Villamos energia ellátás

Átírás

1 Villamos energia ellátás Dr. Fülöp László főiskolai tanár PTE Pollack Mihály Műszaki Kar Villamos energia ellátás Lehet helyi áramfejlesztő is, de jellemzően hálózathoz kötött Nincs tároló: bemenet = kimenet (minden időpillanatban) Hogy milyen szinten alakul ki az egyensúly, azt a fogyasztás határozza meg Ha nagyobb az igény, mint a betáplált teljesítmény, akkor a feszültség csökken, a rendszer túlterheltté válik, a biztosító berendezések leváltanak, a maradékon tovább növekszik a terhelés, a rendszer összeomlik Ha nagyobb a hálózatra táplált teljesítmény, mint a felhasználás, akkor a felesleg kárbavész

2 Biztonságos, de gazdaságos egyensúly Minél nagyobb a hálózat, annál kiegyenlítettebb a fogyasztás a helyi, területi hálózatok összekapcsolása országos hálózattá, az országos hálózatok összekapcsolása nemzetközi hálózattá A fogyasztási szokások statisztikai elemzése, a várható fogyasztás minél jobb előrejelzése Olcsón termelő alaperőművek biztosítják a mindenkor szükséges energiát, amelyek lehetnek lomhák, mert állandó teljesítményen működnek A napi csúcsokat változtatható teljesítményű erőművek biztosítják A rendkívüli és a váratlan csúcsokat nagyon gyorsan indítható, nagyon rugalmasan változtatható teljesítményű gépek látják el

3 A hazai alaphálózat felépítése és kapcsolatai Az ország villamosenergia-rendszere 1999-től műszakilag együtt üzemel a nyugat-európai UCPTE rendszerrel, annak társult tagja

4 A fizikai villamosenergia-határforgalom határonkénti szaldó Import Export Szaldó GWh A nyíl iránya a évre vonatkozik Importszaldócsökkenés 2007-ban 45% Erőművek energiahordozói Nukleális erőművek: Előny: legolcsóbb, nincs gázkibocsátás Hátrány: ha baj van, nagy a baj hulladékkezelés kérdése lomha, nehezen igazítható az igényekhez Magyarországon alaperőmű, kb. 40% Széntüzelésű erőművek: Számuk az utóbbi időben csökkent, átálltak más tüzelésre, pl: Pécs fatüzelés Előny: a nap folyamán könyebben változtatható a menetrend, de nem gyorsan Hátrány: lényegesen drágább, mint az atom, nagy a légkör szennyezése Szénhidrogének (gáz): Többféle működés Gázkazán: hőt termelnek, vizet melegítenek gőz fejlődik (túlhevített), ezt juttatják a turbinákba mikor onnan kikerül még nagy hőenergiája van, le kell hűteni és cseppfolyósan visszavezethető a hőmennyiséget fűtésre használhatjuk Gázmotor: a gázt motorokban égetik el, a mechanikai energiát áramtermelésre fordítják, a hűtővíz és a kipuffogógáz hőenergiáját fűtésre, vízmelegítésre használják Gázturbina: elégetik a gázt, az égéstermék nagy nyomáson, nagy sebességgel áramlik a turbinára a kijutó füstgáz vízmelegítésre, fűtésre még alkalmas Gyorsan tudnak reagálni a változó igényekre

5 Beépített erőmű-teljesítőképesség 2007 végén Paks Dunamenti Mátra Tisza Tartalék GT-k Csepel Oroszlány I. II. III. IV F G 1736 kis- nagygépek Lőr. Li. Sa. 410 gáz gőz 396 gázmotorok 240 gázturbinák Tiszapalkonya kond. 200 gőzturbinák 226 Kelenföld Borsod Pannonpower Kispest ell szél biomassza víz Újpest 110 hulladék 25 Ajka Debrecen biogáz 10 ISD Power 69 Erőművek csoportosítása Primer energia szerint: Szén, szén-hidrogén, nukleális, biomassza, vizi Üzemmód szerint: Tisztán elektromos energiát előállító Kombinált ciklusú (ko-generációs) hőenergiát is szolgáltat (ez villamos szempontból szabályozhatatlan, ezért nem lehet az összes erőmű ko-generációs, hiszen az elektromos energia igényekhez is igazodni kell, nem csak a távhő igényeihez) Erőművi blokk: hajtógép (pl: turbina) generátor (10-15 kv) transzformátor (120kV) (a generátor feszültségszintjét illeszti a hálózatéhoz)

