tanulmány
Szerzők: Schváb Zoltán - Telekesi Tibor – Dr. Főglein Katalin Anikó
Fosszilis tüzelőanyagok hatása a környezetre
Természetes környezetünket elemekre oszthatjuk, mint talaj, víz, levegő, élővilág, táj, míg szennyezőként ide tartozik a káros anyagok mellett a hőmennyiség, a zaj és a fény is. Mesterséges környezetünk épített, ugyanakkor ennek megóvása hasonlóképpen fontos, mind az egyén, mind a közösség szempontjából. Az ártalmak több csoportját is megkülönböztetjük, ezért a csökkentésükre tett erőfeszítéseink is más-más irányba mutatnak. A környezeti elemeket szennyezheti közvetlenül egy, de akár az összes közlekedési alágazat is egyszerre.
A közlekedésből eredő légszennyezők lehetnek (a) egészségkárosítók (p. NOx, illékony szerves vegyületek), korom, kisméretű szállóporok (Particulate Matter, PM)), (b) klímaváltozást okozó üvegházhatású gázok (ÜHG; pl. CO2, N2O, CH4), (c) ózonbontók (fluorozott szénhidrogének) vagy (d) savas esőt okozók (NO2, SO2). A talajt a vasúti közlekedésből, míg a vizet a hajózásból származó olaj mérgezheti. A repülésből származó NO2 is ózonbontó, ugyanakkor a kibocsátott infrahangok rezgésbe hozzák az élőlények szerveit, megzavarva azok működését. A vízi élővilágot a szonárok ultrahangja veszélyezteti. A közúti közlekedés károsanyag-kibocsátása egészségünket fenyegeti, míg zaja és az utak megvilágítása miatti fényszennyezés a természetes bioritmusunkat boríthatja fel. A tájat az úttestek, repülőterek, kikötők, alagutak építése változtatja meg, de a létrehozott mesterséges környezet is veszélyben van. A savas esők beton- és vaskorróziót okoznak, míg a korom lerakódik a falakra, befeketítve azt. A kibocsátott NO2 és SO2 fotokémiai reakciójában kisméretű szállópor képződik (PM1), amely a véráramba kerülve főként légúti tüneteket okoz, de vérrögképződéssel, érszűkülettel akár szív- és érrendszeri betegségeket, vagy demenciát is kiválthat. A klímaváltozás következménye a gyorsan változó, szélsőséges időjárás, amely a legkülönfélébb haváriákkal szembesíti a katasztrófavédelem dolgozóit világszerte, az aszály okozta erdőtűztől a hurrikánok, heves esőzések következtében létrejövő áradásig, földcsuszamlásig, illetve a melegedés okozta jégsapkák, gleccserek felolvadása miatti tengerszint-emelkedésig.
Nemzetközi kitekintés és a hazai helyzet
Az ENSZ 1992-ben készítette el az Éghajlatváltozási keretegyezményt, amelyet időről időre felülvizsgálnak és újabb, egyre szigorodó klímavédelmi célokat fogalmaznak meg. A legszélesebb körben ismert Párizsi Megállapodást 2015-ben írták alá, és 195 ország ratifikálta. Jelenleg a globális átlaghőmérséklet emelkedése 0,2 C°/évtized sebességnél jár és összességében meghaladta az 1 C°-ot az iparosodás előtti szinthez képest. A Párizsi Megállapodás 2030-ig hármas éghajlat- és energiapolitikai célokat kitűzött ki. Magyarországon a klímavédelemről szóló törvény 2020. évben lépett hatályba (2020. évi XLIV. törvény) és megállapította, hogy „a klímaváltozás és a mind gyakoribbá, intenzívebbé váló szélsőséges időjárási jelenségek napjaink legfontosabb kihívásai közé tartoznak”. Hazánk vállalta, hogy az üvegházhatású gázok kibocsátását legalább 40%-kal csökkenti 2030-ig az 1990. évihez képest; 2030-at követően a végső energiafelhasználás 2005. évi szintet meghaladó növekedése esetén a növekményt kizárólag karbonsemleges energiaforrásból biztosítja; a bruttó végső energiafogyasztásban legalább 21%-os megújuló energiaforrás-részarányt ér el a 2030. évig; 2050-re eléri a teljes klímasemlegességet, azaz az üvegházhatású gázok még fennmaradó hazai kibocsátása, valamint elnyelése 2050-re egyensúlyba kerül.
