Lakásépítés és energetika

PÉTER GYULA a Lakáspolitikai Tanácsadó Testület volt elnöke. (Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.)

Az ipari forradalom óta, alig kétszáz év alatt, a világ energiaigénye elérte az alig teljesíthető értéket. Kétségtelen, hogy új energiaforrásokra van szükség.

Magyarországon a legnagyobb hőenergia-fogyasztók a lakások és az építmények. Második helyen az ipar áll, míg a harmadik helyen álló szállítás (személy és teherszállítás összesen) ezeknek csak mintegy 10%-a.

Az ipar teljes energiaigénye folyamatosan növekszik (a volumennövekedés miatt), azonban a tulajdonosok elemi érdeke a fajlagos fogyasztás folyamatos csökkentése.

A szállítás energiaszükségletét a hidrogén hajtóanyagként történő alkalmazása (jelenleg energiacellás formában, ami villamos energiává alakítja a hidrogént) meg fogja oldani 15–20 éven belül. Ez az energiaforrás mind a korlátlanul rendelkezésre álló alapanyag, mind az emisszió szempontjából (mindkettő víz) teljes, és ami nagyon lényeges, környezetkímélő megoldást kínál. A legfontosabb szempont azonban az, hogy a multinacionális cégeknek (gépjárművek gyártói, energiatermelők és -forgalmazók stb.) is megfelelő a hidrogén, mint energiahordozó, mivel továbbra is használni tudják meglévő létesítményeiket.

Ennek a két szektornak az energiafelhasználási korlátozását a CO2- kibocsátás csökkentése miatt nemzetközi szinten is szabályozni kell (Shell 1996-os ajánlása, Kyoto 1997 stb.)

A lakásépítés energiaszükségletét (mivel magáncélú beruházásról van szó ebben az esetben) országonként, államilag szabályozni kell!

Mi a helyzet a lakások részére szükséges energiával?

A lakás energiafogyasztása teljesen más, sokkal összetettebb kérdés, mint az ipar vagy a szállítás ügye. A lakások részére nagy mennyiségű hőés villamos energia szükséges (Magyarországon több mint 400 PJ évente).

A kérdés teljes áttekintéséhez külön kell választani az energia termelését és felhasználását.

Az energia termelése

A villamosenergia-ellátás

Jelenlegi helyzet

Ennek az energiafajtának a termelése jelenleg centralizált formában történik Magyarországon, majdnem 100%-os mennyiségben, és szabályozott hálózaton keresztül jut el az állampolgárok otthonaiba (illetve egyéb fogyasztóhelyekre). A hazai helyzetet bonyolítja, hogy a termelő és az elosztó cégek jelentős része profitérdekelt külföldi multinacionális cégek tulajdonában van, így a kormányzat sem az árakba, sem a fejlesztése irányaiba nem tud beleszólni, illetve nem tudja azokat befolyásolni. Mivel az energiaigény folyamatosan növekszik, az áremelkedés ebben a konstrukcióban elkerülhetetlen.

A villamos energia termelése nagyrészt foszilis primer energiából, továbbá újabban fatüzelésű erőműben, valamint kis mennyiségben vízi energiával történik. Az energiatermelő létesítmények elhasználódtak, hatásfokuk rossz (fűrészportüzelés esetén 10% körüli).

Hazánkban csak az egyetlen nukleáris erőmű tekinthető korszerűnek, és a környezetkímélő vízi erőművünk elenyésző kapacitású. Éppen ezért is, jelen körülmények között, a várható fogyasztásnövekedés mellett a néhány éven belül villamosenergia-hiánnyal kell számolnunk! A tárolási nehézségek miatt ezen energiahordozó szabadon exportálható és importálható.

Mit lehet tenni?

  • Új erőmű (erőművek) építése elkerülhetetlen.
  • Számolni kell vízi erőművek építésével is (Nagymaros, Fadd-Dombori, Csongrád).
  • Fel kell vetni nukleáris erőmű létesítését.
  • Tiltani kell a villamosenergia-exportot.