6 Megújulók EU 2010re országonként a megújuló energia 12% részarány kell, hogy legyen Mo felmentést kért, 6%-ot kell csak teljesíteni, ami már kész, csak nem olyan összetételben, mint azt elvárnák (arra nincs szabály, hogy a 6 vagy 12% miből jöjjön össze), kevés a szél és a napenergia, víz szinte nincs, a 6% fából jött össze Energiafű nem vált be, olyan anyagok maradnak a kazánban, melyek azt tönkreteszik Vizi erőmű gyorsan szabályozható, szinte azonnal tud reagálni, mivel víztároló van az erőmű mellett, így bármikor megfelelő mennyiségű víz van Szélgépek Szélerőmű 2 probléma ahol a szélgép rátáplál a hálózatra, ott milyen a hálózat teljesítőképessége de ez csak műszaki kérdés, anyagi ráfordítással megoldható szél sztohasztikussága (szabálytalansága) egyik pillanatról a másikra változik a rendszer teljesítményének kiszámításában nem vehető figyelembe egyéb energiatermelő forrás kell, mely szélcsendben biztosítani tudja a kieső energiát a szélgépek a vizierőművekkel nagyon jól együtt tudnak működni szélcsendben a vizi gyorsan szabályozható a kívánt teljesítményre

7 Áramelosztó rendszerek Az áramelosztó rendszerek a villamos energiát szállító vezetékek száma és az áram neme szerint lehetnek: Egyenáramú elosztó rendszerek, pl. a városi tömegközlekedési hálózatok (nagy távolságon nagy a veszteség) Váltakozó áramú elosztó rendszerek. (a veszteség a feszültség növelésével csökkenthető, a feszültség transzformátorral könnyen, jó hatásfokkal átalakítható) Veszteség (a vezeték melegedése) = I 2 R Ha a vezeték ellenállása adott: U = I R és P = U I Tehát minél nagyobb a feszültség, annál kisebb az áramerősség ezért a feszültség növelésével négyzetesen csökken a vezeték melegedése, azaz a veszteség Váltakozó áramú rendszerek kétvezetős egyfázisú rendszer (kisfogyasztók) háromfázisú rendszerek: forgó mágneses tér háromfázisú háromvezetős rendszerek (delta kapcsolás) háromfázisú négyvezetős rendszerek (csillag kapcsolás) Feszültségek: fázisok között, földhöz képest 3 szoros

8 Egyfázisú és háromfázisú fogyasztói csatlakozás Egyfázisú: 230V (bármely fázis és a 0 (N=Neutral) között 230V) Háromfázisú: 3 x 400V (bármely 2 két fázis között 400V feszültség van) (L=Live) Oszloptranszformátor és acélházas transzformátor

9 A 0.4 kv-os rendszer EU szabványra történő áttérésének üteme +7.5% % % 247 U n [V] (100%) (100%) (100%) % % % Év Biztonság Üzemzavar: teljesen nem küszöbölhető ki, de cél a minimalizálás A vezetékek védelme: olvadó biztosíték vagy megszakító: zárlat, túlterhelés esetén védi a hálózatot Biztonságtechnika: érintésvédelem a fogyasztó érdekében) Passzív: kettős burkolat Aktív: 1. védőföldelés: ha zárlat van, biztosíték kiolvad, vagy kismegszakító leold, hogy védje a hálózatot és a fogyasztót 2. áramvédő relé (ϕ relé): néhány ma asszimmetrikus áram leold, (ha az oda- és a visszavezető áram nem azonos) a fogyasztót védi