E-mobilitás hatása az ÜHG-kibocsátásra
Az e-mobilitás előnye, hogy a járműnek nincs szennyezőanyag-kibocsátása a helyszínen, ugyanakkor az elektromos energia előállítása során keletkező káros anyagok nagymértékben függenek az adott ország energiamixének összetételétől.
1. ábra Tervezett CO2-kibocsátás [1]
Az energia előállítása a tüzelőanyag felhasználása szerint lehet fekete (szénből), szürke (fosszilisból, ÜHG-kibocsátással) kék (fosszilisból, ÜHG-kibocsátás nélkül) és zöld (megújuló forrásból). Európában az ÜHG-k kibocsátása 23%-kal csökkent 1990. óta, azonban a közlekedésé összességében 17%-kal nőtt. Megállapítható, hogy bár a Párizsi Egyezmény célértékeit az országok nemzetenként különböző mértékű vállalásai adják, a törekvésnek mégis globális hatása van. Megfelelő mértékű cselekvés nélkül (with existing measures, WEM) a klímaváltozás hamarosan megállíthatatlanná válik. A jelenlegi cselekvési tervekkel 3-4 C° globális átlaghőmérséklet-emelkedésre van kilátás (1. ábra), ami visszafordíthatatlan változásokhoz vezethet. Ezért az Európai Unió és Magyarország is törekszik a megegyezésben meghatározott céloknál nagyobb mértékű zöldítésre, védve a környezet elemeit és az emberiséget. Hatékonyabb cselekvési pályát választva (with additional measures, WAM) többféle fenntartható közlekedési és technológiai megoldásra támaszkodhatunk, például az energiahatékonyság és az energiatároló kapacitások növelése, a károsanyag-kibocsátás csökkentése, az alternatív üzemanyagok arányának növelése, az elektromos energia alapú társadalom kiépítése, a levegő tisztán tartásának előtérbe helyezése és a lehető legnagyobb mennyiségű víz itthon tartása az aszály ellensúlyozására.
Jedlik Ányos Terv és Cselekvési kiegészítése
Kormányunk átfogó e-mobilitási stratégiát tervezett 2015-ben a Párizsi Megállapodás ratifikálása után. A Jedlik Ányos Terv és annak Cselekvési kiegészítése széles körűen mérte fel a zöldítés lehetséges útvonalait a hazai kutatás-fejlesztési potenciálra alapozva, a dekarbonizációs, zéró emissziós technológiáktól, elektromos járművek és hajtáslánc kidolgozásától a támogató jogszabályi környezeten, az alapinfrastruktúra tervezésén és kiépítésén, a mintaprojektek szervezésén át a tesztpálya kiépítéséig. Megvalósulás esetén csökken a károsanyag-kibocsátás és a környezet terhelése, bevezetésre kerülnek a kifejlesztett innovációs technológiák és modernizálódik a közösségi (városi és elővárosi) közlekedés.
A Jedlik Ányos Tervhez vertikális irányban kapcsolódnak az elektromos áram termelésével és felhasználásával kapcsolatos ipari és szolgáltatói rendszerek. A hazai villamos energia termelésének zöldítése együtt jár a modernizálással, és a fogyasztói helyhez közeli, decentralizált előállítással. Az agro-photovoltaikus (PV, APV) kiépítés és az akkumulátorokban tárolás a mezőgazdaság és az ipar számára is elősegíti a hatékony felhasználást, időben esetlegesen elválasztva a keletkezéstől. A támogató jogszabályi környezet lehetővé teszi a járműipar számára az innovációk bevezetését és az alkatrészek előállítását hazai környezetben, rövidítve így a beszállítói láncot. A járműkereskedelem online irányba mozdult el a járvány ideje alatt, megerősítve az autószalonok számának csökkenő tendenciáját. Az online kapcsolódás a fedélzeti rendszerekben is megjelenik, az e-mobilitás elterjedése maga után vonja az egyre magasabb szintű önvezető (0-5 szint; Society of Automotive Engineers, SAE), autonóm irányítású (Advanced Driver-Assistance Systems, ADAS) járművek számának növekedését, amelyek a hálózat további decentralizálását és az elektromos energia tárolásának lehetőségét biztosítják az okostöltésű megoldásokkal. A Jedlik Ányos tervben horizontálisan kapcsolódnak össze az e-taxi és autómegosztó szolgáltatások az okos városok intelligens közlekedésével és a villamos energia decentralizált, elektromos járművekben történő tárolásával (Vehicle to Grid, V2G), amely lehetővé teszi az energia termelésének, tárolásának és felhasználásának térbeli és időbeli szétválasztását. A zöldítés másik iránya a hidrogén alapú, tüzelőanyag-cellás közlekedés, amely szintén az elektromos fedélzeti rendszerek elterjedését eredményezi, ugyanakkor mind a hidrogén, mind az elektromos áram kizárólag akkor képes zöldítési célokat szolgálni, ha megújuló forrásból származik.
