ellenére így úgy tűnik, az óceánok villamos energia potenciáljának hasznosítása kulcsfontosságú lesz a jövőben, mivel a többi megújulóhoz képest alacsony időjárásfüggősége és jó előrejelezhetősége miatt nagyon jól ki tudná egyensúlyozni a többi megújuló energia időszakos ingadozását és kitettségét.
A megújuló energiák piaca az elmúlt évtizedekben robbanásszerű növekedést mutat az árak csökkenése, valamint a fosszilis energiaforrások környezeti hatásaival összefüggő aggodalmak miatt. Elterjedésük üteme azonban még most is lassú a fogyasztás növekedéséhez valamint a fennmaradó karbon-költségvetéshez képest. A Nemzetközi Megújuló Energia Ügynökség (IRENA) becslései szerint
az óceánok megújuló energia potenciálja többszöröse az emberiség energiaigénynek: 45 000–130 000 TWh közöttre tehető, míg a globális energiaigény 2019-ben 25 814 TWh volt.
(Az egyéb megújuló energiaforrások, így a nap- és a szélenergia potenciálja is egyébként képes lenne önmagában fedezni az emberiség energiaigényét.)
Napjainkban még csak 535 MW beépített kapacitás áll rendelkezésre az óceánok energiájának kihasználására, melynek több mint 90%-át egy francia és egy koreai árapály-erőmű teszi ki. Az IRENA szakértői ugyanakkor ennek megsokszorozódására számítanak: a beépített kapacitás 2030-ra elérheti a 10, 2050-re a 100 GW-ot is, ráadásul több európai cég vezető szerepet tölt be a területen.
Hatalmas potenciál van abban, hogy az energiamixben az óceáni megújulók szignifikáns részesedést érjenek el az európai országok közül az Egyesült Királyság, Franciaország, Norvégia és Spanyolország esetében. Mivel azonban a villamos energia nem áll meg a határoknál, és az európai hálózat már most összekapcsoltan működik, ez a termelés az egész európai energiamixben megjelenne különböző formákban.
A legtöbb megújuló energiaforrás története a régmúltra – évszázadokra, sőt évezredekre – nyúlik vissza, gondoljunk akár a vitorlásokra, akár a szél- vagy vízi malmokra, vagy épp az első napkollektorokra. Technológiai fejlődésük menetét egy időre megakasztotta a könnyen, olcsón elérhető fosszilis üzemanyagok térnyerése, de – főleg a nap- és szélenergia esetében – az elmúlt mintegy két évtizedben újbóli felfutásuk figyelhető meg.
Az óceáni energiáknál – az árapály kivételével – korai jelentős alkalmazások nem ismertek (bár a hullámzás energiájának kiaknázására Pierre-Simon Girard már 1799-ben nyújtott be szabadalmat), hiszen egyrészt az ehhez szükséges technológia sem állt rendelkezésre, másrészt felesleges is lett volna az energia távolról történő szállításán gondolkodni, mikor volt más, egyszerűbb lehetőség is. A helyzet azonban megváltozott, ezt mi sem mutatja jobban, mint hogy a 2000-es évek eleje óta az aktivitás megugrott: 2000 és 2017 között több mint 24 000 szabadalmat nyújtottak be a témában, többségüket a hullám- és árapály-energia területén.
Ez két dologra irányítja rá a figyelmet: érdemes foglalkozni az óceáni energiákkal, mivel rengeteg lehetőség rejlik bennük, ugyanakkor kihívásokkal is szolgál – műszaki, környezeti, infrastrukturális és gazdasági vonatkozásúval egyaránt. A kihívások magukban foglalják a telepítés és a karbantartás nehézségeit, valamint a megbízható működés biztosítását zord környezeti körülmények között. Környezetre gyakorolt hatásuk bizonytalanságai, az óceán „felosztásának” politikai kérdései, az infrastruktúra, az ellátási lánc, vagy a finanszírozás hiánya – mind-mind megoldásra váró feladat.
Az óceáni az egyik legkiszámíthatóbb megújuló energia
Az árapályt a Föld, a Hold és a Nap egymáshoz viszonyított mozgása vezérli, légköri hatások kevéssé befolyásolják, az energiatermelés megbízhatóan előrejelezhető. A hullámenergia kevésbé, de még így is jobban kiszámítható, mint a szél vagy nap, mivel napokkal előre pontosan előrejelezhető. Ráadásul az óceáni, szél- és napenergia különböző időpontokban áll rendelkezésre, ami csökkentheti az általános változékonyságot. A hullámenergia jól kiegészítheti az offshore szélerőműveket: a hullámzás ugyanis a szél lecsendesedése után még tovább folytatódik.
