Láncreakció

Aszódi Attila információs blogja a Paksra tervezett új blokkokkal kapcsolatban

A Mikulás kiütötte a nap- és szélenergiát

2015. december 07. 09:56 - Prof. Dr. Aszódi Attila

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.

magyarrendszerterheles_20151206.jpg

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

szel.png

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

graniczpv_20151206.jpg

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.

eromuvek_tablazat.jpg

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.

4 komment

A bejegyzés trackback címe:

https://aszodiattila.blog.hu/api/trackback/id/tr118144750

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

lost hope 2015.12.09. 18:36:46

A nagy aktivitású hulladék tízezer évre biztonságos elhelyezésére nincs kipróbált, bevált, elfogadott megoldása az emberiségnek. Az atomenergia kizárólag azért tűnhet versenyképesnek, mert annak jelenlegi és tízezer évre előretekintő kockázatait meg sem próbáljuk beépíteni az energia árába.

Szükség van az időjárás-függő megújulók mellett más erőművekre? Igen.

Ennek szükségképpen atomerőműnek kell lennie Nem.

(Bónusz kérdés: Ennek szükségképpen átláthatatlan, korrupt, az ország számára nyilvánvalóan előnytelen módon kell megvalósulnia? Nem!)

ortegay 2016.01.01. 11:57:46

Naivnak tűnhet a kérdés, de mi működik, ami kiállta az emberiség tízezer éves történelmét?
Talán csak az emberi hülyeség. Mert ahogy nézem, az hatványozottan újratermelődik.

Az atomenergia versenyképességéről. A Kádár korszakban az a mondás járta. "nem az a drága, ami sokba kerül, hanem ami nincs"
Térségünkben ma villamosenergia felesleg van. Átmenetileg. Ha kiesik a szén, leállítják a Németek az atomerőműveket, és az Ukránok nem kapnak szenet az oroszoktól, már más a helyzet. És nem elemeztük, hogy a Közép-Európai térség gazdasági fejlődését illő lesz lassan újraindítani.
2019-től az oroszok nem szállítanak Ukrajnán keresztül. A Déli Áramlat, a Nabucco, a Török gázvezeték a múlté. Gőzerővel épül az Északi Áramlat gázvezeték közvetlen Német - Orosz végponttal. Csak a Németektől tudunk gázt venni. Ezért adja fel szinte önként és dalolva az e-on a magyarországi energetikai pozícióit.
Minél később épül meg Paks 2, annál inkább ki leszünk szolgáltatva a Német gáznak. Azt pedig ismerjük, hogy nem szívbajosak, ha profitról van szó.

molnibalage 2016.01.25. 20:56:50

@lost hope: Azt ugye vágod, hogy n+1 féle nukleáris technológia van...? Te meg fogod a kb. 50+ éves alapú PWR technológiát és ebből extrapolálsz a végtelenbe.... Anyám...

blacklord 2016.10.24. 20:34:06

"Ipari méretű villamosenergia-tárolás hiányában" itt van az egész bejegyzés kulcsa.
Mivel az emberi energiafogyasztás mintázata NEM egyezik meg a (mai?) atomerőművek inherens ON-OFF jellegével (visszaterhelhetőség lehetősége nagyon minimális), ezért bárhogy is nézem, CSAK atomerőművel vagy CSAK megújulóval a jelenlegi formájában biztos nem fog működni az elektromos hálózat.
Ergó két opció marad: vagy nagyon komoly befektetések mennek a tárolásba ("ipari méretű villamosenergia-tárolás"), vagy továbbra is kellenek szénhidrogének. Én személy szerint úgy gondolom, hogy az emberiség nagyon nagy hibát követ el már a +2˘C-os céllal is, ami még így is jelenleg úgy tűnik, hogy vágyálom marad (nem véletlen, hogy gyakorlatilag minden klímakutató depressziós...).
Innentől azon kell gondolkozni, hogy mit akarunk inkább? Szénhidrogéneket CO2-befogással (ami autóknál és egyéb kisebb egységeknél szintén kizárt, így ott eleve valami más energiatárolási forma után kell nézni), esetleg a két világ közötti hidrogéngáz-fejlesztés, esetleg sűrített levegőtárolás vagy bődületesen nagy kapacitású villamos elemek.
Én jelenleg üdvözölném, ha Magyarországon akár atomból, akár nap-, szél- vagy geotermikus energiából fejlesztenénk hidrogéngázt, vagy sűrített levegőt, vagy akár csak vizet pumpálnánk fel SOK tározóba meg le (ld. Nagymaros) - ugyanis az elefánt továbbra is szobában van: nem kerülhetőek meg a fosszilisok, amíg az energiatárolás kérdése terítékre nem kerül. Ergó felfogásbeli kérdés, hogy most akkor atom-e vagy megújuló (belefér-e az atomhulladék és a biztonsági kihívások vagy sem), de egy működő elektromos hálózathoz mindkettő mellé szükséges vagy energiatárolás, vagy fosszilis. És ez szerintem manapság fontosabb kérdés, mint az, hogy akkor most atom-e vagy sem...