2023/1. lapszám | Magyar Energetika | 339 |

Január közepén tette közzé a Nemzetközi Energia Ügynökség1 az energetikai technológiák fejlődéséről szóló új jelentését. Az alábbiakban e dokumentum alapján ismertetjük az IEA főbb megállapításait és következtetéseit.
A világ energetikája egy új ipari korszak (akár forradalomnak is mondhatnók) – a tiszta energetikai technológiák alkalmazásának – első szakaszát éli. A 2000-es évek elején még gyermekcipőben járó iparágak, mint például a fotovillamos napenergia és a szélenergia, valamint a 2010-es években az elektromos meghajtású járművek és az akkumulátorok mára hatalmas gyártókapacitást mondhatnak magukénak. Jelentőségük és nagyságrendjük – a többi, ugyancsak az ún. tisztaenergia-technológiákat alkalmazó ágazatokéval együtt – változatlanul további gyors növekedést mutat. A világ országai fokozzák a tisztaenergia- technológiákon alapuló üzemek bővítésére irányuló erőfeszítéseiket, amelyek célja a nettó zéró kibocsátás elérése, az energiaellátás biztonságának javítása, hajtóereje pedig az új globális energiagazdaságban folyó verseny. A jelenlegi globális energiaválság világszerte meghatározó a tiszta energiára való átállás szempontjából, és olyan beruházási hullámot indított el, amely az elkövetkező években a további iparágakat sem hagyja érintetlenül. Ebben a tekintetben létfontosságú, hogy olyan ellátási láncok jöjjenek létre, amelyek a tiszta energiákat biztonságosan, rugalmasan alkalmazkodva a változó körülményekhez és fenntarthatóan szolgálják.
Az egyes országok állami és politikai vezetőinek fontos kötelezettsége, hogy felmérjék, hogy az új energiagazdaság által kínált lehetőségeket hogyan hasznosíthatják, országuk erősségeit és gyengeségeit hogyan veszik figyelembe iparpolitikájuk, energiastratégiájuk megújítása, felfrissítése során. A tanulmány átfogóan ismerteti a tiszta energiához kapcsolódó ellátási láncok jelenlegi jellemzőit és helyzetét: a bányászattal kezdve, a lítium, a réz, a nikkel, az acél, az alumínium, a cement és a műanyagok előállításán át a kulcsfontosságúnak tekintett technológiák megvalósításáig és alkalmazásáig a különböző termékek gyártása során. Felvázolja, hogy az érintett ágazatok az elkövetkező évtizedekben hogyan fejlődhetnek, miként érhetők el az éghajlatváltozással és az iparfejlesztéssel összefüggő célok. A jelentés végül felméri a biztonságos, rugalmas, alkalmazkodóképes és fenntartható ellátási láncok kiépítésének lehetőségeit, valamint javaslatokat tesz a döntéshozó politikusok felé.
A tiszta energiára való átállás lendülete egyre gyorsul, ami az egyre ambiciózusabb energia- és éghajlatváltozási stratégiáknak, a technológiai fejlődésnek és az Ukrajna orosz megszállását követően felmerült energiabiztonsági aggályoknak az eredménye. A tiszta energiába történő beruházások 2022-ben elérték a 14 000 milliárd USD-t, ami 2021-hez képest 10%-os növekedést jelent, és az energiaágazat teljes beruházása növekedésének 70%-át teszi ki. Ugyanakkor a tisztaenergia-technológiák közelmúltbeli gyors növekedése ellenére a világ az energiaellátás tekintetében még mindig elsősorban a fosszilis tüzelőanyagokra támaszkodik. A tiszta energiára történő áttérés 2000 óta tartó növekedése eltörpül az olaj-, a gáz- és a szénfogyasztás növekedése mellett, különösen a feltörekvő és fejlődő gazdaságokban. Ezekben az országokban a fosszilis tüzelőanyagok részaránya a teljes primerenergia-ellátásban a 2000. évi 77%-ról 2021-re 80%-ra nőtt (a szén részaránya 27%-ról 35%-ra emelkedett). A fejlett gazdaságokban ez az arány ugyanebben az időszakban 82%-ról 77%-ra csökkent. Ennek eredményeként a fosszilis energia teljes részaránya a globális energiaszerkezetben szinte állandó, körülbelül 80% maradt.
