A szélenergia hasznosítás 2012 évi legújabb eredményei Dr. Tóth Péter egyetemi docens SZE Bíróné Dr. Kircsi Andrea egyetemi adjunktus DE
Miért szél? Növekvő energiaigény az egész világon Szén-dioxid-mentes energiatermelési mód Klímaváltozás elleni küzdelem része! Leggyorsabban és relatívan legkisebb befektetéssel megvalósíthatóerőművek sorába tartoznak a szélerőművek Hozzájárulaz energiatermelés diverzifikálásához, az energiabiztonság növeléséhez Szélenergia ipar kedvezőtársadalmi-gazdasági hatásai: 2008-ban 400000 embert foglalkoztatott direkt, vagy indirekt módon (EWEA, 2009 január Wind at Work)
Szükséges tennünk a éghajlatváltozás ellen! Az energiaszektor nagy részben felelős az üvegházhatású gáz kibocsátás növekedéséért 2013. májusában a CO 2 légköri koncentrációja elérte a 400ppm-et Manua Loa (Hawaii) állomáson. IPCC AR4 szerint a várható T: 1.1-6 o C 2071-2100-ra EU célkitűzése: ne haladjuk meg 2 o C-ot!
Megújulók globális éves technikai potenciálja (EJ/yr) IPCC, 2011: Summary for Policymakers. In: IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation [O. Edenhofer, R. PichsMadruga, Y. Sokona, K. Seyboth, P. Matschoss, S. Kadner, T. Zwickel, P. Eickemeier, G. Hansen, S. Schlömer, C. von Stechow (eds)], Cambridge University Press. Figure SPM.XX 4
Éves átlagos szélsebesség 80m magasságban a Földön 5x5km 5
CO 2 kibocsátása teljes életciklusra Üvegházgáz-kibocsátás gco 2 egyenérték/kwh a teljes életciklusra Jacobson, 2009
Becsült ÜHG kibocsátás teljes életciklusra számolva (g CO2eq/kWh) Sathaye, J., O. Lucon, A. Rahman, J. Christensen, F. Denton, J. Fujino, G. Heath, S. Kadner, M. Mirza, H. Rudnick, A. Schlaepfer, A. Shmakin, 2011: Renewable Energy in the Context of Sustainable Energy. In IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation [O. Edenhofer, R. PichsMadruga, Y. Sokona, K. Seyboth, P. Matschoss, S. Kadner, T. Zwickel, P. Eickemeier, G. Hansen, S. Schlömer, C. von Stechow (eds)], Cambridge University Press. Figure 9.8 7
KülönbözőRES technológiák fajlagos költségeinek terjedelme Villamos energia Hőtermelés Üzemanyag IPCC, 2011: Summary for Policymakers. In: IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation [O. Edenhofer, R. PichsMadruga, Y. Sokona, K. Seyboth, P. Matschoss, S. Kadner, T. Zwickel, P. Eickemeier, G. Hansen, S. Schlömer, C. von Stechow (eds)], Cambridge University Press. Figure SPM.5 8
Szélenergia hasznosítás a világban A világban 44,6GWúj szélerőműkapacitás épült 2012-ben, az új kapacitások több mint fele Ázsiában épül. 100 országban üzemelnek ipari méretűszélerőművek, 22országban van (15 európai) 1GW feletti az installált szélerőművi kapacitás. A szélenergia megkerülhetetlen és vitathatatlanul fontos szereplőjévé vált a világ energiapiacának. A világban a 282GW szélerőműkapacitás a világ villamos energiaigényének 3%-át képes biztosítani. Európában az energiafogyasztás 7%-át adja szél. GWEC, 2013; WWEA, 2013.
