Hazai energiaforrásaink és a megújuló energiák kiaknázása (Kuruc.info)

2012. július 28. - Hosszú távon a megújuló energiák jelentik a jövőt, mivel - ugyan a fosszilis energiakészletek még hosszú ideig kitartanak - a legegyszerűbben kitermelhető forrásokat termeltük ki először, így idővel egyre drágábban kitermelhető készletek maradnak hátra. A fosszilis energiákkal kapcsolatban emellett a különböző szennyezések, különösen az üvegházgázok jelentenek egyre súlyosabb problémát a klímakutatás jelenlegi állása alapján.
A nukleáris energiával kapcsolatban az ellenérzések egyre erősödnek, amik akadályozzák a terjedését, habár gazdasági szükségszerűségek miatt még jó ideg nem fogunk megválni tőle. Emellett a nukleáris energia a belátható időn belül az atomerőmű-építő cégek kibocsátási kapacitásai alapján is képtelen domináns energiaforrássá válni.
Ezzel szemben a megújulók kutatásába egyre több pénzt ölnek, gyártási költségük csökken, és/vagy növekszik a hatékonyságuk, habár még támogatásokat igényel a termelésük, emellett vigyázni kell azokkal a jóslatokkal, miszerint X év, és utolérjük a fosszilis energiát, ugyanis ezek célja, hogy fenntartsák a támogatásokat, gyakran irreális célt jelölve meg.
Ennek jó példája, hogy 2004-ben a német környezetvédelmi miniszter kijelentette, hogy most még támogatni kell a szélenergiát, de 2010-ben már olcsóbb lesz. Ehhez képest azóta növelték a szélenergia és több egyéb megújuló energiaforrás kötelező átvételi árát, a német parlament illetékes bizottsága pedig idén kijelentette, hogy most még támogatni kell a megújuló energiát, de 2030-ban már olcsóbb lesz. Mintha nem közelebb kerültünk volna a célhoz, hanem távolabb.... Ugyan a szélenergia és a fosszilis források közötti olló csökkent, de még mindig szükséges a támogatás a terjedéséhez. Viszont ezek a szlogenek úgy működnek, hogy megadnak egy lelkesítő időpontot, amiért boldogan megszavazzák a támogatásokat, s mire odaérünk, addigra már senki sem emlékszik, hogy X éve mit ígértek, így megint lehet X évet mondani. Most már arra sem emlékszik senki, hogy Meggyessy mit ígért 2002-ben, így 2014-ben szerintem az MSZP ígérhetné ugyanazt, a nyugdíjasok memóriája úgyis rövidebb 4 évnél... Demszky pedig 20 éven keresztül a 4-es metróval kampányolt...
Ennek ellenére hosszú távon a megújulóké a jövő, de az nagyon bizonytalan, hogy mikortól lesznek versenyképesek (szerintem akár 10 év is, ha nagyon gyorsan fognak drágulni a fosszilis energiahordozók, viszont akár 30 is, ha a fosszilis energiahordozók felhasználásának hatékonysága elég gyorsan növekszik és/vagy a földgáz ára az új típusú gáztermelési technológiák miatt nem emelkedik/esik a földgáz ára, és/vagy a megújulók árcsökkenése nem halad elég gyorsan. Igazából rengeteg egymásra is ható tényezőtől függ a folyamat). Viszont ha ki akarunk építeni egy megújulókon alapuló gazdaságot, akkor fel kell mérni, hogy megújulókon alapuló energiahálózatnak mik a legnagyobb problémai, mik a legszükségesebb elemei.
A megújuló energiaforrásokat alapvetően két csoportra lehet osztani kezelhetőségüket tekintve: a gyakorlatilag végtelen, de csak közvetetten tárolható energiaforrásokra (szél, nap), és a korlátozott, de tárolható/szabályozható energiaforrásokra (víz, biomassza, geotermikus, hullám, árapály).
