Műszaki földtudományi kar

Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet

E-hulladékok életciklus elemzése, egy napelemes

energiatermelő rendszer és egy lignit tüzelésű hőerőmű

életciklusának összehasonlítása alapján

Szakdolgozat

Balovics Ádám

Nyersanyagelőkészítési szakirány

Belső konzulens: Dr. Gombkötő Imre,

egyetemi docens Miskolci Egyetem

Nyersanyagelőkészítési és Környezeti

Eljárástechnikai Intézet

Külső konzulens: Bodnárné Sándor

Renáta, tudományos munkatárs

Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási

Közhasznú Nonprofit Kft.

Logisztikai Rendszerek Osztály

Miskolc, 2017.11.27.

Szakdolgozat kiírás

Szigorló műszaki földtudományi alapszakos (BSc) hallgató részére

A nyersanyag és energiatermelés egymástól elválaszthatatlan folyamatok.

Korábban és napjainkban is az energiahordozó ásványok (szén, Uránérc)

termelése nélkül a konvencionális energiatermelés nem megvalósítható. Ugyan így,

a megújuló energiák kiaknázásához (vízenergia, szél, napenergia) is

nélkülözhetetlenek a réz, a lokális generátorokba épített mágnesek nyersanyagai

(ritkaföldfémek) vagy a napelemekben jelen lévő számos (tellúr, indium, gallium,

ritkaföldfémek) nyersanyag kutatása, kitermelése valamint feldolgozása és

finomítása. A megújuló energiaforrásokat zöld energiának is nevezik a

hagyományos fosszilis energiatermeléssel szemben, mivel ahol használják őket,

lokálisan nem keletkezik légszennyezés és CO2 emisszió. De vajon ez a helyzet

akkor is, ha megvizsgáljuk, hogy ezen megújuló erőművek a teljes életciklusuk alatt

milyen környezeti terhelést rónak a környezetre?

Szakdolgozatát e témakör feldolgozásával készíti el.

A munka során az alábbi feladatokat kell megoldani:

1. Szakirodalom összefoglalása, az Életciklus elemzés

módszertanáról valamint a napelemek és hagyományos széntüzelésű

erőművekben előállított villamos energia vonatkozásában.

2. Életciklus elemzés végrehajtása egy 3-5 kW-os nagyságrendű

(háztartási) napelem-park vonatkozásában.

3. Életciklus elemzés végrehajtása széntüzelésű erőműben előállított

villamos energia vonatkozásában (fajlagos mennyiségre vonatkoztatva).

4. A két vizsgált rendszer azonos, a napelem-park által annak teljes

életciklusa alatt előállított villamos energiamennyiségre vonatkoztatott

környezeti terhelésének összehasonlítása

Beadási határidő: 2017. November 27.

Eredetiségi Nyilatkozat "Balovics Ádám, a Miskolci Egyetem Műszaki

Földtudományi Karának hallgatója büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában

kijelentem és aláírásommal igazolom, hogy ezt a diplomatervet / szakdolgozatot

meg nem engedett segítség nélkül, saját magam készítettem, és a diplomatervben

csak az irodalomjegyzékben felsorolt forrásokat használtam fel. Minden olyan részt,

melyet szó szerint, vagy azonos értelemben, de átfogalmazva más forrásból

átvettem, egyértelműen, a forrás megadásával megjelöltem."

Miskolc, dátum

...................................................

A hallgató aláírása

Tartalomjegyzék 1.Bevezetés és célkitűzés ........................................................................................................... 1

2. Az életciklus-elemzés bemutatása ....................................................................................... 2

2.1. Az életciklus-elemzés alapjai ......................................................................................... 2

2.3. Életciklus-elemzés készítésének módszerei .............................................................. 5

3. Hulladékok bemutatása ........................................................................................................... 7

3.1. A hulladék fogalma ........................................................................................................... 7

3.3. E-hulladékok mennyiségének megállapítása ........................................................... 10

3.4. Elektromos és elektronikai hulladékokra vonatkozó jogszabályok ................... 16

4. Elektromos és elektronikus eszközök környezeti hatásai az életútjuk során ........ 18

4.1. Életciklus-elemzés általánosan a gyakorlatban ...................................................... 18

4.2.Nyersanyagbányászat környezeti hatásai ................................................................. 19

4.3.Gyártás és szállítás környezeti hatásai ...................................................................... 21

4.4. Termék használatának környezeti hatásai ................................................................ 22

4.5. E-hulladékok környezeti hatásai ................................................................................. 22

5. Villamos-energia termelés .................................................................................................... 23

5.1. Energiatermelés bemutatása ........................................................................................ 23

5.2. Hazai villamosenergia-termelés helyzete .................................................................. 24

6. Napelemes rendszer életciklusának elemzése ............................................................... 26

6.1. Napelemes rendszerek bemutatása ........................................................................... 26

6.2.Környezeti hatások vizsgálata ...................................................................................... 31

6.2.1.Nyersanyagbányászat környezeti hatásai .......................................................... 31

6.2.2.Gyártás környezeti hatásai ..................................................................................... 32

6.2.3.Egyéb környezeti hatások ....................................................................................... 33

6.3. CIS napelemek alkotóelemei ........................................................................................ 34

6.4. Szoftveres elemzés ......................................................................................................... 36

7. Széntüzelésű erőmű életciklusának elemzése................................................................ 39

7.1 A hőerőművek működésének alapjai .......................................................................... 39

7.2 Mátra Erőmű bemutatása ............................................................................................... 41

7.3. Szoftveres elemzés ......................................................................................................... 43

8. Szoftveres elemzés eredményeinek összehasonlítása ................................................ 45

9. Szakdolgozat eredményeinek összefoglalása ................................................................ 51

10. Irodalomjegyzék .................................................................................................................... 53

1

1.Bevezetés és célkitűzés

Szakdolgozatom témájának az elektromos és elektronikus eszközök életciklusának

elemzését, valamint ezeknek az eszközöknek a hulladékká válásának trendvizsgálatát

választottam, amit egy általános elemzés helyett leszűkítek egy napelemes rendszer és

egy lignit tüzelésű erőmű által előállított villamos-energia környezeti hatásainak az

életciklus elemzésére. Mivel napelemek is e-hulladékokká fognak válni életútjuk végeztével

és szerintem ez egy jó összehasonlítási alap, hogy összességében a környezeti hatások a

hulladékok terheinek figyelembe vételével adott esetben mennyivel fognak eltérni egy

fosszilis forrású energiatermelő rendszerétől. Ezt a témát a 21. században különösen

fontosnak és érdekesnek tartam, hiszen a század elejére az elektronikai vagy más néven

e-hulladékok termelésének mértéke óriásira duzzadt és számos probléma merült fel ezzel

kapcsolatosan. Egy 2014-es felmérés alapján, amit a tokiói ENSZ Egyetem a (United

Nations University – UNU) készített 2014-ben körülbelül 42 millió e-hulladék

keletkezett Ebben megállapították, hogy 2014-ben a legtöbb e-szemét – 8 millió tonna – a

más területeken is pazarló USA-ban keletkezett. A második helyen Kína áll 6 millió

tonnával, míg a harmadik Japán 2,2 millió tonna ilyen hulladékot „termel". Az európai

országok közül Nagy-Britannia a legnagyobb e-hulladék előállító, a ranglista ötödik helyén

áll évi 1,5 millió tonnával, ez csak 100 ezer tonnával kevesebb, mint a negyedik helyen lévő

Indiáé, amelynek azonban 20-szor annyi a lakosa. Az 1 főre jutó mennyiségben Európa is

az élbolyban van: Norvégiában évente 28,4 kg e-szemét jut 1 lakosra, míg Afrika

országaiban csupán 1,7 kg. A jelentés szerint évi átlag 2 milliárd tonnával nő az e-hulladék,

és 2018-ra nagysága el fogja érni az 50 millió tonnát. A kutatás az Eurostat adataira

hivatkozva 125000 tonna e-hulladékot jegyez Magyarország neve mellett, ami 1 főre vetítve

12,6 kilónyi, szemétre vetett mosógépet, tévét vagy izzót jelent. Ez a régiót tekintve akkor

is szép teljesítmény, ha abszolút értékben bőven elmaradunk az oroszok 1,2 millió vagy a

lengyelek majdnem 400000 tonnájától, mivel az átlagos magyar fogyasztót csak a cseh

előzi meg a maga 14,8 kilónyi elektronikus szemetével. [1]

Szakdolgozatommal szeretnék egy átfogó elemzést készíteni az e-hulladékok

keletkezéséről, valamint választ találni arra, hogy milyen módon lehetne ezeknek a

mennyiségét csökkenteni. A kérdések megválaszolására az ún. Életciklus-elemzés (LCA)

azaz a Life Cycle Assessment módszert fogom használni, amely egy fontos eszköz arra,

hogy számszerűsíteni lehessen az e-hulladékok különböző környezeti terheléseit az

eszközök életciklusa alatt, amely magába foglalja a nyersanyagok kitermelésétől

2

kezdődően a termékek előállításán át a termékek csomagolása, szállítása valamint a

deponálásig vagy újrahasznosításig esetleg ártalmatlanításig eltelt időt. Ezen felül az

Életciklus-elemzést felhasználva egy másik manapság igen sokakat foglalkoztató kérdésre

szeretnék választ kapni, ez pedig nem más, mint, hogy a megújuló energia valóban annyival

úgymond tisztább, kevésbé környezetterhelőbb, mint a nem megújuló energia. Erre a célra

egy fotovoltaikus rendszert és egy széntüzelésű erőművet fogok összehasonlítani. A

köznyelvben divatos kifejezés, hogy a megújuló energia az úgynevezett zöld energia. Ez

azt jelenti, hogy úgy termelődik általa energia, hogy a környezetébe nem juttat arra

veszélyes anyagokat. Ezzel szemben a nem megújuló erőforrások által termelt energia

miatt rengeteg veszélyes anyag jut a környezetünkbe. Annak szeretnék utánajárni, hogy

ezek a feltételezések mennyire valósulnak meg a valóságban. A megújuló energia ennyivel

tisztább, környezetbarátabb lenne a fosszilis energiánál?

2. Az életciklus-elemzés bemutatása

2.1. Az életciklus-elemzés alapjai

Az első életciklus szempontú vizsgálatok, elemzések az 1960-as években jelentek

meg. Majd később a 70-es években bekövetkező energia árrobbanás következtében

kezdtek elterjedni az ilyen szempontú vizsgálatok, mivel egyre nagyobb igény merült fel az

egyre kisebb energiaigényű, ezáltal költséghatékonyabb technológiák iránt. Később az

1992-es Rio De Janeiroi ENSZ Környezet és Fejlődés Konferenciáján a résztvevők a

módszerrel kapcsolatosan úgy fogalmaztak, hogy ez lesz a világ számára egy új eszköz,

ami a környezeti menedzsment feladatok széles köréhez alkalmazható lesz. Ennek

hatására a Környezeti és Toxikológiai Kémiai Társaság (Society of Environmental

Toxicology and Chemistry, SETAC) által elkészült az Európai LCA útmutató, valamint

megindult a módszer szabványosítása, ami miatt a módszer elterjedése is felgyorsult.

Eleinte a módszernek számos bírálója akadt a pontatlansága és kevésbé megbízhatósága

miatt. Később, ahogy a módszerek egyre kifinomultabbak és pontosabbak lettek, például

az elemző szoftverek megjelenésével az eredmények is pontosabbak és megbízhatóbbak

lettek, így az LCA megítélése is pozitívvá vált.

3

Az LCA-t eredetileg azért hozták létre, hogy döntéstámogató eszköz legyen, mely

környezeti szempontból tesz különbséget termékek illetve szolgáltatások között. Ezen kívül

viszont az kérdésekben alkalmazható:

belső ipari felhasználásnál termékfejlesztésre és javításra

belső stratégiai tervezésnél és vállalati politikai döntések támogatásánál az

iparban

külső ipari használat során marketing célokra

kormánypolitika alakítására, meghatározására az ökocímke és a

hulladékgazdálkodás területén [25]

Életciklus: (MSZ ISO 14040, 2006) „Egy termék hatásrendszerének egymás után

következő, egymáshoz kapcsolódó szakaszai, a nyersanyag beszerzéstől vagy a

természeti erőforrás keletkezésétől az újrahasznosításig vagy az ártalmatlanításig.”

Életciklus-elemzés: (MSZ ISO 14040, 2006) „Egy termék hatásrendszeréhez tartózó

bement, kimenet és a potenciális környezeti hatások összegyűjtése és értékelése annak

teljes életciklusa során.” [2]

Az életciklus-elemzés során egy termék és a termékhez tartozó folyamatok

összességét kell vizsgálni olyan szempontból, hogy azok milyen terhet jelentenek a

környezetük számára. Ez azt jelenti, hogy a termékek életciklusát különböző kisebb

életciklus lépcsőkre lehet osztani és megállapítható, hogy ezek az életciklus-lépcsők

különböző környezeti, gazdasági és egyéb hatásokkal járnak.

A teljes életút lépései:

nyersanyagok kitermelése és feldolgozása

gyártás

szállítás és terjesztés

használat

újrafelhasználás, újrahasznosítás

hulladékelhelyezés

4

Az LCA környezeti szempontok elemzésének és egy termékhez kapcsolódó

potenciális környezeti hatás becslésének az eszköze az által, hogy:

leltárt készít a termékrendszer fontosabb in- és outputjairól

ezen adatokhoz kapcsolódó potenciális környezeti hatásokat értékeli

és a leltár és a hatásbecslési fázis eredményeit a tanulmány céljának

tükrében értelmezi

Az életciklus-elemzés segíti:

egy termék életciklusának különböző pontjain a környezeti szempont

fejlesztési lehetőségeinek meghatározását,

döntéshozatalt az iparban, kormányzatban és nem-kormányzati

szervezetekben,

a környezeti megjelenés fontosabb indikátorainak kiválasztását,

és a környezeti marketing tevékenységet.

Az életciklus-elemzés egyik legfontosabb jellemzője, hogy az elemzésnek alaposan

át kell tekintenie a környezeti tényezőket a nyersanyagok kibányászásától egészen a

termék hulladékként való elhelyezéséig vagy újrahasznosításáig illetve ártalmatlanításáig.

