2022. december 7. szerda
Tanulmányok

OMSZ: 2022. november 17. 20:22

Fűtési foknapok alakulása a múlt század elejétől napjainkig

A fűtési energiaigény hosszútávú alakulása fontos éghajlati, környezeti és gazdasági témakör. Felmerül a kérdés, hogy az őszi, téli és tavaszi hónapokra tehető fűtési szezont és fűtési energiaigényünket mennyiben befolyásolják a klímaváltozás okozta emelkedő hőmérsékletek. A szeptember 15-ével beköszöntött fűtési szezon kapcsán elemzést készítettünk az épületek fűtésére vonatkozó, időjárásfüggő energiafogyasztás egy mutatójáról, a fűtési foknapok alakulásáról a múlt század elejétől napjainkig, valamint vizsgáltuk az aktuális, 2022/2023-as fűtési szezon elejét is a fűtési foknapok tekintetében.

Bokros Kinga, Lakatos Mónika

Az éghajlatváltozás hatásaihoz leginkább a forró nyarakat, gyakori hőhullámokat és hőmérsékleti szélsőségeket társítjuk, ám a hideg és az átmeneti évszakok is melegedő tendenciát mutatnak. Felmerül a kérdés, hogy az őszi, téli és tavaszi hónapokra tehető fűtési szezont és fűtési energiaigényünket mennyiben befolyásolják a klímaváltozás okozta emelkedő hőmérsékletek. A fűtési energiaigény hosszútávú alakulása fontos éghajlati, környezeti és gazdasági kérdés. Különösen fontos 2022 őszén egy háború sújtotta gazdasági helyzetben, amikor az energiaárak a magasba szöknek, s az energiaellátás biztonsága sem garantálható.

A szeptember 15-ével beköszöntött fűtési szezon kapcsán elemzést készítettünk az épületek fűtésére vonatkozó, időjárásfüggő energiafogyasztás egy mutatójáról, a fűtési foknapok alakulásáról a múlt század elejétől napjainkig. Elemzéseinket az aktuális, 2022/2023-as fűtési szezon klimatológiai elemzésével kezdjük, mely során öt hazai állomásra vetettük össze a 2022 őszére vonatkozó fűtési foknapokat az 1991–2020-as normálidőszak napi átlagaival. Ezek az állomások Szombathely, Pécs-Pogány, Budapest belterület, Szeged és Debrecen. Ezt követően megvizsgáltuk Magyarország egész területére a fűtési foknapok 120 éves alakulását 1901-től, végül az országos áttekintést követően az öt fent említett hazai állomáson külön bemutatjuk a fűtési foknapok alakulását 1901/1902 és 2021/2022 között. Többek közt arra kerestük a választ, miként alakultak a fűtési foknapok havi összegei, illetve vizsgáltuk miként mutatkozik meg éves összegeik tükrében a klímaváltozás hatása.


Adatok és módszerek

A fűtési foknap egy adott alaphőmérséklet (15,5 °C) mellett a napi minimum-, maximum- és középhőmérséklet figyelembevételével adja meg azt az energiamennyiséggel arányos hőmérsékleti értéket, amely egy adott napra szükséges ahhoz, hogy a belső környezetet egy meghatározott hőmérsékletre melegítse (Spinoni et al., 2015). Tehát minél hidegebb az idő, minél inkább eltér a léghőmérséklet a 15,5 fokos alaphőmérséklettől, annál több energia szükséges a belső környezet felfűtéséhez, s annál nagyobb lesz a fűtési foknap. Ezen foknap értékeket naponként összegezve megkapjuk a havi, vagy a teljes fűtési időszakra az éves fűtési foknap-összeget Celsius fokban kifejezve.

A 157/2005. (VIII. 15.) Korm. rendeletben foglaltak szerint a fűtési szezon az aktuális év szeptember 15. napja és a következő év május 15. napja közötti időszak, így elemzéseink során mi is erre a periódusra végeztük el számításainkat.

Európai léptékben is tájékozódhatunk a fűtési foknapok alakulásáról a Copernicus Éghajlatváltozási Szolgáltatásokat fejlesztő program felületén az 1979–2100 időszakra vonatkozóan. Ez a szolgáltatás a 15,5 °C fokos külső hőmérsékletet tekinti alaphőmérsékletnek Spinoni és társai (2018) nyomán. Ehhez viszonyítva definiálják a fűtési foknapokat, így az összehasonlíthatóság kedvéért, s egyéb indok híján mi is ezt az értéket vettük alapul.