Mindezeket a sürgős lépéseket ki teszi meg? Magáncégek vagy az állam?

Milyen forrásból finanszírozzák? Milyen következményekkel kell számolni?

A hőenergia termelése

Jelenlegi helyzet

Magyarországon az elmúlt évtizedek alatt folyamatosan (és távlati elképzelések nélkül) változott a használt és ajánlott energiahordozó. Fa, barnaszén, lignit, szénbrikett, koksz, gázolaj, PB-gáz és földgáz szolgált a lakosság hőtermelésére.

Napjainkra a legkedveltebb és legkényelmesebb energiahordozóként szinte kizárólagosan földgázt és PB-gázt használnak a háztartásokban. (Újabb jelenség, hogy a vidéki házakban visszatérnek a fa és szén korszerűtlen körülmények között történő eltüzelésére, súlyosan károsítva a környezetet.) Továbbá a „távfűtéssel” ellátott, tömbösített (betonpanel) lakásokban, korszerűtlen berendezésekben elégetett földgáz hőjét, tökéletesen elhasználódott vezetékhálózaton át, juttatják a lakásokba. Különösen súlyos a helyzet Budapesten. (Tévedés ne essék, a távhőellátás tömbösített lakások fűtésére és meleg víz szolgáltatására a legkorszerűbb és leggazdaságosabb megoldás, megfelelő berendezések és kellően szigetelt, jó állapotú csővezeték esetében!)

Mivel a földgáz túlnyomó részben importtermék (jelentős mértékben orosz eredetű), és a szolgáltató cégek külföldi tulajdonban vannak, az állampolgárok (ezáltal szinte az egész ország) teljesen kiszolgáltatott az idegen érdekeknek. Következésképpen az állam ennek az energiahordozónak az árát sem tudja befolyásolni.

A fentiekből fakadóan ez a helyzet az egyik legnagyobb lehetőségét biztosítja egyes országok részére az ipari gyarmatosításnak.

A földgáz elégetésének egyik legsúlyosabb következménye a magas CO2-kibocsátás, vagyis az, hogy súlyos környezetszennyezést okoz. A földgáz fosszilis energiahordozó, a műanyaggyártás egyik legfontosabb alapanyaga. Elégetése több mint pazarlás!

Magyarország lakásainak energiafelhasználása uniós viszonylatban rendkívül magas. Az ország fajlagosenergia-felhasználása 250–270 kWó/m2/év, többek között a nagyszámú panellakás miatt, továbbá a régi építésű, rosszul szigetelt lakások végett.

Fenti érték az uniós átlag több mint kétszerese. Németországban ez az érték 80, Ausztriában, egyes tartományokban 50.

Ezek azok az értékek, melyeket el kell érni ahhoz, hogy az államilag támogatott építési hitel megkapható legyen.

Az energiák felhasználása hőtermelésre

Mit lehet tenni az energiafelhasználás csökkentése és a jelenlegi energiahordozók kiváltása érdekében?

Nyilvánvaló, hogy kiutat fenti helyzetből a megfelelő tervezés és kivitelezés, a jobb szigetelés és az alternatív energiaforrások kiaknázása jelentheti. Lakások (elsősorban családi házak) esetében számba jöhető megoldások:

