A változó éghajlat Magyarországon egyre forróbb nyarakat és egyre enyhébb teleket hoz. Nyáron mind többször kell bekapcsolnunk a klímaberendezést, télen viszont vannak egészen tavaszias időszakok, amikor alig kell fűteni a lakásainkat. De vajon ha épületeinkben szeretnénk egész éven át kellemes hőmérsékletet tartani, energetikailag összességében jól vagy rosszul járunk a klímaváltozással?
Szerzők: Szabó Péter, éghajlatkutató, az ELTE Meteorológiai Tanszékének doktorandusza, korábban az Országos Meteorológiai Szolgálat és a Nemzeti Alkalmazkodási Központ szakértője; Pongrácz Rita, meteorológus, hidrológus, a földtudományok doktora, az ELTE Meteorológiai Tanszékének adjunktusa; Lakatos Mónika, éghajlati szakértő, a földtudományok doktora, a HungaroMet tanácsadója.
Az éghajlatváltozás hatásai kivétel nélkül minden szektort érintenek, köztük kiemelten az energiaszektort. Az épületek és terek fűtése, illetve hűtése a megtermelt energia egyik legnagyobb felhasználója. A gáz- és villamosenergia-fogyasztás csúcsterhelései rendszerint a leghidegebb téli és legforróbb nyári napokon jelentkeznek. Mindezek megváltozása nemcsak az energiaellátás biztonságára jelentenek kihívást, hanem komoly környezeti és gazdasági problémákat is okoznak.
Egy 2005-ben kiadott kormányrendelet szerint a hivatalos fűtési időszak szeptember 15-től május 15-ig tart. Persze az időjárás változékonysága nem igazodik a fix naptári időpontokhoz, ráadásul az elmúlt évek éghajlati tendenciái, valamint a fűtési rendszerek rugalmassága miatt ez az időszak jelentősen módosulhat (például ahogyan 2024 februárjában sokan kikapcsolták a fűtést az áprilisra jellemző hőmérsékletek miatt). Az ilyen változások nyomonkövetésére és az energiaigény pontosabb becslésére vezették be a fűtési foknap fogalmát. A fűtési foknap egy alaphőmérséklet mellett a napi minimum-, maximum- és átlaghőmérsékletekből számított érték, mely megmutatja, hogy adott napon mekkora energia szükséges a beltéri környezet kívánt hőmérsékletre történő melegítéséhez. Megjegyezzük, hogy ez egy kizárólag az időjárás által befolyásolt mutató, nem függ az épület szigetelésétől, modernitásától. Mivel az utóbbi egy-két évtizedben a lakások, irodák és egyéb terek hűtése egyre elterjedtebb hazánkban is, ezért a hűtési foknapot is számszerűsítettük (lásd függelék). A fűtési igényt októbertől áprilisig havonta összegeztük havi hőösszegek formájában, míg a hűtési igényt májustól szeptemberig.
A fűtési foknap fogalmáról egyszerűen
Ha a kültér átlaghőmérséklete tartósan egy meghatározott érték alá csökken, fűtenünk kell, különben a lakásunk kihűl, és kellemetlenül érezzük magunkat. A hőérzet persze egyénileg változó, de a számításokhoz (és például a központi fűtés automatikus elindításához) érdemes meghatározni valamilyen bázishőmérséklet-értéket. Ez Európa nagyobb részén 15,5 foknak vehető, legalábbis ezt az értéket használta a brit Meteorológiai Szolgálat és ennek nyomán a cikkünkben hivatkozott Spinoni-tanulmány. (Elsőre talán meglepő lehet, hogy ez az bázishőmérséklet nem egyezik meg a kellemesnek tartott „szobahőmérséklettel”, vagyis a kb. 21 fokkal, ezt a hőtöbbletet a lakásban működő egyéb hőforrások, így az emberi test és a különféle háztartási gépek adják, illetve nem kizárólag a napi átlaghőmérséklettől függ.)