A fűtési foknap meghatározása egy összetett, négy feltételből álló rendszerrel történik (Spinoni, et al. 2018): képlet

Az állomási mutatók számításához a MASH módszerrel homogenizált adatsorokat, az országos átlagok, trendek és a térképek származtatásához pedig homogenizált és interpolált (MISH) rácsponti adatokat használtunk 1901 és 2021 között, valamint az aktuális 2022-es fűtési szezon jellemzéséhez a 2022-es hőmérsékleti méréseket használtuk az öt, fent említett állomásra.

A trendelemzés során lineáris trendmodellt használtunk, a trend szignifikanciájára vonatkozó hipotézisvizsgálatot t-próbával végeztük α=0,05 szignifikancia szintre.


2022/2023-as fűtési szezon kezdetének jellemzői

Különös aktualitást ad az elemzésnek az energiaárak drasztikus emelkedése és az ezzel járó takarékossági intézkedések meghozatala. Kedvezőnek mondható, hogy az első, igen komoly, nagy fűtési energiaigényt generáló hideg periódus még nem következett be ezidáig.

Az 1. ábra szemlélteti, hogy a 2022-es fűtési szezon elejének fűtési foknapjai (szeptember 15-től november 13-ig) miként térnek el a 30 éves napi normáloktól. 2022 szeptembere, annak is a második fele az átlagoshoz képest hűvösebb volt, ciklonátvonulások okozta szeles, csapadékos, hűvös volt az időjárás, mely a fűtési foknapokban is megmutatkozik (1. ábra), állomásonként eltérően szeptember 25-26-ig magasabb volt a fűtési foknapok értéke, mint a 30 éves átlag (egyes napokon a 4 foknapos különbség is megjelenik). Ezt követően 1-1 napot leszámítva november közepéig elmaradnak az értékek az 1991–2020-as fűtési foknapok napi átlagától. A legnagyobb negatív irányú eltérés az egyes állomásokon (-4) – (-6) °C foknap volt, mely jellemzően október vége fele (október 22-27.) és november elején következett be (november 1-2. és november 10-én).

 1. abra
1. ábra

Fűtési foknapok napi értéke 5 hazai állomásra 2022 (kék oszlop) és az 1991–2020 normál
(szürke vonal) szerint szeptember 15. és november 13. közti időszakban


Ha a teljes vizsgált időszakot szemléljük, a fűtési foknapok összegzésével 2022-ben mind az öt állomás esetén alacsonyabb összegeket kapunk eredményül, mint az elmúlt 30 éves normálidőszak összege, ezt szemlélteti a 1. táblázat. A legnagyobb eltérés a 2022-es összeg és az 1991–2020 időszak fűtési foknapjainak összege között Pécs-Pogány állomáson adódott, ahol 29%-kal kevesebb volt idén a fűtési foknapok összege szeptember 15. és november 13. között a normálnál, valamint Szegeden is nagy: -27%-os eltérés mutatkozott.

 1. táblázat
1. táblázat

Fűtési foknapok összege (°C) öt állomásra 2022. szeptember 15. és november 13. közti időszakban
összehasonlítva a 30 éves éghajlati normálidőszakkal


A továbbiakban áttekintjük a fűtési foknapok országos alakulását, éves és havi összegeiknek a XX. század elejétől bekövetkező változását.


Fűtési foknapok változása országosan

Magyarországon az 1991–2020-as éghajlati normálidőszak alapján a fűtési foknapok évi összege átlagosan 2344 °C. A legalacsonyabb értékek a déli országrészre tehetők, a Dél-Alföldre, a Maros-Körös közre, valamint a Dunántúl déli tájaira (2180-2260 °C), mely érték egyre növekszik az ország északkeleti szeglete felé haladva a kontinentális klímahatás növekedésével egészen a 2500–2600 °C értékekig (2. ábra). A tengerszint feletti magassággal csökken a napi közép-, maximum- és minimumhőmérséklet, így a fűtési foknapok nőnek. Ennek megfelelően magasabb értékeket tapasztalunk az Alpokalján, a Dunántúli- és az Északi-középhegység tájain. Az ország legmagasabb pontjain az évi 3100 °C értékek is megjelennek.

