Az energiatermelés kihívásai, Nemzeti Energiastratégia 2030 és a 2050-es útiterv. III. Energy Summit Konferencia Budapest, 2012. május 31. Dr. Kiss Csaba Igazgató, EON Hungária Zrt.
2 Regulációs célok
2007 tavaszán az EU Council új energia politika célok kitűzésében állapodott meg, amely jelentősen megváltoztathatja az energiatermelő ipar jövőjét Source: EON Ezen célok eléréséhez az egyik legfontosabb eszköz a hatékonyság növelés
Az EU Dekarbonizációs terve Az GHG csökkenése az 1990-es szinthez képest 2005 2030 2050 Összesen: -7% -40 és -44% között -79 és -82% között Ágazatok: Villamos energia -7% -54 és -68% között -93 és -99% között Ipar -20% -34 és -40% között -83 és -87% között Közlekedés +30% +20 és -9% között -54 és -67% között Lakossági fogyasztás -12% -37 és -53% között -88 és -91% között Mezőgazdaság -20% -36 és -37% között -42 és -49% között Egyéb -30% -72 és -73% között -70 és -78% között Magyarország kibocsátási cél 2050-ben: Összesen: ~20 Mt CO2 Erőművek: ~3,7 Mt CO2 (2007 tény: 18,4 Mt CO2, -80%)
5 A klímaváltozás háttere
A világ tüzelőanyag felhasználási trendje Alapvetően a szél- és napenergia növekedés potenciál miatt a megújuló részarány jelentősen növekszik, de jelenlegi tanulmányok alapján ezen részarány még nem lesz meghatározó a közeli jövő energia portfolióban. Várhatóan a szén és egyéb fosszilis tüzelőanyagok továbbra is meghatározó jelentőségűek lesznek a világ elsődleges energia felhasználásában. Ez a trend csak jelentős regulációs változások hatására változhat meg. Source: International Energy Outlook 2010, U.S. DOE, Energy Information Agency, July 2010
A világ legjelentősebb CO2 emisszió kibocsátói és az energiatermelésre felhasznált primer energia fogyasztás 14,000 Million Tonnes CO2 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 US China Europe Russia Japan India 0 1990 2004 2005 2010 2015 2020 2025 2030 Year Kína leelőzte az USA-t 2006-ban és a világ legjelentősebb kibocsátója lett Az olyan nem-oecd országoknak mint Kína, India és a többi fejlődő ország amelyek energia politikája alapvetően a növekvő szén felhasználáson alapul, szükségük van megfelelő technológiákra a növekvő gazdaságuk energia igényének kielégítéséhez. Source: : IEA, World Energy Outlook. 2004., IEA - 2008 Projections
Kutatók többsége egyetért a klímaváltozás okozta kihívásban 500 ppm eléréshez 2030-ban a CO 2 emisszió: -50% alacsonyabb mint a 2030 BAU -25% alacsonyabb mint a 2002 szint 1990-es szinttel összehasonlítható Legalább 30 milliárd tonna CO 2 csökkentésre lesz szükség a légkör GHG koncentrációjának 500 ppm csökkentéséhez (amit minimálisan kezelhető szintnek tartanak) Annak érdekében hogy megakadályozzuk a légkör 2 C-kal történő átlagos hőmérsékletének növekedését 450 ppm CO 2 koncentrációra lenne szükség Source: Sterm Report, McKinsey analysis
9 Magyarországi helyzet
GHG emisszió csökkenés Magyarországon (1985-2009) A magyar CO 2 bázis év emisszió 115,4 Mt (az 1985 és 1987 évek átlaga és nem 1990 mint általában) A magyar Kyoto Protocol szerinti CO 2 emisszió csökkentése 94% (Annex B) Magyarország 2009-es CO 2 GHG emisszió kibocsátása 66.8 Mt, ez 43,3%-kal alacsonyabb mint 1985-87 bázis évek átlaga Source: Hungarian GHG Inventory, REKK
GHG emisszió és lehetséges célok 120% 100% 80% 60% 20% 20% 80% 40% 20% 0% 1990 1995 2000 2002 2003 2004 2005 2006 2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050 A legjelentősebb csökkenés a termelő ipar átalakulásának (a 90-es évek elején) és a gazdasági recessziók (jelenleg) hatásának volt Az GHG emisszió 1995 és 2005 között gyakorlatilag változatlan Megfelelő ösztönző rendszerekkel a 20%-os emisszió csökkentés lehetséges
Magyarország szektorok szerinti GHG emissziója (2007) solvent and other product use - 12.5% industrial processes - 5.4% agriculture - 0.2% waste - 6.9% energy - 75% Source: OMSZ, 2009
Erőművek életkor eloszlása 2011-ben és MAVIR kapacitás előrejelzés nagy erőművek 67% kis erőművek 16% ~6000 MW * *A 2011-ben épült kapacitások (Gönyü, Dunamenti-G3, BVMT) figyelembe véve, de leállított kapacitások (ÁH) nem A legnagyobb fosszilis gőz-ciklusú erőművek életkora ~40 év A kapacitás terv alapján ~6000 MW új kapacitás építése válhat szükségessé 2025-re Forrás: Dr. Stróbl