Ha pedig több helyszínen telepítjük a berendezéseket, akkor az ingadozások tovább csökkenthetők: hasonló potenciállal bíró, de eltérő tengerfenék-domborzatú, az árapály hatására másként/máskor reagáló, vagy épp a viharok által más időpontban érintett helyszínek energiatermelése kiegyenlítheti egymást, mely hasznos lehet a hálózatba integrálás során.
Szélerőművek a víz alatt?
A part menti területeken jelentős vízszintváltozással járó árapály rendszeres időközönként kiszámítható áramlásokat hoz létre. A gát két oldala közötti vízszintkülönbségből fakadó potenciális energia különbséget alakítják mozgási energiává az árapály-erőművek, melyet aztán áramtermelésre használnak. A jelenség kevés helyszínen használható ki, de maga a technológia kiforrott: az első ilyen erőmű már több mint fél évszázada üzemel Franciaországban, a működés elve a folyóvízi erőművekével egyező.
Költségei és környezeti hatásai miatt mégsem ennek a típusnak várható további térnyerése, hanem az árapály áramlatok mozgási energiáját hasznosító alkalmazásoknak.
Ezeket többféleképpen is megvalósíthatjuk (néhány példát a lenti ábrán láthatunk), az egyik igen ígéretes verziót, a horizontális tengelyű turbinákat alkalmazót úgy képzelhetjük el, mintha szélturbinákat helyeznénk a víz fenekére. Ugyan az áramlatok sebessége a légköri áramlatokénál kisebb, azonban a közeg sűrűsége nagyobb, így energiahasznosításra felhasználható. Néhány éve egy-egy ilyen turbina még csak 100 kW teljesítményű volt, napjainkra az átlagos teljesítmény 1,5 MW (a Magyarországon telepített szélturbinák 225 kW–3 MW teljesítményűek), a felskálázás pedig tovább folytatódik.
A hullámok, vagy épp az örvények energiájának, a hőmérséklet- és sókülönbségnek a hasznosítása is aktívan kutatott terület, azonban ezek eredményeire néhány évet, évtizedet még várnunk kell. Ez azonban ígéretesnek tűnik, hiszen például a meleg tengeri területeken a vertikális hőmérséklet-különbségeket kiaknázó (Ocean thermal energy conversion, OTEC) technológiával igény szerint bármikor termelhető lenne energia. Az OTEC egyelőre még csak a kutatás-fejlesztés fázisában jár, Hawaii és Japán térségében kis, 100 kW-os, és egy Kiribatinál épülő 1 MW-os demonstrációs üzemmel, de globális technikai potenciálja hatalmas, 44 000 TWh évente.
Az óceáni energiahasznosítás fejlődését főképp a part menti közösségek, valamint a távoli, kis szigetállamok (ahol az áram ára magas a távolról történő import miatt) élvezhetnék, főleg, ha összetett, holisztikus megoldásokban (pl. az energiatermelés összekapcsolása akvakultúrával, vagy a víz sótalanításával) gondolkoznak.
Nemcsak az óceánból, de rajta is termelhetünk energiát
2018-ban a világ teljes végső energiafogyasztásának mintegy 11%-át szolgáltatták modern megújuló energiaforrások (a tradicionális biomassza-felhasználás további 7%-ot tett ki), a villamosenergia-termelésnek pedig mintegy 27%-át. 2019-ben a megújuló energia beépített kapacitása globálisan elérte a 2,5 TW-ot. A Nemzetközi Energia Ügynökség (IEA) jelentése szerint 2020-ban pedig rekord mértékben, 45%-kal emelkedett az előző évhez képest az új beépített kapacitás (280 GW-tal). A rekord növekedésért elsősorban a szél- és napenergia a felelős, de az IEA szerint ez a növekedési trend lesz a standard a jövőben is. Dekarbonizációs céljaink eléréséhez a megújuló energiaforrásokra történő átállásnak tovább kell folytatódnia,
de az energiatermelésnek nem kell a szárazföldekre korlátozódnia.
A technológia érettségének fokozódásával a befektetők új területek felé is nyitnak. Mivel a Föld felszínének nagy részét vízfelületek foglalják el, logikus a terjeszkedés ezek irányába – legyen szó lebegő napelem- (melyekre egyébként már világszerte találhatunk példát, a legjelentősebbeket Ázsiában) vagy szélturbina-platformokról, vagy az óceáni energiák kiaknázásáról. Az első esetben értékes szárazföldi területeket nyerhetünk egyéb felhasználásra, míg az utóbbi esetén enyhíthetünk az energiatermelés időjárásfüggésén.
