Ezt kell tenni ahhoz, hogy itthon is több megújuló energiát használjunk
A már létező hazai naperőmű-kapacitás nagyobb, mint a paksi atomerőműé – a valós termelés persze lényegesen kisebb a napfényes órák száma miatt. A potenciálisan nagy, ám ingadozó termelés kezelése az egyik legkomolyabb kihívás az áramszektor előtt, hiszen a rendszerben a „betett és a kivett” áramnak egyensúlyban kell lennie. A megoldáshoz évtizedes paradigmákat kell meghaladni, ez több országban már zajlik is: az akkumulátortechnológia már rendelkezésre áll ahhoz, hogy decentralizáltan, tucatszámra megjelenő, legfeljebb megawatt méretű és egyre versenyképesebb árú akkumulátoros tárolókat létesítsenek, és az olyan energiaközösségek kialakításának sincs már technikai akadálya, ahol a termelés és fogyasztás szigetszerűen többé-kevésbé egyensúlyban van. A lakossági fogyasztók bevonása a rendszeregyensúly fenntartásába is elengedhetetlennek tűnik. Az időjárásfüggő megújulókba – legyen az szél-, vagy naperőmű – történő további beruházások lehetővé tételéhez a fentiekre szükség is lesz.
Ezeket láttad már?
A magyar, csakúgy mint a legtöbb ország villamos rendszere évtizedekkel ezelőtt arra épült fel, hogy a fogyasztást tekintette adottságnak. Nagy kapacitású, központi, alapterhelésű erőművekben (szén, atom) termelik az alacsonyabb fogyasztású, úgynevezett völgyidőszaki áramot, és a jól szabályozható, úgynevezett csúcserőművekben – jellemzően könnyen le-, és felterhelhető gázos erőművekben – igazítják a termelést a mindenkori fogyasztáshoz. Az elektromos hálózat alapja ugyanis, hogy a betáplált és kivett áramot folyamatosan egyensúlyban kell tartani; a kettőnek némileg leegyszerűsítve minden pillanatban egyenlőnek kell lennie.
Ezen a fizikai törvényszerűségen nem is lehet változtatni, az egyensúly elérésének módját tekintve viszont a már elkezdődött, de a következő évtizedben az időjárásfüggő megújulók további térnyerésével felerősödő elkerülhetetlenül szükséges paradigmaváltás két dolgot változtat meg:
- egyrészt a termelés részben áttér a megosztott termelési modellre (amikor sok különböző termelő létezik, köztük nagyon kisméretűek is), és a fogyasztás jelentős része ezen termelőkhöz közel történik;
- másrészt a fogyasztás már nem tekintendő adottságnak – a fogyasztók orientálhatók, erre a legismertebb létező példa az éjszakai áram –, az egyre inkább részt vehet a rendszer rugalmasságának biztosításában, cserébe viszont a termelés egy nagyobb része válik változékony adottsággá.
A megújulókból származó villamos áram termelésének határköltsége nulla, mert amikor fúj a szél vagy süt a nap, járulékos tevékenység nélkül lehet egy további egység villamos áramot megtermelni. Azonban az ebből származó villamos áram fogyasztásának határköltsége nem (feltétlenül) nulla, mivel szükség van a rendszeregyensúly fenntartása miatti intézkedésekre, melyeknek rövid és hosszú távú költsége is van.
Az új paradigma szerint már nemcsak a termelés biztosítja a rendszer rugalmasságát, hanem a fogyasztás is egyre inkább részt tud venni a rendszeregyensúly fenntartásában. És ha a kellő motivációt erre árjelzés formájában a fogyasztó megkapja, ezt meg is fogja tenni.
Ettől kezdve már nem számít, hogy az időjárásfüggő megújuló milyen forrásból származik, így a technológiailag és gazdaságilag racionális erőforrások alkalmazásának mellőzése, mint Magyarországon a szél, ésszerűen nem indokolható.
Ahogy a német, vagy más nyugat-európai országok példája is mutatja, a nagy mennyiségű időjárásfüggő megújuló kapacitások integrálása valós technológiai-mérnöki, ellátásbiztonsági és gazdasági-pénzügyi kihívás. Ezt a problémát Magyarország sem tudja kikerülni, vagy egyedül megoldani, illetve a Paksi Atomerőmű bővítése és a tervezett további több ezer megawatt naperőmű építése sem mutat strukturálisan a rendszer rugalmasságának növelése irányába.
Ez év tavasza meg is mutatta, hogy a rendszerrugalmassággal problémák vannak, ami a piaci működés jeleként tükröződött is a kiegyenlítő energia árának gyors és jelentős megugrásában.
Jó a sok naperőmű, de önmagában nem rugalmas
Ehhez nem volt feltétlenül szükség „piaci összeesküvésre”. A piac alapvető törvényszerűségei folytán a kiegyenlítő energia, mint termék iránti kereslet megugrásával, vagy kínálatának rövid-távú beszűkülése nyomán, tehát végeredményben annak relatív szűkössége folytán megugrott annak ára. Több fundamentális tényező is a kiegyenlítő energia árának emelkedése felé mutat, melyek közül a legfontosabb az, hogy 2020 végére itthon a teljes beépített fotovoltaikus kapacitás meghaladta a 2 100 MW-ot, melyből 700 MW háztartási méretű kiserőmű (HMKE). Ez beépített kapacitás, mely meghatározza az elméletileg, tökéletes körülmények között, adott időpillanatban termelhető maximális energia mennyiségét, ami nagyban függ a napszaktól és az időjárástól. A nagyságrendek érzékeltetéséhez tudni kell, hogy az üzemeltetési ciklustól és esetleges üzemzavari teljesítménycsökkenésektől függően folyamatosan és egyenletesen termelő paksi erőmű kapacitása 2000 MW, mely az ország áramigényének nagyjából a felét biztosítja.