  • A passzív energiacsökkentés széles körű alkalmazása. Ez az épületek tájolása, belső kialakítása, szigetelése segítségével megoldható. Megfelelően körültekintő tervezéssel és kivitelezéssel 80–100 kWó/m2/év elérhető.
  • Természetes építőanyagok felhasználása célszerű. (Rendkívül fontos annak a meghatározása, hogy mit tekintünk a lakásépítés természetes, környezetbarát építőanyagának! Véleményem az, hogy azok az építőanyagok tekinthetők környezetbarátnak, melyek felhasználásuk során, sőt az építményből történő lebontás után sem szennyezik a környezetet.) Azonban figyelemmel kell lenni a beépített CO2 és a kibocsátott CO2 helyes arányára. Ez a két mutató egymásnak ellentmond, vagyis azok a termékek, melyeknek magas a beépített CO2-tartalma (beton, kerámia tégla és cserép), jobb épületfizikai jellemzőkkel bírnak, mint azok, melyeknek kevesebb. Fontos tudni, hogy a magasabb beépített CO2-tartalommal bíró építőanyagok használata azért ajánlott, mert az épület használata során a fűtéshez kevesebb hőenergia-igény szükséges sok évtizeden keresztül (és ezáltal kisebb a CO2-kibocsátás is). Sok esetben az építőanyagok egyedi tulajdonságai miatt el kell tekinteni ettől a szemlélettől a lakásépítésnél. (Például vörösréz felhasználása villamos vezetékeknél vagy csővezetékeknél, továbbá műanyag felhasználása a gáz- és szennyvízcsöveknél stb.)
  • Törekedni kell arra is, hogy a szigetelőanyagok sem gyártásuk, sem használatuk során ne károsítsák a környezetet. Ebből a szempontból a szálas (szilikát bázisú) szigetelőanyagok kedvezőbbek.

A lakások és építmények megfelelő kialakítását igyekszik befolyásolni egy uniós utasítás (directive). Az Európai Parlament és Tanács közös utasításának száma: 2002/91/EC (2002-12-16), mely az építmények (és lakások) hőtechnikai viselkedésével (performance) foglalkozik, és hazánkban is több éve érvényben van, azonban nem javított a hazai rendkívül magas energiafogyasztáson. Valószínűleg konkrétabb és részletesebb intézkedésekre van szükség a helyzet javítása érdekében.

Melyik alternatív energia alkalmazása célszerűbb?

„A szén, a gáz és olaj nem lehet örökké a világ három energiakirálya. Többé már nem (lenne) értelmetlen felnézni a Napra, és ránézni a szélre, valamint lenézni a tenger hullámaira.” (The Economist, 1995. október 7.)

Ideje szemléletet váltani, amíg nem késő!

Annak a kérdésnek a megválaszolásához, hogy „melyik célszerűbb”, engedjék meg, hogy bemutassak egy példát.

Az Amerikai Egyesült Államokban 1942. szeptember és 1945. augusztus között folyt a MED (Manhattan Engineer District) szigorúan titkos katonai program, amelyiknek célja az atombomba kifejlesztése volt. A program irányításával Stimson hadügyminiszter Leslie R. Grovest bízta meg, aki tengerparti véderőművek és egyéb objektumok (többek között a Pentagon) beruházását irányító, mérnök képzettségű ezredes volt akkor. Groves (akit megbízásával egyidőben dandártábornokká léptettek elő) kiemelkedő szervező volt, azonban fogalma sem volt a feladat nagyságrendjéről, még kevésbé a tudományos részletekről. (A munkában részt vevő tudósok is csak elméleti megfontolásokat tehettek, hiszen kísérleti adatok nem álltak rendelkezésre.) Ebben a helyzetben kellett Groves dandártábornoknak döntéseket hozni, olyan horderejű ügyben, amely megváltoztatta a II. világháború befejezésének időpontját.

A kérdés az volt, hogy milyen módszerrel lehetséges urániszapból U-235- ös izotóp kinyerése (mely alkalmas a bomba készítésére) fizikai módszerekkel, ipari méretekben? Lehetséges variációk: centrifugálás, hődiffúziós szétválasztás vagy mágneses szeparáció. Groves tábornagy döntése az volt, hogy mind a három technológiát alkalmazni kell egyidejűleg! Kiderült később, hogy megfelelő sorrendben mind a három technológia szükséges. (Leslie R. Groves: NOW IT CAN BE TOLD: The Story of The Manhattan Project, Harper, New York, 1962).

