A Megújulók okozta Rendszerszabályozási Gondok és Megoldások

Átírás

1 Az új tárolási technológiák nélkül az elektromos hálózat jelenlegi minıségi szintje nem tartható fenn A Megújulók okozta Rendszerszabályozási Gondok és Megoldások Balogh Ernı elıadása a RES-Clu klaszter pályázat Nyitóértekezletén március 30., Tatabánya

2 Tartalom 1. Bevezetés és hivatkozások 2. A Nemzetközi Energia Ügynökség (IEA) elıjelzése 3. A megújuló energiaforrások jelentısége 4. A növekvı megújuló energiatermelés hatásai a rendszerszabályozásra 5. Megoldási javaslatok általában 6. A Vanádium Redox Battery rendszerrıl bıvebben 2

3 1. Bevezetés és hivatkozások Elöljáróban azt kell elmondanom, hogy 2006-tól intenzíven foglalkozom a megújulókkal és a hozzájuk szorosan kapcsolódó energiatárolás új módszereivel. Ennek kapcsán a hálózati szabályozás kérdéseivel is. A közelmúltban került kezembe egy nagy, amerikai tanulmány és megvettem (10ezer Ft-ért): A magyar villamosenergia-szektor mőködése és szabályozása címő könyvet. Tanulmányoztam a és évi berlini IRES elıadásokat. 3

4 A hivatkozott irodalmat tanulmányozva a következıket szeretném hangsúlyozni: A villamos energia rendszernek rendkívül rugalmasnak kell lennie ahhoz, hogy megbízhatóan, szünetmentesen szállítson a fogyasztóknak állandó feszültségen és frekvencián energiát. A rendszer tervezıinek és üzemeltetıinek meg kell értenie, hogy a belépı új szereplık pontosan milyen hatással vannak az eredeti szereplık szabályozási reagálására. Meg kell találniuk a leghatékonyabb új megoldásokat az elıírt és elfogadható frekvenciaváltozási határértékek betartására. 4

5 2. IEA elıjelzése 5

6 3. A megújuló energiaforrások jelentısége Csak felsorolásszerően, hangsúlyozva azt, hogy a megújulóknak nem csak energetikai jelentısége van, bár mi most ezt vizsgáljuk. A. Villamos- és hıenergiatermelés B. Importfüggıség csökkentése C. Környezetvédelem javítása D. Hulladékok hasznosítása E. Parlagföldek hasznosítása fásítás, stb. F. Foglalkoztatás bıvítése G. Kutatás-fejlesztés, oktatás, magyar találmányok értékesítése H. Egyéb exportlehetıségek bıvítése 6

7 4. A növekvı megújuló energia-termelés hatása a rendszerszabályozásra A. Csökkenti a rendszer inerciájának jótékony hatását. A hagyományos erımővek gızturbinák generátorainak nagy súlyú, állandó fordulatszámra beállított forgó tömegei a rövid idejő változásokat jól tudják kompenzálni. A megújulók legtöbbjénél hiányzik ez az inercia. Ennek pótlásáról a primer frekvencia szabályozás új eszközeivel kell gondoskodni. 7

8 B. Területileg is áthelyzıdik az A. pontban jelzett inercia, azaz a primer frekvencia szabályozás hatása érvényesülése. Nem a meglévı nagy erımővek telephelyén vagy azok közelében létesülnek a megújulók. C. A B. pontban említett területi inerciasúlypontok áthelyezıdése miatt a hálózati szabályozási egyensúly helyreállítási igényének meghatározásánál figyelembe kell venni az átviteli hálózat esetleges akadályait, például a felmerülı veszteségek nagyságát is. Az új kiegyenlítı energia lehetıségek közvetlenül a megújulók és a csúcsterheléseket okozó fogyasztókhoz telepíthetık. 8