1. ábra. A globális primerenergia-igény korábbi és várható alakulása 2050-ig az IEA NZE (nettó zéró) forgatókönyve szerint, EJ
Az új energiagazdaság lehetőségeket biztosít, de kockázatokat is rejt A tiszta energiára való átállás jelentős növekedési és foglalkoztatási lehetőségeket kínál az új és bővülő iparágakban. 2030- ra globálisan évente mintegy 650 milliárd USD értékű piaci lehetőség válik elérhetővé a kulcsfontosságú, a tömeggyártásban alkalmazható tisztaenergia-technológiák számára – ami a mai szint több mint háromszorosa –, amennyiben az országok világszerte teljes mértékben végrehajtják a korábban bejelentett energia- és éghajlatpolitikai vállalásaikat. A tiszta energiát alkalmazó gyártási munkahelyek száma a jelenlegi 6 millióról 2030-ra több mint kétszeresére, közel 14 millióra növekedhet. Ezeknek a munkahelyeknek több mint a fele az elektromos meghajtású járművekhez, a nap- és szélenergiához, valamint a hőszivattyúkhoz kötődik. Miután a tiszta energiára való átállás 2030 után is folytatódik, mindez további gyors ipari növekedéshez és a foglalkoztatás bővüléséhez vezethet.
A tisztaenergia-ellátási láncokban ugyanakkor potenciális kockázatot jelent a túlzott koncentráció mind a technológiák megvalósítása, mind pedig a felhasznált anyagok tekintetében. Jelenleg Kína dominanciája a tisztaenergia-technológiák túlnyomó többségének alkalmazásában és azok kereskedelme szempontjából is vitathatatlan. Kína ilyen jellegű beruházásai fontos szerepet játszottak a kulcsfontosságú technológiák költségeinek globális csökkentésében, ami számos előnnyel járt a tiszta energiára való átállás során. Ugyanakkor a globális ellátási láncok földrajzi koncentrációjának mára kialakult szintje potenciális kihívásokat is teremtett, amelyekkel a kormányoknak foglalkozniuk kell. Az olyan, tömeggyártásúvá vált technológiák esetében, mint a szélerőművek, az akkumulátorok, az elektrolizátorok, a napelemek és a hőszivattyúk, legfeljebb három országban összpontosul az egyes technológiák gyártási kapacitásának legalább 70%- a – és mindegyik esetében Kínáé a vezető szerep. A kritikus fontosságú ásványkincsek kitermelésének földrajzi megoszlása jelentős részben ugyancsak nagy koncentrációt mutat. A Kongói Demokratikus Köztársaságban termelik a világon felhasznált kobalt 70%-át, és mindössze három ország adja a globális lítiumtermelés több mint 90%-át. Az ellátási láncok bármely pontján megjelenő koncentráció a teljes ellátási láncot sebezhetővé teszi a különböző váratlan, megjósolhatatlan eseményekkel szemben, függetlenül attól, hogy azok az egyes országok politikai döntéseihez, természeti katasztrófákhoz, műszaki hibákhoz vagy egyes vállalkozások vezető testületeiben meghozott döntésekhez kapcsolódnak.
