Napjainkban a szakirodalom jellemzően három EROI-típust különböztet meg, ezek a következők (Hall et al., 2014; Court–Fizaine, 2017; Brockway et al., 2019; de Castro–Capellán-Perez, 2020; Diesendorf–Wiedmann, 2020):

 

Jelen kutatás Carlos De Castro és Iñigo Capellán-Pérez (2020) munkája alapján az EROIst, az EROIfinal, valamint az EROIext jelöléseket használja.

 

A második típus, az EROIfinal olyan mutatószám, amely az energiatermelés hatékonyságára és fenntarthatóságára vonatkozik a végső fogyasztói szinten. Ez a mutató a teljes energiatermelési folyamat végén, az energia felhasználásának utolsó szakaszában méri az energiabefektetés-energiahozam arányát. Figyelembe veszi az energiaforrások előállítása, átalakítása és szállítása során történő energiafogyasztást, valamint az energiahordozók felhasználásával történő végfelhasználást. Ez utóbbi magában foglalja az energiát igénylő folyamatokat, például az ipari termelést, közlekedést, fűtést vagy a villamos energia felhasználását. Az EROIfinal kiszámításához az energia előállításával, felhasználhatóvá tételével és felhasználásával kapcsolatos adatokat és a végső fogyasztásban keletkező hasznos energia mennyiségét veszik figyelembe. Az EROIfinal több előnnyel is rendelkezik az EROIst-hez képest:

 

A vizsgált mutatószám harmadik fajtája az EROIext, a kiterjesztett számításokon alapuló energiabefektetés-energiahozam arány, amely a megújuló és a meg nem újuló energiaforrások által generált energia hatékonyságát értékeli a teljes rendszer szempontjából. Az EROIext az EROI koncepciójának továbbfejlesztése, amely elsősorban az energiaforrások felhasználásával kapcsolatos költségeket és hatékonyságot vizsgálja, de más szempontokat is figyelembe vehet, attól függően, hogy milyen meghatározását használják, és milyen kiterjedésben alkalmazzák. Az EROIext esetén figyelembe veszik az energiaforrás kitermelését, feldolgozását, szállítását, valamint az energetikai infrastruktúra kiépítését és fenntartását. Ez magában foglalja a beruházásokhoz kapcsolódó energetikai költségeket is, mint például az új erőművek, hálózatok és átviteli vonalak építése és karbantartása. Az értéke azt mutatja, hogy egy adott energiaforrás mennyi hasznos energia termelésére képes a társadalom számára, figyelembe véve az összes energetikai befektetést, amely a teljes rendszer fenntartásához szükséges. Ha az EROIext értéke nagyobb mint 1:1, akkor az energiaforrás több energiát generál, mint amennyit a rendszer működtetéséhez felhasznál. Ez azt jelenti, hogy nettó energiafelesleg keletkezik, amit a társadalom más célokra, például gazdasági fejlődésre vagy egyéb tevékenységekre fordíthat. Ma már fontos mutatószám a fenntartható energiaforrások értékelésében, mivel lehetővé teszi az energia hatékonyságának és a társadalmi hasznosságának összehasonlítását a különböző technológiák között. A magas értékek azt jelzik, hogy az adott energiaforrás hatékonyan hoz létre energiát a társadalom számára, míg az alacsony értékek arra utalnak, hogy az energiaforrás kevésbé hatékony vagy akár energiaigényes lehet, ami korlátozza a hosszú távú fenntarthatóságot. Az EROIext-mutató előnyei az alábbiak szerint foglalhatók össze:

 

Az EROIext-mutató hátrányai és hiányosságai az alábbiak szerint foglalhatók össze:

 

Az EROIext-, az EROIst- és az EROIfinal-mutatók együttesen segítenek a különböző energiaforrások összehasonlításában. Az EROIext kiterjeszti az EROI koncepcióját a teljes rendszerre, míg az EROIst és EROIfinal az energiaforrások különböző fázisaira fókuszálnak. A kombinált használatuk lehetővé teszi a hatékonyság, a fenntarthatóság és a társadalmi hasznosság teljesebb értékelését.

 

Jelen kutatás célja, hogy bemutassa a fosszilis energiahordozók, a megújuló energiaforrások és a velük kapcsolatos technológiák energiabefektetés-energiahozam arányát az EROIst-, az EROIfinal- és az EROIext-mutatók alapján. A kutatás során az EROI-mutatókat először elkülönítve (1–3. táblázat, 1. ábra), majd végül összesítve (4. táblázat) mutatjuk be, elősegítve ezzel a könnyebb áttekinthetőséget és érthetőséget.

 

 

Az EROIfinal, azaz a végső fogyasztói szinten mért energiabefektetés-energiahozam arány értékeit a 3. táblázatban, a fosszilis energiahordozók esetében több szakirodalmi forrás, míg a megújuló energiaforrások esetében de Castro és Capellán-Pérez (2020) kutatásának eredményei alapján szemléltetjük. Az eredmények alapján látható, hogy a fosszilis energiahordozók napjainkban általában magasabb értékekkel rendelkeznek, míg a megújuló energiaforrások alacsonyabb értékeket mutatnak.