A tanulmányok részletessége igen tág határok között változhat annak függvényében, hogy

mennyi a rendelkezésre álló anyagi illetve időkeret, valamint a tanulmány témája is

alapjaiban határozza azt meg. Az eredmények illetve az eredményekből származó

feltételezések, válaszok mindenki számára áttekinthetőnek kell lennie, az adatokat,

forrásokat, megfelelő módon rögzíteni kell. A tanulmány végeredményét nem lehet egyetlen

számértékre vagy valamilyen mértékegységre leegyszerűsíteni annak összetettsége és

bonyolultsága miatt. Az elemzés módszerére, kivitelezésére nincsenek kőbevésett

szabályok, a szabvány adja az alapot, ezenfelül a módszert a különböző felhasználási

igények és a témára jellemző sajátságok határozzák meg. A módszereknek könnyen

átláthatónak és rugalmasnak kell lenniük, számítani kell a változások beépíthetőségére is.

5

2.3. Életciklus-elemzés készítésének módszerei

Kétféle módszert különböztetünk meg az életciklus-elemzés készítése során. Az

egyik ilyen a Manuális módszer, melyek közül a gyakorlatban a leginkább elterjedt változata

a Holland PréConsultant B.V. által kifejlesztett EcoIndicator 95. A módszer lényege, hogy

egy termék előállítása vagy egy folyamat során felhasznált anyagokhoz és

részfolyamatokhoz egy-egy ökoindikátor értéket rendel hozzá, mely az adott anyag vagy

folyamat környezeti problémákban játszott szerepét fejezi ki. Ezek az adatok az adott

termékre összegezhetők. Minél nagyobb ez a számérték, a termék hatása a környezetre

annál jelentősebb. Az Eco-indicator 95 Európa lakosságának egészségére és az

ökoszisztéma épségére leginkább ható környezeti hatások súlyozó módszere. A módszer

100, a környezeti hatás szempontjából legfontosabbnak ítélt anyagra és folyamatra ad meg

indikátor értékeket. Ezen ökoindikátor pontok az említett anyagok és folyamatok

környezetre gyakorolt hatását érzékeltetik. A figyelembe vett/vehető környezeti hatásokat

az ismert, legfontosabb környezeti problémák alkotják, úgymint az üvegházhatás, ózonszint

csökkenés, savasodás, eutrofizáció, szmog képződés és toxikus anyagok. A megadott

ökoindikátor pontok vonatkozhatnak az anyag gyártására, kezelésére, a szállításra, az

energia előállításra vagy a hulladékkezelés folyamatára. A kiválasztott anyagok és

folyamatok egy táblázatot alkotnak, ahol fel vannak tüntetve a hozzájuk tartozó ökoindikátor

pontok. A számunkra szükséges anyagot vagy folyamatot ebből kikeresve és az

ökoindikátor értékét a megadott mennyiséggel szorozva kapjuk az anyag vagy folyamat

környezeti terhelését. A módszer folyamatos fejlesztés alatt áll így ökoindikátor pontok

környezetre gyakorolt hatása egyre pontosabb és részletesebb lesz valamint így biztosítva

van, hogy folyamatosan megfeleljen a szabványi előírásoknak. [2]

6

A másik lehetőség a Szoftveres módszer melynek fejlesztésével világszerte számos

vállalat és intézmény foglalkozik. A kiválasztott szoftver típusa a tanulmány témájától

célkitűzésétől nagyban függ. A szoftvert mindig az adott feladathoz célszerű választani,

miután áttanulmányoztuk a program erősségeit. A választásnál fontos szempontok:

Milyen részletességű és minőségű adatokkal rendelkezik a szoftver

adatbázisa a nyersanyagokra, folyamatokra, szállításra és az energiára

vonatkozólag. Fontos, hogy saját illetve jövőbeni adatokkal ki lehessen

egészíteni a már meglévő adatbázist.

A szoftver leltár számításával tisztában kell lennünk.

A szoftver milyen módszereket használ a hatásbecslésre, megfelelnek-e

ezek az ISO követelményeinek.

Mennyire segíti a szoftver az LCA eredményeinek értelmezését.

A szoftver jelentés része mennyire felel meg a feladat által támasztott

igényeknek

A két módszer összehasonlítása során megállapítható, hogy mindkét módszernek

vannak előnyei a másikkal szemben. A szoftveres módszer előnye, hogy az elemzés

gyorsabban végrehajtható, valamint nagyobb adatbázist képes kezelni, de ehhez

szükséges a szoftver teljes, átfogó ismerete. Hátrányként felfogható, hogy a részletes

számításba nincs betekintésünk vagy csak kisebb részleteibe van betekintésünk. A

manuális módszer előnye ezzel szemben az, hogy egyszerűbb és olcsóbb, valamint az

elemzést végző személy nagyfokú ismeretekre tehet szert a témával kapcsolatban.

Hátránya, hogy az elemzés elvégzése időigényesebb, valamint nem lehet környezeti

hatásokra bontani az eredményeket. Összességében azért elmondható, hogy a szoftveres

módszer elterjedtebb a manuálissal szemben.

7

3. Hulladékok bemutatása

3.1. A hulladék fogalma

A hulladék, mint fogalmi meghatározás nem is olyan egyszerű feladat, ugyanis a

világ eltérő részein számos meghatározás született e fogalomra, amik általában némileg

eltérnek egymástól. Hazánkban a fogalom pontos meghatározását a nem szabványosított

terminológia is nagyban megnehezíti.

Általános értelemben hulladéknak tekinthető az a bármely halmazállapotú, önállóan

vagy hordozó közeggel megjelenő anyag és energia, ami az ember mindennapi életéből,

termelő, szolgáltató vagy fogyasztó tevékenységéből ered, és az adott műszaki, gazdasági,

társadalmi feltételek között tulajdonosa sem felhasználni, sem értékesíteni nem tud, illetve

nem kíván sem kezelve, sem kezeletlenül, ezért átalakítással vagy anélkül történő, a

környezetre ártalmatlan elhelyezéséről átmenetileg vagy véglegesen gondoskodni kell. [3]

Hulladékok csoportosítása

A hulladékokat a magyarországi szabályozásokkal összhangban 3 nagy csoportra

lehet osztani, amit az alábbi táblázat mutat:

8

A hulladéktípusok csoportosítása

Hulladéktípus Eredet Jellemző

Termelési hulladék Kitermelő, feldolgozó és

szolgáltató tevékenység

Fizikai és kémiai

tulajdonsága igen változó

Települési (kommunális)

szilárd és folyékony

hulladék

Elosztási, szolgáltató és

fogyasztási tevékenység

Fizikai és kémiai

tulajdonsága változó.

Összetétele és mennyisége

az életszínvonaltól és a

fogyasztási szokásoktól

függ

Különleges kezelést

igénylő (veszélyes)

hulladék

Kitermelő, feldolgozó,

szolgáltató, elosztási és

fogyasztási tevékenység

Mérgező, fertőző, korrozív,

radioaktív, tűz-és

robbanásveszélyes. A

hulladék vagy bármely

bomlásterméke az

emberre, az élővilágra és

az épített környezetre

káros hatást fejthet ki

1. táblázat: A hulladéktípusok csoportosítása [4]

Termelési hulladéknak nevezzük azokat a hulladékokat, amik valamilyen termelő,

feldolgozó, és szolgáltató tevékenységből származnak. Ezeket tovább lehet csoportosítani

számos szempont szerint, de ettől most eltekintenék.

Települési (kommunális) szilárd és folyékony hulladéknak nevezzük azokat a

hulladékokat, amelyek a lakossági fogyasztás, kereskedelmi, eloszlási, vendéglátó ipari és

intézményi forrásokból származnak. Szintén lehetne ezeket további szempontok szerint

csoportosítani, de ettől most eltekintenék.

Különleges kezelést igénylő (veszélyes) hulladéknak nevezzük azokat a

hulladékokat, amely, vagy amelynek bármely összetevője, illetve átalakulás terméke a

rendeletben meghatározott veszélyességi jellemzők (lásd. Rendelet 1. A. Mellékletében)

valamelyikével rendelkezik és a veszélyes összetevő olyan koncentrációban van jelen,

hogy ezáltal az élővilágra, az emberi életre és egészségre, a környezet bármely elemére

veszélyt jelent, illetve nem megfelelő tárolása és kezelése esetében károsító hatást fejt ki.

[5]

3.2. Elektromos és elektronikai hulladékok [30]

9

Az elektromos és elektronikai hulladékok vagy más néven e-hulladékok (idegen

kifejezéssel (E-waste) közé sorolhatjuk gyakorlatilag az összes olyan elektromos és

elektronikus berendezést, amelyek az élettartalmuk végeztével hulladékként jelennek meg.

Fontos azonban különbséget tenni a két kifejezés között, ugyanis az elektromos készülékek

kategóriájába beletartoznak elektronikai berendezések, mivel ezek működéséhez

elektronok mozgása által létrehozott áram szükséges, viszont az elektromos berendezések

például ionok mozgásával is működésbe léphetnek. Ezek után megállapíthatjuk,

elektromos és elektronikai berendezéseknek nevezzük azokat a berendezéseket, amelyek

maximálisan 1000 V váltakozó feszültségű vagy 1500 V egyenfeszültségű villamos

árammal vagy térrel hozhatók működésbe.

A háztartási elektromos berendezések csoportosítása:

1.Háztartási nagygépek

2.Háztartási kisgépek

3.Információs és távközlési berendezések

4.Szórakoztató elektronikai cikkek

5.Világítótestek, kivéve a normálizzók, halogénizzók és a háztartásban

használt lámpatestek

6.Elektromos és elektronikus barkácsgépek, szerszámok, kivéve a helyhez

kötött, nagymérető ipari szerszámok

7.Játékok, szabadidős és sportfelszerelések

8.Orvosi berendezések, kivéve a beültetett és a fertőzött orvosi

berendezések

9.Ellenőrző, vezérlő és megfigyelő eszközök

10.Adagoló automaták

10

3.3. E-hulladékok mennyiségének megállapítása

Az Európai Unióban direktívák biztosítják az e-hulladékokra érvényben lévő, előírt

begyűjtési és hasznosítási arányszámokat, amelyeket így a tagállamoknak kötelességük

betartani, továbbá így nyomon követhető az egyes országokban a termékek kibocsátási,

hulladékká válási és újrahasznosítási adatai. Természetesen ezeket az értékeket

befolyásolja a tagországok így köztük Magyarország gazdasági helyzete, az életszínvonal,

a termékek minősége azok élettartalma, valamint a meglévő begyűjtési rendszer fejlettsége

és a lakosság hozzáállása is. Az alábbi táblázat mutatja, hogy az Európai Unió tagországai

plusz Svájc mennyi elektromos és elektronikai termékkel rendelkeznek a piacon egy főre

vetítve: Megállapítható, hogy egy kivételtől (Luxemburg) eltekintve az összes államban nőtt

az e-termékek mennyisége 2008 és 2014 között. A következő táblázatban Európai Unió

tagországai plusz Svájc által termelt e-hulladékok mennyiségét lehet leolvasni egy főre

vetítve:

11

Elektromos és

elektronikai

berendezések

piaca

2008

[kg/fő]

2009

[kg/fő]

2010

[kg/fő]

2011

[kg/fő]

2012

[kg/fő]

2013

[kg/fő]

2014

[kg/fő]

Ausztria 28 27,7 27,9 28,2 28,6 28,9 29,3

Belgium 26,9 26,6 26,8 27,1 27,5 28 28,4

Bulgária 12,2 11,7 11,7 12,1 12,7 13,6 14,4

Ciprus 24,1 24,1 24,3 24,8 25,4 26 26,5

Csehország 21,5 21,1 21,5 22,1 22,8 23,7 24,6

Dánia 27,2 27 27,2 27,6 28 28,5 28,9

Észtország 18,6 16,8 16,7 17,1 17,7 18,5 19,4

Finnország 26,8 26,1 26,4 26,8 27,4 27,9 28,3

Franciaország 26 25,8 26,1 26,5 26,9 27,4 28,1

Németország 26,5 26 26,3 26,7 27,2 27,6 28,1

Görögország 24,5 24,6 24,7 25 25,4 25,9 26,4

Magyarország 17,9 17,2 17,3 17,9 18,8 19,7 20,5

Írország 28,5 27,8 27,7 27,9 28,3 28,7 29

Olaszország 24,5 23,8 24 24,2 24,5 25 25,4

Lettország 16,1 13,9 13,6 14 14,7 15,4 16,2

Litvánia 17,5 15,1 14,8 15,4 16,2 17 17,9

Luxemburg 64,1 53,5 53,4 54,8 56,5 58,3 60,1

Málta 20,8 20,6 20,8 21,2 21,7 22,3 23

Hollandia 28,2 27,8 28 28,2 28,5 28,9 29,3

Lengyelország 16,4 16,8 17,3 18 18,8 19,6 20,5

Portugália 19,7 19,5 19,7 20 20,4 20,9 21,4

Románia 12,4 11,7 12 12,6 13,6 14,6 15,5

Szlovákia 19,6 19,1 19,9 20,8 21,7 22,6 23,5

Szlovénia 23,9 23,4 23,7 24,4 25,2 25,9 26,6

Spanyolország 24,4 23,9 23,9 24,2 24,6 25 25,5

Svédország 27,2 26,7 27 27,4 27,9 28,5 29

Svájc 28,8 28,7 28,9 29,1 29,3 29,5 29,7

Egyesült

Királyság 26,8 26,4 26,7 27,1 27,7 28,2 28,6

Átlag/fő [kg] 24,4 23,6 23,7 24,2 24,8 25,4 26

2. táblázat: Elektromos és elektronikai termékek mennyisége az EU országaiban [6]

12

E-hulladékok

becsült

mennyisége

2008

[kg/fő]

2009

[kg/fő]

2010

[kg/fő]

2011

[kg/fő]

2012

[kg/fő]

2013

[kg/fő]

2014

[kg/fő]