Ennek legfőképpen azért van jelentősége, mert az előállítási költség csökkentését tekintve a legjobb potenciállal rendelkező erőforrások teljesítménye az időjárás függvénye: a nap éjjel sohasem süt, ráadásul a napok jelentős része felhős, emellett a mi szélességi körünk mellett az évszakkal is változik a teljesítmény, télen ötödannyi energia nyerhető ki napenergiával mint nyáron. A szélből kinyerhető energia pedig a sebesség harmadik hatványával arányos, mivel a légellenállás a sebesség négyzetével arányos, a teljesítmény pedig a sebesség és a légellenállás szorzata. Így a szél sebességének 25%-os változására a teljesítmény több mint 50%-ot változik. Így a szél- és a napenergiánál is a teljesítmény döntő többsége az idő töredékére koncentrálódik. A probléma viszont az, hogy a fogyasztóknak akkor van szükségük az áramra, amikor a munkahelyén esztergál vagy otthon tévézik, nem igazodhat az időjáráshoz. Így felmerül a kérdés, hogy hogyan tudjuk elérni, hogy az áram akkor jusson el a fogyasztókhoz, amikor kell. Erre több megoldás is van, mindegyik a saját előnyeivel és hátrányaival, ezeket vesszük most végig.
Átmeneti hálózat a teljes megújuló felé fosszilis tartalékokkal
Egyelőre ez a legegyszerűbb és -gazdaságosabb megoldás, ugyanis a tárolás és a tartalékkapacitások fenntartása is még drága, viszont egyes megújulók közvetlen előállítási költsége (leginkább a nap- és szélenergiáé) a belátható időben olcsóbbá válhat a fosszilis forrásoknál, így majd létre lehet hozni olyan rendszereket, amik nem tisztán megújuló energiával működnek, de a fosszilis erőművek révén folyamatos az ellátás, és jelentős mértékben csökkenthetik a fosszilisenergia-importot. A jelenlegi EU-direktívákkal tulajdonképpen ebbe az irányba haladunk, bár még jelentős támogatásokat igényel a megújulók terjedése, emellett a megújulók időjárásfüggés miatti alacsony kihasználtságuk miatt egy ilyen hálózatban gyakorlatilag többet mennek a fosszilis „tartalék” erőművek, mint a megújulók (a nap például sohasem süt éjjel, emellett az idő egy része felhős).
Tárolás
Az egyik legkézenfekvőbb módszer, főleg mivel segítségével megkerülhetők a hálózati költségek. A tárolást méretkategória alapján fogyasztói és ipari nagyságrendre lehet osztani.
A fogyasztó leginkább akkumulátorokkal tudja megoldani a tárolást, ezek közül egyelőre e legolcsóbb technológia a vas-foszfát akkumulátor, viszont ezzel is az energia letárolása 2-szer annyiba kerül, mint amekkora a hálózati áram, és akkor az áram megtermelésének költségeiről még nem is beszéltünk. A fogyasztói áramtermelés és a teljes önellátás egyelőre még nem gazdaságos. Ipari méretekben már van a tárolásnak viszonylag gazdaságos módszere: ez a szivattyús tározós erőmű.

A szivattyús tározós erőmű segítségével viszonylag gazdaságosan lehet áramot tárolni, mivel a betárolás és kitárolás összesített hatásfoka 80% feletti, emellett nincsennek nagy arányban elhasználódó és drága részegységek (mint egy akkumulátornál). Az áramtöbblet idején felpumpálják az áramot a felső tározóba, amikor magasak az igények (és az árak), akkor leeresztik, és a szivattyúk turbinaként működve áramot termelnek. A technológia segítségével gazdaságosan ki lehet egyenlíteni a napon belüli különbségeket, habár ennél hosszabb időtartamra egyre kevésbé gazdaságos.
A szivattyús-tározós erőművekkel jelentős mértékben lehet növelni a megújulók termelését az áramtermelésben, mivel kevésbé kell jelenlétük esetén fosszilis tartalékerőművekre hagyatkozni, habár önmagukban nem jelentenek teljes megoldást, mivel a gazdaságos néhány napos időtartamon túli ingadozások is előfordulnak jelentős számban.
Ezen megoldás jelentőségét (és egyeduralkodását a probléma megoldására) jelzi, hogy verseny van a megújuló energiát nagy mértékben alkalmazni akaró országok között a szivattyús tározós erőműveket (földrajzi viszonyon folytán) olcsón létrehozni képes országok tároló kapacitásának bérbe vételére. Ennek köszönhetően például Norvégiával sorra kötik össze hálózataikat az Északi-tenger menti országok, mivel Norvégia meglévő vízerőműveiből egyszerűbben hozhat lére szivattyús-tárolós erőműveket a magas szintkülönbségek miatt.


