Jöhet a nap, de ésszel!

Vitán felül áll, hogy a klímaváltozás a természetre és az emberre nézve fenyegető következményekkel jár. Az éghajlatváltozás átalakítja a világot, hatással van a mezőgazdasági termelésre, a vízkészletekre, sőt a saját egészségünkre is. A globális klímavédelmi célok elérése érdekében a villamosenergia-termelésben a fosszilis alapú áramtermelés radikális csökkentésére, és ezzel párhuzamosan az atomerőművek és a megújuló energiaforrások részarányának növelésére van szükség. Magyarország ebben a tekintetben is példaértékű, hiszen az atomenergia mellett – a megújuló energiaforrások közül – a naperőművek fejlesztésében látja a klímabarát áramtermelés megteremtésének zálogát. Ugyanakkor a naperőművi kapacitások fejlesztése rendszerszintű kérdéseket is felvet, amelyekre adekvát szakmai válaszokat kell adni.

Forrás: Hárfás Zsolt

A legfontosabb az ellátásbiztonság

Magyarország nemzeti érdeke az, hogy a hazai fogyasztókat éjjel-nappal, télen-nyáron biztonságosan el lehessen látni villamos energiával. Az ellátásbiztonság egyben nemzetbiztonsági kérdés is, ezért nagyon fontos, hogy a fogyasztókat döntően a hazai erőművekben megtermelt villamos energiával lehessen ellátni, hiszen az importkényszer súlyos kockázatokat hordoz. Legfőképpen azért, mert a jövőben az importlehetőségek jelentősen szűkülnek és akár meg is szűnnek, hiszen klímavédelmi okok és az elöregedés miatt európai szinten több százezer MW hagyományos erőművi kapacitás fog kiesni a termelésből, ami várhatóan áramhiányt okoz majd.

Ennek jelei már most is kezdenek megmutatkozni. Gondoljunk csak 2021. január 8-ra, amikor a Nyugat-Európa időszakos „áramhiánya", 6300 MW-nyi keletről nyugatra történő import majdnem összeurópai blackoutot okozott (erről itt és itt lehet részletesen olvasni)! Említhetnénk Svédország esetét is, ahol februárban „porszívólázadás" borzolta a fogyasztók kedélyét, miután arra kérték az embereket, hogy a fogyasztás kényszerű csökkentése érdekében ne használjanak olyan nagyfogyasztókat, mint a porszívó. Ennek oka, hogy az időjárásfüggő megújulók gyatra teljesítménye miatt nem volt elég áram, ráadásul az elavult és erősen környezetkárosító olajtüzelésű erőműveket is újra kellett indítani. Kiderült az is, hogy a hatalmas megújulós kapacitások ellenére a jövőben, egyes időszakokban, a német kapacitáshiány elérheti a 40 000 MW értéket. Minden ország nem támaszkodhat importra, hiszen valahol meg kell termelni az éjjel-nappal, télen-nyáron szükséges villamos energiát!

1 MW nap nem egyenlő 1 MW atommal

Klímavédelmi szempontból örvendetes hír, hogy a hazai naperőművi kapacitások a kormányzati ösztönzök hatására folyamatosan növekednek. 2021 elején a hálózati (1407 MW) és háztartási méretű (640 MW) napelemek együttes kapacitása már meghaladta a 2000 MW-ot is. A megújulókat favorizáló média ezt gyakran úgy tálalja, hogy a hazai naperőművek 2000 MW-os kapacitása már a Paksi Atomerőmű kapacitását is elérte. Ez azt a hamis illúziót kelti, hogy a naperőművek csereszabatosak az atomerőművekkel. Nos, nem, nagyon nem!

Forrás: Hárfás Zsolt

A naperőművek teljesítményét nem lehet összehasonlítani egy atomerőmű teljesítményével, azaz 1 MW naperőművi kapacitás nem egyenlő 1 MW atomerőművi kapacitással. Amíg az atomerőművek folyamatosan képesek az áramtermelésre, a naperőművek termelése az időjárás, a napszak és az évszakok függvényében folyamatosan változik, és például az éjszakai órákban a termelésük nulla.

Nézzünk egy konkrét példát! A Paksi Atomerőmű közel 2000 MW beépített kapacitása révén éves szinten mintegy 16 TWh villamos energiát termel. Ezzel szemben 2000 MW-nyi hazai naperőmű a magyarországi adottságokat figyelembe véve évente átlagosan 2,3 TWh villamos energiát tud csak termelni. Ez persze nem kevés, de a különbség akkor is közel hétszeres!

Rendszerszinten kell tervezni

A hazai fogyasztókat télen-nyáron, éjjel-nappal el kell tudni látni árammal, ezért a rendszerirányítónak folyamatosan terveznie kell azokkal a tartalékkapacitásokkal, amelyek akkor szükségesek, ha éppen nem süt a nap és/vagy fúj eléggé a szél. Természetesen vannak előrejelzések a nap- és szélerőművi termelésre, azonban egyre gyakrabban előfordul, hogy az aktuálisan rendelkezésre álló időjárásfüggő kapacitások nagymértékben elmaradnak a tervezettől. A tervezhetetlen forráshiány egyre nagyobb kihívás elé állítja a rendszerirányítót. Ilyen nap volt például 2021. március 4-e is.