Környezeti elemek károsításának mérőszámai
Első összesítő mérőszámunk, ha a járművek életciklus-elemzésében a fenntartható fejlődés szempontjából a kezdőponttól a végpontig vesszük figyelembe a hatótényezőket. Egy hagyományos személygépjármű anyagfelhasználása a teljes életciklusa során a gyártástól az újrahasznosításig kb. 46 g/km CO2 kibocsátással jár, míg ugyanezen típus Plug-in hibrid esetében 62, a teljesen elektromos változatban 64 g/km. A teljes energia-felhasználása a jármű élete során a forrástól a tankig és a tanktól a kerekekig a hagyományos jármű esetén 200 g/km. A megújuló energia felhasználásával a Plug-in hibrid 120, míg a tisztán elektromos mindösszesen 10 g/km CO2 kibocsátást okoz, zöld áramot feltételezve forrásként. A hagyományos jármű anyag- és energiafelhasználását életciklusa folyamán 100%-nak tekintve a zöldáramú plug-in 25%-kal, míg a zöldáramú elektromos változat 70%-kal kevesebb CO2-t termel. Elektromos járművel szürke áram esetén ez a nyereség 15%. A szénalapú, fekete áram esetében 20%-os plusz CO2 kibocsátás-növekedéssel szükséges számolnunk [2].
Második összegző mérőszámunk lehet a Túlfogyasztás Napjának évenként meghatározott dátuma. A kutatók számolják a természetes újratermelődés és a tényleges fogyasztás arányossági jellemzőjeként mind globálisan, mind országokra lebontva, figyelmeztetésül, hogy a környezeti elemek, természeti kincseink, mint erőforrások, kimerülhetnek. Minél hamarabb jön el egy évben ez a nap, annál többet él fel az emberiség a jövő generáció erőforrásaiból az év hátralevő részében. 1970-ben még december végére esett, azaz az emberiség megközelítőleg ugyanannyi forrást használt fel, mint amennyit a Föld képes volt egy év alatt megtermelni. 2019-ben már csak július 29-éig tartottak ki az egy évre jutó erőforrások. Azonban a koronavírus miatti fogyasztáscsökkenés 2020-ban 3 héttel későbbre, augusztus 22-ére csúsztatta vissza a globális dátumot. Hazánk sajnos a 2020. tavaszi leállása ellenére is csak megtartani volt képes a saját, egyébként is nagyon korai dátumát, 2019. és 2020. években is június 14-re elfogyasztottuk az országunkban egy év alatt megtermelhető erőforrásokat [3].
Környezeti elemek és az e-mobilitás
A 2020. tavaszi leállás a közlekedés összes alágazatát forgalomcsökkenéssel érintette. Ennek következtében redukálódott a közlekedésből eredő károsanyag-kibocsátás, ami hazánkban főként az NO2 és PM10 koncentrációjában volt nyomon követhető (2. ábra).
2. ábra NO2 és PM10 koncentrációjának változása a 2020. tavaszi lezárás következtében [4, 5]
Magyarország földrajzi elhelyezkedése következtében a levegő tisztulásához erősen szeles-esős időjárás szükséges, amely képes kifújni, kimosni a légkörből a Kárpát-medencében megrekedt szennyezőanyagokat. A szél és az eső elmaradása esetén a kibocsátott káros anyag hosszú ideig megmarad országunk légterében. Ezért történhetett meg, hogy a tavaszi leállás alatt az időjárásra korrigált és a lakossággal súlyozott NO2-koncentráció hazánkban mindösszesen 19%-kal csökkent a leállás idején az előző évihez képest, míg az európai átlagcsökkenés ennek közel duplája, 37% volt. Megállapítható az is, hogy a PM10 koncentrációja ugyanezen időszakra vonatkozóan a Kárpát-medencebeli elhelyezkedés miatt Magyarországon 3%-kal nőtt, míg Európában visszaesett, átlagosan 12%-kal. Sajnálatos tény, hogy hiába csökkentjük rövid időre a kibocsátást, ha a táj, mint környezeti elem, megakadályozza a tisztulást. Amit kibocsátunk, az hosszú ideig velünk marad. Ezért lenne annyira fontos országunk számára az e-mobilitás, mert hosszú távon csak ez biztosítja a károsanyag-kibocsátás csökkentését.