Összesített szélerőmű-kapacitás a világon 1996-2012 között Forrás: GWEC, 2013 10
Évente épült szélerőmű-kapacitás a világban 1996-2012 Forrás: GWEC, 2013 11
Évente épült szélerőmű-kapacitás régiónként 2003-2012 Forrás: GWEC, 2013 12
Első10 a 2012-ben telepített szélerőmű-kapacitások alapján Forrás: GWEC, 2013 13
Szélenergia a világban 2012-ben a szélerőműfejlesztésekben Kínavolt a világon az első, bár nehéz év volt a szélenergia ipar számára. 2012 folyamán becslések alapján 13GW épült, 2012 decemberére 75GW az összes szélerőműkapacitása. 2020-ra Kína 200GW kapacitás szeretne elérni. USA 2012 évi új szélerőmű telepítései megduplázódtak előző évhez képest, mintegy 13GW épült, a hálózatra csatlakoztatott szélerőművek összes kapacitásával eléri a 60GW-ot, amely a világranglistán vezető. Kínán kívül Ázsiában 2012-ben főként Indiában épültek szélerőművek (2GW), ezzel India összkapacitása 18GW. További tervekben évi 5GW építése szerepel 2015-ig. Rekordévet zárt 2012-ben Brazília. Forrás: GWEC, 2013
Első10 az összesített telepített szélerőmű-kapacitások alapján Forrás: GWEC, 2013 15
Szélenergia hasznosítás Európában Európa egyértelműen elveszítette vezető szerepét 2010-2011-ben a pénzügyi válság miatt új szélerőmű telepítésekben visszaesés volt közel azonos új szélerőmű kapacitás épült. EWEA, 2013 16
Szélenergia hasznosítás Európában European Union EU27: 105696 MW Ebből offshore: 1166MW kb 10% European Union EU15: 99308MW European Union EU12: 6388MW Candidate Countries (TR, HR): 2492 MW EFTA (Norvégia, Svájc): 753 MW Más (Ukrajna, Faroe szigetek, Oroszo.): 296MW Total Europe: 109236 MW EWEA, 2012
Szélenergia hasznosítás Európában EWEA, 2013 18
Szélenergia hasznosítás Európában 2012-ben összesen Európában 11,6GW szélerőmű épült, ebből 1166 MW offshore szélerőmű. EWEA, 2013 19
Legnagyobb offshore szélfarm 2012 február Walney wind farm 367MW 2012 február Walney wind farm 367MW 102 Siemens SWT-3.6 2012-2013 London Array 1000MW Területe 100km 2 175db szélerőmű 2db offshore alállomás, 1db szárazföldi alállomás 450km tengeri vezeték 630MW villamosenergia termelés -480,000 háztartás energiafogyasztása 925,000t CO 2 megtakarítás http://www.telegraph.co.uk/earth/earthnews/9071998/worlds-biggest-offshore-wind-farm-opensoff-britain-as-new-minister-admits-high-cost.html 20
Offshore részarányának változása (MW) EU szélenergia piacán 2001-2012 EWEA, 2013
2010 és 2011-ben telepített szélerőmű kapacitások megoszlása EU27 2010 2011 EWEA, 2011 és EWEA, 2012 22
EU27-ben 2012-ben telepített szélerőműkapacitások megoszlása EWEA, 2013 23
Szélenergia hasznosítás Európában EU27 összesített szélerőműkapacitása 2011 végén 105.7GW. 2012 évi szárazföldi telepítésekben Németország és Olaszország volt jelentős, offshore kapacitásokban UK. A növekedés megállt Franciaországban és Spanyolországban. 2012-ben meglévőszélerőművek egy normál szeles évben EU bruttó végső energiafelhasználás 7%-át képesek fedezni. EWEA, 2013 24
Németország, Spanyolország, Dánia szerepe háttérbe szorul EWEA, 2013 25
Németország, Spanyolország, Dánia szerepe háttérbe szorul EWEA, 2013 26
Szélenergia hasznosítás Európában EU12 EU12 tagállamok közül Lengyelországnak és Romániának van 1GW feletti szélerőmű kapacitása! EWEA, 2013 alapján 27
Szélenergia hasznosítás Európában EU12 1. 2. 3. 4. Számottevő fejlesztések voltak 2012-ben az alábbi EU12 országokban: 1. Románia +950MW, 2. Lengyelország +884MW, 3.Bulgária +131MW EWEA, 2013 alapján 28
Megújulók (RES-E) hálózatra csatlakozásának megítélése EU27 tagállamokban RES Integration Project, 2012 29
Új és felszámolt erőműkapacitások megoszlása 2011-ben Európában EWEA, 2013 30
Évente épített erőművek megoszlása energiaforrásonként Európában EWEA, 2013 31
Új villamos-energiatermelőkapacitások EU-ban 2000-2012 EWEA, 2013 32
Energiaszerkezet EU-ban 2000 és 2012-ben 2000 2012 EWEA, 2013 33
A szélenergiából termelt villamos energia részaránya 2012-ben az EU-ban EWEA, 2013