 

 

Itt hangsúlyozandó, hogy az EROIfinal-mutató csak a végső fogyasztás szintjén mért energiabefektetés-energiahozam arányt veszi figyelembe, míg az EROIext a teljes életciklust figyelembe véve számolja ki ugyanezt. Ezáltal az EROIext a teljes rendszerhatékonyságot méri, és részletesebb képet nyújt az energiaforrás valós fenntarthatósági potenciáljáról. Az áttekintett tudományos kutatások szerint az EROIext tekinthető jelenleg a legjobb mutatónak a különböző energiaforrások összehasonlítására és értékelésére, mivel ez a mutató tartalmazza a legtöbb releváns tényezőt a teljes életciklusra vonatkozóan. A mutató segítségével realisztikusabb módon nyílik lehetőség a fenntartható és hatékony energiaforrások azonosítására és kiválasztására a hosszú távú energiaellátás és a környezeti fenntarthatóság szempontjából. Az ezen mutatóval kifejezett energiabefektetés-energiahozam arány értékeket de Castro és Capellán-Pérez (2020) munkája alapján az 1. ábra mutatja be. Fontos megjegyezni, hogy a munka során a megújuló technológiák élettartama a következő értékek szerint lett figyelembe véve: CSP: 25 év, PV: 25 év, nagyobb teljesítményű vízerőmű: 75 év; szárazföldi (onshore) szélerőmű: 20 év; tengeri (offshore) szélerőmű: 20 év. Az eredmények alapján látható, hogy a fosszilis energiahordozók általában magasabb EROIext-értékkel rendelkeznek a megújuló energiaforrások döntő hányadához képest. Ez azt jelenti, hogy ezek az energiaforrások még ebben a fázisban is nagyobb hozamot képesek elérni az energiabefektetéshez képest, mint az időjárásfüggő megújuló energiaforrások és a velük kapcsolatos technológiák, habár egyes esetekben a vízerőművek meglehetősen hatékonynak bizonyulnak. Ennek okai részben a megújuló energia technológiai fejlettségi szintjében, a környezeti tényezőkben (például: besugárzás, szélviszonyok), az alapanyagok előállításában és újrahasznosításában, valamint a beruházási költségekben keresendők. Azonban fontos kiemelni, hogy az alacsonyabb számok az időjárásfüggő megújuló energiaforrások esetében nem feltétlenül jelentenek kisebb mértékű értékteremtést, mivel ezek a technológiák a fenntartható energiaellátáshoz és a környezeti hatások csökkentéséhez járulnak hozzá (pozitív externáliák). A három mutató összesített értékeit a 4. táblázat foglalja össze.

 

 

 

A PV-technológiát illetően érdemes megemlíteni, hogy az erre vonatkozó EROI-értékek további javulása várható a jövőben, így ezek egyre jobban meg fogják közelíteni a fosszilis technológiák hatékonyságát. Ebben a folyamatban többek között az alábbi tényezők játszanak szerepet:

 

Az EROIst-, az EROIfinal-, valamint az EROIext-mutatók rendkívül fontos információval szolgálnak a különféle energiaforrások értékeléséhez, illetve kiválasztásához. Ezek a mutatók az energiabefektetés-energiahozam arányát fejezik ki, és segítenek megérteni, hogy egy adott energiaforrásból mennyi energia nyerhető ki az ahhoz felhasznált energiához képest. Ezek a mutatók lehetővé teszik az energiaforrások megfelelő módon való összehasonlítását és értékelését. Segítségükkel meghatározható, hogy mely energiaforrások hatékonyabbak, fenntarthatóbbak és gazdaságosabbak. Fontos megjegyezni azonban, hogy a mutatók közül egyik sem veszi figyelembe az externális költségeket. Az externális költségek ebben az esetben olyan hatásokat jelentenek, amelyeket az energiaforrás használata közvetetten okoz a környezetre, a társadalomra és a gazdaságra nézve, például az üzemanyag előállítása, szállítása és felhasználása során keletkező kibocsátások, környezetszennyezés, a hulladékkezelés költségei vagy a fogyasztói oldalon jelentkező energiafelhasználás környezeti, egészségügyi stb. következményei. Ahhoz, hogy teljes képet kapjunk az energiaforrások fenntarthatóságáról és hatékonyságáról, szükséges figyelembe venni ezeket az externális költségeket is, amelyeket még a legösszetetteb kiterjesztett számításokon alapuló EROIext-mutató sem tartalmaz, habár a három vizsgált számítási módszer közül ez nyújtja a legátfogóbb képet az energiaforrások fenntarthatóságáról és hatékonyságáról.

 

 

A publikáció elkészítését a 2021-2.1.2-HŐ-2021-00004, valamint a 2021-2.1.1-EK-2021-00001 projektek támogatták.