A hőszivattyúk beruházása – amely az eddig alkalmazott fűtési és hűtési rendszerekhez képest hatékonyabban biztosíthatja az épületek és az ipar ilyen igényeit – egyelőre költségesebb a hagyományos tüzelőanyaggal működő fűtőberendezésekhez képest, bár a hőszivattyúk a hatékonyabb energiafelhasználás okán ma már sok régióban megtérülnek az élettartamuk során. A hőszivattyú beszerzésének és telepítésének teljes költsége általában 1500 és 10 000 USD között mozog, de az ár a régiótól és a telepített egység típusától függően jelentősen változik. A telepítés módja jelentősen növelheti a teljes költséget: különösen akkor, ha az energiaellátó rendszert korszerűsíteni kell a hőszivatytyúk (radiátorok vagy a padlóba, falazatba épített hőcserélők számának növelése, újak elhelyezése) befogadása érdekében. A környezeti levegő hőenergiáját hasznosító hőszivattyúkhoz képest a költségek jelentős növekedésével kell számolni a hatékonyabb, a földszondás, a földhőt hasznosító berendezések esetében, ahol a telepítés akár több hetet is igénybe vehet, és fúrást, valamint föld alatti csővezetékek kiépítését igényli. A telepítési idő és a költségek a jövőben csökkenhetnek, mivel a hőszivatytyúk egyre elterjedtebbé válnak, kínálatuk bővül és többféle változatban hozzáférhetők. A hőszivattyúk legdrágább alkatrészei (hőcserélők, kompresszorok) már régóta tömeggyártásban készülnek, így a gyártási költségek további csökkentésének lehetőségei korlátozottabbak, mint más tisztaenergia-technológiák esetében.
A világ már most is jól érzékeli a szűk ellátási láncok kockázatait, amelyek az elmúlt években felfelé mozdították el a tisztaenergia- technológiák árát, megnehezítve és költségessé téve az országok tiszta energiára való átállását. A kobalt, a lítium és a nikkel árának emelkedése az akkumulátorok árának közel 10%-os emelkedéséhez vezetett 2022-ben. A Kínán kívül épült szélturbinák ára is emelkedik az évek óta tartó csökkenést követően, és az olyan nyersanyagok ára, mint az acél és a réz, 2020 első fele és 2022 azonos időszaka között mintegy megkétszereződött. Hasonló tendenciák figyelhetők meg a fotovillamos napenergia-ellátási láncokban is.
Az egyes országok megpróbálják növelni a tisztaenergia-ellátási láncok ellenállóképességét és sokféleségét, miközben versenyeznek a hatalmas gazdasági lehetőségekért is. A legnagyobb gazdaságok arra törekszenek, hogy éghajlat-, energia- és iparpolitikájukat összhangba hozzák egymással. Az Egyesült Államokban az inflációcsökkentési törvény egyértelműen megfogalmazza ezt a célkitűzést, de hasonló célokat tűz ki az Európai Unió „Irány az 55%!” csomagja és a REPowerEU terv éppúgy, mint Japán zöld transzformációs programja, valamint az az indiai ösztönző rendszer, amely a fotovillamos napenergia további térhódítását és az akkumulátorok gyártását szorgalmazza. Kína eközben azon dolgozik, hogy teljesítse, sőt meghaladja a legutóbbi ötéves terv hasonló céljait.
A projektfejlesztők és a befektetők nem lankadó figyelemmel kísérik azokat az országos és regionális stratégiai célkitűzéseket, amelyek versenyelőnyt biztosíthatnak számukra a különböző piacokon, és amelyek a fejlesztési elképzeléseik megvalósítását elősegítő támogatásokkal kecsegtetnek. Jelenleg a világszerte bejelentett napelemes gyártási projektek 25%-a van folyamatban vagy kezdődik meg hamarosan; ez az arány az elektromos járműakkumulátoroknál körülbelül 35%, míg az elektrolizátorok esetében kevesebb, mint 10%. Ezek az arányok Kínában a legmagasabbak, míg az Egyesült Államokban és Európában a bejelentett akkumulátor- és elektrolizátor-gyárak kevesebb, mint 20%-a áll építés alatt. A viszonylag rövid, átlagosan 1–3 éves átfutási idő lehetővé teszi, hogy a gyártóüzemek viszonylag rövid időn belül termelni kezdhetnek és a projektportfólió gyorsan bővülhet azokban az országokban, ahol a politikai és szabályozási környezet kedvez a beruházásoknak.