A CO2 csökkentés lehetséges technológiái
A CO2 csökkentési célok és eszközök az energia iparban CO 2 emisszió Lehetőségek a jövő erőműveinek - 90 % t/mwh megújulók gáz /olaj Részarány növelése Hatásfok növelése és/vagy szén CCS bevezetése 1990 2020 Cél 2050 nucleáris Részarány megtartása vagy növelése Napjaink erőművei Alacsony karbon tartamú fosszilis tüzelőanyag technológiák fejlesztése elkerülhetetlen
GHG csökkentési költség görbe (BAU 2030) Source : EIA, Robert Socolow (Princeton University)
CO2 emisszió csökkentés lehetséges technológiái Erőművi hatásfok növelés a CO2 kibocsájtás leggyorsabban megvalósítható hatékony eszköze Source: IEA CCS Roadmap of October 2009
A növekvő erőművi termelés becsült hatása a globális CO2 emisszióra Source: Hitachi Power Europe GmbH
Erőművi hatásfok növelés becsült hatása a globális CO2 emisszióra Source: Hitachi Power Europe GmbH
Erőművek fajlagos CO2 emissziója hatásfok és tü.a. függvényében Source: Hitachi Power Europe GmbH
Hatásfok növekedési potenciál gáz tüzelésű erőművek esetén 70% CCGT 60% Nettó hatásfok 50% 40% 30% GT Today 20% 1950 1970 1990 2010 2030 Üzembe helyezés éve
Hatásfok növekedési potenciál szén tüzelésű erőművek esetén 55% 50% Ausztenites (290 bar, 600 C) Nikkel bázisú ötvözetek (350 bar, >700 C) Nettó hatásfok 45% 40% 35% Ferritek és martenzitek (260 bar, 545 C) Napjainkban 30% 1950 1970 1990 2010 2030 Üzembe helyezés éve
Hatásfok növekedési potenciál szén tüzelésű erőművek esetén Napjainkban nagy erőfeszítéseket tesznek a fosszilis gőz-ciklusú erőművek hatásfokának 50%-ra emelésért. A hatásfok növelés mellett azonban a legfontosabb kérdés, hogy mennyire rugalmasan szabályozható és a piac felé vonzó lehet egy 50% hatásfokú szén tüzelésű erőmű a várhatóan nagyon változékony energia piacon? Source: Hitachi Power Europe GmbH
CHP erőművek a leghatékonyabb erőművek közé tartoznak A CHP erőművek a tüzelőanyag felhasználás és a klímavédelem leghatékonyabb módja fosszilis tüzelő anyag esetén Magyarországon a CHP erőművek részesedése (2008-ban 21%) az EU átlag felett van (10,9%) a tradicionálisan jól kiépített lakossági hőszolgáltató rendszerek miatt 2011. július 1-től megszűnt a kapcsolt KÁT támogatás, helyette fogyasztói távhő ártámogatási rendszer lett bevezetve
CO2 emisszió csökkentés lehetséges technológiái Megújulók növekvő mértékű hasznosítása az egyik legfontosabb eszköz a fosszilis tüzelőanyagok kiváltására és a globális CO2 emisszió csökkentésre Source: IEA CCS Roadmap of October 2009
A megújuló technológiák jelenlegi helyzete és fejlődési lehetőségei Wind Biomass Solar Marine energy Global capacity [GW] 160 900 60 110 22 157 0.3 1.2 2009 2020 Long-term feasible potential worldwide [GW] ~5,000 ~2,000 ~50,000 ~5,000 Current technology maturity Advanced Step changes in technology possible Proof-of-concept & technology tracking Sources: E.ON, IEA, BTM, CIT, WEC, WEA
Megújuló energiák alkalmazása napjainkban rohamos mértékben fejlődik Erre tökéletes példa a szél energia alkalmazásának világ méretű fejődése 1980 to 2000 Since 2000 Growth: Players: Project Size: < 1 GW p.a., regional True believer and niche supplier KW scale > 10 GW p.a., worldwide International suppliers and industrial players (e.g. utilities) GW scale 1.000 Global wind capacity (GW) 800 600 400 200 Growth 1980-2000 +18 GW Growth 2000-2010 +138 GW Expected growth 2010-2020 +700 GW 0 1980 2000 2005 2010 2015 2020 Sources: GWEC, EER
A napenergia hasznosításnak hasonló fejlődési trendje várható a jövőben, mint a szélenergia haszosításának Globális beépített kapacitás Globális szélenergia Globális napenergia PV PV Installed capacity [GW] 2009 2020 22 ~140 CSP >1 ~20 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012E 2008 2010 2012E 2014E 2016E 2018E 2020E Szélenergia idő horizont PV napenergia idő horizont Source: E.ON, Global Data
Német szél- és naperőmű kapacitás előrejelzés Source: University of Rostock, Wind Energy Study 2008.
