A 2015. december 6-án, Mikulás napján megfigyelhető időjárás megint egy olyan tipikus helyzetet teremtett (hasonlóan az egy hónappal ezelőtti szmogriadós időszakhoz), amikor a villamosenergia-rendszerben lévő időjárásfüggő nap- és szélerőművek semmit, de semmit nem érnek. És sajnos a rendelkezésre NEM állásuk nem csak 1-2 órára, hanem akár napokra is fennmaradhat. Az áramellátás más források hiányában megoldhatatlan lenne.

De nézzük a tényeket. Amíg Mikulás napján a magyar rendszerterhelés 3900 MW és 5500 MW között mozgott (ld. az 1. ábrát), addig a hazai 330 MW-nyi szélerőmű termelése a ködös, párás időben reggelre nullára esett és mostanáig úgy is maradt (ld. 2. ábra). A hazai fotovoltaikus termelők is padlón voltak egész nap, tekintettel a ködös időre. Egy példát mutatok be a 3. ábrán egy, a sunnyportal.com weblapon elérhető, találomra kiválasztott ráczkeresztúri PV telep adatai alapján, de a helyzet a többi, weben elérhető magyar fotovoltaikus termelő esetén is hasonlóan alakult.

A 3,2 kWp névleges teljesítményű PV telep 24 óra alatt elvileg 76,8 kWh áramot lenne képes előállítani (ha folyamatosan sütne a nap), de mivel ma egyáltalán nem sütött, így kb. 0,3 kWh áramot termelt, ami a napi csúcskihasználási tényező tekintetében 0,39% értéket ad, ami gyakorlatilag elhanyagolható.

1. ábra: A magyar villamosenergia-rendszer napi terhelési görbéje 2015. december 6-án (forrás: MAVIR.hu)

2. ábra: A magyar 330 MW-nyi szélerőmű napi betáplálása 2015. december 6-án és 7-én (forrás: MAVIR.hu)

3. ábra: Egy ráczkeresztúri 3,2 kWp kapacitású fotovoltaikus termelő termelési adatai 2015. december 6-án (forrás: sunnyportal.com)

Ez a mostani helyzet is jól példázza, hogy az időjárásfüggő megújulók (pl. szél-, napenergia) éves szinten miért mutatnak nagyon alacsony csúcskihasználási tényezőt. Addig, amíg a paksi blokkok éves csúcskihasználási tényezője 90%-ot megközelítő (ami a 15 hónapos kampány bevezetésével tovább fog növekedni), addig a hazai körülmények között egy tipikus fotovoltaikus termelő éves csúcskihasználási tényezője 11% körüli, míg a szélerőművek 25% körül teljesítenek.

1. táblázat: Atom-, szél- és napenergia egység darabszám és megtermelt éves villamosenergia-mennyiség összehasonlítása 1200 MW (1 200 000 kW) beépített teljesítmény esetén

Ez még inkább fontossá válik, ha a kapacitásokat (teljesítményeket) és a megtermelt áram mennyiségét akarjuk összevetni. Az 1. táblázatban mutatok egy konkrét összehasonlítást. Ebben azt feltételeztem, hogy 1200 MW termelőkapacitást atom, szél vagy fotovoltaikus termelők formájában építünk be a rendszerbe. Az éves megtermelhető áram mennyisége a következő képlettel számítható:

(Egységteljesítmény) * (Egységek darabszáma) * (Kihasználási tényező) * 8760h

(Megjegyzések:
a) 8760 óra van egy évben;
b) Figyelem, a szorzás során a %-ban megadott értéket még el kell osztani 100-zal. :-)
c) 1 MW = 1 000 kW;
d) 1 TWh = 1 000 GWh = 1 000 000 MWh = 1 000 000 000 kWh.)