Ausztria 22,2 21,9 22,1 22,4 22,9 23,3 23,8

Belgium 21,1 20,8 21 21,3 21,7 22,2 22,7

Bulgária 9 8,6 8,6 8,9 9,4 10 10,7

Ciprus 18,5 18,5 18,7 19,1 19,6 20,2 20,7

Csehország 16,3 16 16,3 16,8 17,4 18,2 18,9

Dánia 21,4 21,2 21,4 21,8 22,3 22,8 23,2

Észtország 13,9 12,5 12,4 12,7 13,3 13,9 14,6

Finnország 21 20,4 20,6 21 21,6 22,1 22,6

Franciaország 20,3 20,1 20,3 20,7 21,1 21,6 22

Németország 20,8 20,3 20,5 20,9 21,4 21,9 22,3

Görögország 18,9 18,9 19,1 19,3 19,7 20,1 20,6

Magyarország 13,4 12,8 12,9 13,4 14,1 14,8 15,5

Írország 22,8 22,1 21,9 22,2 22,6 23 23,4

Olaszország 18,8 18,3 18,4 18,6 18,9 19,3 19,7

Lettország 12 10,3 10,1 10,4 10,9 11,5 12,1

Litvánia 13,1 11,2 11 11,5 12 12,7 13,4

Luxemburg 41,6 34,8 34,7 35,6 36,7 37,9 39

Málta 15,7 15,6 15,7 16,1 16,5 17 17,5

Hollandia 22,4 22 22,2 22,4 22,8 23,3 23,8

Lengyelország 12,2 12,5 12,9 13,5 14,1 14,8 15,5

Portugália 14,8 14,6 14,8 15,1 15,4 15,8 16,2

Románia 9,2 8,6 8,8 9,3 10 10,9 11,5

Szlovákia 14,8 14,4 15 15,7 16,5 17,2 18

Szlovénia 18,4 17,9 18,2 18,8 19,5 20,2 20,8

Spanyolország 18,8 18,4 18,4 18,6 18,9 19,3 19,8

Svédország 21,4 20,9 21,2 21,6 22,1 22,7 23,4

Svájc 23,1 23,1 23,3 23,5 23,9 24,2 24,5

Egyesült

Királyság 21 20,6 20,9 21,3 21,9 22,4 22,9

Átlag/fő [kg] 18,7 18 18,2 18,6 19,1 19,6 20,2

3. táblázat: Becsült elektromos és elektronikai berendezések hulladékainak mennyisége

[6]

13

A táblázatokból leolvasható, hogy Magyarország mindkét kategóriában le van

maradva az EU-s átlagtól, ami igazából nem negatív dolog, hiszen minél kevesebb a

keletkező hulladék, annál kevesebbet kell összegyűjteni, feldolgozni, újrahasznosítani,

ártalmatlanítani stb. Ezek után meg kell vizsgálni, hogy a begyűjtési és hasznosítási

hulladékok hogyan oszlanak meg csoportonként:

Gyűjtési kategória Begyűjtési arány

(K) [%]

Hasznosítási arány

(R) [%]

Újrafeldolgozási (A)

arány [%]

1.Háztartási

nagygépek 48 85 80

2.Háztartási

kisgépek 27 75 55

3.Információs és

távközlési

berendezések

45 80 70

4.Szórakoztató

elektronikai cikkek 40 80 70

5.Világítótestek 7 75 55

5a. Gázkisüléses

elven működő

lámpák

40 75 80

6.Elektromos és

elektronikus

barkácsgépek,

szerszámok

8 75 55

7.Játékok,

szabadidős és

sportfelszerelések

7 75 55

8.Orvosi

berendezések

9. Ellenőrző,

vezérlő és

megfigyelő

berendezések

7 75 55

10.Adagoló

automaták 7 85 80

4. táblázat: Minimális begyűjtési, hasznosítási, újrafeldolgozási arányok kategóriánként [7]

14

Megvizsgálva az egyes kategóriák megoszlását az összes begyűjtött e-hulladékhoz

képest megállapítható, hogy a magyarországi és az EU-s átlagértékek csak, kismértékű

eltérést mutatnak, egyedül a háztartási nagygépek esetében mutatkozik nagyobb eltérés.

Gyűjtési kategória Begyűjtés megoszlása

(Magyarország) [%]

Begyűjtés megoszlása

(Európai Unió) [%]

1.Háztartási nagygépek 63,59 49,07

2.Háztartási kisgépek 7,97 7,01

3.Információs és távközlési

berendezések 12,04 16,27

4.Szórakoztató elektronikai

cikkek 13,59 21,1

5.Világítótestek 1,11 2,4

5a. Gázkisüléses elven

működő lámpák 0,82 0

6.Elektromos és

elektronikus barkácsgépek,

szerszámok

0,71 3,52

7.Játékok, szabadidős és

sportfelszerelések 0,07 0,11

8.Orvosi berendezések 0 0,12

9. Ellenőrző, vezérlő és

megfigyelő berendezések 0,05 0,21

10.Adagoló automaták 0,05 0,18

5. táblázat: Magyarországi és Európai Uniós begyűjtési arányok összehasonlítása [8]

15

Begyűjtési arány fogalma: A hulladékká vált elektromos, elektronikus berendezésre

vonatkozó minimális gyűjtési arány mértéke, ahol az elektromos-,

elektronikusberendezés-kategóriánként meghatározott tárgyévi minimális gyűjtési

kötelezettség megállapítására - berendezés-kategóriánként - a következő képletet kell

alkalmazni: B = F x K, ahol

B a tárgyévben az adott elektromos, elektronikus berendezés-kategóriából

minimális gyűjtési kötelezettséggel érintett, hulladékká vált elektromos,

elektronikus berendezés mennyisége [kg]

F a gyártó által a tárgyévet megelőző évben Magyarországon forgalmazott, adott

kategóriába tartozó elektromos, elektronikus berendezés mennyisége

K a táblázatban az adott kategóriához, elektromos-, elektronikusberendezés-

kategóriánként meghatározott, tárgyévre vonatkozó minimális gyűjtési arány

mértéke [%]

A hasznosítási kötelezettség megállapítására - elektromos-, elektronikusberendezés-

kategóriánként - a következő képletet kell alkalmazni: H= T x X, ahol

H a gyártó által a tárgyévet megelőző évben ténylegesen átvett és gyűjtött

hulladékká vált elektromos, elektronikus berendezés mennyiségéből kötelezően

hasznosítandó mennyiség [kg]

T a gyártó által a tárgyévet megelőző évben ténylegesen átvett és gyűjtött

hulladékká vált elektromos, elektronikus berendezés mennyisége [kg]

R a táblázatban az adott kategóriára vonatkozó hasznosítási arány mértéke [%]

Az újrahasználatra előkészítési és az újrafeldolgozási kötelezettség megállapítására -

elektromos-, elektronikusberendezés-kategóriánként - a következő képletet kell

alkalmazni: U= T x A, ahol

U a gyártó által a tárgyévet megelőző évben ténylegesen átvett és gyűjtött

hulladékká vált elektromos, elektronikus berendezés mennyiségéből kötelezően

újrahasználatra előkészítendő, újrafeldolgozandó mennyiség [kg]

T a gyártó által a tárgyévet megelőző évben ténylegesen átvett, hulladékká vált

elektromos, elektronikus berendezés mennyisége [kg]

A a táblázatban az adott kategóriára vonatkozó újrahasználatra előkészítési,

újrafeldolgozási arány mértéke

16

3.4. Elektromos és elektronikai hulladékokra vonatkozó

jogszabályok

A folyamatos technológiai fejlődéseknek köszönhetően a 90-es évektől kezdve

ugrásszerűen megnőtt az elektromos és elektronikus eszközök gyártásának mennyisége,

ebből kifolyólag az e-hulladékok száma is növekedésnek indult. Sok esetben az elavult

technológia miatt, hiába lehetett volna még az eszközt használni egyszerűen lecserélésre

került egy korszerűbb berendezésre és a régi hulladékként végezte. A 90-es években ezek

a hulladékok egyszerűen hulladéklerakókba vagy égetőkbe kerültek, pedig egyrészt a

bennük lévő anyagok miatt a környezetre káros hatással voltak, másrészt rengeteg még

felhasználható anyag így veszendőbe került. Ezek következtében az Európai Unió

felismerte, hogy valamit tenni kell ezeknek az elkerülése érdekében. 2002 novemberében

sikerül elfogadni az európai Tanács és az Európai Parlament által. És 2003. február 13-án

érvénybe lépett a két EU direktíva: - az egyik az elektromos és elektronikus készülékek

hulladékainak kezeléséről (2002/96/EC) (Waste Electrical and Electronic Equipment -

WEEE), - a másik (2002/95/EC) egyes veszélyes anyagok elektromos és elektronikai

berendezésekben való alkalmazásának korlátozásáról (Restriction of the use of certain

hazardous substances in electrical and electronic equipment- RoHS) rendelkezik. A két

jogszabályban leírtak teljes megvalósítására közel 6 év állt a tagországok rendelkezésére.

Ezenkívül 2004. 08. 13.-ig minden tagállamnak át kellett vennie az irányelv alapjait és ezt

a saját törvénykezésükbe beiktatni. Ebbe beleszámított a gyártói felelősségvállalás, az

ügyfelek tájékoztatása valamint az információs rendszer kiépítése. A gyártóknak egy évük

volt bevezetni, vagyis 2005. 08. 13.-tól gyártott elektromos és elektronikai termékeken az

alábbi ábrának kellett szerepelnie:

1. kép: Elektromos és elektronikai eszközök ábrája [9]

A fentebb említett Európai Uniós irányelveket, mint tagországnak, Magyarországnak

is át kellett vennie, ezért két kormányrendelet született ezzel kapcsolatosan: a 264/2004.

(IX. 23.) elektromos és elektronikai berendezések hulladékainak visszavételéről szóló

Kormányrendelet, és a 15/2004. (X. 8.) az elektromos és elektronikai berendezések

17

hulladékai kezelésének részletes szabályairól szóló Környezetvédelmi és Vízügyi

Minisztérium rendelete. Ezt követően természetesen többször is megújították ezeket a

rendeleteket, a jelenleg érvényben lévő a 197/2014. (VIII. 1.) Korm. rendelet az elektromos

és elektronikus berendezésekkel kapcsolatos hulladékgazdálkodási tevékenységekről. A

rendelet pontosan meghatározza a gyártók feladatait és jogait, kiterjed továbbá az

elektromos és elektronikai eszközökre és a belőlük keletkezett hulladékokra, azok

visszavételére, begyűjtésére, hasznosítására és ártalmatlanítására. Ezenfelül a rendelet

kötelez mindennemű nyilvántartási, adatszolgáltatási és tájékoztatási felelősségre.

18

4. Elektromos és elektronikus eszközök környezeti

hatásai az életútjuk során

4.1. Életciklus-elemzés általánosan a gyakorlatban

Az életciklus gyakorlatilag nem más, mint egy nagyobb rendszer egymást követő

egységeit magába foglaló elvi szakasz, a nyersanyagbeszerzéstől az elhasznált termék

végső elhelyezésig, tehát a termék a csomagolás vagy a folyamat teljes életciklusát

tartalmazza, nevezhető „bölcsőtől a sírig” megközelítésnek. A teljes életút szakaszai:

nyersanyagok kitermelése és feldolgozása

gyártás

szállítás és terjesztés

használat

újrafelhasználás, hasznosítás

hulladék elhelyezés

Tehát az életciklus elemzés a termék teljes életciklusának összes pontjára és

folyamatára kiterjedve határozza meg a környezeti hatásokat. [10]

2. kép: Életút ábrázolása [11]

19

Az alábbi kép jól szemlélteti az életút egyes lépcsőit. Legelőször a termékhez

szükséges nyersanyagok kitermelését kell megvizsgálni, ehhez természetesen ismerni kell,

hogy az e-hulladékoknak milyen az anyagi összetétele, ami az alábbi kördiagramról

leolvasható:

3. kép: E-hulladékok összetétele [12]

4.2.Nyersanyagbányászat környezeti hatásai

Az előzőekből kiderült, hogy az e-hulladékok esetén fémes ásványi nyersanyagokról

beszélhetünk, így ezeknek a környezeti hatásait szeretném megvizsgálni. Esetünkben

leginkább külszíni fejtésű bányászattal kell foglalkozni. A bányászati tevékenység és az

ásványi nyersanyagok előkészítése során az alábbi környezeti hatások jelentkezhetnek:

vízelvonás

fedü- és külszíni mozgások

zaj és vibráció

porképződés

kémiai hatások

veszélyes anyagok képződése

Geológiai kutatások során egy-egy kutatatás is több ezer m2-nyi területet vehet

igénybe, a terület eredeti állapotát már az adott terület megközelítésével, a

fúróberendezések telepítésével és a fúrólyukak létrehozásával megváltoztatják. A

berendezések működtetése során 100 méteres nagyságrendű körzetben 60-100 dB

zajhatás keletkezik. Levegőszennyezést, porterhelést a motorok által üzemeltetett

45%

25%

15%

5%3%

3%

2%

2% 1%1%

E-hulladékok összetétele

Vasfém Műanyag Monitor és képcsőüveg

Alumínium Kábelek Réz

Nyák-lapok Saválló anyagok Veszélyes anyagok

Egyéb anyagok

20

berendezések okoznak. Ezenfelül fúróiszap maradékból veszélyes anyagok kerülhetnek a

talajba, valamint a gépekből előfordulhat olajszennyeződés.

Maga a bányaterület létrehozása során a felszíni környezeti elemek

megsemmisülésre kerülnek pl. egy erdős terület. Ezenkívül a fedőréteget el kell távolítani,

letakarítani, a felszíni vízfolyásokat át kell helyezni. A termelés megkezdése előtt a

rétegeket vízteleníteni illetve feszültség mentesíteni kell. A folyamatos víztelenítés és a

folyamatos vízemelés miatt létrejöhet egy úgynevezett depressziós tölcsér, ami adott

esetben nem csak a bányaterületet és annak környezetét, hanem akár a környék több 100

km2-es területét is érintheti. Így az egész környék vízháztartását is negatívan érintheti. Ezek

a depressziós területek felszínsüllyedéseket esetleg kőzetomlásokat okozhatnak. A

bányaterületen dolgozó gépek (jövesztő gépek, rakodógépek, szállítóeszközök,

előkészítőművek) a dízelmotorok üzeme során levegőszennyeződést, valamint munkájuk

közben porszennyeződést okoznak. Elsősorban olajfolyások esetén juttatnak veszélyes

anyagokat a talajba, de előfordulhatnak, hogy meghibásodások, tisztítások során kerülnek

veszélyes anyagok a környezetbe. Ezenkívül előfordulhat, hogy a kőzetjövesztést

robbantással végzik, így a robbantás során kerülhetnek a levegőbe robbantóanyag

maradékok illetve porszennyezések.