Új vill.e. kapacitások az EU-ban (2000-2010) 50% 45% 5% A megépített kapacitásokból 50% gáz tüzelésű erőmű és 45% időjárás függő, alacsony éves kihasználtsággal üzemelő nap (PV) és szélerőművek
A nap- és szélenergia növekedésének szimulált hatása a német energia rendszerben 2020-ban A szél- és napenergia kapacitások növekedésével a fosszilis erőművek szerepe a rendszer szabályozásban jelentősebb lesz a jövőben Továbbá nagy kapacitású energiatárolók szerepe is megnő Source: University of Rostock
Mit jelenthet a rugalmasság szén tüzelésű erőművek esetén? Source: Hitachi Power Europe GmbH
CCS technológiák
CO2 emisszió csökkentés lehetséges technológiái Ambiciózus emissziós célok elérése nem lehetséges az ipar és az energiaipar jelentős karbon mentesítése nélkül CCS technológiák használata hosszabb távon elkerülhetetlennek tűnik, mint átmeneti megoldás Source: IEA CCS Roadmap of October 2009
CCS technológiai folyamatok CO 2 forrás (erőmű) CO 2 injektálás CO 2 tárolás CO 2 szállítás A CCS technológiák jelentős energia veszteséggel járnak, ezért alkalmazásuk jelenleg nagyon drága! Ezen technológiák demonstrációs üzeme 2020 körül várható, és alkalmazhatóvá válik gáz és szén tüzelésű erőművekben Source: Bellona Foundation
A CCS leválasztási technológiák költség összehasonlítása Post-Combustion Oxy-Fuel IGCC 64 Ezen értékek telephely és tüzelőanyag specifikusak ezért nagyon jelentősen eltérhetnek 40,04 30,3 24 21 19,3 19 47 39 CCS alkalmazhatóság problémái: Gázos vagy szenes erőmű Új erőmű CCS beépítéssel vagy utólagos CCS beépítés (retrofit) Az erőmű hatásfoka Szállítási útvonal engedélyezhetősége Szállítási méret gazdaságosság Van-e tároló kapacitás? Tároló kapacitás mérete? A CO2 tároló hosszú távú (1000 év) tulajdon joga? Cost $/tonne CO2 avoided % efficiency loss % increase coe Source: MIT Coal Study, Deutch & Moniz, 2007
A hazai erőmű portfolió jövője?