Válaszom tehát a kérdésre az, hogy minden lehetséges alternatív energiaforrást fel kell használni, megfelelő módon és helyen!

Elsősorban családi házak esetében alapvetően két hőenergia-forrást lehet számításba venni, ezek a Nap és Föld (talaj) energiái.

Hazánk szerencsés helyzetben van abból a szempontból, hogy megfelelő számú napos órával és kedvező geológiai körülményekkel rendelkezik.

– Napenergia felhasználása elektromos áram termelésére.

Jelenleg a fotoelektromos jelenség az, amelyet ebben az esetben egyre nagyobb számban használnak világszerte villamos áram termelésére. A napsugárzás hatására elektron pályamódosulás történik szilícium tartalmú kristályban, miközben elektromos áramlás indul meg. (A sugárzás megszűnésével az eredeti pályára áll vissza az elektron, vagyis a folyamat reverzibilis és nem történik közben mechanikai elmozdulás, vagyis az alkalmazott technika igen hosszú élettartamú.) A szilíciumkristályokat sorba kapcsolva naptelepek jönnek létre, melyek 12–24 V egyenáramot szolgáltatnak. Az egyenáramot inverterben átalakítva 230V feszültségű, 50 Hz frekvenciájú váltakozó áram közvetlenül felhasználható a háztartásban. A naptelepeket megfelelő tájolású háztetőn elhelyezve külön szerkezet nélkül lehet beépíteni.

Az érvényben lévő, hazai villamosenergia-törvény értelmében az áramszolgáltató köteles az így termelt villamos energiát átvenni, elég kedvezőtlen körülmények között. Az átvételi árat az állam támogatta, ugyanakkor olyan feltételeket támasztott, amelyek a lakosság részére nem kedvezőek. Az Elmü/Émász (mint áramszolgáltató) ellátási területén (illetve egyéb területeken is az országban) a megújuló energiák hasznosításának fontosságát átlátó szakemberek egy kedvező eljárást dolgoztak ki a napelemekkel termelt villamos energia átvételére lakossági körben. Ennek az eljárásnak köszönhetően több, lényegesen könnyített csatlakozási feltétel előnye mellett, létrejött a lakossági megújuló energiaforrás- felhasználásának alapfeltétele.

A lakossági fogyasztó éves villamosenergia-felhasználásának 2/3-os mértékéig (amennyiben a csatlakozó áramtermelő berendezés egyéb tulajdonságaiban megfelel a villamoshálózat követelményeinek), a szolgáltató megfelelő árammérő alkalmazásával lehetővé tette, hogy napsugárzás esetén (nappal) a ház az általa termelt energiával működjék, és éjjel a hálózatból használjon energiát. Többlettermelés esetén a hálózat mintegy akkumulátoros üzemként áll rendelkezésére a napelemnek, ekkor kereskedelem nem történik. A háztulajdonos csak a ténylegesen, a hálózatból elfogyasztott villamos energiáért fizet.

Ennek a technikának semmilyen környezetkárosító hatása nincs, sőt környezetkárosító akkumulátortelepek beépítését, azok elterjedését csökkenti, tehát példaértékű, környezetbarát, EU-irányelvek teljesítését segítő törekvés. Ezzel a módszerrel (jelenleg) egy 10 m2-es naptelep, mely kb. 1 kW teljesítményű, évi 1200–1300 kWó energiát termel.

A naptelepes energiatermelés rendkívül nagy ütemben terjed a világon. Németországban, Lipcse mellett (ahol sokkal kevesebb a napos órák száma, mint Magyarországon), 2007. április végén kezdődtek meg egy 40 MW-os, naptelepes erőmű szerelési munkálatai (100 millió eurós költséggel). Továbbá a volt NDK területén, Németország 45 napteleppel foglalkozó vállalkozójából (melyek összesen 8000 fő munkavállalót foglalkoztatnak) 33 vállalkozás is ezen a területen kezdte el működését. (Fortune, 2007.05.22.) Portugáliában két éve üzemel 20 hektár területen naptelepes erőmű, 20 MW teljesítménnyel.