A kibányászott nyersanyag előkészítőművekben kerülnek feldolgozásra, amit

létesíthetnek ott helyben a bányaterületen vagy egyéb helyen is. Az előkészítőművek

technológiája a kibányászott nyersanyagok tulajdonságaitól valamint a nyersanyag

felhasználójának igényeitől függ. Általánosságban megállapítható, hogy vízminőség

változás, vízszennyezés, zaj, vibráció, levegőszennyezés, porterhelés, sugárzás jelenhet

meg. Az ércelőkészítés során nagy oldott anyagtartalmú (7000-10000 mg/l) savas vizek

keletkezhetnek. Végezetül az előkészítés során fennmaradó vizek a magas fém ion és

vegyszer tartalom miatt ezek a vizek a különlegesen veszélyes környezeti szennyeződési

források közé tartoznak és kezelésük és elhelyezésük nagy gondosságot igényel. A

műveletek során keletkeznek olyan termékek, amiket nem lehet hasznosítani, ezeket

nevezzük meddőnek. Ezeket az anyagok az úgynevezett meddőhányóban kerülnek

elhelyezésre.

Veszélyes anyag-hulladék jelentős mennyiségben (szulfidos ásványok, illetőleg

fémek: Pb, Zn, Cu, nehézfémek) a meddőhányóra, zagytározóba kerül. Az üzemelő

bányából igen agresszív (pH 2,2-2,5, 7000-10000 mg/l összes oldott anyag, 500-700 mg/l

oldott fémtartalom) bányavíz távozik, majd a termelés beszüntetése után is savas víz 4,2-

4,6 pH-val és számottevő fém (Cd, Zn, Mn, Cu, Fe, Pb) tartalommal. [14]

21

Az anyag elszállítása a bányaterületről történhet szállítószalaggal, teherautóval,

vasúti járművel. Az elszállítás is környezeti hatásokkal jár ilyen hatás lehet zaj és vibráció

illetve a porzás. Ha közúton történik, a szállítás ide tartozik a szállítóautók kipufogójából a

levegőbe kerülő szennyeződések is, amit a megtett út során juttat a levegőbe.

Ha a levegőszennyeződést külön megvizsgáljuk, egyrészt a jövesztés során

kerülnek szennyeződések por formájában a levegőbe a kőzetaprózódás miatt. A

bányaterületen lévő szállítás, a kőzetek aprítása és osztályozása is porszennyezéssel jár.

A meddőhányókból is vegyszermaradványok illetve mérgező gázok kerülhetnek a

levegőbe.

A rekultiváció feladata, hogy a bányászat során okozott környezeti károkat rendbe

hozzuk, minimalizáljuk, valamint a meddőhányók és zagytározók jövőbeni szennyezési

lehetőségeit a lehető legkisebb mértékűre csökkentsük. A rekultiváció során a munkagépek

használatuk során ugyanúgy szennyeződéseket juttatnak a levegőbe. A munkagödröt

feltölthetik, amihez az eredetileg eltávolított fedőrétegeken kívül más helyről odaszállított

kőzeteket használhatnak fel.

4.3.Gyártás és szállítás környezeti hatásai

Az elektromos és elektronikus eszközöknek annyi féle típusa létezik, hogy mindnek

a gyártási folyamatát lehetetlen lenne részletezni és elemezni, ezért csak általánosságban

szeretném megvizsgálni az elektromos és elektronikus eszközök gyártása és szállítása

során fellépő környezeti hatásokat. A gyártás során leginkább fellépő környezeti hatások

közt kell említenünk a villamos-energia felhasználást, amit nem tudunk ezzel kapcsolatosan

megválaszolni, hogy ami energiát elhasználunk a folyamatok során, az milyen forrásból

származik, például származhat széntüzelésű erőműből, atomerőműből, vagy megújuló

erőforrások hasznosításából. Ezeknek ugye eltérő a környezetszennyező hatása.

Általánosságban másik fontos paraméter a vízfelhasználás, különböző technológiáknak

rendkívül eltérő a vízigényük, ezért azok vízfelhasználása, ezzel együtt a környezeti

hatások is különbözőek. A gyártás során keletkező melléktermékek, hulladékok

mennyisége is fontos szempont. Mellékterméknek azokat az anyagokat nevezhetjük,

amiket később egy másik munkafolyamat vagy technológia során még felhasználásra

kerülnek. Hulladéknak pedig azokat, amik nem kerülnek későbbi felhasználásra, kivéve, ha

újrahasznosítják őket. Az előzőekkel összefügg, hogy a gyártás során milyen káros

anyagok kerülhetnek a levegőbe vagy a talajba. Ezek is széles határok között mozognak a

technológiáktól függően. A legyártott termékek szállítása történhet közúton, vasúton,

22

levegőben és vízen. Jelen esetben ezeket sem szeretném részletezni csak annyit,

szeretnék megjegyezni, hogy a választott szállítási módszer függ a termék értékétől,

mennyiségétől a szállítandó útvonal hosszától, és a termék egyék különleges jellemzőitől.

4.4. Termék használatának környezeti hatásai

A termékek használatuk során általánosságban vagy energiát állítanak elő vagy

energiát használnak fel. Túlnyomórészt energiát használnak fel a működésükhöz, a

szakdolgozatomban vizsgált napelemek viszont kivételt jelentenek. Az

energiafelhasználásukat az elektromos és elektronikus berendezéseknek egyszerűen meg

lehet határozni, hisz a gyártóknak fel kell tüntetniük az eszköz teljesítményét, amit általában

wattban vagy kilowattban szoktak megadni. Ezek után, ha tudjuk, hogy mennyi ideig

használtuk az adott berendezést és ezt órában számszerűsítjük is, a megfelelő átváltások

után kilowatt szorozva az órával megkapjuk a fogyasztás mennyiségét kilowattórában.

Ezután ha ezt összevetjük egy áramszolgáltató tarifatáblázatával [33], megkapjuk, hogy az

elfogyasztott villamos-energia mennyibe került, vagy azt is tovább lehetne vizsgálni, hogy

az előállított villamos-energia különböző technológiák (széntüzelésű erőmű, napelemek,

atomenergia stb.) alkalmazásával mennyire terhelték meg a környezetet, amit később majd

részletesebben is meg fogok vizsgálni.

4.5. E-hulladékok környezeti hatásai

A termékek életútjuk végeztével hulladékká fognak válni, ami egy elkerülhetetlen

folyamat a jelen technológia fejlettségi szint mellett. Azonban a keletkező hulladékok

mennyiségén lehet változtatni. Ezt úgy értem, hogy a keletkező hulladékok egy részét

újrafelhasználással, újrahasznosítással lehetne csökkenteni, valamint az sem mindegy,

hogy például a keletkező hulladékok hány százaléka veszélyes hulladék, amit például

ártalmatlanítani kell, valamint speciális hulladék elhelyezést igényel. Ezen kívül fontos

szempont, hogy a hulladékok hányad része kerül hulladékégetőkbe, valamint hányad

része kerül végső deponálásra. A jelenkor egyik fontos kérdése, hogy a keletkező

hulladékok mennyisége, ha ne is csökkenjen, de semmi féleképpen ne növekedjen, mint

az elmúlt évtizedekben növekedett a technológiák fejlődésének következtében.

23

5. Villamos-energia termelés

5.1. Energiatermelés bemutatása

Napjaink egyik legkedveltebb témája, hogy a környezetünk védelmében a fosszilis

(nem megújuló) energiaforrások helyett egyre inkább a megújuló energiaforrásokra kellene

támaszkodni. A nem megújuló energiaforrások közé tartozik a szén a kőolaj és a földgáz.

Megújuló energiaforrások közé pedig a biomassza, biogáz, geotermikus energia,

vízenergia, szélenergia és a napenergia tartozik. Valamint létezik egy harmadik átmeneti

kategória, a nukleáris energia. A köznyelvben divatos kifejezés, hogy a megújuló energia

az úgynevezett zöld energia. Ez azt jelenti, hogy úgy termelődik általa energia, hogy a

környezetébe nem juttat arra veszélyes anyagokat. Ezzel szemben a nem megújuló

erőforrások által termelt energia miatt rengeteg veszélyes anyag jut a környezetünkbe.

Annak szeretnék utánajárni, hogy ezek a feltételezések mennyire valósulnak meg a

valóságban. A megújuló energia ennyivel tisztább, környezetbarátabb lenne a fosszilis

energiánál? Ezeknek a kérdéseknek a megválaszolására fogom összehasonlítani egy

napelemes energiatermelő rendszer és egy széntüzelésű hőerőmű által előállított hasonló

mennyiségű energiájának a környezetükre gyakorolt hatásukat. Ezt a két technológia

életciklusának vizsgálatával fogom véghez vinni. A vizsgálatra egy 3-5 kW-os napelemes

energiatermelő rendszer által okozott hatásokat fogom összehasonlítani egy széntüzelésű

erőműben előállított 3-5 kW mennyiségű elektromos áram környezeti hatásait.

24

5.2. Hazai villamosenergia-termelés helyzete

Magyarország összes energiafelhasználása 2014-es adatok szerint elérte a 42 TWh

mennyiséget.[15] A 9. képen látható, hogy a magyar energiafelhasználás enyhén növekvő

tendenciát mutat. Hazánkban a villamos energia fogyasztás arányos a GDP-vel, de

leginkább az ipari termelés alakulásával.

4. kép: Hazai villamos energia fogyasztás alakulása az elmúlt 35 évben [15]

A tendenciák azt mutatják, hogy a jövőben is folytatódni fog ez az enyhe emelkedés.

A magyar villamosenergia-rendszer előrejelzései szerint 2020-ra a magyar

energiafelhasználás el fogja érni az évi 45,4 TWh, 2030-ra 48,2 TWh mennyiséget. A

csúcsterheléseket vizsgálva 2014. évi 6421,8 MW-ról 2020-ra, 7000 MW-ra, 2025-re, 7400

MW-ra, 2030-ra pedig 7700 MW-ra nő. Mindezek akkor válnak érdekessé, amikor ezeket a

hazai erőművek leállítására és építésére vonatkozó várakozásokat

tartalmazó kapacitáselemzések fényében vizsgáljuk. E szerinte 2014-ben 8935 MW bruttó

teljesítményű erőmű volt megtalálható Magyarországon s ez az érték az erőművek

kiöregedése miatt 2025-re, 6040 MW-ra, 2030-ra 4887 MW-ra csökken. Tehát a fogyasztás

és a csúcsterhelés növekedése miatt több energiaforrásra lesz szükség. Ezt a helyzetet

nehezíti a jelenlegi Paksi kapacitás várható, jövőbeli leállítása, amit viszont a tervezett két

új paksi blokk, 2400 MW teljesítménnyel enyhíteni fog. Azonban ezenfelül is még további

energiaforrásokra lesz szükség, emiatt fellépnek kérdések, hogy ezeket milyen módon

fogják megoldani. A megoldások egyik módja lehet újabb fosszilis erőművek létrehozása

vagy a megújuló erőforrásokon alapuló energia előállítás vagy az importált energia

mennyiségének növelése.

25

5. kép: Hazai bruttó villamosenergia-források megoszlása [15]

Az 5. képen látható, hogy a hazai villamosenergia-termelés nem képes önmagában

kielégíteni az igényeket, emiatt jelentős mennyiségű import energia szükséges. Ezenfelül

a hazai források megoszlását figyelve az általam vizsgált széntüzelésű erőművek aránya

jelentősen nagyobb a nap energiájából előállított villamos energia mennyiségének

arányánál.

26

6. Napelemes rendszer életciklusának elemzése

6.1. Napelemes rendszerek bemutatása

A napenergia a megújuló energiaforrások közé tartozik. Előnye, hogy bárhol a

világon elérhető lehet, kimeríthetetlen, és ingyen van. Továbbá igaz, hogy működése során

semmilyen káros anyagot nem juttat a környezetünkbe, de amíg eljutunk az úgynevezett

késztermékig, magáig, a napelemig igenis történik környezetszennyezés. A környezetre

gyakorolt eme negatív hatásoknak a mértékét szeretném megvizsgálni és végül

összegezni, számszerűsíteni, hogy kiderüljön mennyire is környezetbarát a napenergia

felhasználása. Hazánk területén a napsütéses órák száma 1750 és 2050 közötti, ami

lehetővé teszi a technológia magas szintű kihasználtságát. A napelemek olyan fotovillamos

elemek, amik az elektromágneses sugárzást közvetlenül képesek átalakítani villamos

energiává. A működésének alapja, hogy a beérkező elektromágneses sugárzás

elnyelődésekor mozgásra képes töltött részecskék generálódnak, amiket az eszköz az

elektrokémiai potenciálok, illetve az elektron kilépési munkák különbözőségéből adódó

beépített elektromos tér rendezett mozgásra kényszerít, tehát elektromos áram jön létre.

[16]

A napelemek teljesítményét a fény hullámhossza, a fény intenzitása, a napelem

cella anyaga, mérete és típusa határozza meg. A napelemeknek az alábbi típusait

különböztetjük meg:

Amorf

Mono-kristályos

Poli-kristályos

Vékonyfilm-rétegű

Az amorf napelemek hatásfoka 4-6 %, élettartalmuk 10 év körüli. A mono-kristályos

napelemek neve onnan ered, hogy a monokristályos szilíciumot elektromos térben húzzák

henger alakúra és a szilícium egy tömbben dermed meg. Hatásfoka 15-17%, élettartama

30 év körüli. A poli-kristályos napelemek esetében a cellákat négyzet alakú tömbökben

öntik, miközben a szílicium több kristályban dermed meg. Hatásfoka 10-13%, élettartama

25 év körüli. A vékonyfilm-rétegű napelemek esetében egységesen, néhány mikron

vastagságban viszik fel egymásra a félvezető rétegeket. Hatásfoka 5-15%, élettartama

körüli. A vékonyfilm-rétegű napelemek közül megkülönböztetjük a kadmium-tellúr (CdTe)

27

és a réz-indium-gallium-szelén (CIGS) típusokat. Azonban a piacot, jelenleg a

hagyományos szilíciumkristályos (C-Si) alapú cellás napelemek uralják.