Az e-mobilitás kihat a közlekedés mind a 4 alágazatára. A vasút által szennyezett talaj megtisztítása és a táj rekultiválása tetemes költséggel jár. A villamosított vonalak nagymértékben csökkentik ezt az anyagi és környezeti terhet. A nap energiájának felhasználása országunk klímastratégiájának egyik pillére, ugyanakkor van még sokféle lehetőség a napelemes rendszerek felhasználására, amelyek hatékony térhasználat esetén az energiatermelés mellett terményeket, vagy plusz területet is szolgáltatnak. Fontos megemlítenünk a Magyarországon kifejlesztett tetőcserepek mellett a szintén hazai fejlesztésű napelemes térköveket (Platio), amelyeket már kikötőkben is alkalmaznak, de az autópályák is lefedhetők napelemekkel, vagy a járművek is kapnak szolár borítást. A napelem paneleket el lehet helyezni a földön és a mezőgazdaság is használ rendszeresen fóliasátrakat, hogy megvédje a növényeket a közvetlen napsugárzástól, ugyanakkor ezek mára elavult technológiának számítanak. A modern agrofotovoltaikus (APV) rendszerek kombinálják a napelem-paneleket a növénytermesztéssel és az üvegházakkal (Smartkas). Kihasználják a teret, ahol egyszerre történik az energia termelése és a mezőgazdasági termények előállítása. A panelek védenek a közvetlen napsugárzástól és csökkentik a párolgási veszteséget. Ha két hektár területünk van és az egyiken energiát termelünk, a másikon terményeket, akkor 100+100=200%-ot vagyunk képesek elérni. Azonban ha két hektárra egyidejűleg telepítünk napelemeket és ültetünk terményeket együttesen, akkor terménytől függően, a búza esetén 320%-os, míg a burgonyára és a napelem-panelekre együttesen vonatkoztatva 372%-os termésátlaggal kalkulálhatunk. Az APV tehát az új varázs-szó.
3. ábra Hajózás károsanyag-kibocsátásának felhőképző szerepe [6,7]
Az e-mobilitás a hajózásban is egyre inkább teret nyer. Ezt a folyamatot elősegíti, hogy 2020-tól a bunkerolaj kéntartalmát a 3,5%-os értékről csökkentve 0,5%-ban maximálta az International Maritime Organization (IMO). Ez az intézkedés jelentősen megdrágította az üzemanyagot, és reálisabb alternatívává tette az elektromos, illetve tüzelőanyag-cellás hajómotorokat. A vízi közlekedés legnagyobb problémája az olajszennyezés. Ez származhat vízi balesetből, de adódik a hajó gépterein áthaladó, különféle olajtartalmú folyadékokat szállító csővezetékek tömítetlenségei miatti szivárgásból is. A hivatalos szabályozás szerint az olajos fenékvizet még olajtalanítás után is tilos a folyóba engedni. Ez a probléma megszűnik az elektromos hajómotor alkalmazásával. A hajók által kibocsátott NOx és SO2 kémiai reakcióban PM2,5 szennyezőanyaggá képes alakulni, amelynek felületén adszorbeálódik a vízpára, így a hajózásnak fontos szerepe van a felhőképződésben.
Aeroszol nélkül nincs eső
2020 tavaszán, március első felében még a sokéves átlag feletti mennyiségű csapadék hullott országunkban, azonban március második felétől aszályos időjárás következett, a csapadék mennyisége jóval elmaradt a sokévi átlagtól. Visszagondolva a vízi közlekedésnél említett NOx és PM2,5 csapadékképző szerepére, elmondhatjuk, hogy az elektromobilitás legnagyobb hátránya, ami az előnye, a tiszta, károsanyag- és aeroszol-mentes levegő. Ha nincs részecske, aminek a felületére kondenzálódhat a pára, akkor nem fog esni az eső. Ha nincs aeroszol, nincs eső!