 2. ábra
2. ábra

Fűtési foknapok [°C] éves összege az 1991–2020-as éghajlati normálidőszak alapján
(szeptember 15-május 15. időszakra összegezve)


A fűtési foknapok havi átlagos összegei (3. ábra) közül a decembert és januárt jellemzik a legmagasabb értékek, hiszen ezek a leghidegebb hónapok, így a legnagyobb fűtési igény is erre a két hónapra tehető. Havi összegeik mindkét hónapban meghaladják a 450 Celsius fokot. A fűtési szezon két legmelegebb hónapját alacsony fűtési foknapok jellemzik, megközelítőleg 50 °C körüli értékek.

 3. ábra
3. ábra

A fűtési foknapok havi összege az 1991–2020-as éghajlati normálidőszak alapján


Az éghajlatváltozás hatása a fűtési foknapok változásának tükrében is követhető, így a fűtési foknapok számát akár éghajlati indexként, vagy éghajlati indikátorként is kezelhetjük.

A 4.a és a 4.b ábra szemlélteti a fűtési foknapok éves összegeinek országos átlagát az 1901/1902 fűtési időszaktól kezdve egészen a 2020/2021 fűtési szezonig, illetve ezen összegek eltérését az 1991–2020-as normálidőszak átlagától. Jól látjuk, hogy országos átlagban közel 310 Celsius fokkal csökkent a fűtési foknapok éves összege, azaz a melegedéssel nagymértékben csökkent a fűtési igény. A klímaváltozásból fakadó előny tehát, hogy kevesebb energia szükséges a belső terek felfűtéséhez, s ez kifejezetten igaz az elmúlt évtizedre, amikor a normálhoz képest rendszerint alacsonyabbak voltak az évi összegek (4.b ábra). Három év esetén 300 Celsius fokkal múlta alul az átlagot, a 2006/2007-es fűtési időszakban pedig 500 Celsius fokkal volt kisebb a fűtési foknapok összege, mint a szokásos.

4a. ábra4.a 4b. ábra4.b

4. ábra
Fűtési foknapok éves összegének országos átlaga (a) és
anomáliája az 1991–2020-as normálidőszakhoz képest (b) 1901/1902 és 2020/2021 között


Országos átlagban 121 év alatt a legcsekélyebb mértékben decemberben változott a fűtési foknapok száma, a trend nem tekinthető szignifikánsnak, ahogy március esetén sem (2. táblázat). A legmarkánsabb változás a két téli hónapra, januárra és februárra tehető, azaz ezekben a hónapokban nagyban csökkent a fűtési igény 121 év alatt.

 2. táblázat
2. táblázat

A fűtési időszak hónapjaira összegzett fűtési foknapok trendegyütthatói 1901 és 2021 között
(a szignifikáns változást kiemelés jelöli)


A változás területi eloszlását az 5. ábra szemlélteti. Az országos átlagnál kisebb mértékben csökkent a fűtési foknapok éves összege a déli országrészben, a Duna és Tisza legalsó magyarországi szakasza mentén, a Dél-Alföldön, valamint a Nyírség északkelti részén, a Bodrogköz és a Szatmári-síkság területén. Az országos átlagos változásnak megfelelő mértékben csökkent a fűtési foknapok éves összege a Duna-Tisza köze és a Tiszántúl középső vidékén, valamint a Dunántúl középső területein. A legnagyobb mértékben északon és északnyugaton csökkent (-360 – (-330) °C /120 év), ezen belül leginkább az Alpokalja, a Dunántúli- és az Északi-középhegység vidékein. Az ország minden pontjában statisztikailag szignifikáns változás következett be α=0,05 szignifikancia-szinten, növekedés sehol nem volt tapasztalható.

