Az elmúlt évtizedek egyik legmelegebb nyara az idei Európában. Az egyik rekord melegről szóló hír követte a másikat. Amellett, hogy a hőség és az ezzel párhuzamosan járó szárazság próbára teszi az emberek egészségét, elősegíti az erdőtüzek kialakulását, valamint aszályt okozva veszélyezteti a mezőgazdaságból élők megélhetését, kevésbé közismert az energetikára, azonban belül is a villamosenergia-termelésre gyakorolt hatása. Ahogy a híradásokban is olvashattuk, Európa légterét viszonylag hosszú idő óta anticiklon uralta, ami megakadályozta a csapadékban gazdag légtömegek megérkezését az Atlanti-óceán felől. Alapvetően ennek köszönhető az Európa-szerte rendkívül forró és aszályos nyár.

A népszerű Der Spiegel német folyóirat 2018. augusztus 4-i lapszáma szintén a klímaváltozás hatásait elemzi (forrás: www.spiegel.de)

De hogyan érinti mindez az energetikát? Sajnos nincs olyan terület és nem ismert olyan villamosenergia-termelő technológia, amelyre ne hatna kedvezőtlenül a hőség.

A vízerőművekről

Norvégia villamosenergia-rendszere az egyik legkörnyezetbarátabb Európában, ugyanis a felhasznált villany közel 100 százalékát CO₂-kibocsátás mentesen üzemelő vízerőművekben állítják elő. Ez az energiatermelési mód nyilvánvalóan függ a (hosszútávú) időjárási körülményektől. Júliusban arról cikkeztek, hogy Norvégiában a megszokottnál kevesebb téli csapadék, valamint a hosszú ideje tartó szárazság miatt a víztározókat tápláló folyóvizek és források vízhozama apad, így a víztározókban tárolt vízkészlet, ezáltal a vízerőművekben megtermelhető áram mennyisége folyamatosan csökken. Ez a hatás a villamos energia árát felfelé hajtja, Norvégiában idén történelmi rekordot döntött az áramár. Az áremelkedés oka volt az is, hogy Norvégia nagyobb mértékben kénytelen import villamos energiára támaszkodni a szűkösebb időkben, azonban Európában is magas a villamos energia ára, így csak drágán lehet importálni (ennek okairól lejjebb még írok).

A hőerőművekről

A hőerőművek – így az atomerőművek, a szén- és gázerőművek – által kiadott villamos energia mennyiségét az extrém meleg (és száraz) időjárás több hatáson keresztül is befolyásolni tudja. Az egyik ilyen hatás a végső hőnyelő* hőmérséklet-növekedése miatt, a termodinamika II. főtétele következtében létrejövő hatásfok-csökkenés.

A természetes forrású hűtővízzel hűtött erőművek esetében az erőművek üzemeltetőinek be kell tartani a természetes vizekre vonatkozó, jogszabályokban előírt hőmérsékleti határértékeket. A jogszabályi előírások betartása két esetben kerülhet veszélybe, egyrészt ha a természetes víz hőmérséklete egy bizonyos hőmérsékleti szintet meghaladna, (ilyenkor nem kívánatos, hogy az erőmű az adott tavat, folyót vagy tengervizet tovább melegítse), másrészt ha az aszályos időszak miatt a vízállások alacsonyak, vagyis a természetes közeg már nem alkalmas az erőmű üzeméhez szükséges mennyiségű hűtőközeget szolgáltatni anélkül, hogy ezzel a folyó ökológiai rendszerét veszélyeztetné az erőmű. Megemlítendő, hogy lehetséges lehet olyan alacsony vízállás egy-egy erőműnél, amely esetben a beépített technikai rendszerek (a vízkivételi mű és a benne lévő szivattyúk) már technikailag nem képesek a vizet kiemelni. Az atomerőműveket úgy kell megtervezni, hogy a biztonsági rendszereket hűtővízzel ellátó szivattyúk még ilyen extrém alacsony vízállás esetén is ki tudják emelni a biztonsági rendszerek üzemeléséhez szükséges (a normál üzemben szükségesnél sokkal kisebb mennyiségű) hűtővizet, és kellő tartalékokkal rendelkezzenek.

A fenti két eset természetesen kombinálva is előfordulhat. Mindkét esetben az erőmű által termelt energia fokozatos csökkentése, szélsőséges esetben az erőmű időleges leállítása a megoldás.

Jelentősebb sajtófigyelmet kapott a hír, hogy idén nyáron, augusztus 3-án a Rhone és a Rajna folyók vizének hőmérséklete elérte a 26°C-ot, ezért a folyók túlterhelődésének megelőzése érdekében Németországban és Franciaországban több atomerőművi blokk termelését kellett csökkenteni, illetve franciaországi Bugey 2-3, St. Alban 1, Fessenheim 2 atomerőművi blokkokat le is kellett állítani. Ugyanakkor a következő ábra jól mutatja, hogy Németország a nagy hőség idején is milyen jelentős mértékben támaszkodott a nukleáris energiára – hiszen az időszakos visszaterhelések ellenére beépített kapacitásuk 80-90%-án termeltek az atomerőművek, teljesítménykihasználási tényezőjük a vizsgált időszakban elérte a 84,77%-ot.