A hazai ipari méretű naperőművek becsült és valós termelése 2021. március 4-én, 0-24h között (MW) Forrás: MAVIR

Ezen a napon az ipari méretű naperőművek termelésének a tervezetthez képest jelentős csökkenése mellett a háztartási méretű naperőművek teljesítménye is nagymértékben visszaesett. A naperőművek a tervezetthez képest alacsonyabb termelése miatt a hazai rendszerirányítónak, a MAVIR-nak több mint 800 (!) MW szabályozási tartalékot kellett azonnal mozgósítani a rendszer stabilitása és a magyar fogyasztók maradéktalan ellátása érdekében. A tartalékkapacitások igénybevételének ráadásul jelentős költsége is van, amit végső soron a fogyasztó fizet meg. Szaknyelven ezt úgy hívják, hogy a KÁT mérlegkör szétosztandó kiegyenlítő energia fajlagos költsége, ami naperőművek esetében aktuális adatok szerint 10,5 Ft/kWh...

Tavaly összességében 105 olyan negyedórás időszak volt, amikor konkrétan a hazai nap- és szélerőművek teljesítménye 0 (!) MW volt, és például 711 olyan negyedóra, amikor 2 MW alatt volt a teljesítményük, miközben az ipari méretű naperőművek beépített kapacitása 1360 MW, a szélerőműveké pedig mintegy 328 MW! Ez is azt mutatja, hogy kizárólag időjárásfüggő megújulókat használva egyszerűen nem érhető el az ellátásbiztonság, ezért feltétlenül szükség van a folyamatosan termelni képes atomerőművekre. Ezért is teljes képtelenség a hazai atomellenes zöldpártok illúziója arról, hogy megújulókkal kiváltható Paks. Nos, nem.

A háztartási naperőművek szükségesek, de nem elegendőek

A háztartási méretű naperőművekből az elmúlt években egyre több lett, és a kormányzati ösztönzők hatására ez a tendencia folytatódik. Egyes politikusok és szervezetek ebből azt a téves következtetést vonják le, hogy ez jó, mert ennek köszönhetően kevesebb erőművi kapacitásra lesz szükség a villamosenergia-rendszerben. Nos, nem. A kapacitásszükséglet meghatározásakor figyelembe kell venni a lakossági napelemek kapacitását és termelését is, hiszen abban az esetben, ha ezek nem termelnek, akkor az adott lakossági fogyasztó a villamosenergia-hálózatból fog áramot vételezni, ami miatt többlet hazai erőművi kapacitásra lesz szükség.

Pillanatnyilag a háztartási naperőművel rendelkező ingatlanok esetében a beépített kapacitás tudható, viszont a fogyasztási adataik hiányában sem a rendszerirányító, sem a piaci szereplők nem tudnak megfelelően tervezni a szükséges tartalékkapacitással sem! A fogyasztási adatok rendelkezésre állása érdekében feltétlenül szükség lenne a megfelelő jogszabályi háttér biztosítására.

A legkisebb költség és kibocsátás elve rulez!

Az elmúlt években már többször felhívtam a figyelmet arra, hogy a naperőművi kapacitások jelentős bővülése hatással van a Paksi Atomerőmű termelésére is. Arról van szó, hogy a naperőművek által termelt villamos energia kötelező átvétele bizonyos naposabb időszakokban arra kényszeríti a Paksi Atomerőművet, hogy valamilyen mértékben csökkentse a teljesítményét.

A Paksi Atomerőmű Forrás: Paksi Atomerőmű

Ha a naperőművek (csúcs)termelése miatt a Paksi Atomerőművet kismértékben visszaterhelik, akkor minden egyes meg nem termelt 1 kWh villamos energia vonatkozásában rendszerszinten mintegy 24 Ft veszteség jelentkezik. (A KÁT naperőművi átlagár 36 Ft/kWh, miközben a Paksi Atomerőmű árama csak 12 Ft/kWh). A helyzet paradoxona, hogy egy sokkal olcsóbban termelő erőművet kell visszaszabályozni azért, hogy a támogatott naperőművektől a villamos energia kötelező módon átvehető legyen. Csak hogy érzékeljük: 1 TWh naperőművi termelésre vonatkoztatva ez 24 milliárd forint!

