A megújuló erőforrások használata által okozott kihívások, a villamos energia rendszerben Kárpát-medencei Magyar Energetikusok XX. Szimpóziuma Készítette: Tóth Lajos Bálint Hallgató - BME Regionális- és Környezeti gazdaságtan Msc. Gyakornok - Századvég Gazdaságkutató Zrt. 2016.09.22. 1
Megújuló energiaforrások Napelemek darabszáma Penetrációs szint 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 Megújuló energia részaránya az elsődleges energia felhasználásban : 19,1 %, ebből nap- és szélenergia: 1,3% 2009 és 2014 között az átlagos éves növekmény napenergia esetén közel 40%, szélenergia esetén 17% ( REN21 Global status report 2015) Jelenleg nem jelentős a globális részesedés, de dinamikusan fejlődik. Németországon belül már a megújuló források részaránya a legnagyobb az évente termelt energia mennyiségén belül. (30,1 % - 2015). 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Év Hálózatra csatlakozó napelemek száma Penetrációs szint 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Magyarországon A Századvég Gazdaságkutató számításai szerint a következő húsz éven belül a napelemek széles körű elterjedése várható. Ezzel párhuzamosan befektetői oldalról elsősorban a támogatásoknak köszönhető, kedvező várható hozam miatt komoly igény van szélenergia kapacitások kiépítésére is. Barnaszén Atomenergia Kőszén Földgáz Ásványi olaj származékok Megújuló energia Egyéb Forrás: AG Energiebilanzen - 2015 2016.09.22. 2
Általános villamos energiapiaci nehézségek EUR/MWh MW Mivel a fogyasztók villamos energia kereslete nem egyenletes, egy árszabályozás nélküli piacon a napon belüli áringadozás jelentős. A megújuló erőforrások (nap- és szélenergia)termelése a hagyományos fosszilis erőforrásokhoz képest kevésbé szabályozható, ami további áringadozást okozhat. 45,00 40,00 35,00 30,00 1000,00 900,00 800,00 700,00 600,00 500,00 400,00 Mivel egy napon belül a kereslet és a kínálat is változékony, akár extrém ingadozás is lehetséges. Általános trendek megfigyelhetők, de ellátás biztonsági szempontokat is figyelembe véve, érdemes a szabályozás tervezésekor figyelembe venni a különleges eseteket is. 25,00 20,00 00-01 01-02 02-03 03-04 04-05 05-06 06-07 07-08 08-09 09-10 10-11 Átlagos ár (EUR/MWh) 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 Értékesítési volumen (MW) 19-20 20-21 21-22 22-23 23-24 300,00 200,00 100,00 0,00 Forrás: EPEX-SPOT 2016.09.16. Amennyiben a lakossági fogyasztók akiknek a fogyasztása az elsődleges oka az ingadozásnak rögzített áron jutnak a villamos energiához, a piaci egyensúlytalanságból fakadó költségeket az ipari fogyasztók, a szolgáltatók és az állam viseli. 2016.09.22. 3
Megújuló energia termelés ingadozás A nagy volumenű megújuló energia termelés akár extrém túlkínálatot, vagy hiányt is okozhat. Ez a konvencionális erőművek termelésén keresztül szabályozható, viszont a bizonytalanság rontja a hagyományos erőművek várható hozamát. 2016 május 10-én Németországban a megújuló kapacitások megnövekedő termelése és az alacsony kereslet miatt a villamos energia ára negatív tartományba esett. Ebben az esetben egyéb erőművekkel csak korlátozottan ellensúlyozható a megújuló energia termelés ingadozása. Forrás: Agora Energiewende 2016.09.22. 4
Kínálat oldali szabályozás Kapacitás mechanizmusok Kínálat oldali szabályozás: A villamos energia kínálat aktuális igényekhez való igazítása, elsősorban könnyen szabályozható hagyományos energiaforrások felhasználásával. Mivel a beruházási kedv ezen a területen a potenciálisan alacsony megtérülés és magas tőkeköltségek miatt alacsony, szükség van bizonyos mennyiségű támogatásra, a tartalék kapacitások telepítéséhez. Ingadozó kínálat a megújuló kapacitások miatt Ellátás biztonsági szempontból szükségessé vállnak tartalék kapacitások Határidős kapacitás lekötésekkel, díj ellenében javítható a beruházási kedv ezekre a tartalék kapacitásokra Biztosítottá válik a jelenleg meglévő és a jövőben szükséges tartalék szabályozó kapacitások megléte A megújuló forrásokból előállított villamos energia átlagos termelési költsége jelenleg magasabb, mint a hagyományos források használatának költsége, ezért támogatásra van szükség, az újonnan telepítendő kapacitások tőkeköltségének megtérüléséhez. A kapacitás mechanizmusok bevezetése is további költségekkel jár, amit a fogyasztók vagy az állam visel. Kétszeresen torzul a villamos energia ára, egyszer a megújulók támogatásakor, egyszer pedig a hatásuk ellensúlyozásának támogatásakor! 2016.09.22. 5