Az Északi tenger menti országok nagy feszültségű kábelekkel kötik magukat Norvégiához, hogy olcsóbban tárolhassák a váltakozó betáplálású megújuló energiájukat. A képen a kék vonalak a tervezés alatti vezetékeket jelentenek.
Magyarország szivattyús tározós erőművek tekintetében nem lehet nagyhatalom, de ebben a kérdésben nagyjából úgy jártunk, mint a szénkészletekkel: magunkat elláthatnánk, tehát van néhány hely az országban, ami alkalmas arra, hogy ilyen erőműveket gazdaságosan hozzunk létre. Az ügyben ennek ellenére nem történik semmi, pedig a Magyar Villamos Művek jelzett, hogy szüksége van legalább egy ilyen erőműre ahhoz, hogy magasabb arányban valósulhassanak meg megújuló projektek. Ha valaki azt kérdezné, hogy miért, annak ellenére, hogy sok összeesküvés-elméletként élő hiedelemről tudom a logikus magyarázatot, ez az, amely esetben valamennyire megalapozottnak tartom, hogy a megújulók terjedését így akadályozzák (néhány személy érdekelt lehet olyan erőművekben, amik szivattyús-tározós erőművek esetén fölöslegessé válhatnának).
Amúgy egyvalamit nagybetűkkel leírnék, mert ez súlyos tévhit szokott lenni: A SZIVATYYÚS-TÁROZÓS ERŐMŰ NEM TERMELI AZ ENERGIÁT, HANEM TÁROLJA!
Egyéb tárolási technológiai projektek is vannak, ezek közül többet is leírnék.
Sűrített levegős
Jelenleg erőteljesen fejlesztik ipari szintű tárolási technológiának. Előnye a szivattyús tározós erőműhöz képest, hogy olcsóbb a beruházás, viszont az időtartam korlátozott, ugyanis a sűrités során a hőmérséklet is megnő, amit idővel elveszt a közeg, így elvész az energia jelentős hányada. Emellett szükséges hozzá egy megfelelő tároló közeg, ami tipikusan kimerült szénhidrogéntelep szokott lenni.
Sóolvadékos
A napenergia tárolására egy viszonylag egyszerű módszer, amit a jövőben majd a koncentrált napenergiás energiatermelésben alkalmazhatnak. Hátránya a sűrített levegőshöz hasonló: a tárolt sóolvadék idővel lehül, így a hatékony tárolás időtartama pár órás, a több napos vagy hetes időjárás ingadozások kivédésére nem alkalmas.
A termelési kapacitások túlméretezése
Kézenfekvő módszer lehetne, hogy ha többször akkora kapacitást építek be, mint amekkora az igény és legfőképpen különböző forrásokból, akkor minimalizálható az esélye annak, hogy ne legyen megfelelő mennyiségű áram. Ez a megoldás a gyakorlatban egész jól képes működni, hátránya, hogy az egyes források lerontják egymás megtérülését, ugyanis ha annyira túlméretezzük a rendszert, hogy minimális legyen a kihagyás esélye, akkor az egyes források gyakran nem termelhetik a rendszerbe, amit képesek lennének, így megnyúlik a megtérülési idejük (például viszonylag gyakran előfordul, hogy teljes napsütés mellett a szél is fúj, emellett ha van annyi tartalék biomassza kapacitásunk, ami szélcsendes éjszakákra biztosítja az áramot, akkor az viszont az idő nagy részében nem működhet, ha be akarjuk engedni a szél és napenergiát a piacra.)
Mondhatni ezen megoldás esetén a megtermelhető áram jelentős részét kivághatjuk az ablakon. Viszont ha van rendelkezésre álló tárolható megújuló energiaforrás kellő mennyiségben (leginkább vízenergia, biomassza), akkor talán ez a legracionálisabb módszer.
Emellett a módszernek van egy egyre életképesebb formája, ami a megújuló energia első előnyös terepe lehet: ez pedig a mikrohálózat.