Hozzátartozik az is az igazsághoz, hogy az Európai Bizottság tudományos szolgálata, a Közös Kutatóközpont (JRC) jelentésében a minap megállapította azt is, hogy az atomerőművek teljes életciklusra vonatkoztatott fajlagos szén-dioxid-egyenérték-kibocsátása (középértéke) csak 28 g/kWh, a naperőműveké viszont 85 g/kWh. Ebből az következik, hogy ha klímavédelmi szempontból közelítjük meg a kérdést, akkor azt mondhatjuk, hogy amennyiben az atomerőművet naperőművek miatt terheljük vissza, akkor végeredményképpen 1 kWh villamosenergia-termeléshez további 57 gramm többlet szén-dioxid-kibocsátás adódik hozzá! A korábban említett 1 TWh-ra vonatkoztatva ez a szám 57 000 tonna évenként. Igaz, ez az érték még mindig csak töredéke (tizede, illetve huszada) annak, mintha ugyanennyi áramot gáz- vagy szénerőművek segítségével állítanánk elő. Mindez megint csak a rendszerszintű tervezés fontosságára hívja fel a figyelmet.

A Paks II. Atomerőmű előzetes madártávlati látványterve a jelenlegi Paksi Atomerőmű mellett Forrás: Paks II. Atomerőmű Zrt.

Összegezve a fentieket kijelenthető, hogy gazdasági és klímavédelmi szempontból az lenne Magyarország számára a legelőnyösebb, ha a villamosenergia-termelésben maximálisan érvényesíteni lehetne a legkisebb költség és kibocsátás elvét. Azaz, megfelelő jogi szabályozással mihamarabb el kellene érni, hogy a klímabarát és olcsó villamos energiát biztosító Paksi Atomerőmű folyamatosan, 100 százalékos teljesítményszinten üzemelhessen, valamint a megújuló energiaforrások, például a naperőművek is, a legtöbb áramot termeljék. Ez azt jelenti, hogyha bármilyen okból a rendszerben lévő erőművek leszabályozására van szükség, akkor ne a Paksi Atomerőművet szabályozzák le, hanem más erőműveket, akár naperőműveket is! Magától értetődő, hogy ezt az elvet a fenti okok miatt a Paks II. Atomerőmű esetében is érvényesíteni kell.

6000 MW, 12 000 MW

A hazai naperőművi kapacitások növekedése már most is jelentős megoldandó feladatok elé állítja a rendszerirányítót, ami a következő években és évtizedekben még inkább így lesz, hiszen a tervek szerint a naperőművek beépített kapacitása 2030-ra elérheti az akár 6000 MW-ot, 2040-re pedig a közel 12 000 MW-ot is. Ez a naperőművek időjárás- és napszakfüggősége, valamint az egyre gyakoribb, a tervezettet hirtelen jelentősen meghaladó termelés miatt tovább fogja növelni a szükséges tartalékkapacitások nagyságát, ami megint csak tetemes költségtöbblettel jár. Arról nem is beszélve, hogy számítások szerint 6000 MW megújuló kapacitás rendszerbe integrálásához mintegy 700 milliárd forintos fejlesztésre van szükség a hazai villamosenergia-hálózatban.

Villamos energiára télen-nyáron, éjjel-nappal szükség van Forrás: Hárfás Zsolt

Eközben arra is megfelelően fel kell készülni, hogy 2030-ra elérkezhet az az időszak, amikor akár 6000 MW-nyi naperőművi kapacitás lesz elérhető, miközben rendelkezésre fog állni egyrészt a Paksi Atomerőmű 2000 MW-os, a Paks II. Atomerőmű 2400 MW-os kapacitása, másrészt további erőművi kapacitásokkal is számolni kell úgy, hogy közben a csúcsterhelés csak 8-9000 MW lesz. Tehát jelentős többlet villamos energia áll majd rendelkezésre. De természetesen arra is készülni kell – és ez a súlyosabb kihívás –, ha a naperőművek 6000 MW-os kapacitásának csak a töredéke, vagy éppen semmi nem áll rendelkezésre az időjárás-függőségük és napszakfüggőségük miatt, miközben hatalmas csúcsigény lép fél és az import sem lesz elérhető, hiszen a szomszédos országok is hiánnyal küzdenek majd...

Mindezekre tekintettel a növekvő naperőművi kapacitások tekintetében folyamatosan vizsgálni kell azoknak a villamosenergia-rendszerre, a költségekre, a villamosenergia-árakra és az egyéb tényezőkre gyakorolt hatásait a hazai ellátásbiztonsági, versenyképességi és klímavédelmi célok teljesíthetősége érdekében. Ennek ismeretében lehet a további naperőművi kapacitások létesítésének mértékét, időbeliségét, a rendszerbe való integrálás miatt szükséges hálózatfejlesztést és a szabályozási kérdéseket rendezni. A stabil villamosenergia-szolgáltatás érdekében olyan egészséges és hosszú távon fenntartható energiamixre van szüksége az országnak, amely rendszerszinten képes – az időjárástól függetlenül – az egyes villamosenergia-termelési módokat, azok sajátosságait maximálisan figyelembe véve összehangolni.

Szerző: Hárfás Zsolt atomenergetikai szakértő, az atombiztos.blogstar.hu oldal szerzője