A korábbinál nagyobb erőfeszítésekre van szükség a tisztaenergia-ellátási láncok diverzifikálásához és megerősítéséhez. A fotovillamos napelemek részegységei esetében a jelenleg bejelentett gyártási kapacitásbővítési terveket tekintve Kína vezető szerepe 2030-ig aligha kérdőjelezhető meg. A szárazföldi szélerőművekhez szükséges főbb elemek esetében Kína részesedése 85–90%, míg a villamos hajtású gépjárműakkumulátor-alkatrészek esetében 90% felett alakul. Kivételt csak a hidrogén-elektrolizátorok jelentenek: a 2030-ra bejelentett gyártási kapacitások körülbelül egynegyede Kínában és az Európai Unióban, további 10%-a pedig az Egyesült Államokban valósul meg.
A nemzetközi kereskedelem létfontosságú a tiszta energiára való gyors és megfizethető átálláshoz, de a beszállítók számának növekedése tovább bővíthetné a lehetőségeket. A fotovillamos naperőművi részegységekből ma már számos alkatrészt forgalmaznak a nemzetközi piacokon. A nemzetközi kereskedelemnek a globális keresleten belüli részesedése a napelemek esetében közel 60%-os; a Kínában gyártott napelemek mintegy felét exportálják – elsősorban Európába, valamint az ázsiai és csendes-óceáni térségbe. Hasonló a helyzet az elektromos járművek esetében is, amelyek esetében az alkatrész-kereskedelem nagy része Ázsiából Európába irányul. Az elektromos járművek gyártói az akkumulátorok mintegy 25%-át Kínából importálják. A szélturbinák alkatrészei nehezek és kifejezetten nagy méretűek, ám nemzetközi kereskedelmük ennek ellenére jelentős. Kína jelentős szereplő a szélturbina- részegységek gyártásában is, a globális kapacitás 60%-át és a teljes export felét adja, amelynek nagy része más ázsiai országokba és Európába irányul. Az Egyesült Államokban, amely jelenleg az egyik legnagyobb szélenergia-piacnak tekinthető, a részegységeknek kevesebb, mint 25%-a készül belföldi üzemekben. A hőszivattyúk esetében a nemzetközi kereskedelem részesedése a globális gyártásban 10% alatt van, ennek nagy része Kínából Európába irányul.
Ha a gyártási kapacitások bővítésére irányuló összes, 2030-ig befejezni tervezett, bejelentett projekt megvalósulna, és minden ország végrehajtaná a közzétett éghajlatpolitikai vállalásait, Kína egyedül képes lenne ellátni a napelemes modulok teljes globális piacát. Az elektrolizátorok egyharmada és a világ elektromos járműveinek 90%-a érkezne Kínából. Az Európai Unióban bejelentett projektek termelése elegendő lenne az elektrolizátorok és elektromos járművek akkumulátorai iránti teljes EU-s igények kielégítésére, de az EU importfüggősége továbbra is jelentős maradna a fotovillamos- és a szélenergia tekintetében. Az Egyesült Államokban némileg hasonló a helyzet, bár az inflációcsökkentési törvény következtében nagy valószínűséggel további kapacitásbővítésekre kerül sor. A bejelentett projektek jelenlegi globális portfóliója meghaladná egyes technológiák (napenergia, akkumulátorok és elektrolizátorok) iránti keresletet, míg más technológiák esetében (szélerőművi komponensek, hőszivattyúk és üzemanyagcellák) jelentősen elmaradna attól. Mindez rávilágít annak fontosságára, hogy a kormányok egyértelmű és elérhető célokat tűzzenek ki a keresleti bizonytalanság korlátozása és a beruházási döntések megalapozása érdekében.