Amíg az atomerőműnél egy darab 1200 MW teljesítményű blokkot vettem, addig a szélerőműveknél 2 MW-os, míg a napenergiánál 2 kW-os, háztetőre szerelt egységekből indultam ki. Amint látjuk a táblázatból, az atomerőmű egyetlen blokkjával azonos teljesítményt 600 darab szélkerék vagy 600 000 darab (!) fotovoltaikus termelő esetén kapunk. Ugyanakkor ezek a termelők a fent bemutatott Mikulásnapi példa alapján nagyon eltérő mennyiségű áramot tudnak termelni. Amíg az 1200 MW-os atomerőművi blokkból éves szinten körülbelül 9,5 TWh (9461 GWh) villamos energiát kaphatunk, addig 1200 MW szélből 2,6 TWh (2628 GWh), 1200 MW napenergiából pedig 1,2 TWh (1156 GWh) áramot.

Ezeket az alapfogalmakat, alapismereteknek az energetikus hallgatóknak az első évfolyamon tanítjuk a Műegyetemen. Ezért is megdöbbentő, hogyan tud annyira inkorrekt cikket írni mondjuk a Portfolio.hu, amiben teljesen félrevezeti a laikus olvasót. A fenti 1. táblázat rövid értékelése után ugyanis bárki megértheti, hogy szélből 3,5-szer, napból közel 9-szer akkora kapacitást kell beépíteni a rendszerbe, hogy éves szinten ugyanannyi áramot kapjuk, mint egy 90% körüli kihasználási tényezőjű atomerőművel. És akkor még van egy nagy különbség: az atomerőmű folyamatosan képes lesz termelni, míg a szél és naperőművek csak akkor, amikor az időjárási feltételek megfelelőek, vagyis ingadozóan és az is bizonyos, hogy éjszaka nem fog sütni a nap.

Az időjárásfüggők kiegyenlítése érdekében további erőművek beépítése szükséges. Ipari méretű villamosenergia-tárolás hiányában az ingadozó megújulók más kapacitást valójában nem váltanak ki, csak bizonyos, számukra optimális időszakokban átveszik a termelést a hagyományos termelőktől.

Ha a rendszerben nincs kellő mennyiségű rendelkezésre álló kapacitás, az súlyos zavarokhoz vezethet. Nagy-Britanniában éppen 1 hónapja, 2015. november 4-én volt komoly ellátási válsághelyzet, amikor a megújulók rendelkezésre nem állása és további erőművek leállása találkozott a délutáni rendszerigény-növekedéssel, így a rendszerirányító kénytelen volt kiadni egy figyelmeztetést, hogy az ipari üzemek fogják vissza villamosenergia-fogyasztásukat. Ha ezt nem teszik meg, veszélyeztették volna a rendszer biztonságos működését. Volt olyan erőmű, amely a kapacitáshiányos órákban a szokásos 60 Font/MWh ár helyett 2500 Font/MWh áron tudta értékesíteni az áramot! A brit szakértőket komolyan foglalkoztatja, hogy a téli időszakot át tudják-e majd vészelni nagyobb villamosrendszer-üzemzavar nélkül.

A biztonságos és stabil villamosenergia-ellátáshoz szükséges az atomenergia, hosszú távon is. Ahogy ebben a korábbi bejegyzésben kifejtettem, az OECD Nemzetközi Energia Ügynökség elemzése szerint az atomerőművekre és a megújulókra együtt van szükség a klímavédelmi célkitűzések teljesítéséhez. A 450 ppm-es forgatókönyv megvalósításához további nukleáris kapacitások beépítésére is szükség van.

Záró megjegyzésem, hogy a Portfolio.hu fent idézett cikkének végén a villamosenergia-termelők elemzése után bekeverni az összes energiafelhasználást olyan súlyos hiba, amiért az említett BME-s kurzus vizsgáján azonnali kirúgás jár. Ugyanis az összenergia-felhasználásban az áramellátás primerenergia-felhasználásán túl szerepel az ipar, a mezőgazdaság, a közlekedés, a fűtés, a teljes emberi tevékenység energiaigénye, nem csak a legfontosabb nemesített energiahordozó, a villamos energia.