Németország atomerőművi blokkjainak termelése 2018. július 14. és augusztus 14. között. (Adatok forrása: https://transparency.entsoe.eu/; https://www.energy-charts.de; saját számítás)

A szénerőművek esetén is előfordulhat, hogy a termelésük csökkentésével vagy teljes leállással tudják betartani a környezetvédelmi előírásokat, ha a rendelkezésre álló hűtővíz hőmérséklete a most tapasztalhatóan magasra emelkedik. A termelés csökkentésére németországi példaként említhető a Rajna-menti, valamint az ENBW 505 MW-os Karlsruhe 7 erőműve, mely utóbbit le is kellett állítani. Németországban a Rajna mentén az RWE által üzemeltetett Westfalen E szénerőművet azért kellett leállítani, mert a vízszint túl alacsony volt ahhoz, hogy a blokkokat az egyébként vízi úton szállított szénnel el lehessen látni.

Az időjárásfüggő megújulókról

Az időjárás hatásai nem hagyják érintetlenül az ingadozó megújuló energiaforrásokat hasznosító termelő egységeket sem. A hosszan tartó meleg idő következtében az Európa fölötti légtérben a légmozgás az átlagosnál sokkal alacsonyabb, ezért a szélerőművek az átlagoshoz képest lényegesen kevesebb villamos energiát képesek a rendszerbe táplálni.

A németországi szélerőművek termelési görbéjét bemutató ábrán látható, hogy a beépített 52.820MW kapacitású szárazföldi szélerőmű-kapacitás az elmúlt egy hónapban szinte folyamatosan 10.000MW-nál kevesebb teljesítményt adott a hálózatra. A termelési adatoknak utánajárva egyébként látható, hogy az idei nyár rendkívül szélcsendes volt. 2018 vizsgált időszakában a német szélenergia-termelés körülbelül 20%-kal maradt el 2017 azonos időszaka alatt mérhető termeléstől, még úgy is, hogy közben 1900MW új szélenergia-termelő kapacitást építettek be a német rendszerbe (a teljes flotta 50.920MW-ról 52.820MW-ra nőtt, a kihasználási tényező 12,77%-ról 9,8%-ra csökkent a vizsgált egy hónapban.)

Németország szélerőműveinek termelése 2018. július 14. és augusztus 14. között. (Adatok forrása: https://transparency.entsoe.eu/; https://www.energy-charts.de; saját számítás)

A folyamatos szárazság természetesen egyúttal azt is jelenti, hogy kevés felhő van az égen. Ez a körülmény, valamint a nyári időszakra jellemző kedvező beesési szög a másik népszerű időjárásfüggő megújuló energiát hasznosító technológia, a napelemek termelését segíti. A napelemek termelése minden bizonnyal rekordot dönt idén nyáron Németországban, még azzal együtt is, hogy a napelem-technológia termelését is érinti a hőség. A napelemek optimális mennyiségű villamos energiát 25°C körüli panel-hőmérséklet esetén képesek leadni, amennyiben a berendezés ennél melegebb, fizikai okok miatt nagyjából lineárisan csökken a kiadható teljesítmény. Mivel a napelemek evidens módon erős napsugárzásnak vannak kitéve, nem ritka, hogy a panelek 60-70°C-os hőmérsékletre hevülnek, ami – gyártótól, a panel minőségtől és elhelyezéstől függően – a névleges teljesítőképességhez képest 10-15%-os teljesítőképesség-csökkenést is eredményezhet. Megfigyelhető az alábbi, németországi napelemek teljesítményét bemutató ábrán is, hogy a maximális kiadott teljesítmény az elmúlt hónapban alig érte el az összes beépített néveleges kapacitás 55-60%-át, pedig napsütésből nem volt hiány. Emellett a technológia egyik legfőbb jellegzetessége természetesen jelentkezik, vagyis a napelem nappal termel csak áramot, éjszaka nem, vagyis az éjszakai fogyasztói igényeket csak valamelyik másik technológia alkalmazásával lehet kielégíteni. Az átlagos teljesítménykihasználási tényező a vizsgált egy hónapban 18,42%-nak adódott.

Németország fotovoltaikus termelése 2018. július 14. és augusztus 14. között. (Adatok forrása: https://transparency.entsoe.eu/; https://www.energy-charts.de; saját számítás)

A villamosenergia-piacra gyakorolt hatás

A fent összegzett, gyakorlatilag minden erőműtípust érintő nehézségek együttesen azt eredményezik, hogy a villamos energia ára megnő. A német villamosenergia-tőzsdén a zsinór villamos energia (base load) napi átlagára 2018 augusztusában hétköznapokon 55-65€/MWh környékén alakult, ugyanez az érték 2017 azonos időszakában 30-40€/MWh volt. Ehhez hozzájárul az is, hogy a fosszilis erőművek kibocsátása után fizetendő európai CO₂-kvóta árfolyama rekord magasan, 18€/tonna értéken van. Egy éve az árfolyam a 6€/tonnát sem érte el.

Az európai CO2 kibocsátási kvóták árának alakulása 2017. augusztus 16. és 2018. augusztus 16. között (Forrás: https://markets.businessinsider.com)

A hőhullám okozta negatív hatások akkor kezelhetők legjobban, ha a villamosenergia-igények kielégítésére az adott országban különböző típusú erőművek egyaránt rendelkezésre állnak, amivel az egy negatív hatás miatti teljes termelés-kiesés valószínűsége csökkenthető. Aki felelősen szeretne eljárni, az több lábon álló villamosenergia-mixben gondolkodik. A Paks II. beruházással mi ezen energiamix egyik alappillérének megépítésén dolgozunk.