A kutatók nagy szerencséjére a fizikai törvények úgy alakultak, hogy a lakás kellemes hőmérsékleten tartásának energiaigénye jó közelítéssel egyenesen arányos azzal, hogy mekkora a kültér hőmérsékletének eltérése ettől a bázishőmérséklettől. Vagyis az energiafelhasználásunk arányos azzal, ha összeadjuk, hogy naponta hány fok volt lefelé az eltérés a bázishőmérséklettől. Innen ered a Celsius-fok * nap, vagyis a „foknap” mértékegysége. Tehát fűtési energiabefektetés szempontjából egy, a bázisnál 20 fokkal hidegebb átlaghőmérsékletű januári nap annyit számít, mint 10 októberi nap, ahol mindössze 2 fokkal volt hidegebb a napi átlaghőmérséklet a bázisértéknél. A foknapok összegét akár több hónapra összegezve is ki lehet számolni. Így jön ki például az, hogy Magyarországon az elmúlt 20 év átlagával számolva a fűtési foknapok október-április időszak közötti összege 2200.
Aki egy kicsit mélyebben elgondolkodik a számításon és a természet valós működésén, annak azért lehet egy kis hiányérzete. Úgy számoltunk, mintha egész nap állandó hőmérséklet állt volna be, de ezzel figyelmen kívül hagytuk a napi hőingás jelenségét – jellemzően éjszaka hidegebb van, nappal melegebb. Az éghajlatkutatók ezért úgy általánosították a fűtési foknap fogalmának számítását a fenti intuitív elgondolásból, hogy a legegyszerűbb jól mérhető adatok – a napi minimum-, maximum- és átlaghőmérséklet – alapján egy viszonylag jó közelítést adjanak a „foknap” értékének, mely jól használható az energetikai számításokban. A kicsit összetettnek tűnő képletek a cikk végén a függelékben ezt a közelítést írják le a matematika nyelvén.
A gondolatmenet pontosan ugyanígy érvényes a hűtési foknapra is, csak ott azt a külső bázishőmérsékletet vesszük alapul, amely felett már hűtésre van szükség.
Az bizonyos, hogy a HungaroMet megfigyelési adatai szerint a hideg hónapok fűtési igénye jelentősen csökkent, miközben a legmelegebb hónapok hűtési igénye nőtt. A ’70-80-as években senkinek sem volt még légkondicionáló berendezése, ugyanakkor az egyre hosszabb, gyakoribb és intenzívebb nyári hőség miatt egyre több épületbe és lakásba kerül be. Emiatt van olyan része az országnak, ahol jelenleg már van klímaberendezés, és összességében nőtt az éves energiaigény a 40-50 évvel ezelőttihez képest, tehát az erre fordítandó pénzösszeg is magasabb lett – a klímaberendezés beszerelésén és extra költségén túl is. Ez elsősorban az Alföldet érinti – nagyjából a Debrecen-Gyöngyös vonaltól délre, délnyugatra eső területeket, ahol ugyanis korábban is kevesebbet kellett fűteni, ugyanakkor itt melegedtek leginkább a nyarak. Éppen emiatt nagyvárosaink közül Szegeden a legmagasabb a légkondicionálóval ellátott lakások aránya is: az országos 28%-os átlag mellett a lakások 47%-ában volt itt 2022-ben klímaberendezés, míg Budapesten csak a lakások 37%-ában. Ezzel szemben a nyugati határ közelében és középhegységeink térségében kevesebbet kell költeni a fűtésre és hűtésre éves szinten, mint a ’70-80-as években, hiszen az októbertől áprilisig tartó időszak is jelentősen melegedett, míg az alacsonyabb május-szeptember közötti napi hőmérsékletek miatt itt nincs olyan erős hűtési igény, mint a Dél-Alföldön.
Most nézzük meg, hogy az elmúlt néhány évtizedben hogyan változott Budapest hűtési igénye! A zöldövezetben és külvárosban a gazdag növényzet természetes árnyékolást és párologtatással hűsítő mikroklímát biztosít, így csökkentve a hőhatásokat és a hűtési energiaigényt. Ezzel szemben a belvárosi mesterséges felületek (pl. járdák, utak, épületek) nagy hőelnyelő- és hővezetőképességük miatt fokozott hőterhelést okoznak.