10 A villamosenergia-rendszer hierarchikus felépítése alaphálózat, az ország legnagyobb feszültségű hálózatelemeinek együttműködő rendszere, 750, 400, 220 kv-os feszültségű távvezetékekből és alállomásokból áll, amelynek feladata a hazai nagy erőművek kooperációjának biztosítása, kapcsolattartás a szomszédos országok villamosenergiarendszerével és az országon belüli nagyteljesítményű villamosenergiaszállítás, főelosztó hálózat, feladata az áramszolgáltató társaságok belső együttműködésének, a szomszédos társaságokkal való kapcsolattartásának biztosítása, nagyobb fogyasztói körzetekben a villamos energia szállítása, ipari nagyfogyasztók ellátása, feszültségszintje 120 kv, nagyrészt hurkolt kialakítású, kisszámú sugaras elemmel, középfeszültségű elosztóhálózat, feladata villamos energia továbbítása a főelosztó hálózati alállomások mintegy km-es körzetében 35, 20, 10 kvos feszültségszinten a 0,4 kv-os fogyasztókat ellátó közép/kisfeszültségű transzformátorállomásokig, illetve a nagyobb teljesítményigényű ipari és mezőgazdasági fogyasztókig, sugarasan üzemel, egy-egy elem kiesése esetén a fogyasztók ellátása általában csak átkapcsolásokkal, üzemszünetekkel biztosítható, kisfeszültségű elosztóhálózat, feladata a lakossági kommunális kisfogyasztók ellátása 0,4 kv-os feszültségszinten, döntő része sugaras kialakítású. Hálózati feszültségszintek súlypont: Albertirsa 750 kv (csatlakozás Ukrajnához) erőművek: illesztés 120 kv és alaphálózati szint között alaphálózat: 400 kv ill. 220 kv (oszlopokon 3-4 db szigetelő porcelán) főelosztó hálózat: 120 kv légvezeték (1db 90 cm szigetelő porcelán) (Bp. 120 kv különleges kábel van) középfeszültségű elosztóhálózat: vidéki: 35 ill. 20 kv légvezeték (kb. 20 cm szigetelők) városi: 10 kv többnyire kábel tűréshatár ± 5% (szigorítás alatt) DÉDÁSZ : transzformátor, falu: 1db, falu közepén nagyobb falu: 2-3 transzformátor oszlopokon kisfeszültség: 0,4 kv rendszer 400/230 V (régen:380/220) nagyfogyasztók: középfeszültségű csatlakozás (mozdony 25 kv) kisfogyasztók: 1 vagy 3 fázisú kisfeszültség törpefeszültség: 65 V alatt (ált. bánya) gyerekjáték: 12 V

11 A teherelosztók többszintű megosztásban végzik feladatukat Az Országos Villamos Teherelosztó (OVT) közvetlen irányítása alá tartoznak a nagy erőművek, az alaphálózat és az alaphálózati alállomások, a körzeti teherelosztók és a villamos energia külkereskedelme. Az áramszolgáltató részvénytársaságoknál működő körzeti alteherelosztó vagy körzeti diszpécser szolgálatok (KDSZ) a főelosztó hálózatot és az elosztó hálózat kiemelt vezetékeinek és az erre a hálózatra dolgozó erőműveknek az üzemirányítását végzik. A közép- és kisfeszültségű elosztó hálózatok működésének irányítását az üzemirányító központok (ÜlK) és az alájuk rendelt kirendeltségek látják el. Ezek végzik a fogyasztói kapcsolattartást is a lakossági-, illetve kommunális kis fogyasztókkal.

12 Az együttműködő VER Országos Villamos Teherelosztó Szabályozás Erõmûvek Szállítás Áramszolgáltatók Elosztás Fogyasztók Termelés Szolgáltatás Fogyasztás Import Export VER = Villamos Energia Rendszer A villamosenergia-iparon belül hagyományosan három alapvető funkciót különítenek el: a termelést, a szállítást és a szolgáltatást A hazai VER és irányításának hierarchiája Nemzetközi kooperáció Alaphálózat kv Nagy fogyasztók OVT Nagy erõmûvek Fõelosztó hálózat 120 kv KDSZ-ek Kis erõmûvek Középfeszültségû elosztóhálózat kv Fogyasztók ÜIK-k Törpe erõmûvek Kisfeszültségû elosztóhálózat 0.4 kv KIRENDELTSÉG-ek lakossági kommunális kis fogyasztók