Kereslet oldali szabályozás A kereslet szabályozásakor nincs szükség új kapacitások telepítésére, itt a fogyasztás egyenletesebb elosztása a cél. Kereslet oldali szabályozás lehetőségei A háztartási erőművek elterjedésével párhuzamosan egyre több otthoni energia tároló berendezés is megjelenik a lakosságnál. Ezek támogatása célszerű lehet, így az otthon termelt energia nem a központi hálózatot terheli. Energia tárolás Valós idejű elszámolás Egységes európai villamos energia rendszer A valós idejű elszámolással lehetővé válik, hogy a fogyasztók döntsenek arról, hogy az aktuális ár függvényében mikor szeretnének energiát felhasználni. Tároló berendezéssel kiegészítve, szinte teljes mértékben elválasztható az energia megvásárlásának és felhasználásának időpontja Az egységes EU-s szabályozás lehetővé teszi az egyes tagállamok rendszereiben fellépő túlkínálat vagy túlkereslet hatékony kezelését. 2016.09.22. 6
MW 0:15 1:15 2:15 3:15 4:15 5:15 6:15 7:15 8:15 9:15 10:15 11:15 12:15 13:15 14:15 15:15 16:15 17:15 18:15 19:15 20:15 21:15 22:15 23:15 A napelemek elterjedésének hatása MW 0:15 1:15 2:15 3:15 4:15 5:15 6:15 7:15 8:15 9:15 10:15 11:15 12:15 13:15 14:15 15:15 16:15 17:15 18:15 19:15 20:15 21:15 22:15 23:15 5500 5000 4500 4000 3500 3000 2500 A problémára megoldás nyújthat a napelemek teljesítményének szabályozása. Ez a módszer tulajdonképpen a napsütéses órákban csökkenti a napelemek teljesítményét. Ezen az úton közel 15-16 százalékos csökkenés érhető el a napközbeni maximális és minimális rendszer terhelés között. A módszer problémája, hogy a csúcsidőszakra esti órák nincs hatással. 2015 2020 2025 2030 2035 5500 5000 4500 A napelemek elterjedésének hatására jelentősen átalakul a rendszer átlagos napi terhelése. Egy nyári nap esetén a csúcsidőszak és a völgyidőszak közötti különbségek megnövekednek. Így a napelemek ugyan olcsóbbá teszik az energiát, de ezt a hatást jellemzően napközben fejtik ki, amikor egyébként is alacsonyabb a kereslet, mint a csúcsidőszakban. 4000 3500 3000 2500 Referencia eset Hatásos teljesítmény szabályzás 2016.09.22. 7
MW 0:15 1:15 2:15 3:15 4:15 5:15 6:15 7:15 Kereslet szabályozásának lehetőségei 8:15 9:15 10:15 11:15 12:15 13:15 14:15 15:15 16:15 17:15 18:15 19:15 20:15 21:15 22:15 23:15 MW 0:15 1:30 2:45 4:00 5:15 6:30 7:45 9:00 10:15 11:30 12:45 14:00 15:15 16:30 17:45 19:00 20:15 21:30 22:45 0:00 Önmagában az alacsonyabb beruházás igényű valós idejű elszámolás szerény eredményeket hoz. A lakosság fogyasztása nem minden esetben tolható el időben. Az energiatárolás és valós idejű elszámolás segítségével, a fogyasztók képesek minimalizálni költségeiket és egyenletesebbé tenni a központi hálózatra eső terhelést. 5500 5000 4500 4000 3500 3000 2500 Ez a módszer abban az esetben igazán hatékony, ha a háztartások anyagilag érdekelté tehetők a fogyasztás szabályozásban és ehhez megfelelő berendezések állnak rendelkezésükre 5500 5000 4500 4000 Referencia eset Zónaidős árazás Mivel a lakosság jellemzően nem tartózkodik otthon napközben, még a gazdaságilag racionálisnak feltételezett fogyasztók sem tudják áramfelhasználásukat az alacsonyabb díjszabású időszakra koncentrálni. 3500 3000 2500 Referencia eset Fogyasztói aggregált megoldás 2016.09.22. 8
Összefoglalás Megújuló energiaforrások felhasználásának előtérbe kerülése Villamos energia rendszeren belüli költséghatékonysági és ellátás biztonsági nehézségek Kínálat szabályozás Ellátás biztonság Kereslet szabályozás Költség hatékonyság Hatékonyan működő villamos energia rendszer Köszönöm a megtisztelő figyelmet! Tóth Lajos Bálint ordan7@gmail.com 2016.09.22. 9