Minderről Budapest bel- és külterületén a május és szeptember között összegzett hűtési foknapok alakulását szemlélve meg is bizonyosodhatunk. A két mérőhely (HungaroMet székház a Margit körút közelében, illetve a pestszentlőrinci meteorológiai állomás) hűtési foknapjait tekintve egyértelmű, hogy a belterületi állomás hűtési igénye minden évben magasabb. Csak egy-egy olyan év volt, amikor kicsi ez a különbség. Továbbá az is szembetűnő, hogy bár mindkét állomáson növekvő a hűtési igény tendenciája, nagyobb mértékű a növekedés a belterületen. Ez főként annak tudható be, hogy a napi szélsőértékek, de különösen a napi csúcshőmérsékletek jobban nőttek a belterületi állomáson a legmelegebb hónapokban, mint a külvárosban. Különösen az elmúlt 15 évben egyre nagyobb a különbség a belterület javára, melynek egyik oka lehet a légkondicionáló berendezések kültéri extra fűtő hatása.
A jövőre vonatkozóan három, egymástól jelentősen különböző jövőképet vizsgáltunk, ezek: RCP2.6: azonnali kibocsátáscsökkentéssel a párizsi klímacélok teljesülését, az ipari forradalomhoz képest legfeljebb 2 °C-os globális felmelegedést feltételez; RCP4.5: közepes forgatókönyv, amely későbbi (2040-től jelentősebb) kibocsátáscsökkentéssel számol; RCP8.5: pesszimista forgatókönyv, amely az eddigi üvegházgáz-kibocsátási trendek folytatódását jelenti, jelentős kibocsátáscsökkentés nélkül.
A jövőbeli téli (decembertől februárig tartó) energiaigények számszerűsítéséhez a MEKH által mért aktuális gázfogyasztás és a havi hőösszegek közötti lineáris kapcsolatot használtuk fel. Hasonló módon, a nyári (júniustól augusztusig tartó) energiaigényeket a MAVIR által rögzített villamosenergia-fogyasztási adatok alapján határoztuk meg. A jövőben a téli és a nyári, egymással ellentétes energiaigény-változások egyenlege a pesszimista forgatókönyv szerint még kedvező lehet a 2030-as és 2040-es évtizedben, de a század végére jelentős növekedés várható (piros színnel jelölve). Ez a növekedés különösen a légkondicionálók elterjedésével járó extra költségek miatt még nagyobb lehet. Ha a kibocsátáscsökkentést később kezdjük el, az összegyenleg valamivel kedvezőbb lehet a század végére (sötétkék szín), de ehhez a nyári hűtési igény növekedése miatt több új légkondicionálót kellene majd telepíteni. Azonnali kibocsátáscsökkentés esetén viszont az energiaigény közel változatlan marad, és elkerülhetjük a hűtőberendezések többletköltségeit is.
Végezetül azt elemezzük, hogy a legmelegebb nagyvárosunkban, Szegeden a két szélsőséges jövőkép szerint hogyan fog változni a téli és nyári energiaigény. Jelenleg a téli energiaigény átlagosan három-négyszerese a nyárinak. A pesszimista forgatókönyv szerint (piros szín) a téli fűtési igény csökkenése mellett a század végére jelentős növekedés várható a nyári hűtési energiaigényben, olyannyira, hogy a század végén a modellek egy része szerint ez a télinél is nagyobb lehet. A két évszak energiaigényeinek közel azonos szintre kerülésével jelentős alkalmazkodási lépéseket kell majd tennünk a megfelelően kidolgozott stratégiák szerint. Ezzel szemben az azonnali kibocsátáscsökkentéssel (zöld szín) a nyári hűtési igény érdemben nem emelkedik, és a téli fűtési igény kisebb mértékű csökkenésével a jelenleginél kedvezőbb helyzet alakulhat ki. Ebben ugyan benne van az energiahordozók zöldítése, amellyel a földgázról nem fosszilis eredetű villamosenergiára való átállással duplán nyerhetünk, de nincs benne a hűtésre és fűtésre is alkalmas berendezések beszerzési és beszerelési költsége.
Összefoglalásként elmondhatjuk, hogy:
- A felmelegedéssel csökken a fűtési igény az országban, ugyanakkor nő a hűtési igény.