13 Szervezeti rendszer Átfogó irányítás: Magyar Villamos Művek Rt. (MVM) Áramszolgáltatók: ELMŰ, DÉDÁSZ, ÉDÁSZ, DÉMÁSZ, ÉMÁSZ, TITÁSZ Tulajdonos változik privatizáció pl. E-on Az MVM csoport makrostruktúrája

14 A liberalizált piac működése és az MVM szerepe 2003-tól Az MVM csoport jelenlegi helyzete * Infokommunikáció: az informatikai és távközlési tevékenységek összefoglaló neve Az MVM csoport működését január 1-jétől a évi LXXXVI. törvény ( VET ) és az ahhoz kapcsolódó jogszabályok határozzák meg. A működést alapvetően érintik még az EU szabályozás különböző elemei, elsősorban a villamos energia belső piacáról szóló 2003/54/EK irányelv.

15 A Villamos Energia Törvény (1994) A korábbitól lényegesen eltérő új működési modell irányába a döntő változást az évi XLVIII. törvény a villamos energia termeléséről, szállításáról és szolgáltatásáról (VET) április 6-i elfogadása jelentette. A VET olyan villamosenergia-rendszert határoz meg, mely teljesíti az alábbi feltételeket: tulajdonsemleges; a törvényhozás és a közhatalom által ellenőrzött; elősegíti a fogyasztók társadalmi érdekképviseletét; biztosítja a rendszerbe lépésnél és a fogyasztóknál a legkisebb költséget; biztosítja a termelői, átviteli, elosztási és szolgáltatási árban az indokolt befektetések és a hatékonyan működő engedélyesek költségeinek megtérülését és a tartós működéshez szükséges nyereséget tartalmazó árrendszer és áralkalmazás bevezetését; előírja a környezetbarát működést és leállítást; előnyben részesíti a megújuló energiaforrásokkal, valamint kapcsoltan termelt villamos energia termelését kötelezően előírt átvétellel; lehetővé teszi a növekvő igények függvényében bővülő biztonságos fogyasztói ellátást. A VET rendelkezik az Ipari és Kereskedelmi Miniszter (IKM) és a Gáztörvénnyel létrehozott Magyar Energia Hivatal (MEH) feladatairól is.

16 Állami feladatok A VET az Ipari és Kereskedelmi Miniszter hatáskörébe utalja az alábbi feladatok ellátását: javaslattétel a 200 MW teljesítményűnél nagyobb erőművi egységek létesítésére; a 200 MW teljesítményűnél kisebb erőmű energiahordozójának jóváhagyása; a villamos energia hatósági árának megállapítása; a villamos energia import-export hazai termeléshez viszonyított arányának megállapítása; az energiahordozó-készlet legkisebb mértékének és a készletezés rendjének meghatározása. A MEH főbb feladatai A VET a Magyar Energia Hivatal hatáskörébe utalja az alábbi feladatok ellátását: a termelői, szállítói, a szolgáltató működési, valamint erőmű létesítési és üzembe helyezési engedélyek kiadása; az üzemi és üzletszabályozás jóváhagyása; az árak, az áralkalmazási feltételek és a hálózatfejlesztési hozzájárulás számítási szabályainak kidolgozása; korlátozási sorrend megállapítása; fogyasztói érdekvédelem; az engedélyesek által nyilvánosságra hozandó adatok körének meghatározása; a legkisebb költség elvének érvényesítése.

17 Vertikálisan integrált rendszer modell kwh Erõmûvek Ft Alaphálózat kwh Ft Elosztóhálózat és szolgáltatás kwh Ft Fogyasztók Kiskereskedői verseny modell kwh kwh Erõmûvek Alaphálózat Elosztóhálózat kwh Ft Ft Fogyasztók Ft Ft Brókerek Ft Iparágfüggetlen szolgáltatók