4. ábra 2020. tavaszán hullott csapadék mennyisége [8]
És ez az egész világra igaz volt 2020 tavaszán. Ha a Duna vízgyűjtő területein a közlekedés leállása miatt csökken a kisméretű részecskék koncentrációja a levegőben, így nem esik az eső, akkor csökken a Duna vízhozama is. Az e-mobilitás következménye a jövőre nézve a kevesebb eső mellett a folyók kevesebb vízhozama lesz. Ugyanakkor a közlekedés megindulásával eltolódva, nyáron a megszokottnál több eső esett a vízgyűjtő területen, így a Dunán 2020 augusztusában szokatlan árhullám vonult le.
Az e-mobilitás előnyei és hátrányai
Az elektromobilitás a tiszta, energiahatékony és okos közlekedés korát hozza el, biztonságban érezheti magát minden résztvevő. Az e-mobilitás áldása sok szinten jelentkezik. Az okos városokban a hálózat lehetővé teszi a dolgok internethez kapcsolódását (IoT Internet of Things). Az összefüggő, mesterséges intelligencia által vezérelt és optimalizált rendszerekben javul a közlekedés-biztonság, hatékonyabb a közlekedés szervezése, az energia- és az anyagfelhasználás. A károsanyag-kibocsátás csökkentése a klímastratégia eleme, amely önvezető, autonóm elektromos járműveken alapul. Az első szinten a jármű meg tudta mondani, hogy hol van (GPS), míg a második szinten azt is el tudja mondani, hogy milyen állapotban van (On Board Diagnistic, OBD). Jelenlegi fejlettségi szinten képes beazonosítani a közlekedés többi résztvevőjét (ADAS, önvezetés 3-4. szint/SAE). Az okos városokban az egymással kommunikáló közlekedési eszközök azt is fogják tudni, hogy a másik jármű milyen állapotban van, azaz szükséges-e veszélyre felkészülni, vagy hol van szabad parkolóhely.
Az e-mobilitás átka, hogy nem lehet egyszerre mindenkinek megfelelni. Az automatizáltság magasabb foka beszűkíti a munkaerőpiacot, a robotok szinte mindent képesek, vagy képesek lesznek elvégezni. A jövő munkavállalója informatikus, különböző szintű tudással, vagy olyan szakmája van, ami lehet, hogy ma még nem is létezik. Az e-mobilitás újfajta igényeket hoz a mindennapokba, ugyanakkor a tisztább levegő, mint említettük kevesebb esőt fog jelenteni, és a folyókban kevesebb vizet. A megoldás az innováció és a felkészülés a jövő kihívásaira. A munkaerőpiacra informatikusok képzése több szinten, a közlekedésben az aktuális legújabb és legjobb technológiák, gyakorlatok átvétele segíthet. Az e-mobilitás gyerekcipőben jár, hiába szeretnénk megtanítani halászni, még nem bírná el a hálót. Etetni szükséges halakkal, hogy felnőhessen, megerősödhessen, aztán kiképezni professzionális halásznak. A valóságban ez az állam által nyújtott nagyfokú támogatást jelenti, melynek példája az elektromos autók vásárlásának részbeni finanszírozása.
A környezeti elemek szennyezettsége csökkenni fog, de a víz mennyisége is, ezért a víz pótlására már most szükséges elkezdeni készülni. A klímaváltozás Magyarországot az aszályos, sivatagosodó, szélsőséges időjárással rendelkező országok felé sodorja, így a legfontosabb teendőnk minél hamarabb megkezdeni a víz országhatárokon belül tartását. Erre sokféle lehetőség kínálkozik, az árvíztározók építésétől a faültetésen át, a párolgás megakadályozásáig, a tisztított szennyvíz hasznosításáig, vagy a csatornarendszerek kiépítéséig. A másik lehetőség az árnyékolás napelemekkel vagy fényvisszaverő felületek növelése fehérre festett megállókkal, sínekkel. A paletta széles, aki szeretne, az talál megoldást kicsiben és nagy léptékben egyaránt.
Forrás
[1] https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/figures/greenhouse-gas-emission-trend-projections
[3] https://ng.24.hu/fold/2020/08/22/merseklodott-a-tulfogyasztas-2020-ban/
[4] https://www.interregeurope.eu/fileadmin/user_upload/tx_tevprojects/library/file_1602583463.pdf
[5] https://energyandcleanair.org/wp/wp-content/uploads/2020/04/CREA-Europe-COVID-impacts.pdf
[6] https://earthobservatory.nasa.gov/features/Aerosols/page4.php
[7] https://science.sciencemag.org/content/371/6528/477.3?rss=1