Napelemes rendszerek típusai villamos hálózathoz kapcsolódás szerint [28]

Hálózatra kapcsolt

Szigetüzemű rendszer

Hálózatra kapcsolt rendszer tulajdonságai:

Korszerű megoldás

egész évi áramfogyasztást fedezheti

karbantartást nem igényel

időjárás függő áramtermelést a villamos hálózat segítségével

kiegyensúlyozza

nyári többlettermelést átveszi az áramszolgáltató

oda-vissza mérő órát az áramszolgáltató biztosítja

éves elszámolást kérve az áramszolgáltatótól, a nyári többletet télen

visszavehetjük a hálózatból

napelemek által termelt egyenáram átalakítását 220V/50Hz-re és a hálózati

visszatáplálást az inverter szabályozza

Szigetüzemű rendszer tulajdonságai:

teljesen független és önálló áramellátó rendszer

ajánlott, ha nincs villamos hálózat vagy, ha annak kiépítése túl drága lenne

akkumulátoros tárolás, de az élettartamuk véges így 5-6 évente cserékkel

kell számolni

hálózatra kapcsolt rendszerek árának átlagosan kétszerese

télen csak napelemekkel nem biztosítható 100%-os áramellátás

a tárolt áramot 220V/50Hz-re visszalakítja, amit standard elektromos

berendezésekkel használhatunk

Magyarországon megállapítható, hogy a földrajzi okok miatt átlagosan egy 1 kW-os

teljesítményű rendszerrel körülbelül 1100 kWh-nyi energiát lehet előállítani. [29] Az én

esetemben egy 5 kW-os rendszer esetében ez ugye ötszörös értéket, körülbelül 5500 kWh-

nyi energiát jelent. Ezt alátámasztja a különböző napelem-hasznosító cégek ajánlatai is. Ha

például a CanadianSolar márkájú napelemeket vesszük, figyelembe 19 darab 270 wattosra

van szükség egy 5 kW-os rendszer létrehozására, ami egy év alatt körülbelül 6000 kWh-

nyi elektromos áramot lesz képes termelni, darabonként körülbelül 120 ezer forintért. Tehát

ha átlagosan egy 25 éves élettartalmat veszünk figyelembe a napelemek esetében, akkor

28

ez idő alatt 25*6000=150 ezer kWh-nyi áram fog termelődni. Ezek szerint 1 kWh-nyi áram

körülbelül 15 Ft-ba kerül, ami jelentősen olcsóbb, mint amennyit az áramszolgáltatónak

fizetünk ugyanezért a mennyiségért.

Napelemek

fajtája

KingdomSolar

260 W

CanadianSolar

270 W

CanadianSolar

270 W

LG

Neon2 330

W

Napelemek

száma [db] 19 19 19 15

Teljesítmény

[kW] 4,94 5,13 5,13 4,95

Éves hozam

[kWh] 5636 5900 6076 5977

Inverter Sununo 5K-M Galvo 3,1-1 SE 5000 H SE 5000 H

Nettó ár [Ft] 1.737.360 1.921.510 2.260.600 2.786.380

6. táblázat: 5 kW-os napelemek típusainak összehasonlítása [19]

Jelen vizsgálatban egy 5 kW-os rendszert vizsgálunk, ami egy átlagos méretű

családi házra felszerelt rendszernek felel meg. A napelemek felszerelésénél többféle

paramétert is figyelembe kell venni, ami befolyásolja az előállított villamos energia mértékét.

Ezeket a hatásokat szeretném most külön-külön megvizsgálni.

1. Atmoszférikus hatások [32]

Ugye az azt a közeget jelenti, amin keresztül megérkezik a primer energia (nap) a

modulokhoz, ezáltal gyengülni fog a beérkező energia. Ennek vizsgálatára

rendszeresítettek néhány fogalmat: AM (Air Mass), ami magyarul légtömeget jelent:

AM0: Atmoszférán keresztüli gyengülés nélküli sugárzás, 1367 W/m2

(szolarkonstans)

AM1: földfelszínre merőlegesen érkező sugárzás

AM1,5: körülbelül 48o-os beeső sugárzás

A különböző gyártmányú modulokat a paraméterek egységesítésével lehet

egymással összehasonlítani, mivel azoknak a működésének a hatékonysága függ a beeső

fény szögétől, napelemek környezetétől. Éppen ezért a modulok műszaki paramétereit

egységesen AM1,5 értékre adják meg.

29

6. kép: Földfelszínre érkező fény beesési szögei [26]

2. Tájolás és dőlésszög [32]

Megállapítható, hogy a napelemek akkor működnek a legjobb hatásfokkal, ha a

napfény a felületére merőlegesen érkezik meg, mivel ebben az állapotban a legnagyobb az

elnyelődés és legkisebb a visszaverődés. A szakirodalom szerint a tájolást Azimutnak vagy

Azimut szögnek nevezzük. Ez azt jelenti, hogy az ideális déli tájoláshoz képest mennyi az

eltérés. Mértékegysége a fok [o]. Ez azt jelenti, hogy a nap pillanatnyi helyzetét az égbolton

a napmagassággal (m) és a már említett azimuttal (a) jellemezhetjük. Tehát a nap pályája

az égbolton minden egyes nap és minden egyes pillanatban más és más. A pálya télen a

legalacsonyabb, nyáron a legmagasabb. A föld forgástengelye a nap tengelyétől 23,5o-os

szögben tér el. Az alábbi ábra szemlélteti ezt a jelenséget:

7. kép: Napmagasság az azimut értelmezése [27]

A dőlésszög pedig nem más, mint a napelem vízszintessel bezárt szöge. Ez a fény

beérkezési szögének meghatározásához szükséges, mivel a napelemeket egy családi ház

esetében általában a háztetőn helyezik el, ami már önmagában is külön szöget zár be a

30

vízszintessel, amit figyelembe kell venni. Így a relatív dőlésszög helyett az abszolút

dőlésszöget kell figyelembe benni. Ezek a fogalmak azért is fontosak, mert ezeket

felhasználva a tervezés során egész pontosan ki lehet számolni a rendszer várható

teljesítményét. Hazánk földrajzi adottságai miatt, empirikusan a következő értékeket lehet

figyelembe venni:

Azimutban mért eltérés szerint 10o-os eltérés körülbelül 0,5-1%-os hatásfok

csökkenést eredményez

A legjobb a 30-40o közötti telepítésű dőlésszög a leghatékonyabb, a 10o

eltérés a dőlésszögben pedig körülbelül 1,5-2%-os hatásfok csökkenést

eredményez

Jogszabályi előírások és annak háttere [28]

2008-tól bevezetésre került a villamos energiáról szóló 2007. évi LXXXVI törvény,

valamint az annak végrehajtásáról szóló 273/2007. (X.19.) Korm. rendelet szerint a

Háztartási Méretű Kiserőmű (HMKE) fogalma. Ennek értelmében ettől kezdve 3 féle

energiatermelő rendszert különböztet meg a magyar jog.

Erőműnek minősül az 500 kVA-nál nagyobb, de 50 MW-nál kisebb

teljesítményű erőmű

Kiserőműnek minősül az 50 kVA-nál nagyobb, de 500 kVA-nál kisebb

teljesítményű erőmű

Háztartási méretű kiserőműnek (HMKE) nevezzük azokat a kisfeszültségű

hálózatra csatlakozó kiserőműveket, melyek csatlakozási teljesítménye nem

haladja meg az 50 kVA-t

Valamint a háztartási méretű kiserőműre az alábbi meghatározások érvényesek:

közcélú kisfeszültségű hálózathoz, illetve kisfeszültségű magán- vagy

összekötő vezeték hálózatra csatlakozik

erőművi névleges teljesítőképessége nem haladja meg a felhasználó

rendelkezésre álló teljesítményének mértékét

maximum 50 kVA erőművi névleges teljesítőképességű

Ezeknek az értelmében a háztartási méretű napenergia-termelő rendserünk a

háztartási méretű kiserőművek csoportjába tartozik. Ehhez kapcsolódik a termelt

energia mérésének a kérdése. A méréshez szükség van valamilyen magyarországi

áramszolgáltatóval szerződést kötni és a folyamat valamilyen fázisonkénti

mérőműves elektronikus fogyasztásmérővel valósul meg, amelyből az elszámolási

31

időszakban irányonként kiolvasható a vételezett, illetve a hálózatba betáplált

villamos energia mennyisége. 3 eset lehetséges:

A fogyasztás meghaladja a betáplált mennyiséget A kettő különbözete

alapján kell megfizetni a forgalomarányos díjakat

A fogyasztás megegyezik a betáplált mennyiséggel Ebben az esetben a

szaldóképzés eredménye nulla, így csak a nem forgalom-arányos díjak

kerülnek elszámolásra

A betáplálás meghaladja a fogyasztott mennyiséget Ebben az esetben a

villamosenergia-kereskedő/egyetemes szolgáltató részéről csak a nem

forgalomarányos díjak kerülnek elszámolásra.

6.2.Környezeti hatások vizsgálata

Az előzőekben már említettem, hogy a köztudatban a napenergia felhasználása

úgymond teljesen tiszta, nem környezetkárosító technológiaként van elterjedve. Ha maga

a napelemes rendszer működés közbeni idejét vesszük figyelembe a károsító hatásokat

tényleg elhanyagolhatónak vehetjük, valamint magának a szennyeződés

bekövetkeződésének az esélyét is. Általánosságban megállapítható, hogy a napelemek a

normál, rendeltetésszerű használatuk során semmilyen káros anyagot nem bocsátanak ki.

Vannak azonban olyan előre nem látható esetek, amikor ez nem így van. Ilyen például egy

tűzeset, amely során egyes technológiák alkalmazása esetén (CIS, CdTe) mérgező

anyagok kerülhetnek a környezetünkbe. Azonban mi a helyzet, ha ezt a termék teljes

életciklusán át vizsgáljuk meg (nyersanyagbányászat, gyártás stb.), ezt szeretném most

alaposabban megvizsgálni.

6.2.1.Nyersanyagbányászat környezeti hatásai

A napelemek gyártásához körülbelül 90%-ban szilíciumot használnak, az egyéb

alkotók ritkaföldfémek ilyen például a kadmium, tellúr, indium, gallium, szelén, valamint

egyéb fémek például réz. A szilíciumnak megfelelő minőségűnek kell lennie, hogy

napelemek gyártására lehessen alkalmazni. A napelemek iránti megnövekedett igény miatt

a gyártók igényeit sem egyszerű kielégíteni. Régebben a gyártók a félvezető hulladékait

használta fel, manapság a leginkább elterjedt módszer, hogy a szükséges szilíciumot

kvarchomokból (SiO2) állítják elő. Ugye a minőségi kritériumok miatt, így nem minden

kvarchomok bányában bányászott termék felel meg a gyártóknak, csak a legtisztább,

legkevésbé szennyezett kvarchomokot lehet használni a napelemek előállítására. Maga a

bányászat is rendkívül energiaigényes folyamat, aminek az energiaigényét csak a

32

napenergia felhasználásával nem lehet fedezni, így a tevékenység során fosszilis forrásból

előállított energiát is fel kell használni. Összességében megállapítható, hogy a legnagyobb

környezeti hatás ilyen tekintetben a természeti erőforrások kimerítése.

Természetesen a kitermelt nyersanyagokat is el kell szállítani a napelem gyártókhoz

(USA, Kanada, Európa), aminek a távolsága nem ritkán több ezer kilométert tesz ki,

különösen a ritkaföldfémek esetén, amiknek a leggyakoribb előfordulási helye Ázsia. A

szállítás így komoly logisztikai feladat, igaz Ázsiából általában teherszállító hajókon

érkeznek ezek az anyagok, amiknek a környezetszennyező hatása nem jelentős.

6.2.2.Gyártás környezeti hatásai

A napelemek gyártására több féle technológia is létezik, természetesen ezeknek a

gyártási menete nagymértékben eltér egymástól, ezáltal a környezeti hatásuk is. Jelen

esetben eltekintenék az összes technológia részletezésétől, így 2 technológiát szeretnék

bemutatni. Az első technológia a legelterjedtebb szilícium-napelemek előállítása. A

technológia szerint a napelemek gyártása a tisztított szilíciummal kezdődik, amelyet

egykristállyá húznak vagy más esetekben grafit vagy kerámiaformába öntenek, ezt

követően pedig szeletelnek. Ezután következik a töltésszétválasztó rétegek előállítása,

amelyhez diffúziós félvezető technológiát alkalmaznak, majd vákuumnyomással

létrehozzák az áramvezető kontaktusokat. A napelemeket nagyobb modulokba szerelik,

melyekben az elrendezés általában soros, néha vegyes kapcsolású. A modulok névleges

feszültsége általában 12 volt, természetesen léteznek ettől eltérőek is. A névleges

teljesítmény néhány wattól a több száz wattig terjedhet, valamint a modulok mérete is

néhány négyzetcentimétertől a több négyzetméterig terjedhet. Fontos, hogy a modulokban

a napelemek hermetikusan le vannak zárva. A napelemek védelmében a gyártók hő kezelt,

nagy szilárdságú üveget, alumíniumot, és speciális műanyagot használnak. A műanyagok

neve etil-vinil-akrilát és polivinil-butilát. A modulok tartószerkezethez való rögzítésére a

gyártók alumínium furatokat vagy külön kiépített kötőelemeket használnak. Ezenfelül a

modulok villamos rendszerhez való csatlakozáshoz hermetikusan lezárt

csatlakozódobozokat, vagy egyszerű csatlakozó vezetékeket használnak.

A második a CIS típusú napelemek előállítása, ami napjainkban egyre elterjedtebb,

a folyamatos műszaki fejlődésnek köszönhetően, főként amiatt, hogy a növekvő szilícium

igény nehezen való kielégítése miatt eltérő anyagokat is fel lehessen használni a

napelemek gyártására. A CIS rövidítés a rézre (Cu), indiumra (In), szelénre (Se) utal.