A kritikus fontosságú ásványok bányászata az egyetlen olyan láncszem a tisztaenergia- technológiai ellátásban, amely egyedül a nyersanyagforrások rendelkezésre állásának függvénye. A kritikus nyersanyagok, a réz, a lítium, a kobalt és a nikkel megváltoztatják az energiabiztonság alapjait. Az új bányák nyitásának hosszú átfutási ideje – amely akár több mint tíz év is lehet a projektfejlesztés kezdetétől a termelésbe állításig – növeli annak kockázatát, hogy ezeknek az ásványi nyersanyagoknak a kínálata szűk keresztmetszetté válik a tiszta technológiák alkalmazásában. Emellett a lelőhelyek és bányák nagy földrajzi koncentrációja ellátásbiztonsági kockázatokat is jelent, ami döntő fontosságúvá teszi a nemzetközi együttműködést és a stratégiai partnerségek kialakítását és ápolását. A jövőben egyértelmű szakpolitikai jelzésekre van szükség az ágazatba történő beruházások kockázatainak csökkentése céljából, mivel az új bányászati kapacitásokat fejlesztő társaságoknak biztosnak kell lenniük abban, hogy az ellátási láncban következő tisztaenergia-technológiák iránti kereslet kellőképpen bővül.
A ma ismert tervek szerint a kulcsfontosságú ásványok feldolgozására és finomítására szolgáló üzemek többsége Kínában létesül. Közismert, hogy az ezekben működtetendő folyamatok általában energiaigényesek. Kína adja a réz 2030-ig előre jelzett újabb termelési kapacitásainak 80%-át, és uralja az akkumulátorgyárakban használt fémek bejelentett finomítási kapacitását is (95% a kobalt, és körülbelül 60% a lítium és a nikkel esetében). Az ásványfeldolgozási kapacitás jelenleg tervezett bővítése világszerte messze elmarad a tisztaenergia-technológiák gyors bevezetéséhez szükséges mennyiségektől. Az egyetlen olyan terület, ahol 2030-ra kapacitásfelesleg várható, a fotovillamos napenergia-ellátási láncokban felhasznált polikristályos szilikátásványoké.
A kritikus fontosságú ásványianyag-ellátással kapcsolatos kockázatok csökkentéséhez a különböző nemzetközi termelő–fogyasztó kapcsolatok új, diverzifikáltabb hálózatára van szükség. Ezeknek a hálózatoknak nemcsak az ásványkincsek kitermelésére, hanem azok finomítására és feldolgozására is vonatkozó környezeti, szociális és irányítási szabványokat kell bevezetniük és alkalmazniuk. A kialakítandó új partnerségeket olyan módon kell harmonizálni, hogy az lehetőséget kínáljon az erőforrásokban gazdag termelőknek – különösen a fejlődő gazdaságokban – arra, hogy az elsődleges, termelésen túli területeken is aktívvá válhassanak. A készletfelhalmozási lehetőségek kihasználása ugyancsak védelmet nyújthat a fennakadások ellen, de a tiszta technológiák ásványokkal való ellátásának biztonságát támogató átfogó szakpolitikai intézkedéseknek figyelemmel kell lenniük a keresleti oldalra is, különös tekintettel az újrafeldolgozási programokra és a technológiai innováció támogatására.
Az érintett országok többsége szempontjából nem lenne reális a tisztaenergiatechnológiai ellátási láncok valamennyi részében hatékonyan versenyezni. A versenyelőny legyakrabban a földrajzi sajátságokból ered. Ilyen lehet, ha az adott ország vagy régió viszonylag kis költséggel képes kihasználni a megújuló energiaforrásokat, vagy ha gazdag ásványi erőforrás-lelőhelyekkel rendelkezik, ami alacsonyabb termelési költségekhez vezet. Ezeken túl előnyt jelenthet például a nagy belföldi piac, a magasan képzett munkaerő vagy ha az új technológiák a meglévő fejlett iparágban egyszerűen bevezethetők, adaptálhatók. Ezeket a versenyelőnyöket az érintett kormányoknak komplexen kell értékelniük, figyelembe kell venniük ipari stratégiáikban, amelyeket a nemzetközi szabályokkal és megállapodásokkal összhangban kell kialakítaniuk és stratégiai partnerségekkel kell kiegészíteniük.