- A légkondicionáló berendezéssel ellátott épületekben és lakásokban az Alföldön már eddig is összességében nőtt az éves energiaigény az 1970-80-as évekhez képest (a berendezés és annak beszerelésének árát nem is számítva).
- A jövőben azonnali kibocsátáscsökkentéssel a téli és nyári összesített energiaigény stabilizálható, míg annak elmaradása esetén kezdetben nyerhetünk ugyan, de a század végére az összesített energiaigény inkább nő majd.
- A pesszimista forgatókönyv szerint az Alföld délkeleti részén a század végére a téli és nyári energiaigény közel azonos szintre kerülhet, ugyanakkor az azonnali kibocsátáscsökkentéssel elkerülhető a nyári energiafelhasználás jelentős emelkedése és a kapcsolódó többletköltség.
A hatások tekintetében tehát:
- A nyári csúcsterhelés növekedése gyakran a hőhullámok alatt jelentkező száraz időszakokkal jár együtt, mely az energiatermelés és -elosztás biztonságát veszélyezteti, emellett kapacitásbővítésre is szükség lesz.
- A megnövekedett hűtési igény túlterheli az áramelosztó hálózatokat, különösen városi környezetben, ami komoly hálózati fejlesztéseket igényel.
- A légkondicionálók beszerzési és üzemeltetési költségei jelentős terhet róhatnak a háztartásokra, amelyet az alacsonyabb jövedelműek nem biztos, hogy megengedhetnek maguknak.
- A belterek hűtése ugyan mérsékli a hőstresszt, de növelheti a légúti megbetegedések kockázatát, miközben a légkondicionálók által a kültér felé kibocsátott hő tovább növeli a városi hőszigethatást, a városi kültéri zajszennyezés kisebb problémáját nem is említve.
- Az egyetlen kedvező hatást (azaz a fűtési igény csökkenését) is árnyalja az, hogy a villamosenergiára átálló rendszert ki kell építeni és a fűteni-hűteni is képes berendezéseket be kell szerezni.
Ezeket a rendszerszintű nehézségeket pedig leginkább az azonnali globális kibocsátáscsökkentéssel lehet elkerülni.
Rövid tudományos módszertan
1. Fűtési és hűtési foknap
Spinoni et al. (2015) alapján a bázishőmérséklet kiválasztása és a napi minimum-, maximum- és átlaghőmérsékletek ismeretében a fűtési foknapot (HDD) az alábbi képletrendszerrel határoztuk meg:
Ha Tmax ≤ Tbázis: HDD = Tbázis – Tátlag,
ha Tátlag ≤ Tbázis < Tmax: HDD = [(Tbázis − Tmin)/2] − [(Tmax − Tbázis)/4],
ha Tmin < Tbázis < Tátlag: HDD = (Tbázis − Tmin)/4,
ha Tmin ≥ Tbázis: HDD = 0.
A hűtési foknap (CDD) számítása:
Ha Tmax ≤ Tbázis: CDD = 0,
ha Tátlag ≤ Tbázis < Tmax: CDD = (Tmax − Tbázis)/4,
ha Tmin < Tbázis < Tátlag: CDD = [(Tmax − Tbázis)/2] − [(Tbázis − Tmin)/4],
ha Tmin ≥ Tbázis: CDD = Tátlag – Tbázis.
Összevetettük a különböző bázishőmérsékletek (14, 15, 15,5, 16 °C) hatását a MEKH elmúlt két év során (2022-2023-ban) mért napi, heti és havi gázfogyasztási adataival, illetve a MAVIR villamosenergia (VE) fogyasztás esetén a 22, 23, 24 °C értékekkel. Az eredmények szerint minden bázishőmérséklettel szignifikáns korreláció volt kimutatható, a gázfogyasztásnál erősebb kapcsolattal, mint a VE-fogyasztás esetén. Ugyanakkor egyik bázishőmérséklet sem mutatott lényegi eltérést a többihez képest, így a számításokhoz az EU-ban standardként vett 15,5 °C és 22 °C értékeket alkalmaztuk.