– Napenergia felhasználása hőtermelésre.

A napsugárzás hője közvetlenül és közvetve egyaránt felhasználható használati melegvíz készítésére és fűtésre.

A leginkább elterjedt megoldás a közvetett hőátadásra szolgáló ún. napkollektor felszerelése megfelelően tájolt tetőre. A napkollektorban lévő csőrendszeren át (mely általában ütésálló üveg alatt van elhelyezve) fagyálló folyadékot keringtetve lehet a képződött hőt hőcserélőn keresztül átadni a használati vagy fűtésre szolgáló víznek. Mivel a napkollektorban a folyadék gyakran 100 oC fölé melegszik, ezért különleges szigetelést és gépészeti alkatrészeket kell alkalmazni. A berendezések működtetésére és ellenőrzésére komputertechnika szolgál. A rendszer akkor hatékony, ha az épületben padló- és falfűtés van szerelve. Mivel a rendszer üzemeltetéséhez külső energiaforrás (szivattyúk és villamos vezérlés stb.) szükséges, így beépített CO2-ről beszélhetünk, tehát ez a megoldás nem teljes mértékben környezetbarát.

– Földhőenergia-hasznosítás (hőszivattyú).

A megoldás elméleti alapját dr. Heller László akadémikus, egyetemi tanár 1948-ban rakta le doktori disszertációjában (Dr. Heller László: Bedeutung der Waermepumpe bei thermischer Elktrizitadserzeugung Universitaetsdruckerei, Budapest, 1948).

A hőszivattyú elve az, hogy valamilyen közegből (levegő, víz, talajhőtartalom valamilyen közvetítő közeg segítségével) hőt von el, és azt nagyobb hőmérsékleten teszi használhatóvá, átadva a hőt vagy a levegőnek, vagy víznek, mint közvetítő közegnek. A családi ház környezetében mindenhol van hőforrás.

A hőszivattyú elméleti alapja a termodinamika második főtételén alapuló Carnot-féle körfolyamat, mely kimondja, hogy ha a hő két különböző értéken (magasabb és alacsonyabb hőfokon) áll rendelkezésre, akkor az mechanikai munkává alakítható és fordítva. Hőszivattyú esetében a fordított helyzet a lényeges, mert ebben az esetben mechanikai munka befektetésével lehet hőt termelni úgy, hogy a termelt hő energiatartalma nagyobb, mint a befektetett munka. Természetesen hőszivattyúval fentiek értelmében hűteni is lehet!

A legelterjedtebb megoldás a kompresszoros hőszivattyú, ahol a közvetítő közeg (sólé vagy glykol) egy zárt körben kering, melynek részei: hőfelvevő (elpárologtató), kompresszor, hőleadó (kondenzátor) és expanziós szelep. A hőfelvevő közeg sokféle lehet: talajba ásott kút, mély (50–60 m) furat, föld alatt elhelyezett csőkígyó stb.

A kompresszoron keresztül befektetett mechanikai munkát meg lehet sokszorozni (3–6-szorosra) hőszivattyúval. (A hőszivattyú rész alapdokumentációjának Komlós Ferenc, Fodor Zoltán, Kapros Zoltán, Vaszil Lajos: Hőszivattyúzás c. munkáját használtam.)

A „földhős” szivattyúk az elmúlt évtizedben mintegy 600%-os volumennövekedést értek el, és jelenleg több mint 100 millió darab készülék üzemel a világon. A rendszer akkor hatékony, ha az épületben padló- és falfűtés van szerelve. Ebben az esetben is külső energiaforrás (kompreszszor, szivattyúk és villamos vezérlés stb.) szükséges, így beépített CO2-ről beszélhetünk, tehát ez a megoldás sem teljes mértékben környezetbarát.