Villamosenergia igény növekedési terv (MAVIR) MAVIR ~1,5 %/év???? Nagy a vill.e. igény növekedés előrejelzésének kockázata Nagyon sok tényező jelentősen befolyásolhatja: energia hatékonyság növekedés mértéke, Distributed Energy, elektromos autók, intelligens hálózat, stb. Source: Dr. Stróbl
Erőmű kapacitás létesítés előrejelzés 2025-ig (MAVIR) 6200 4800 1500 1200 1800 500 2015 2020 2025 Source: Dr. Stróbl
Az elképzelt tüzelőanyag mix és CO2 emisszió (MAVIR) Mi várható tovább 2050-ig?? 2050 Év 2007 2010 2015 2020 2025 2007-2020 CO2 [Mt/év] 18.46 16.77 15.98 15.62 13.83-25% CO2 [kg/kwh] 0.586 0.567 0.538 0.483 0.456-22% Mi várható tovább 2050-ig? Egy új erőmű tervezése, engedélyeztetése és építése ~5-8 évig tart, majd üzemeltetése 30-40 év 20%-os emisszió csökkentés lehetséges, 80% csökkentés elérése viszont már nagy kihívás lesz Source: MAVIR
Nemzeti Energiastratégia 2030, villamosenergiatermelés különféle energiamixek szerint 102-76% 116-87% CCS szén: 75% 94-70% 131-101% 108-81% CO2: 100% 97% Forrás: REKK, Nemzeti Energiastratégia 2030
Megújuló Nemzeti Cselekvési Terv (MNCsT) Megújuló vill.e. kapacitás [MW] 2010 2020 Víz 51 66 Szélenergia 330 750 Napenergia - 63 Geotermikus - 57 Biomassza 360 500 Biogáz 14 10 Total: 755 1537 724 MW szabályozható kapacitás 813 MW időjárás függő kapacitás, ezért a szabályozhatósága és az éves átlagos kihasználtsága (~20%) alacsony
Német megújuló villamos energia adatai Németország egészére, 2010-re vonatkozó hivatalos adatok a megújuló forrásokból eredő villamos energiára típusonként Az átviteli rendszerirányítók adataiból számolta a BDEW 2011. szept.14.-én Forrás: Dr. Tóth László, BDEW: Erneuerbare Energien und EEG (2011) - 2012. január 13, p. 24.
Magyarország nukleáris kapacitásainak várható alakulása 2038-ig? Atomerőművi kapacitások bővítése: A 25/2009. (IV.2.) OGY határozat értelmében, az Országgyűlés előzetes, elvi hozzájárulását adott ahhoz, hogy a paksi atomerőmű telephelyén új blokk(ok) létesítésének előkészítését szolgáló tevékenység megkezdődhessen. Ennek értelmében az Energiastratégia számol új atomerőművi blokk(ok) létesítésével a paksi telephelyen még 2030 előtt. Forrás: Nemzeti Energiastratégia 2030, Bencsik János államtitkár
EU-ETS III.
CO 2 költség és villamosenergia ár növelő hatása 25,0 23 /kwh CCGT ( 57%) 20,0 New hard coal (44%) Price increase [Euro/kWh] 15,0 10,0 Old coal (30%) 15 /kwh 7 /kwh 5,0 0,0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 CO2 cost, [ /t ] Az EU-ETS III. 2013-2020 ingyenes kiosztás legfontosabb szabályai: A villamosenergia termelésre nem jár ingyenes kiosztás Ingyenes kiosztásban részesülhetnek a CHP erőművek hő/hűtési szolgáltatásai 2013-2020 között 80%-ról 30%-ra csökkentett mértékben, majd 2021-2027 között 30%-ról 0-ra. Source: Dr. Korényi
A megújuló ipar fejlődésének lehetséges hatásai a munkaerő piacra
A megújuló ipar fejlődésének lehetséges hatásai a munkaerő piacra Direkt hatások: Az új megújuló energia termelő technológiák fejlesztése és bevezetése új munkahelyet teremtenek A korábbi elavult fosszilis erőművi technológiák leállítása munkahelyek elvesztését jelenthetik Közvetett hatások: Új munkahely teremtés a megújuló tüzelőanyag beszállító szektorban Munkahely elvesztés a fosszilis tüzelőanyag beszállító szektorban Munkahelyek átcsoportosítását jelenthetik a leállított fosszilis technológiáktól az új megújuló energia termelő kapacitásokhoz Több jelenleg létező munkahely könnyedén áttranszformálható Munkaerő vándorlás ( carbon leakage ) 48
A jelenlegi globális foglalkoztatottság Ipar Munkahely Legjelentősebb országok Bio üzemanyag 1500000 Brazília Szélenergia 500000 Németország, USA, Spanyolország Napenergia (PV vill.e.) 300000 Németország, Spanyolország Napenergia (meleg víz) 300000 Kína Biomassza (vill.e.) 180000 Németország, USA Vizi energia 35000 EU Geotermikus energia 18000 Németország, USA Napenergia (CSP) 2000 USA, Spanyolország Összesen: ~3 millió Source: REN21 2010
Összefoglaló A megújuló energiaforrások részarányát jelentősen növelni kellene. Fontos lenne, ha a METÁR feltételeit minél előbb megismernék a befektetők, még akkor is ha ez csak később kerül bevezetésre. A hazai bázisú beszállítói lánc növelése fontos cél kell hogy legyen az erőműfejlesztések során. Várhatóan a fosszilis energiahordozók mind az EU és magyar energiamix struktúrájában is meg fogják őrizni a dominanciájukat 2030-ig, hiszen rövid távon ezek a legmegvalósíthatóbb, legkisebb kockázatú technológiák, hatásfokuk jelentősen javul, és a rendszer szabályozhatósága miatt is szükségesek. Nagy valószínűséggel nem várható a fosszilis energiahordozók használatának szignifikáns csökkenése 2050-ig sem. Ez a trend csak jelentős regulációs változások hatására változhat meg.