Az energiaköltségek továbbra is jelentős különbséget jelentenek majd az országok energiaigényes ipari ágazatainak versenyképességében. Az ipari versenyképesség ma a korábbinál is erősebben függ az energiaköltségektől, különösen a földgáz és a villamos energia árának alakulásától. Ez minden bizonnyal a jövőben, a tiszta energiára való átállás során sem változik. A megújuló villamos energiából előállított hidrogén előállítási költségei pl. Kínában és az Egyesült Államokban (3-4 USD/kg) lényegesen alacsonyabbak lehetnek, mint Japánban és Nyugat-Európában (5-7 USD/kg), ami hasonló különbségeket okoz a hidrogént felhasználó iparágakban termelt áruk, például az ammónia és az acél előállítási költségeiben. Ahogyan az egyes országok előrehaladnak az éghajlatváltozással kapcsolatos vállalásaik teljesítésével, a megújuló energiaforrásokból előállított villamos energia és az elektrolizátorok költségei tovább eshetnek, miáltal a régiók közötti különbségek is némileg csökkenhetnek, de a versenyképességi különbségek várhatóan továbbra is fennmaradnak. Az országok ipari stratégiáinak fő célkitűzéseit annak gondos mérlegelésével kell kialakítani, hogy az ellátási láncon belül mire szakosodjanak, és mely ágazatokban lehet jobb stratégiai partnerségeket létrehozni vagy közvetlen befektetéseket eszközölni harmadik országokban.
A hidrogén gyártásának tőkeköltségei meglehetősen magasak. Egy hagyományos földgáz-reformáló üzem költsége 1 kW termelt hidrogénre vetítve2 780 USD (1470 USD/kW, ha a rendszer CCUS3- sel is fel van szerelve), míg a telepített elektrolizátorok tőkeköltsége 1400 USD/kWe és 1770 kWe (termelt hidrogénre vetítve 2150-2720 USD/kW) között mozog.
A tőkeköltség a hidrogén termelési költségeinek fontos eleme, különösen az elektrolizátorok esetében. A gázárak természetesen befolyásolják a földgáz reformálásával gyártott hidrogén termelésének gazdaságosságát, ezért az elektrolízis olcsóbb termelési móddá válik, ha a gázárak magasak.
Az új energiagazdaságra áttérő országokban minden bizonnyal új infrastruktúra alakul ki. Ez jellemzi majd a villamos energia, a hidrogén és a CO2 szállítását, elosztását és tárolását is. A tiszta energetika infrastruktúrájának kiépítése legkevesebb tíz évig is eltarthat, és jellemzően nagy mélyépítési projekteket is érint, amelyeknek meg kell felelniük a helyi tervezési és környezetvédelmi előírásoknak. Míg az építkezés a legtöbb esetben viszonylag hatékony folyamat, amely átlagosan 2-4 évig tart, a tervezés és az engedélyezés késedelmeket és szűk keresztmetszeteket okozhat az engedélyezési folyamatok bonyolultságától, a bürokráciától és az infrastruktúra típusától függően – egyes esetekben – akár 2-7 évet is igényelhet. Az infrastrukturális projektek átfutási ideje általában is sokkal hosszabb, mint a hozzájuk csatlakozó erőműveké és ipari létesítményeké.
A tisztaenergia-technológiák alkalmazására vonatkozó ipari stratégiák kidolgozása olyan kormányzati megközelítést igényel, amely szorosan összehangolja az éghajlatváltozással és az energiabiztonsággal kapcsolatos követelményeket a gazdasági lehetőségekkel. Az ilyen stratégiák kidolgozása során
Bár minden ország más helyzetből indul, mások az erősségei és a gyengéi, amiért saját, önálló stratégiát kell alkotnia, de a nemzetközi együttműködés előnyeinek kihasználása nélkül aligha lehetséges a jövő új iparágai alapjainak kiépítése.