2. Regionális klímamodellekkel végzett éghajlati szimulációk:
A globális klímamodellek a teljes földi légkörzést hivatottak leírni, míg hazánk éghajlatának vizsgálatához regionális klímamodellekre van szükség, hiszen azok a légköri folyamatokat már megfelelőbb térbeli felbontással és sokkal pontosabban írják le. A regionális modellek múltbeli szimulációi nagy számban egyelőre csak 2005-ig állnak rendelkezésünkre, míg a jövőre vonatkozóan, 2006-tól indítva 2100-ig azt szimuláljuk, hogy egy-egy feltételezett üvegházgáz-kibocsátási forgatókönyvre hogyan reagál az éghajlati rendszer. Jelen tanulmányban három forgatókönyvet tekintettünk: a Párizsi Megállapodásban szereplő 2 °C-os globális melegedést feltételező RCP2.6-ot; az antropogén kibocsátás 2040 utáni csökkentésével számoló RCP4.5-öt; és a kibocsátáscsökkentés nélküli RCP8.5-öt. Az elemzésben adott forgatókönyvön belül az Európa egészét 10 km-es rácsfelbontással lefedő, Euro-CORDEX együttműködés keretében futtatott ugyanazon hat-hat regionális klímamodell különböző szimulációit elemeztük. Ezzel összességében megfelelően tudjuk reprezentálni a modellezésből, illetve az emberi tevékenység jövőbeli alakulásából származó bizonytalanságot is.
3. Megfigyelések, átlag és jövőbeli eredmények:
Az elemzések alapjául a HungaroMet által összeállított legjobb hazai, minőségileg ellenőrzött, homogenizált, 10 km-es rácsfelbontású, 1971-től rendelkezésre álló, ún. HuClim adatbázist tekintettük, melyet kiegészítettünk két homogenizált, budapesti állomási adatsorral. Egy-egy hosszabb, húszéves időszak, éghajlati skálán vett átlagai megadják, hogy az időszakon belül bármely évben milyen értékre számíthatunk. Az átlagos változás ezen két időszak közötti különbséget adja meg. Az elmúlt évtizedek folyamatos fejlesztései ellenére az éghajlati szimulációk még ma sem tökéletesek, és a meteorológiai változótól függően kisebb-nagyobb hibával terheltek a megfigyelésekkel szemben. A jövőbeli eredmények bemutatásakor a standardizálás módszerét használtuk, amely szimulációnként az eloszlások átlagát és szórását is figyelembe véve végzi a modellhibák javítását (referencia: 2004-2023). A jövőbeli térképeken a modellszimulációk átlagát jelenítjük meg, míg az idősoros ábrán az átlag mellett a legnagyobb és legkisebb változást becslő szimulációt is feltüntettük a bizonytalanság érzékeltetése végett. Mivel az egyes modellévek fiktívek és inkább egy hosszabb időszakot reprezentálnak, ezért a szimulációs eredményeken ötéves simítást alkalmaztunk.
Köszönet illeti a regionális modelleredményekért az Euro-CORDEX konzorcium modellező intézeteinek tagjait, az ellenőrzött, rácsra interpolált hazai megfigyelésekért a HungaroMet Nonprofit Zrt-t. A MEKH-nek köszönjük a napi földgázadatokat, a MAVIR-nak a napi villamosenergia-adatokat, a földgázadatokban való eligazodást pedig Kotek Péternek (REKK).
Sajtóanyag
Ne örüljünk a meleg teleknek: amit megspórolunk a fűtéssel, azt a hűtésre fogjuk költeni
A változó éghajlat Magyarországon egyre forróbb nyarakat és egyre enyhébb teleket hoz. Nyáron mind többször kell bekapcsolnunk a klímaberendezést, télen viszont vannak egészen tavaszias időszakok, amikor alig kell fűteni a lakásainkat. De vajon ha épületeinkben szeretnénk egész éven át kellemes hőmérsékletet tartani, energetikailag összességében jól vagy rosszul járunk a klímaváltozással? Ennek járt utána Szabó Péter és Pongrácz Rita, az ELTE Meteorológiai Tanszékéről, valamint Lakatos Mónika, a HungaroMET-től.