18 A villamosenergia-rendszer működési modellje évi XLVIII. törvény és a évi CX. törvény alapján Modell 2003-ig

19 EU szabályozás alapjai irányelvei - liberalizáció Versenyképesség biztosítása energia oldalról: biztonságos ellátás mellett a költséghatékonyság alapvető cél. Ehhez piaci verseny kell. Új cél fenntartható fejlődés kritériumának megfelelés. Természetes monopólium és versenyszféra szétválasztása. Monopólium a hálózat, amelyet az üzemeltető köteles hatósági díjért átengedni. Minden más versenypiac, a monopol és a versenypiaci tevékenységet pedig szét kell választani. Irányelvek 2003-tól 2003/54 EK irányelv i. Biztosítani kell a villamosenergia-szolgáltatásban a piaci mechanizmusok lehető legszabadabb érvényesülését Szabad szolgáltató választás (2004 júliustól feljogosított fogyasztók, 2007 júliustól (M.o.n elvben) mindenki szabadon választhat, hogy kitől veszi az áramot. M.o.n a közvetlen vásárlás aránya jelenleg 35%-os: eGWh 21eGwh közüzem- 5500Gwh nettó import Szabad erőmű létesítés és termelés Szabad kereskedelem ii. állami feladat az irányelvek betartása. A tagállamok szabadon döntenek a villamosenergia-ellátás biztonságát garantáló intézkedésekről Az állam felelőssége olyan szabályozási környezet és piacszervezési stabilitás biztosítása, amely kiszámítható feltételeket nyújt a befektetőknek. diszkrimináció-mentesség hatékony verseny társaságok felügyelete iii. Az állampolgárok alapvető szükségletei kielégítésének biztosítása Az egyetemes szolgáltatás egy közösségi szintű közszolgáltatási illetve közellátási kötelezettség. iv. Fenntarthatóság megújuló energiaforrások növelése Villamos energia 2010-re 22%-ban megújuló forrásból (Mo-ra 3,6%)

20 Liberalizáció Magyarországon a es nyitás i. VET módosítás ii. Feljogosított fogyasztók iii. Nagykereskedők b. EU vs Magyarország i. A HTM-ek megkötését és ellátásbiztonsági célját nem kérdőjelezi meg az EU, de a HTM-ek nem felelnek meg a közszolgáltatás fogalmának, tiltott állami támogatást jelentenek az erőművek felé ii. MVM erőfölénye és a HTM-ek versenykizárást eredményeznek a szabad szektorban iii. A bizottság nem foglalkozik a következményekkel iv új tv. * HTM = hosszú távú áramvásárlási szerződések (megállapodások) Modell

21 2007. évi LXXXVI. törvény (VET) a) A teljes piacnyitáskor a hálózati eszközökkel rendelkező engedélyesek (elosztói engedélyesek) továbbra is természetes monopóliummal rendelkeznek, de a hálózatukhoz való hozzáférést kötelező biztosítaniuk bármely fogyasztó számára, aki megfelel a törvényben előírt feltételeknek. b) A fogyasztók /felhasználók/ az engedéllyel rendelkező áramkereskedők között szabadon választhatnak, vagy az egyetemes szolgáltatás keretében maradhatnak, amennyiben erre jogosultak. c) Megszűnt a közüzemi szolgáltatás, helyébe az egyetemes szolgáltatás lépett. d) Nincs hatósági árszabályozás, helyette életbe lép az egyetemes szolgáltató esetében a Magyar Energia Hivatal árellenőrzési hatósági szerepe. e) Az eddig jól ismert közüzemi szerződést fel váltják a hálózati csatlakozási és a hálózathasználati, valamint a villamos-energia- vásárlási szerződések. A VET előírja a szerződések főbb a tartami elemeit, a szerződésmódosítás, felmondás és szerződésszegés eseteit. f) A fogyasztóvédelem területén is változás történt, a Magyar Energia Hivatalon kívül nagyobb szerepet kap a Fogyasztóvédelmi Főfelügyelőség új nevén a Nemzeti Fogyasztóvédelmi Hatóság, és meg nő a hatásköre a Gazdasági Versenyhivatalnak is. Egyetemes szolgáltatás a) az egyetemes szolgáltatásra azok a fogyasztók (összes felhasználók) jogosultak, akiknek a csatlakozási teljesítménye nem haladja meg a 3*25 A-t. A törvény átmeneti rendelkezése szerint azok a fogyasztók is jogosultak még az egyetemes szolgáltatás igénybevételére, de csak december 31-ig, akik 3*50 A csatlakozási teljesítménnyel rendelkeznek. Ezt követően egyetemes szolgáltatásba a 3*25 A feletti fogyasztók már nem részesülhetnek, ezeknek a fogyasztóknak áramkereskedőt kell választaniuk; b) az egyetemes szolgáltatót szerződéskötési kötelezettség terheli az arra jogosultakkal szemben; c) az egyetemes szolgáltató az egyetemes szolgáltatásra nem jogosult fogyasztók/felhasználók részére nem szolgáltathat villamos energiát; d) az egyetemes szolgáltató a kormányrendeletben meghatározott árszabás és szerint értékesíthet villamos energiát;