Valójában a technológia a réz-indium-diszelenid (CuInSe2) nevezetű félvezető vegyületre

épül, aminek a szerkezetében lévő anyagokat más anyagokkal is lehet helyettesíteni

33

például galliummal (Ga) vagy kénnel (S) amit csak CIS néven szoktak nevezni, ami

napelemek gyártására kiválóan alkalmas.

A gyártás során a réz és indium keverékét rászórják egy felületre, majd a szelént

hevítéssel viszik fel. A modulban a hordozófelület molibdén réteggel bevont üveglemez. A

megvilágítás oldali kontaktust egy átlátszó cink-oxid réteg adja. A napelemek elrendezése

a modulokban soros kapcsolású. Természetesen a szilícium-napelemek esetében említett

védőmódszerek valamint erre a célra használt anyagok itt is megegyeznek. [32]

8. kép: CIS elem felépítése [29]

6.2.3.Egyéb környezeti hatások

Területfoglalás és vizuális hatások

A napelem modulokat egy nagyteljesítményű rendszer esetén egymás mellé lehet

elhelyezni, így a területigény is nagy lesz. Egy családi háznál alkalmazott rendszer esetén

ez természetesen a háztető területére redukálódik. Ebben a kategóriában

megkülönböztethetünk környezet szerint, városi környezetet illetve természetes

környezetet. Ezen belül is megállapítható, hogy eltérő vizuális hatást fog elérni egy azonos

méretű napelemes rendszer például egy elhagyott homokos, sivatagos környezetben, mint

egy városi vagy természetvédelmi területen. Ezenfelül egy ilyen rendszer létrehozása

hatással van az ökoszisztémára is, általában az építkezés során szükség van föld és

gépmunkákra valamint ezek a területek elkerítésre szoktak kerülni. Valamint például

előfordulhat az is, hogy növényzet eltávolítás (például fakivágás) előzi meg a napelemek

34

telepítését, vagy az előzőleg mezőgazdaságilag művelt területek helyén valósul meg a

beruházás. Ezek mind negatív hatással vannak a környezetre.

Levegőszennyezés, zajhatások

Mint ahogy már említettem a megfelelő működésük során semmilyen károsító

anyagot nem juttatnak a levegőbe, mint ahogy a működésük is zajmentes, egyedül a

rendszer felépítésénél lép fel zajhatás, de ez rövidtávú és nem haladja meg bármilyen

építkezés zajhatását. A levegőszennyezési hatások legnagyobb része a gyártás során

kerül a levegőbe.

Hulladékképződés

Természetesen a gyártás során képződnek hulladékok, de azon kívül a

használatban lévő napelemek nem termelnek. Használatuk után igaz, hogy hulladékká

válnak, de léteznek megfelelő újrahasznosítási technológiák, egyedül az akkumulátorok

jelentenek gondot, amik veszélyes hulladéknak számítanak, így gondoskodni kell az

ártalmatlanításukról.

6.3. CIS napelemek alkotóelemeinek vizsgálata

A CIS napelemek előállításához, amint már említettem a szilícium helyett más

anyagokat (réz, indium, szelén stb.) használnak fel. Azt szeretném megvizsgálni, hogy

ezeknek a fémeknek, különös tekintettel az indiumnak általánosságban milyen a

környezetterhelő ereje az életciklusa alatt. Az indium termelése az ólom-cink bányászathoz

kapcsolódik, tehát leginkább szulfidos előfordulásként jelenik meg, például szfalerit

(ZnFeS) szennyezőanyagaként. Tehát önállóan az indiumot nem bányásszák, csak

valamilyen más fémmel együtt, valamint másodlagos forrásból is ki lehet nyerni indiumot,

ilyen az indium-ón-oxidot (ITO) tartalmazó LCD kijelzők feldolgozása. Azonban az indium

kinyerése egy nehéz feladat, hiszen az ércek kohászati úton való feldolgozása, valamint az

LCD kijelzők feldolgozása során is rendkívül rossz hatásfokkal lehet az indiumot kinyerni.

A kohászati vállalatok nagy mennyiségű meddőt halmoznak fel, amik szintén viszonylag

nagy mennyiségben tartalmaznak indiumot, de ezek kinyerése is bonyolult és költséges

folyamat, még várat magára a legmegfelelőbb technológia kidolgozása. [31]

Ezzel kapcsolatosan született egy tanulmány [32] amiben 64 fém globális

felmelegedési potenciálját vizsgálták meg még pedig olyan módon, hogy 1 kilogrammnyi

35

alapegységet határoztak meg, intervallumként pedig a bányászattól a tiszta elemekig való

előállítást határozták meg, valamint azt is figyelembe vették, hogy milyen fémeket

bányásznak együtt, illetve melyik anyagnak milyen kísérő anyagai lehetnek. Ezzel

kapcsolatos, hogy egy ilyen úgynevezett fémtermelő rendszer nagymértékben

összekapcsolt, különböző folyamatokból áll. Tipikus folyamatok közé tartozik az olvasztás,

koncentrálás, szétválasztás, ezeknek a végeztével kapjuk meg a tiszta fémünket, ám ezek

rendkívül energiaigényesek.

17. kép: Különböző fémek globális felmelegedési potenciáljának az értéke [32]

36

18. kép: Cink-ólom bányászat során kinyerhető anyagok [32]

19. kép: Cink-ólom bányászat során kinyerhető anyagok globális felmelegedési

potenciáljának összehasonlítása [32]

Ezek után megállapítható, hogy ha az indium környezeti hatásait szeretnénk

meghatározni, jelen esetben például a napelem gyártás egyik alkotóelemeként, akkor

nem vizsgálhatjuk az indiumot önállóan, mivel az a cink-ólom bányászat részeként

termelhető ki. Könnyen leolvasható (17. kép) hogy a cink és az ólom globális

felmelegedési potenciálja egy kilogrammra vonatkoztatva a legkisebb kategóriába esik,

ezzel szemben az indium már a közepes kategóriában található. Nem is beszélve a többi

kísérő anyagról, amik közül pár az indium értékét is meghaladja a 19. kép tanulsága

szerint.

6.4. Szoftveres elemzés

A választott napelemes rendszer életciklusát szoftveres módszerrel elemeztem.

Erre a célra a GaBi elnevezésű programot használtam, amit a Német Stuttgarti Egyetem

fejlesztett ki. A szoftver által elérhetővé vált számomra minden olyan adat, amire

szükségem volt az elemzés elvégzéséhez. Az erőmű környezetterhelésének mértékének

megválaszolására az úgynevezett CML2001 hatáselemző módszert választottam. A

módszer a globális felmelegedési potenciált veszi figyelembe, mértékegységként a kg CO2

37

ekvivalenst (egyenértéket) használja. Üvegházhatású gázok hatásának számszerűsítésére

használják. Lényege, hogy az azonos tömegű CO2-höz képest határozható meg az értéke,

előre meghatározott időre, ami általában 100 év. A figyelembe vett üvegházhatású gázok

a következőek:

Szén-dioxid, CO2

Metán, CH4

Dinitrogén-oxid, N2O

Klórozott-szénhidrogén, CFC

A CML módszert 1992-ben fejlesztették ki a Leideni Egyetem Környezettudományi

Központjában. A CML a leltár analízisének az eredményeit összegzi közepes eloszlású

hatáskategóriákban. Ezeket a kategóriákat több hatáskategóriára lehet felosztani. Ilyen

hatáskategóriák lehetnek az alábbiak:

Savasodási potenciál

Eutrofizációs potenciál

Emberi egészségre gyakorolt potenciál

Sztratoszférikus ózonréteg vékonyodás potenciál

Globális felmelegedési potenciál

Mint azt már az előzőekben említettem ezek közül én a Globális felmelegedési

potenciált fogom figyelembe venni. Az alap CML módszert továbbfejlesztve született meg

a CML 2001.

Az elemzés első részeként szükség van a célok, funkcionális egység,

rendszerhatárok meghatározására, amit majd később természetesen a lignit tüzelésű

erőmű esetében is meg kell majd határozni. Esetünkben a cél és a hatásterület az 5 kW-os

napelemes rendszerünk által előállított energia mennyiségének összehasonlítása

ugyanennyi a Mátra Erőmű által előállított energiájával, globális felmelegedési potenciált

alapul véve. Alapegységként az 5 kW-os napelemes rendszert működése során előállított

energiának a mennyiségét fogom használni. A rendszerhatárok jelen esetben a napelemek

gyártásától kezdődik és a napelemek működési idejének, hulladékká válásáig tart. Ebbe

beletartozik a kettő közötti időbe a napelemek gyártásával együtt a keret és tartó gyártása

is.

38

Ezután következik a leltár és analízis, amit nekünk nem kell elvégeznünk

manuálisan, mivel a Gabi szoftver használatával minden adat a rendelkezésünkre áll.

Általánosságban azonban megállapítható, hogy a napenergia felhasználása gyakorlatilag

emissziómentes, ezért az összehasonlítás szempontjából azok a modellek szolgáltatnak

igazi adatokat, amik a nyersanyagbányászathoz és a modulok gyártásához kapcsolódnak.

Az analízist is a Gabi szoftver elvégzi helyettünk, így már csak a kapott végeredményeket

kell majd összehasonlítani illetve a különböző MSOffice szoftverekkel megjeleníteni.

A szoftver által figyelembe vett modellek

A modell kiindulási alapja az Si-modell:

Si-cella (SiO2-ből)

Alumínium egységek

etil-vinil-acetát

polifenil-oxid

hátfólia

víz

metanol

szén

üveg

Ezután következik a napelem keret a tartóval együtt vizsgált modell

Si-modell

acél

Alumínium-öntvény

szén

műanyagok

gyanta

Ezekből előáll a kész napelem, amivel a napenergiából villamos energiát lehet

előállítani [22]

Szoftver használata során sajnos a napelemek életciklusának nyersanyag

bányászati részéről nem álltak rendelkezésre megfelelő adatok, amiket ki lehetett volna

választani az elemzéshez, így a végeredmény ezeket a hatásokat nem fogja tartalmazni,

külön vizsgálatra szorul. A program használata úgy működik, hogy rendelkezésünkre állnak

ipari folyamatok környezeti mérlegei, melyek közül mindig ki kell választani a számunkra

megfelelőt. Ezeknek a mérlegeknek az egyik oldalán a szükséges nyersanyagok listája áll,

39

valamint az ezekből fogyasztott mennyiségek. A mérleg másik oldalán pedig a folyamat

termékei, hulladékai, különböző kibocsátásai. Ezután fel kell építenünk az életciklust, amit

vizsgálni kívánunk azzal, hogy a folyamatokat, amiket kiválasztottunk egymás után

rendezzük egy láncban. Erre az úgynevezett Sankey-diagramok segítségével van

lehetőségünk. Lehetőség van a szoftver által az életciklusunk teljes anyag és energia

mérlegének a kiszámítására, majd a hatásvizsgálat és a gyenge pontok meghatározása

után megkapjuk a végeredményt. Ezen felül lehetőség nyílik az eredmények súlyozására

vagy normalizálására, valamint tetszés szerint csoportosítani lehet a különböző

folyamatokat, ezekből például diagramokat lehet létrehozni a szemléltetés érdekében.

Lehetőség nyílik több ilyen rendszer életciklusának az összehasonlítására is különböző

paraméterek alapján. Választhatunk a rendszerhez kapcsolódó meglévő paraméterek közül

vagy létrehozhatunk saját matematikai alapúakat is.

7. Széntüzelésű erőmű életciklusának elemzése

7.1 A hőerőművek működésének alapjai

Először is első lépésben a hőerőművek működésének alapjait szeretném bemutatni.

Megállapítható, hogy a hőerőmű olyan ipari létesítmény, amely valamilyen fosszilis

tüzelőanyagot (jelen esetben lignitet) elégetve a kazánokban gőzt állít elő. Ezután az

előállított gőz meghajtja a turbinát, majd ez pedig meghajtja a generátort. Generátornak

nevezzük azokat a forgó villamos gépeket, amelyek a tengelyükön közölt mechanikai

munkát villamos energiává alakítják. A generátor elektromágneses indukcióval hozza létre

az elektromos áramot. Az elektromágnes indukció elektromágneses kölcsönhatás, amely

során egy vezetőben elektromos feszültség indukálódik. Felfedezése Michael Faraday

nevéhez fűződik. Esetünkben mozgási indukcióról beszélhetünk, ami azt jelent, hogy

homogén mágneses mezőben az indukcióvonalakra merőlegesen vezetőszálat helyezünk

el. Ha a vezetőszálat a mágneses indukcióra is és az áramra is merőleges irányú

sebességgel mozgatjuk, akkor a vezetőszál két vége között feszültség mérhető. A jelenség

azzal magyarázható, hogy a vezetőben levő töltések a vezetőszállal együtt a mágneses

indukció vektorra merőlegesen mozognak. Így a töltésekre hat a Lorenz-erő, aminek

következtében a vezető egyik vége pozitív a másik negatív töltésű lesz. Mozgási indukció

hatására a töltés szétválasztódása addig tart, amíg a Lorenz-erő egyenlő nem lesz a

szétválasztott töltések közötti Coulomb erővel. Ha homogén mágneses mezőben az

indukcióvonalakra merőleges l hosszúságú vezetőt a mágneses indukcióra is és a

40

vezetőszálra is merőleges v sebességgel mozgatunk, akkor a vezető két vége között

feszültség mérhető. Ez az indukált feszültség egyenesen arányos a vezető szakasz.

𝐵 ∗ 𝑣 ∗ 𝑙 = 𝑈𝑖

Ahol:

B a mágneses indukciót

𝑣 a vezető mozgásának sebessége

𝑙 a vezető hosszúsága

𝑈𝑖 a vezető két vége között mérhető feszültség

9. kép: Indukált feszültség [21]

10. kép: Hőerőművek működésének alapja [21]

41

Az erőműben használt generátor egy háromfázisú szinkrongenerátor. A

szinkrongenerátorok forgórészében (rotor) egyenárammal gerjesztett, úgynevezett pólus

tekercselés van elhelyezve, a forgórész tekercsek száma adja a póluspárok számát. Az

állórészbe (sztátor) a póluspárok számának megfelelő, szimmetrikus, háromfázisú

tekercselést építenek be. A forgórészt mechanikai teljesítményt leadni képes erőgép

(turbina) hajtja. A turbina által forgatott, egyenárammal átjárt forgórész tekercs gerjesztése

az állórész tekercselésében szimmetrikus háromfázisú feszültséget indukál. Az állórész

tekercseket szimmetrikus háromfázisú áramkörbe kapcsolva az állórész tekercselésben

szimmetrikus háromfázisú áram folyik, amelynek eredő gerjesztése a forgórésszel szinkron

forgó mezőt hoz létre.