A HungaroMET adatai alapján világosan látszik, hogy az elmúlt évtizedekben a hideg hónapok fűtési igénye jelentősen csökkent, miközben a legmelegebb hónapok hűtési igénye nőtt. Ha összeadjuk a fűtés és a hűtés éves energiaigényét ott, ahol már van légkondicionáló berendezés, látható, hogy az 1970-80-as évekhez képest ez az összeg az ország déli-délkeleti részén nőtt, nyugati és hegyvidéki részén csökkent. Nem is véletlen, hogy nagyvárosaink közül Szegeden a legmagasabb a légkondicionálóval ellátott lakások aránya is: az országos 28%-os átlag mellett a lakások 47%-ában volt itt 2022-ben klímaberendezés, míg Budapesten csak a lakások 37%-ában. Ugyanakkor a fővárosban is érezhető a változás: a belvárosban nemcsak, hogy nagyobb lett a hűtési igény az elmúlt három évtizedben, de a külvároshoz képest is növekedett, ami részben az egyre nagyobb arányban használt légkondicionáló készülékeknek köszönhető.
Ez a közelmúlt – de mire számíthatunk az előttünk álló évtizedekben? Ez attól függ, hogy az emberiség milyen ütemben képes csökkenteni szén-dioxid-kibocsátását, ezért a kutatók több kibocsátáscsökkentési forgatókönyvet is vizsgáltak.
Általában a jövőbe tekintve is elmondható, hogy a felmelegedéssel Magyarországon csökken a fűtési igény, ugyanakkor nő a hűtési igény. Ha az emberiség azonnal hathatós erőfeszítéseket tesz a kibocsátáscsökkentésre, a téli és nyári összesített energiaigény stabilizálható, míg a kibocsátáscsökkentés elodázása esetén kezdetben nyerhetünk ugyan a hűtés/fűtés arány eltolódásán, de a század végére a téli és nyári összesített energiaigény inkább nő majd.
A pesszimista, vagyis kibocsátáscsökkentés nélküli forgatókönyv szerint az Alföld délkeleti részén az évszázad végére a téli és nyári energiaigény – amelyek közt jelenleg 3-4-szeres különbség van – közel azonos szintre kerülhet, ugyanakkor az azonnali kibocsátáscsökkentéssel elkerülhető a nyári energiafelhasználás jelentős emelkedése és a kapcsolódó többletköltség (újabb klímaberendezések beszerzése és beüzemelése).
Mindebből látszik, hogy a klímaváltozás legjelentősebb hatása nem annyira az összenergia-fogyasztásban jelentkezik, hanem abban, hogy át kell alakítanunk a fűtési-hűtési rendszereinket – és minél kisebb erőfeszítést tesz az emberiség a kibocsátáscsökkentésért, annál nagyobb költséggel és kockázatokkal járnak ezek az átalakítások.
A nyári csúcsterhelés növekedése gyakran a hőhullámok alatt jelentkező száraz időszakokkal jár együtt, mely az energiatermelés és -elosztás biztonságát veszélyezteti, emellett kapacitásbővítésre is szükség lesz. A megnövekedett hűtési igény túlterheli az áramelosztó hálózatokat, különösen városi környezetben, ami komoly hálózati fejlesztéseket igényel.
A légkondicionálók beszerzési és üzemeltetési költségei jelentős terhet róhatnak a háztartásokra, amelyet az alacsonyabb jövedelműek nem biztos, hogy megengedhetnek maguknak. A belterek hűtése ugyan mérsékli a hőstresszt, de növelheti a légúti megbetegedések kockázatát, miközben a légkondicionálók által a kültér felé kibocsátott hő tovább növeli a városi hőszigethatást, a városi kültéri zajszennyezés kisebb problémáját nem is említve.
Végül, az egyetlen kedvező hatást (azaz a fűtési igény csökkenését) is árnyalja az, hogy a villamosenergiára átálló rendszert ki kell építeni és a fűteni-hűteni is képes berendezéseket be kell szerezni. Ezeket a rendszerszintű nehézségeket pedig leginkább az azonnali globális kibocsátáscsökkentéssel lehet elkerülni.