22 Modell januártól 100 % Piacnyitás a villamosenergia-iparban határ közüzem egyetemes szolgáltat ltatás 3 x 50 A 3 x 25 A szabad piac szabad piac hónap

23 Az egységár összetevői A villamosenergia-termelés költségkategóriái Villamos energia termelés költsége Termelési költség Beruházási költség Változó költség Állandó költség Változó tüzelõanyag költség Változó üzemeltetési és TMK költség Állandó tüzelõanyag költség Állandó üzemeltetési és TMK költsé Adók és Biztosítás Amortizáció Beruházás megtérülése Egyéb állandó költség Állandó beruházási költség

24 Teljesítménydíj Áramdíj Tarifacsoportok Csúcsidei Csúcson kívüli Csúcsidei Csúcson kívüli NEM LAKOSSÁGI Nagyfeszültség Teljesítménydíjas I. Teljesítménydíjas II. Alapdíjas (két zónaidős) Középfeszültség Teljesítménydíjas I. Teljesítménydíjas II. Alapdíjas (két zónaidős) Kisfeszültség Teljesítménydíjas I. Teljesítménydíjas II. Alapdíjas (egy zónaidős) Alapdíjas (két zónaidős) Vezérelt különmért Közvilágítási LAKOSSÁGI Tiszta áramdíjas Alapdíjas (egy zónaidős) Alapdíjas (két zónaidős) Vezérelt különmért Olaszország Svédország Magyarország Spanyolország Franciaország Lengyelország Csehország Görögország Villamosenergia-árak az EU-ban Írország Németország Hollandia Nagy-Britannia Belgium Dánia Ausztria Bulgária a villamos energia ára (adó nélkül, 2007 elején), cent/kwh Forrás: Energiewirtschafliche Tagesfragen, 57. k. 9. sz p. 11. ipari nagyfogyasztók (2000 MWh/a) háztartások (3500 kwh/a)

25 termelői átlagár, Ft/kWh Közüzemi termelői árak től Paks* Mátra Duna F Csepel Kispest Pécs IV * Központi Nukleáris Pénzügyi Alap (1,9023 Mrd Ft/hónap) nélkül. kihasználás, h/a Forrás: 14/2007. (I.26.) GKM-rendelet szerint Közüzemi termelői árak től Rendelkezésre állási díj, E Ft/MW/év Energiadíj, Ft/MWh * Központi Nukleáris Pénzügyi Alap (1,9023 Mrd Ft/hónap) nélkül. Forrás: 14/2007. (I.26.) GKM-rendelet szerint Pécs IV. Paks* Kelenföld Újpest Csepel Mátra III-V. Kispest Duna G2 Duna F Tisza Tisza Duna F Duna G2 Csepel Kelenföld Újpest Kispest Pécs IV. Mátra III-V, Paks

26 Lakossági villamosenergia-árak adókkal 45 >1320 kwh/a villanyár, Ft/kWh általános ( A ) vezérelt ( B ) átlag alkalmazotti ( C )( Forrás: Egy főre jutó elektromos energiafogyasztás Európában Izland Norvégia Finnország Luxemburg Svédország Belgium Svájc Ausztria Franciaország Németország Hollandia Szlovénia Dánia Csehország Egyesült Királyság Írország Spanyolország Oroszország Olaszország Ciprus Málta Görögország Szlovákia Portugália Bulgária Magyarország Montenegro Horvátország Lengyelország Ukrajna Fehéroroszország Litvánia Lettország Szerbia Észtország Azerbajdzsán Románia Bosn. & Herc Törökország Macedónia Grúzia Örményország Moldova Albánia Forrás: IEA Key World Energy Statistics,