Összefoglaló (2) A hazai kapacitásfejlesztés energiamixe a Nemzeti Energiastratégia atomszén-zöld forgatókönyve alapján lett kijelölve. Mindez azt jelenti, hogy a 2030-ra becsülhető nettó 8500 MW villamosenergia fogyasztásunkból: az atomenergia részesedése min 4000-4600 MW lesz (54%); a megújulók részesedése 1350 MW körüli érték (15-16%); a szén 440 MW-al veszi ki a részét (5%); a földgáz termelés 3300-3350 MW-ra becsülhető (max. 39%); akár 1000-1200 MW-nyi export lehetősége is benne van (14%). Összesen 44% fosszilis alapú, ami reális szcenáriónak tűnik, hiszen figyelembe véve egy erőmű tervezés, engedélyeztetés és építési idő igényét (3-7 év) ezen technológiák építése most vagy a közel jövőben kell hogy megvalósuljon, majd üzemeltetése (20-40 év) erre a periódusra esik.
Összefoglaló (3) A fosszilis energiahordozók (földgáz, szén, lignit) zöldítése, a tiszta szén technológiák nagyarányú alkalmazása A CCS CO2 leválasztási technológiák jelentős költség és hatékonyság növekedését várják a világon 2020-25 után CO2 leválasztás elméletileg lehetséges gáz (CCGT) erőműveknél is de fajlagosan sokkal drágább mint szén tüzelésű erőműveknél (alacsony CO2 koncentráció) CO2 szállítás is fajlagosan drágább kisebb mennyiségeknél (CCGT) ezért általában csak szenes erőműveknél gazdaságos 2030-35-re felépült erőműveknél utólag nagyon drága és alacsony hatásfokú lenne CO2 leválasztást beépíteni Ezért a jelenlegi technológiai ismereteink alapján nehéz elképzelni, hogy megnövekedett gáz alapú termelés mellett a CO2 csökkentési célok tarthatóak lesznek 2035 után
GHG emisszió és lehetséges célok? 120% 100% 80% 60% 40% 20% 20% 20% 80%? 0% 1990 1995 2000 2002 2003 2004 2005 2006 2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050 Megfelelő ösztönző rendszerekkel a 20%-os emisszió csökkentés lehetséges. 80% csökkentés elérése rendkívüli nagy kihívás lesz a mai technológiai információink alapján.
Erőmű építési előrejelzések és aktuális kapacitás létesítések (USA) A világ több jelentős országában is csúsznak a jelentős beruházási döntések 20 GW 15 Szén erőmű építés csúszásban 10 Van a szén tüzelésnek jövője? Mindenki vár!? 5 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 Kevesebb kapacitás épült meg, mint amennyit előre jeleztek. A 2002-es riport 11.455 MW kapacitást jelzett 2005-re, de valójában 329 MW épült. Actual 2002 Report 2005 Report October 2007 Source: J. Strakey, DOE, NETL Source: 2007 data Global Energy Decisions Velocity Suite 2002 2005 data Previous NETL Tracking New Coal-Fired Power Plants Reports
Emisszió csökkentés a szén felhasználás jelentős növekedése mellett az USA-ban A reguláció nyomás hatására jelentős emisszió csökkentést értek el az USA-ban a szén felhasználás jelentős növekedése ellenére is
Ezt az emisszió csökkentést technológia fejlődés tette lehetővé NOx Várható hasonló technológiai fejlődés a jövőben CO2 emisszió csökkentésre? Source: Marion, 2005
Köszönöm a figyelmet! Csaba.Kiss@eon-hungaria.com Dr. Kiss Csaba Igazgató E.ON Hungária ZRt. 2012. Május 15.