A HMKE-knek értelemszerűen nem kell másnapi termeléselőrejelzést, úgynevezett menetrendet adnia a MAVIR felé. A fennmaradó, menetrendet adó 1400 MW kapacitás esetében is egy nem várt másnapi felhősödés akár több száz megawatt menetrendtől való eltérést és így rövid távú kiegyenlítési igényt generálhat, melyet a HMKE-k felerősítenek.
A magyar erőműportfólió a 2010-es évek eleje óta a naperőműveket leszámítva strukturálisan lényegében nem változott, így kínálati oldalról a rugalmasságot nyújtó erőművek kapacitása sem nőtt.
A rendszer rugalmasságproblémáit persze nem lehet egyik napról a másikra megoldani. A helyzet normalizálásához az alapvető kiváltó okok kezelésére van szükség, tehát a rendszer rugalmasságát kell növelni. Ezt úgy kell elérni, hogy a jövőre vonatkozó stratégiai tervezés már előre lássa a rendszerrugalmasság korlátait (a MAVIR ezzel tisztában van), és politikai döntés az időjárásfüggő megújulók kapacitásának növelésére csak a rugalmasság növelésével párhuzamosan történjen. Ellenkező esetben a megújulók gazdasági fenntarthatósága is megkérdőjeleződhet a kiegyenlítő energia árának volatilitása folytán.
Megoldási lehetőségek: decentralizálás, tárolókapacitások, rugalmas fogyasztók
A megoldás, a legegyszerűbben rugalmas erőművek mielőbbi rendszerbe állításával de leginkább a rendszer holisztikus megközelítésű kiegyensúlyozásával valósulhat meg, mely eddig nem használt technológiákat és megoldásokat is csatasorba állít.
Az örök ígéret, a magyarországi szivattyús-tározós erőmű létesítésének lehetősége is felsejlik, de akár egy szomszédos országban is megvalósítható ilyen projekt régiós együttműködésben.
Példaként azonban, a jelenleg elérhető technológiákkal és költségszinten ennek nem is kellene kizárólag nagy projektek keretében történnie. Legfeljebb megawatt kapacitású akkumulátoros tároló projektek is már észrevehető hatást tudnának gyakorolni a piacra, melyek
- decentralizáltan, tucatszámra megjelenő,
- akár változatos tulajdonosi struktúrával rendelkező,
- közösségi finanszírozásban megvalósuló projekteket is jelenthetnének.
Az akkumulátortechnológia ehhez már rendelkezésre áll, de más megoldások is felmerülnek. A hatást növelheti az energiaközösségek vagy fogyasztói aggregátorok középtávú megjelenése, ahol a termelés és fogyasztás szigetszerűen, illetve virtuálisan többé-kevésbé egyensúlyban van. Ezért akár örülhetünk is az árjelzésnek a kiegyenlítő energia esetében, mely egy hatékony piacon a piaci szereplőket beruházásra kellene, hogy ösztönözze.
Felmerül a valós keresletrugalmasság lehetőségeinek szabályozás-, és infrastruktúra oldali (okosmérők tömeges és gyors elterjesztése) megteremtése, illetve a lakossági fogyasztók részére is szükséges lesz a rövid-távú árjelzések kiaknázásának lehetőségét biztosítani. Ez közép-hosszútávon olyan high/fin-tech, akár blockchainre épülő, illetve adatvezérelt vagy árjelzés-alapú innovatív termékek megjelenését eredményezné az árampiacon, mely a lakossági fogyasztásban rejlő rugalmassági lehetőségeket is becsatornázza a rendszerszabályozásba, amint annak infrastrukturális és szabályozói feltételei is adottá és nagy tömegben hozzáférhetővé válnak.
Egy nem versenyző piacon a felvillantott termékek organikus megjelenésének valószínűsége alacsonyabb. A fentieken túl a termeléselőrejelzésben is rejlenek még tartalékok, az elosztóhálózatok (DSOk) szerepe is felértékelődik a rendszeregyensúly fenntartásában, illetve maguk az időjárásfüggő megújulók is bevonhatóak a rugalmassági piacra, ezzel javítva a gazdasági fenntarthatóságukat.
Összességében a rendszer rugalmasságának elengedhetetlen növelése teszi lehetővé bármely időjárásfüggő megújulóval termelt villamos áram, köztük természetesen a szél-alapú termelés kiszabályozását is.
A fenti lépésekre és még sokkal többre szükség is lesz, mert a megújuló célok önmagukban is ambiciózusak, és ha 2 000 MW naperőmű kapacitás (PV) kiszabályozása problémát jelent, úgy a fokozatosan, a következő években felfutó további PV kapacitások kiszabályozása is problémát fog jelenteni, ha nem történik meg a rendszer felkészítése; függetlenül attól, hogy lehet-e Magyarországon szélerőművet építeni vagy sem.
Szerző: Balogh Ádám (Közgazdász, a bécsi székhelyű Energy Community nemzetközi szervezet energia-infrastruktúra szakértője)
Ha szeretnél még több izgalmas cikket olvasni az éghajlatváltozásról, akkor mindenképpen érdemes ellátogatnod a másfelfok.hu oldalra, ahol rengeteg érdekes téma közül választhatsz.