A mikrohálózatok esetében egy viszonylag kicsi környék (pár száz vagy pár ezer lakossal) lakói leválnak a hálózatról, és önálló hálózatot hoznak létre. Miért előnyös terepe ez a megújuló energiának? Alapvetően azért, mert így meg lehet spórolni a hálózati költségeket, ami az áramár közel felét kiteszi. Így a termelői áramárral amúgy nem versenyképes megújulók a hálózati költségeket megkerülve egyes régiókban akár már most olcsóbbak lehetnek, mint a hálózati áram.

A megújulók fő előnye lehet, hogy ugyan még sokáig nem érik el a termelői áramárat (a képen az „áram beszerzési ára”), főleg tárolással együtt nem, de megkerülhetik a hálózati költségeket és az adókat, így egy több forrásra támaszkodó mikrohálózat már most olcsóbb lehet, mint a hálózati áram. Az ugyan igaz, hogy a saját hálózat kiépítésének költsége egyelőre hosszú idő alatt térül meg.

Mikrohálózat a gyakorlatban: egy német falu, Feldheim kiépítette saját hálózatát, és csak megújulókkal látja el magát. Magyarországon az ehhez szükséges erőforrások rendelkezésre állnak, jelentős a szél-, nap- és biomassza-potenciálunk, csak a saját hálózathoz szükséges beruházások egyelőre olyan hosszan térülnek meg, hogy a magyar lakosságnak sajnos nincs tőkéje az ilyen beruházásokhoz.
A mikrohálózatok segítségével néhány száz - néhány ezer fős települések elláthatják magukat, bár nagyobb települések esetén már ismét jelentősekké válhatnak a hálózati költségek, így csökken a versenyképesség a település méretével a hagyományos hálózathoz képest.
Nem vagy kevésbé időjárásfüggő megújulókra alapozás
Léteznek olyan megújulók is, amik kevésbé függnek az időjárástól, illetve felhalmozhatók, mint a tenger energiájának kinyerése vagy a geotermikus energia, illetve a biomassza, vízenergia.
Ezeknek tipikusan az a problémájuk, hogy vagy már nagyrészt kihasználtak (vízenergia, biomassza egyes helyeken), illetve korlátozott a potenciáljuk, vagy jóval drágábbak a többinél (mint egyelőre a geotermikus energia). Európa a gazdaságosan kiaknázható vízenergia-potenciáljának nagy részét már kihasználta, biomasszával pedig csak úgy lehetne ellátni a kontinenst, hogy az élelmiszertermelésre szükséges területeket jelentős mértékben csökkenteni kellene (ezért áll a helyigény nagyságrendi csökkentése a biomassza-kutatások fókuszában).
Szuperhálózat
Az egyik koncepció a megújulók időjárásfüggésének kiegyenlítésére a szuperhálózat: ez a koncepció azt használja ki, hogy annak már egészen kicsi a valószínűsége, hogy egyszerre felhős az idő a mediterránumban, és a nem fúj a szél az Északi-tengeren. Egy kontinentális szinten nagy mennyiségű energiát szállítani képes hálózat segítségével ki lehetne használni az egyes régiók legjobb lehetőségeit is, így gyakorlatilag csökkenthető a tartalék kapacitások aránya a kihasználthoz képest, emellett minden régió legjobb adottságait használhatná ki.
Viszont ez bizonyos tekintetben lényegében csak csere a különböző költségek között: az elállítási költségek ugyan kedvezőbbek lehetnének, de a hálózati költségek megnőnének, amik a jelenlegi áramszámlában is a költségek hasonló arányát teszik ki, mint a termelési költségek, pedig az áram jelenleg átlagosan nagyjából száz kilométerről érkezik.

Az egyik szuperhálózaton alapuló terv a Desertec: egy nagy átviteli kapacitású hálózattal minden régió a legelőnyösebb forrásokat használhatná ki. Egy ilyen rendszerben Magyarország leginkább a biomassza és geotermikus potenciáját használhatná ki, amely segítségével gyakorlatilag tartalékerőműként funkcionálhatna az olcsóbban termelő szél- és napenergiás vidékeknek, áramhiány idején drágán adva az áramot. (- olvasónktól)