 5. ábra

5. ábra
Fűtési foknapok éves összegeinek változása (°C /120 év) 1901/1902 és 2020/2021 között,
a változás minden pontban szignifikáns α=0,05 szignifikancia-szinten


Fűtési foknapok alakulása öt állomáson

A 6. és 7. ábra öt város fűtési idényeit jellemzik az éves összegeik változása és anomáliája szerint 1901/1902 és 2021/2022 között. Mind az öt állomás tekintetében negatív, statisztikailag szignifikáns trend volt kimutatható. Ahogy azt az 5. ábrán is láttuk, nagymértékben változott a fűtési foknapok évi összege a nyugati országrészben, s az állomási adatsorokból is kiderül, hogy a nyugat-magyarországi Szombathelyen volt a legerőteljesebb csökkenés, majdnem 340 °C a csökkenés 1901 óta. A déli országrészt ennél kisebb mértékű, de szintén jelentős változás jellemezte, Pécs-Pogány és Szeged állomások esetén is elérte a -300 °C/121 év trendet a csökkenés. A főváros belterületi állomásán az országos átlagnak megfelelő volt a csökkenés (-308 °C /121 év), míg a Tiszántúlon ennél valamelyest nagyobb mértékben változott a fűtési foknapok száma, 121 év alatt 316 Celsius fokot.

 6. ábra
6. ábra

Fűtési foknapok éves száma 1901/1902 és 2021/2022 fűtési időszakok közt öt hazai állomáson


Az éves összegek változása szembetűnő, ám a 7. ábra további információt hordoz, mely az 1991–2020-as normálidőszakhoz viszonyítja az egyes évek fűtési foknap-összegét. Ebből jól látszik, hogy míg az elmúlt évszázadban néhány év kivételével pozitív anomália volt jellemző, addig az elmúlt 1-2 évtizedben a 30 éves átlaghoz képest kisebb fűtési energiaigény jelentkezett mind az öt állomáson.

A vizsgált városok állomásain a 2006/2007-es fűtési időszak tért el leginkább a 30 éves normáltól, mely anomália Budapest-belterület és Pécs-Pogány állomások esetén a -500 Celsius fokot is meghaladta, de negatív anomáliát mutatnak 2000/2001, 2014/2015, 2015/2016, 2019/2020 fűtési időszakok is. Mindez szintén a hőmérséklet növekedésére, így a fűtési foknapok, s végső soron a fűtési energiaigény csökkenésére mutat rá.

 7. ábra

7. ábra
Fűtési foknapok éves összegének anomáliái az 1991–2020-as normálhoz képest öt hazai állomáson


Összefoglalás

Összességében elmondható, hogy az egész országban csökkentek a fűtési foknapok éves, valamint havi összegei 1901 óta, a legnagyobb mértékben a hegyvidéki területeken és Nyugat-Magyarországon csökkent a fűtési energiaigény, melyet az állomási idősorok is megerősítenek. A csökkenés az ország minden pontján jelentős, statisztikailag szignifikáns 1901 óta. A 2022/2023-as fűtési szezon kezdetén az átlagoshoz képest alacsonyabban alakultak a fűtési foknap értékek.

Felmerül a kérdés, hogy a klímaváltozás miatt csökkent fűtési igény anyagi, környezeti és éghajlati szempontból előnyös-e számunkra. A fűtési foknapok mellett az érem másik oldalán ugyanis a hűtési foknapok növekvő tendenciát mutatnak, így a fűtésen megspórolt anyagiak rossz esetben a nyári időszak hűtési szezonjában hűtésre, légkondicionálásra fordítódnak. Környezeti és éghajlati szempontból feltétlenül előnyösnek tekinthetjük a fűtési foknapok csökkenését, ugyanis a fűtési igény csökkenésével a fosszilis energiafelhasználás és a fűtéssel együtt járó szennyezőanyagok kibocsátása is csökken.

Nem csupán a fent megjelenített öt állomásra, hanem további 19 mérőhelyre is meghatároztuk a fűtési foknapok évi összegeit, s ezek grafikonjai további hideg indexekkel együtt letölthetők lesznek a hazai klímaváltozással foglalkozó oldalról.


Felhasznált irodalom:

  • Spinoni, J., Vogt, J.V., Barbosa, P., 2015: European degree-day climatologies and trends for the period 1951–2011.
    Int. J. Climatol. 35(1), 25–36.
  • Spinoni, J., Vogt, J.V., Barbosa, P., Dosio ,A., McCormick, N., Biganob, A., Hans-Martin Füsse. H-M., 2018: Changes of heating and
    cooling degree-days in Europe from 1981 to 2100. Int. J. Climatol. 38, e191–e208. DOI: 10.1002/joc.5362

 


 

Tanulmányok