7.2 Mátra Erőmű bemutatása

Az összehasonlítás célja, hogy megnézzük az előzőleg említett napelemes rendszer

által megtermelt mennyiségű energia előállítása egy széntüzelésű erőműben mennyiben

tér el. Különösképp az érdekel, hogy a környezetre gyakorolt hatása rosszabb-e, valamint

ha rosszabb, akkor mennyivel. Fontos azonban, hogy a vizsgált mennyiségek egységesítve

legyenek, így a napelemes rendszer által megtermelt évi 6000 kWh-nyi illetve az életciklusa

által összesen megtermelt 137.500 kWh-nyi mennyiséget fogom figyelembe venni. Az

elemzésre a magyarországi Mátra Erőművet választottam.

Az erőművet a Mátrai Erőmű Zrt. üzemelteti a Heves megyei Visontán. A magyar

villamosenergia-rendszer egyik meghatározó alapegysége. Az ország egyik legnagyobb

széntüzelésű erőműve a maga 950 MW beépített teljesítményével. A társaság az erőmű

ellátását a saját maga által kitermelt külszínű bányászatú lignittel oldja meg, amit a közeli

Visontán illetve Bükkábrányban termelnek ki. Maga az erőmű 1967 óta van használatban.

A Mátrai Erőmű Zrt. visontai telephelyéhez kapcsolódóan egy ipari park működik, ami az

erőmű által előállított melléktermékeket használja fel, így ezekre alapozva szinergiák

felhasználását teszi lehetővé más iparágak számára. Példának okáért ilyenek például a

keletkező gőzök, az erőmű által keletkező pernye, a gipsz, valamint a nagy mennyiségű

vízre alapozott etanol gyártása. Az erőmű és az ipari park összességében a régió számára

nagyszámú munkalehetőséget biztosít valamint a gazdasági értéke is kiemelkedő,

együttesen Heves és Borsod-Abaúj-Zemplén megye GDP-jének körülbelül 7%-át teszi ki.

[20]

42

Az erőmű egyszerűsített leltárfelvétele az életciklus-elemzéshez:

Az erőmű által felhasznált tüzelőanyagok összessége:

visontai lignit (fűtőértéke: 7300 kJ/kg), 5 km-es szállítószalagon szállítva

bükkábrányi lignit (fűtőértéke: 7800 kJ/kg), 20 km-es vasúton szállítva

biomassza (fűtőértéke: 10.000 kJ/kg), 100 km-es vasúton szállítva

fűtőolaj (fűtőértéke: 30.000 kJ/kg), 100 km-es vasúton szállítva

Input:

tüzelőanyagok: lignit, fűtőolaj, biomassza, veszélyes hulladék

nátrium-hidroxid

sósav

mészhidrát

vasszulfát

mészkőpor

addipin sav

víz

Output:

villamos energia

hőenergia

emissziók levegőbe juttatva: SO2, NOX, CO, CO2, porok, fluoridok, kloridok

gipsz, REA-gipsz

salak, pernye

kommunális szennyvíz

nem veszélyes hulladék

Az erőműben az elsődlegesen felhasznált tüzelőanyag a lignit, amit külszíni fejtéssel

bányásznak ki Visontán és Bükkábrányban. A lignit fosszilis tüzelőanyag, az úgynevezett

szénülési folyamat második tagjaként keletkezik. Viszonylag nagy nedvesség és

hamutartalom jellemző rá. A természetes szénülés alapfeltétele, hogy nagytömegű elhalt

növényi részeknek kell felhalmozódniuk, majd valamilyen betemetődés révén el kell

záródniuk a levegő oxigénjétől és baktériumaitól, hogy ezáltal meggátolódjon a szerves

részek lebomlása. A legjobb példák erre az elzáródásra a mocsaras, lápos területek. A lignit

tőzegből történő átalakulás során történik, melyhez a felszíni hőmérsékletnél egy

nyomásnál egy kicsivel nagyobbra van szükség, ezeket pedig egy nem túl vastag

üledékréteg már biztosítani tudja, ezért is van az, hogy külszíni bányászattal könnyen

43

kitermelhető. Fizikai jellemzői: Sárgásbarna, vörösesbarnás esetleg szürkésbarnás színű,

a növényi alkotórészek, azoknak a lenyomatai észrevehetőek benne, kagylós törésű,

karcolatának színe pedig barna. A Mátra- és Bükkalján található lignit a földtörténeti újidő

harmadidőszakának végén a pliocén korban képződtek.

7.3. Szoftveres elemzés [22]

A Mátra erőmű életciklusának elemzését szoftveres úton vizsgáltam. Erre a célra a

GaBi elnevezésű programot használtam, amit a Német Stuttgarti Egyetem fejlesztett ki. A

szoftver által elérhetővé vált számomra minden olyan adat, amire szükségem volt az

elemzés elvégzéséhez. Az erőmű környezetterhelésének mértékének megválaszolására

az úgynevezett CML2001 hatáselemző módszert választottam. A módszer a globális

felmelegedési potenciált veszi figyelembe, mértékegységként a kg CO2 ekvivalenst

(egyenértéket) használja. Üvegházhatású gázok hatásának számszerűsítésére használják.

Lényege, hogy az azonos tömegű CO2-höz képest határozható meg az értéke, előre

meghatározott időre, ami általában 100 év. A figyelembe vett üvegházhatású gázok a

következőek:

Szén-dioxid, CO2

Metán, CH4

Dinitrogén-oxid, N2O

Klórozott-szénhidrogén, CFC

A CML módszert 1992-ben fejlesztették ki a Leideni Egyetem Környezettudományi

Központjában. A CML a leltár analízisének az eredményeit összegzi közepes eloszlású

hatáskategóriákban. Ezeket a kategóriákat több hatáskategóriára lehet felosztani. Ilyen

hatáskategóriák lehetnek az alábbiak:

Savasodási potenciál

Eutrofizációs potenciál

Emberi egészségre gyakorolt potenciál

Sztratoszférikus ózonréteg vékonyodás potenciál

Globális felmelegedési potenciál

Mint azt már az előzőekben említettem ezek közül én a Globális felmelegedési

potenciált fogom figyelembe venni. Az alap CML módszert továbbfejlesztve született meg

a CML 2001.

Ahhoz, hogy egy ilyen elemzést eredményesen el lehessen végezni szükség, van a

célok, funkcionális egység, rendszerhatárok meghatározására. A cél és a hatásterület jelen

44

esetben a Mátra Erőmű által előállított 5500 kWh-nyi mennyiségű energiának mennyi a

globális felmelegedési potenciálja, majd később ezt szeretném összehasonlítani egy

napelemes rendszer által előállított ugyanilyen mennyiségű energiájának a globális

felmelegedési potenciáljával. Alapegységként az 5 kW-os napelemes rendszer által

előállított energiamennyiséget fogom használni, tehát az indikátorértékek erre a

mennyiségre fognak vonatkozni. A rendszerhatár meghatározása során figyelembe kell

venni minden olyan elemet, ami hatással van bármelyik életszakaszra. Fontos, hogy a

rendszerbe belépő anyag illetve energiaáramok minden esetben tartalmazzák az egyes

áramok önálló terheléseit a környezetünkre a felhasznált mennyiségek figyelembe

vételével. Így jelen esetben a rendszerhatár az erőmű kazánjának fűtésére használt lignit

kibányászásától a kéményből távozó gázok hatásának 100 évre előrevetített hatásának a

bekövetkezéséig tart.

A következő lépés az életciklus leltár és analízis elvégzése. Jelen esetben az

elemzéshez használt adatokat nem kellett manuálisan meghatározni, mivel ezek az adatok

a GaBi szoftver alkalmazásával a rendelkezésünkre álltak. Általánosságban azonban

megállapítható, hogy minden rendszer illetve alrendszer rendelkezik anyag illetve energia

ki és bemenetekkel valamint szállítással és a terméket, mellékterméket, környezeti

emissziókat magában foglaló kimenetekkel. Az analízis elvégzése során Az input és output

adatok kvantitatív analízisét végeztük el ebben a szakaszban, adatgyűjtési és számítási

eljárások segítségével. Ezek az adatok magukba foglalják az erőforrások kiaknázását,

levegőbe, vízbe, talajba való kibocsátásokat. Az értelmezések ezen adatok alapján

történnek, a cél és hatásterület függvényében. A leltárelemzés ismétlődő folyamat.

Esetünkben ezt a lépést is a GaBi szoftver elvégzi helyettünk.

Az elemzésünk végén a GaBi szoftver által megkapunk egy végeredményt, amit az

MSOffice programok segítségével tudunk megjeleníteni, valamint lehetőségünk nyílik az

eredmények összehasonlítására.

45

8. Szoftveres elemzés eredményeinek összehasonlítása

A szoftver segítségével nem csak hazai, hanem Európai Uniós adatok is a

rendelkezésemre álltak, ezért az összehasonlítást a könnyebb viszonyítás miatt

kiegészítettem a magyar összelektromos rendszer és az Európai Unió 28 tagállamának

elektromos rendszerének a hatásaival is.

A program úgy működik, hogy az elemzés végrehajtásához ki kell választanunk a

megfelelő folyamatokat (11. kép), amik tartalmazzák az előzőekben bemutatott, a módszer

által figyelembe vett leltárokat, rendszerhatárokat és modulokat. Ez például azt jelenti, hogy

a termékeket, azoknak a komponenseit, alapanyagait tartalmazza, valamint figyelembe

veszi a gyártási folyamatokat, a szállítás, a szükséges energia előállítását, a termék

működése alatti terheléseket, valamint az ezek során felszabaduló emissziókat és a

hulladékok kezelését. Ezenfelül a rendszerek alrendszerek kapcsolatát is képes figyelembe

venni, tehát a szoftver képes arra, hogy a termék egész életútja alatt a hatásokat

összegezze. Ezeket adatsorok formájában tárolja a szoftver, majd az adatokat hatás

táblázatban hasonlítja össze. Az adatokat a szoftver számára különböző tanulmányok,

állami rendeletek, gyártói adatok, statisztikai kimutatások és egyéb források biztosítják. Egy

tanulmány kimutatása során az alábbiak lehetnek megfelelő források: [22]

elektronikus nem hivatkozásos adatbázisok (kormányzati és ipari

felmérések, KSH),

nyilvános, átlagos ipari adatok (ágazati jelentések),

speciális adatok (fejlesztések, disszertációk),

elektronikus hivatkozásos adatok (a későbbiekben bemutatott lista)

elektronikus adatszolgáltatók (Probas),

kapcsolódó dokumentumok (szakértői jelentések),

kormányzati jelentések,

irodalmak (Journal of LCA),

elkészült életciklus-adatbázisok (Gemis könyvtárak),

termelés-függő ipari adatok,

nem nyilvános adatok (vásárolható adatbázisok, szakértők),

laboratóriumi vizsgálatok (rendszerint saját adatok),

az Unió által finanszírozott programok eredményei (EU 5/6/7, LIFE),

46

11. kép: GaBi szoftver által felhasznált adatok [23]

12. kép: GaBi szoftver által használt magyar energia-mix feloszlása [23]

13. kép: GaBi szoftver által használt Európai Uniós energia-mix feloszlása [23]

ElectricityProcess plan: Mass [kg]

The names of the basic processes are shown.

XHU: Electricity grid

mix ts

XEU-28: Electricity

grid mix tsXHU: Electricity from

lignite ts

XHU: Electricity from

photovoltaic ts

47

Gabi szoftver által kapott eredmények, az 5kW-os funkcionális alapegységet

figyelembe véve, mivel a vizsgált villamos-energia rendszerek környezeti értékei erre

vonatkoznak:

Villamos energia életciklus

EU-28 villamosenergia-hálózat

[kg CO2 eq.]

Magyar villamosenergia-hálózat (lignit) [kg CO2 eq.]

Magyar villamosenergia-hálózat

(napelemes) [kg CO2 eq.]

Magyar villamosenergia-hálózat

[kg CO2 eq.]