9 D. A helyszíneltolódások növelik a lassúbb szekunder frekvencia szabályozás iránti követelmények javítását is. Növekszik a gyorsabb és nagyobb teljesítményő szekunder szabályozási tartalékok iránti igény. A rendszer terhelésében ugyanis az idıjárástól függı megújulók (szél, nap) sokkal gyorsabb és nagyobb ingadozásokat okoznak. Az elıbb felsorolt hatások a primer és szekunder frekvencia szabályozási tartalékok múltbeli és jelenlegi összehangolására, javítására hívják fel a figyelmet. 9

10 5. Megoldási javaslatok általában Eddig a gondokról beszéltem. Nem vagyok szabályozási szakember, de az energetikában eltöltött 55 év tapasztalata alapján engedjék meg, hogy a javaslataim felsorolása elıtt néhány bíráló megjegyzés tegyek az elmúlt év energiapolitikájával kapcsolatban: Ha nem is volt teljesen hibátlan, akkor is meg kell állapítani, hogy a magyar villamos energia ipar a régióhoz, de az európai színvonalhoz képest is jól teljesített a háborút követı évtizedekben. 10

11 Elhibázottnak tartom az energiaszektor nagy mértékő privatizációját. Nem csak nálunk, de Európában máshol sem vált be a túlzott liberalizáció. Szerintem túl sok az áramkereskedı és túl nagy a hazánkból kiáramló profit. Az áramtermelés fizikai szükségletei által meghatározott áramdíjra nagyon sok néha feleslegesnek tőnı adminisztratív költség rakódik. 11

12 Túl sok és gyakran változnak az irányelvek. Szerintem a most kiadott könyv is ékes bizonyítéka ennek. Ma már majdnem csak a jogászok tudnak eligazodni a sok szabály és szabályzat útvesztıjében. Példának megemlítem, hogy az idézett könyv 13 szerzıje közül 7 jogász, 2 közgazdász és csupán 4 a mőszaki mérnöki végzettségő. 12

13 Javaslatok: 1. Értelmesen át kell alakítani a KÁT mérlegkört. Azért is, hogy ne használják ki a KÁT mérlegkört árnövelı hatását a megújulók elleni propagandában. Az ábra egyértelmően mutatja, hogy a megújulók szerepe a mérlegkörben csak 25%. 13

14 2. Kell keresni a megfelelı kiegyenlítı energiaforrás lehetıségeket. A rendszerirányító villamosenergia-piaci tevékenységei közül a fontossági sorrendben kiemelkedik a villamos energia fizikai paramétereinek szigorú mőszaki, minıségi határértékeken belül tartása. A villamos energia nem tárolható jelentıs mértékben (?), ezért az elfogyasztott és a megtermelt villamos energia mennyisége mindenkor megegyezik. 14

15 3. Primer szabályozás primer tartalékok: Ma ez lényegében az erımővek forgó tartalékaként kell, hogy rendelkezésre álljon. Magyarország részére Uniós elıírás a 40 MW, amit akkor kell aktiválni, ha a frekvencia-eltérés a ± 20 mhz értéket eléri. Ennek fele 15, az egész 30 másodperc alatt kell, hogy rendelkezésre álljon. 15

16 Vannak olyan új energiatárolási megoldások, amelyek ennél rövidebb idı alatt is és ilyen nagyságrendben is rendelkezésre tudnak állni. Példaként most csak kettıt említek: korszerő lendkerekes és a VRB tároló rendszer. Meg kell vizsgálni ezek költségét és össze kell hasonlítani az ún. forgó tartalékok fenntartási költségeivel. Ez annál is inkább fontos mint ahogy már hangsúlyoztam, mivel a megújulók terjedése csökkenti az inerciát. 16

17 4. Az alábbi ábrából látható, hogy maximum 300 sec alatt kell a szekunder szabályozásnak biztosítani az elıírt frekvencia elérését. Szekunder tartaléknak tekintjük például az Ajkán nemrég üzembe helyezett, gyorsindítású gázturbinákat. Ezek is csak 10 perc, azaz 600 sec alatt tudják elérni teljes terhelési állapotukat. Ezzel a témával kapcsolatban javaslom alaposan átnézni és megfontolni az MVM Gter részére készített litéri tanulmányomat. 17