Azonban nagy előnye, hogy nem függ az időjárástól, és fűtésre, hűtésre egyaránt használható.

Megoldások, javaslatok és szervezeti kérdések

Milyen lépések szükségesek a lakások és épületek energiafogyasztásának csökkentéséhez?

  • Mindenekelőtt olyan szervezet létrehozása szükséges, mely az építési szakmával együttműködve megvalósítható rendelkezéseket hoz.
  • Meg kell határozni azokat az építési elveket, melyek új építésnél építészeti elveket rögzít (tájolás, belső elrendezés, alkalmazható energiafogyasztású berendezések stb.), melyek követése esetén az építőt kedvezmények illetik meg.
  • Meglévő épületeknél át kell tekinteni a lehetőségeket, és olyan távlati (elsősorban panel) programot kell erőirányozni, amely meghatározza a hőszigetelés módját és anyagait. (Panelprogram esetén teljes felújítást irányoz elő (épületgépészeti és villamos berendezések, liftek közös helyiségek, külső és belső nyílászárók stb.) minden elhasználódott részére.
  • Át kell tekinteni a tömbösített lakások esetén a távhőszolgáltatás teljes rendszerét, elhasználódási fokát és a lehetséges forrásokat.

Milyen lépések szükségesek környezetbarát anyagokból történő építés megvalósításához?

  • Mindenekelőtt olyan szervezet létrehozása, mely hozzáértő módon, az építési szakmával együttműködve megvalósítható rendelkezéseket hoz.
  • Az építő és építőanyag-gyártó civil szervezetekkel és a Magyar Építész Kamarával, Mérnök Kamarával stb. közösen meg kell határozni a környezetbarát építőanyag fogalmát.
  • A lakásépítés minden támogatási formáját (kedvezményes hitel, áfacsökkentés vagy eltörlés stb.) a környezetbarát építés előírásainak betartásához kell kötni (ideértve a fajlagosenergia-felhasználást és a CO2-kibocsátás mértékét is).

Milyen lépések szükségesek családi házak és egyéb épületek építése esetén, az alternatív energiaforrások felhasználásának nagymértékű és gyors elterjedésére?

Az alternatív energia kiaknázása mind a három fent vázolt esetben rendkívül drága, a költségek megtérülése 10–15 év, még a jelenlegi igen magas energiahordozók árait figyelembe véve is. Mindazonáltal elkerülhetetlenül rákényszerül a társadalom erre a lépésre, mindez csak (nem is hosszú) idő kérdése. A magas ár elsődleges oka az, hogy szinte minden berendezés importból származik, és forgalmazói indokolatlanul magas haszonra törekszenek.

A válaszom a feltett kérdésre a következő:

  • Mindenekelőtt olyan, építési és energetikai kérdésekkel is tisztában lévő szervezetet kell létrehozni, mely megvalósítható rendelkezéseket hoz.
  • Ki kell alakítani az alternatív energiahasznosító berendezések hazai gyártásának feltételeit.
  • Ebben az esetben csak akkor lehet eredménnyel számolni, ha mind a gyártó, mind a felhasználó állami támogatásban részesül a jelenleginél jóval nagyobb mértékben.
  • Az új lakás építésének állami (kamat) támogatását is környezetkímélő építőanyagok, továbbá alternatív energiahasznosító berendezés alkalmazásához kell kötni.
  • Célul kell kitűzni azt, hogy az átlagos energiafelhasználás 120 kWó/m2 legyen évente, 10 éven belül.

Csak akkor van reális remény az import (főleg hő) energiahordozók egyeduralmának megtörésére, és a jelenleg igen magas energiaköltségek állami befolyásolására, ha az alternatív energiahordozók lakáscélra történő felhasználása nagymértékben elterjed.