Áramlások ∑ 2,22631 6,763645 0,362891 2,4113

Erőforrások -0,35947 -0,00924 -0,03673 -0,37729

Kibocsátások a levegőbe

2,585777 6,772888 0,399619 2,788591

Szervetlen kibocsátások a

levegőbe 2,471287 6,427137 0,374461 2,62822

Szén-dioxid

2,098265 6,397747 0,336527 2,239852

Szén-dioxid

(szálló) 3,37E-05 2,89E-07 0,000988 8,91E-06

Szén-dioxid

(biotikus) 0,356362 0,009157 0,034818 0,375149

Nitrogén-fluorid

1,05E-06 9,07E-09 2,29E-05 2,86E-07

Dinitrogén-oxid

0,016626 0,020233 0,002106 0,01321

Kén-

hexafluorid

4,27E-08 7,60E-12 1,51E-09 1,22E-10

Szerves kibocsátás

ok a levegőbe (Illékony szerves

vegyületek)

Szerves kibocsátás

ok a levegőbe (Illékony szerves

vegyületek)

0,114489 0,345751 0,025157 0,160371

Nem metán illékony szerves

vegyületek

0,000115 3,63E-06 0,001056 0,000162

Metán 0,106612 0,345631 0,022389 0,156124

Metán (biotikus)

0,007763 0,000116 0,001713 0,004086

7. táblázat: Környezetterhelések összehasonlítása [24]

48

Az elemzést a szoftver a globális felmelegedési potenciálra vonatkoztatva végezte

el, ami azt jelenti, hogy a napelemes rendszer és a lignit tüzelésű erőmű esetében is 6000

kWh-nyi megtermelt energiára vonatkoztatva, ez idő alatt, ennek hatására mennyi

üvegházhatású gáz került a levegőbe. A táblázatban láthatóak a különböző gázok hatásai,

melynek összessége adja meg a kibocsátásokat (emissions). Az energia-mixek megújuló

energia részei negatív előjellel jelentkeznek. A levegőbe kibocsátott anyagokat 2 nagy

csoportra lehet osztani, szerves és szervetlen gázokra. Látható, hogy a szervetlen gázok

hatása sokkal nagyobb a szerves eredetűeknél. Ha ezeket az értékeket szembeállítjuk a

táblázatban látható további két adathalmazzal (EU tagállamok elektromos rendszerének

feloszlása és magyarországi elektromos rendszer feloszlása) szembetűnő, hogy a kapott

értékek magasabbak a napelemes rendszer értékeinél, de alacsonyabbak a lignit tüzelésű

erőmű értékeinél. Ez azért lehetséges, mert ha megnézzük a 13.-14. képet, Magyarország

esetében a lignittel való energiatermelés az összesnek körülbelül az ötödét teszi ki az EU

esetében ez még kevesebb, körülbelül a tizede. Sőt ha az összes fosszilis energiaforrást

összegezzük, amiknek a környezeti hatásai hasonlóan rosszak, mint a lignitnek, akkor egy

még nagyobb arányt kapunk, különösen Magyarország esetében. Tehát hiába van nagy

környezetterhelő hatása a lignit alapú energiatermelésnek, a különböző technológiákat

átlagosítva kedvezőbb eredmény jön létre. Ebből arra lehet következtetni, hogy az egyéb

használatos technológiák értéke jóval kevésbé terhelő a lignit alapúnál. Ezt támasztja alá

egy 2009-es kutatás is [22], ami az alábbi képen szemlélteti a különböző energiatermelési

technológiák globális felmelegedési potenciálját, egymáshoz viszonyítva:

49

14. kép: Egyes villamos-energia termelési technológiák globális felmelegedési

potenciáljának összehasonlítása [22]

A kapott értékek alapján összehasonlítható, hogy a lignit tüzelésű Mátra Erőmű és

egy napelemes rendszer globális felmelegedési potenciálját, 5kW-os alapegységet

figyelembe véve, kiegészítve a magyar és az Európai Unió összenergiatermelési értékeivel.

Továbbá a szervetlen és szerves kibocsátott anyagok részletezve vannak, hogy melyik

anyagnak milyen mértékű a befolyása az összeredményre. A napelemes rendszerek

szoftveres elemzésénél már említettem, hogy az elemzés nem tartalmazza a nyersanyagok

bányászatát és feldolgozását, amit ki kell egészíteni egy 2014-es tanulmány [37]

eredményeivel, ami a különböző fémek bányászatának és feldolgozásának a környezetre

való hatását vizsgálja a globális felmelegedési potenciál alapján. Jelen esetben s CIS típusú

napelemeket fogom alapul venni, így az alábbi fémek hatását vettem figyelembe: réz,

indium, szelén. Jelen esetben a két technológiát összehasonlítva a végeredményeket az

alábbi diagram szemlélteti a legjobban:

50

15. kép: Globális felmelegedési potenciál összehasonlítása [23]

Megállapítható, hogy az analízis értékei között lineáris kapcsolat van, ezért ha az

5 kW-os alapegységet megváltozatjuk a napelemek 25 éves üzemideje alatt előállított

energiamennyiségre, tehát 137.500 kWh-ra, azaz 125 kW-ra, a globális felmelegedési

potenciál értékei az alábbi értékekre fognak módosulni:

16. kép: Globális felmelegedési potenciál összehasonlítása 25 év alatt [23]

A végeredmény alapján megállapítható, hogy a lignit tüzelésű erőmű 6,76-os és

169,09-es értéke körülbelül 2,3-szorosa a napelemes rendszer 2,91-os és 72,82-es

értékének, tehát legalább dupla annyival terheli a környezetünket. Ezek szerint

beigazolódni látszik az a feltevés, hogy a megújuló energiaforrásokból előállított energia

6,76

2,91

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

Flows

[kg

CO

2 e

kviv

alen

s]

Globális felmelegedési potenciál összehasonlítása

HU: Electricity from lignite ts HU: Electricity from photovoltaic ts

169,09

72,82

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

Flows

[kg

CO

2 e

kviv

alen

s]

Globális felmelegedési potenciál összehasonlítása 25 év alatt

HU: Electricity from lignite ts HU: Electricity from photovoltaic ts

51

ténylegesen tisztább, kevésbé környezetszennyező, mint ha nem megújuló

energiaforrásból állítanánk elő ugyanazt az energiát, habár véleményem szerint nincs

akkora eltérés a két technológia értékei között, mint azt általánosságban lehetne

feltételezni, ezáltal a napelemes energiatermelésnek is meg van érezhetően a maga

környezeti szennyező hatása, igaz mérsékeltebben, mint a lignit tüzelésű erőműnek.

Ezek után megszeretném vizsgálni, hogy mennyire térül meg a választott

napelemes rendszer a 25 éves használata során. Számításaim szerint ideális esetben egy

ilyen rendszer által 25 év alatt 150 ezer kWh-nyi mennyiségű elektromos áramot tudunk

megspórolni. Ami ha a jelenlegi villamos-energia árakat vesszük figyelembe véve a bruttó

37,32 Ft/kWh-val [33] számolva körülbelül 5,6 millió forintnyi megtakarítást jelent, ami a 2,3

millió körüli beruházási költséggel párhuzamba állítva, körülbelül 10-11 év alatt térül meg a

beruházás. Ami szerintem a környezeti terhelést is figyelembe véve megtérülő

befektetésnek számít, és a jövőben egy olyan alternatívát jelent, amit még jobban ki kellene

aknázni.

9. Szakdolgozat eredményeinek összefoglalása

Összefoglalva, szakdolgozatom első részében általánosan bemutattam, hogy a

modern világunkban mennyire nagy mennyiségben keletkeznek e-hulladékok, aminek a

mennyiségével kezdeni kell valamit. Emiatt bemutatásra került általánosan, hogy milyen

környezeti hatásokat okoz egy-egy elektromos vagy elektronikai eszköz az életciklusa

során, hogy ezeket a hatásokat mérsékelni lehet a hulladékká válásuk utáni

újrahasznosítással, valamint a különböző vizsgálatoknak hála fejleszteni lehet egy-egy

technológia hatásfokát. Ezenkívül bebizonyosodott, hogy az újrahasznosítás mennyire

fontos és véleményem szerint törekedni kell arra, hogy a jövőben a keletkező e-hulladékok,

de igazából bármilyen keletkező hulladéknak az egyre nagyobb arányú újrahasznosítására.

Remek példa erre, hogy a ritkaföldfémekre egyre nagyobb igény van, amit csak

bányászatból nem lehet majd fedezni a jövőben és erre nyújtanak remek megoldást az

újrahasznosított e-hulladékokból kinyert anyagok.

A szakdolgozatom másik részében egy példán keresztül akartam megbizonyosodni

arról, hogy a napelemes energiatermelő rendszerek tényleg annyival környezet barátiabbak

a hagyományos fosszilis energiatermelő rendszereknél, ez jelen esetben egy lignit tüzelésű

hőerőmű volt. Ez azért is kapcsolódik az e-hulladékok témakörébe, mivel maga a

napelemes rendszer is egy elektronikai rendszer, ami életútja végeztével e-hulladékká

válik. Ezenkívül a napelem gyártó cégek is egyre inkább az újrahasznosításból kinyert

52

anyagokat használják fel a termékeik előállítására, mivel az ő igényeik is egyre inkább

nőnek. Mindazonáltal az igények növekedése folyamatos fejlődésre, kutatásokra ösztönzi

a gyártókat és a szakembereket, aminek hála új technológiák terjednek el, valamint a

módszerek hatásfoka is egyre növekedni fog. A kapott eredményekből kiderült, hogy a

napelemes rendszerek működése tényleg nem jár környezetkárosító hatásokkal, azonban

a nyersanyagtermelés és a gyártás során fellépnek károsító hatások, amiknek a hatása

egyáltalán nem elhanyagolható, viszont ezek még összegezve is elmaradnak egy lignit

tüzelésű erőmű összesített hatásától. Valamint a hulladékká válásuk után is további

környezeti hatásokkal kell számolni. Tehát megállapítható, hogy a globális felmelegedési

potenciált vizsgálva a napelemes energiatermelő rendszer kevésbé

környezetszennyezőbb, mint egy lignit tüzelésű hőerőmű. Bebizonyosodott, hogy egy 25

éves működési időt figyelembe véve, egy napelemes rendszer használata legalább

kétszeresen megtérül, például állami támogatásokkal lehetne ösztönözni a napelemes

rendszerek elterjedését, hogy még nagyobb megtérülést és még kevesebb

környezetszennyezést érjünk el a jövőben.

53

10. Irodalomjegyzék

[1] Elektronikus hulladékok mennyisége stb. https://www.elektro-net.hu/uzlet/6640-az-

elektronikai-ipar-sotet-oldala Dr. Sípos Mihály, A tokiói ENSZ Egyetem (United Nations

University – UNU) tanulmány

[2] Életciklus elemzés Dr. Tamaska L., Dr Rédey Á., Vizi Sz. (2001): Életciklus elemzés

készítése, MSZ EN ISO 14040:2006

[3] Hulladékok fogalma stb. Szabó I., Hulladékelhelyezés

[4] 1. táblázat Árvai, (1991) Hulladéktípusok csoportosítása

[5] 102/1996.(VII.12.) Korm. Rendelet

[6] 2. és 3. táblázat United Nations University (2010): WEEE recast: from 4kg to 65%: the

complaince consequences study

[7] (264/2004. (IX.23.) Kormányrendelet 2. számú melléklete, 2004)

[8] Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közalapítvány- Logisztikai és Gyártástechnikai Intézet

(2008): Elektromos és Elektronikai berendezések hulladékainak kezelése és vonatkozó

szabályozás helyzete Magyarországon, tanulmány

[9] 1. kép: Elektromos és elektronikai eszközök jelölésére használt embléma

[10] Bodnárné S. R. (2014), Stratégiai elemek szekunder nyersanyagokban (Milagrossa Kft,

Miskolc, 2014) 81-96.

[11] 2. kép: Az életút felosztása, saját készítési kép (ISO 14040 Szabvány, 2006)

Környezetközpontú irányítás

[12] 3. kép: REC-LAB Elektro RECycling Kompetencia LABor (2007): Elektro-Recycling

Kézikönyv 1.0

[13] Bodnárné S. R. (2014), Stratégiai elemekszekunder nyersanyagokban (Milagrossa Kft,

Miskolc, 2014) 55-81.

[14] Dr. Mang B. (2004), Az ásványi nyersanyagtermelés főbb környezeti hatásai (A

Miskolci Egyetem Közleménye A sorozat, Bányászat, 66. kötet, (2004) 103-10

[15] Forrás: Magyar villamosenergia-ipari rendszerirányító (MAVIR), Mavir.hu;

5. kép: Hazai bruttó villamosenergia-források megoszlása

54

[16] 4. kép: Magyar villamos-energia felhasználás [15]

[17.] Bodnárné S. R. (2014), Stratégiai elemekszekunder nyersanyagokban (Milagrossa

Kft, Miskolc, 2014) 23-80

[18] http://napelemek.blog.hu/2010/01/27/napelem_kalkulator

[19] 6. táblázat: http://naplopo.hu/rendszerek/napelemes-rendszerek

[20]

http://rekk.hu/downloads/projects/vki_2010_h%C3%A1tt%C3%A9ranyag%206.2_mentess

eg%20Matrai.pdf

[21] 9. kép: Hodossy L. (2012): Elektrotechnika II. EDUTUS Főiskola,10. kép: Hodossy L.

(2012): Elektrotechnika II. EDUTUS Főiskola

[22]

http://energiakontrollprogram.hu/sites/energiakontrollprogram.hu/files/3_greencapital_oss

zefoglalas.pdf; 14. kép: Egyes villamos-energia termelési technológiák globális

felmelegedési potenciáljának összehasonlítása

[23] 11. kép: GaBi szoftver által felhasznált adatok, forrás: GaBi szoftverből. 12. kép: GaBi

szoftver által használt magyar energia-mix feloszlása, forrás: GaBi szoftverből. 13. kép:

GaBi szoftver által használt Európai Uniós energia-mix feloszlása, forrás: GaBi

szoftverből. 15. kép: Globális felmelegedési potenciál összehasonlítása, forrás: GaBi

szoftverből. 16. kép: Globális felmelegedési potenciál összehasonlítása 25 év alatt, forrás:

GaBi szoftverből.

[24] 7. táblázat: Környezetterhelések összehasonlítása, forrás: GaBi szoftver

[25] Tóthné dr. Sz. K. (2008), Életciklus-elemzés, életciklus hatásértékelés (Miskolci

Egyetemi Kiadó, Miskolc, 2008)

[26] 6. kép: Földfelszínre érkező fény beesési szögei:

http://www.laserfocusworld.com/articles/2009/05/photovoltaics-measuring-the-sun.html

55

[27] 7. kép: Napmagasság és az azimut értelmezése:

http://www.energiacentrum.com/napelemek/napenergia-solar-energy-aktiv-napenergia-

hasznositas-passziv-napenergia-hasznositas-sugarzasi-adaok-jellemzok-a-napenerg/

[28] Mészáros L., Schotter K. (2015), Megújuló energiatermelő rendszerek, napelemes

erőművek (Magyar Mérnöki Kamara, Budapest, 2015)

[29] 8. kép: CIS elem felépítése, forrás:

http://fft.szie.hu/fizika/Turkalo/napenergiahaszn/G04%20-

%20Napelem%20technologiak%20es%20jellemzoik.pdf

[30] 197/2014. (VIII. 1.) Korm. rendelet az elektromos és elektronikus berendezésekkel

kapcsolatos hulladékgazdálkodási tevékenységekről

[31]

http://epa.oszk.hu/02000/02099/00005/pdf/EPA02099_hulladek_online_2013_1_03.pdf

[32] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4085040/;

17. kép: Különböző fémek globális felmelegedési potenciáljának az értéke;

18. kép: Cink-ólom bányászat során kinyerhető anyagok;

19. kép: Cink-ólom bányászat során kinyerhető anyagok globális felmelegedési

potenciáljának összehasonlítása

[33] https://elmuemasz.hu/#!/egyetemes-szolgaltatas/tarifak-dijak/tarifatabla