18 Kiegyenlítı szabályozás az idı függvényében. Az ábra jól mutatja a primer, szekunder, tercier szabályozások idıtartamát. Mint ahogy korábban már utaltam rá, a megújulók terjedése át fogja rendezni a szabályozás követelményeit is. Itt szeretnék utalni a októberében és novemberében Berlinben tartott Megújulók energiatárolása c. konferenciára. 18

19 Az energiatárolás szükségessége a Megújuló Energia Program esetén (pl re Németországban 100% RES) 6 elıadás Tárolási rendszerek és smart management a hálózati stabilitás érdekében 6 elıadás Villamosenergia-tárolási technológiák Gazdasági szempontok és mőködési modellek Hıtárolás érzékenység Hálózaton kívüli energiaellátás tárolási rendszerei 16 elıadás 5 elıadás 5 elıadás 5 elıadás Hıtárolási rendszerek, PCM (Phase Change Materials) 5 elıadás A villamosenergia-tárolási rendszerek telepítése (VRB is) 7 elıadás Kémiai és magas hıfokú hıtárolási rendszerek 6 elıadás 550 részvetı több, mint 20 országból 19

20 ban a MAVIR részére készítettem az újfajta energiatárolási rendszerek bemutatására egy tanulmányt Dr. Tombor Antal úrral, aki ezek rendszerbe-illesztését és szabályozását elemezte és tett javaslatokat. A tanulmányban tett javaslatok ma is aktuálisak. Célszerő lenne azokat újból átvizsgálni, esetleg frissíteni az újabb információkkal és bemutatni az új fejlesztéseket. A nagyobb teljesítményő, új energiatárolók közül meg kell említenem, hogy a NaS típusú tárolóknál a legutóbbi idıkben több komoly tőzeset merült fel, ezért ezek alkalmazását jelenleg nem tudom javasolni. 20

21 6. A Vanádium Redox Battery rendszerrıl bıvebben Errıl az energiatárolási rendszerrıl is tartottam már több elıadást és cikkeim jelentek meg a magyar szakfolyóiratokban. Ezért a rendszer mőködésérıl csak pár ábrát kívánok most vetíteni. A cikkek és az elıadások mellett több konkrét alkalmazási tanulmányt is készítettem, pl. a litéri alállomásra az MVM Gter megrendelésére. Ezen kívül részletes mőszaki fejlesztési tanulmányt készítettünk a dunaalmási 20 kv-os távvezetékhez illesztett 125 kwos VRB energiatároló alkalmazására (E.On ETE). 21

22 A vanádium atommagja bemutatva a szabad elektronhéjakat is. 22

23 A VRB rendszer felépítése és mőködési vázlata 23

24 A tüzelıanyag-cella kötegek állványra építése 24

25 A VRB rendszer fontosságát azért hangsúlyozom ismét, mert nemrég olvastam a DOE (Amerikai Energiaügyi Minisztérium) laboratóriumában végzett kísérletek eredményeirıl, mely szerint a VRB kénsavas elektrolitjához klórsavat adagoltak, és ezzel a rendszer hatásfokát kb. 87%-os értékre tudták emelni. A vanádium ára a világpiacon jelentısen emelkedik, ezért nagyon megfontolandó lenne a hazai timföldgyártásnál kinyerhetı vanádium tartalékok megırzésére több figyelmet fordítani. 25

26 RES-Clu Nyitóértekezlet, Tatabánya 26

27 RES-Clu Nyitóértekezlet, Tatabánya 27

28 RES-Clu Nyitóértekezlet, Tatabánya 28

29 RES-Clu Nyitóértekezlet, Tatabánya 29

30 Köszönöm a megtisztelı figyelmet! 30