A szélenergiából termelt villamos energia részarányának várhatóváltozása -EU EWEA, 2011 36
Szélerőművek jellemző tulajdonságai Szélerőmű karakterisztika <terjedelem>, tipikus érték Névleges teljesítmény (MW) <0.85-6.0>, 3.0 Rotor átmérő(m) <58-130>, 90 Fajlagos névleges teljesítmény (W/m2) <300-500>, 470 Kapacitás tényező(%) onshore/offshore <18-40>/<30-45> Kihasználási óraszám (h) onshore/offshore <1600-3500>/<2600-4000> Fajlagos éves energiatermelés (kwh/m2/év) <600-1500> Technikai rendelkezésre állás (%) <95-99>, 97.5 Grid report, 2010 37
Szélenergia hasznosítás rekordere 2007 Enercon E-126 első 7.5MW szélturbina Rated power: 7,500 kw Rotor diameter: 127 m Hub height: 135 m http://www.enercon.de/en-en/66.htm
Szélenergia hasznosítás rekordere 2007 Enercon E-126 az első 7.5 MW-os szélturbina Névleges teljesítmény: 7,500 kw, Rotorátmérő: 127 m, Súlyponti magasság: 135 m. 1. Főtengely 2. Fordító mechanizmus 3. Generátor 4. Lapátkerék csatlakozás 5. Rotor 6. Lapát http://www.enercon.de/en-en/66.htm
Szélerőműparkokjellemző tulajdonságai Szélerőmű park karakterisztika Névleges teljesítmény (MW) <1.5-500> <terjedelem>, tipikus érték Szélerőművek száma 1 néhány 100 Fajlagos teljesítmény hányad( MW/km2) offshore Fajlagos teljesítmény hányad( MW/km2) onshore <6-10> <10-15> Kapacitás tényező(%) onshore/offshore <18-40> / <30-45> Kihasználási óraszám (h) onshore/offshore <1600-3500>/<2600-4000> Fajlagos éves energiatermelés (GWh/km2/év) onshore Fajlagos éves energiatermelés (GWh/km2/év) offshore <30 40 > <20 50 > Technikai rendelkezésre állás (%) <95-99>, 97 Grid report, 2010 40
Grid report, 2010 41
A szélből termelt villamos energia fajlagos költségei 42 EWEA, 2009
A szélerőművek termelési egységköltsége a kihasználási óraszám függvényében A fejlesztések révén várható csökkenés a 2020-as és 2030-as évekre (A felső görbe a nagyobb beruházást igénylő tengeri rendszer). Wind Power Barometer EUROBSERV ER 2013. febr
Beruházási költségek várható alakulása 2050-ig 44
A szélerőművek (és a PV napelemek) fajlagos beruházási költségeinek változása A kontinentális típusoknál 2020 után jelentős változás nem várható
Árkockázat skála: a fix átvételi ártól a zöldbizonyítványig RES Integration Project, 2012 46
Szélből termelt villamos energia átvételi árai Magyarországon MEH alapján, 2013 47
Álláshelyek megoszlása az EU szélenergiaiparában Wind at Works, 2009 48
Magyarország szélenergia potenciálja Elméleti potenciál: 532,8 PJ/év Forrás: MTA Energetikai Bizottság Megújuló Energia Albizottság, 2006. Szélenergia potenciál H=75m, D=75m, E=56,85TWh (204,7PJ/év), Péves átl.=6489mw 49
Szélsebesség eloszlás 75m-en WantuchnéDobi I. et al., 2005 Wantuchné Dobi Ildikó, Konkolyné Bihari Zita, Szentimrey Tamás, Szépszó Gabriella,2005: Széltérképek Magyarországról "Szélenergia Magyarországon" 2005.01.19, Gödöllő(11-16) 50
Fajlagos szélteljesítmény (W/m 2 ) 75m magasságban Magyarországon Wantuchné Dobi I. et al., 2005 Országos potenciális energia 75 méteren: 204PJ/év Dr. Hunyár Mátyás MMT előadás 2005.10.13 OMSZ 51
EBRD, 2010 52
Évente telepített szélerőmű kapacitás Magyarországon (MW) MSZET, 2012 53
Szélerőművek földrajzi helyzete 172 db szélerőmű 329,325MW MSZET, 2011 54
Szélturbina-gyártók részvétele a magyar piacon 2011-ben MSZET, 2011 55
Szélenergiából termelt villamos energia (GWh) MSZET, 2013 56
MEH, 2013 57
Szélerőművek havi kapacitás kihasználtsága (%) és a KÁT termelés aránya (%) 58
Összes kiadott megújulós villany részarány a hazai nettó villamosenergia-termelésből 6,1% 2259 7,9% 2628 7,9% 2730 7,2% 2441 5,0% 1646 4,1% 1371 4,5% 1669 2,8% 868 0,8% 261 1,0% 326 részarány a bruttó fogyasztásból Előzetes, tájékoztató adatok 0,7% 0,9% 2,3% 4,2% 3.4% 4,1% 5,5% 6,8% 6,9% 6,0% Stróbl, 2012. február
Jelenlegi és tervezett szélerőmű projekthelyszínek MSZET, 2011 60
Megújulóenergiamennyiség, előrejelzés 62
Megújuló energiaforrások felhasználása 2010 és 2020-ban 63
2020-as szélenergia vállalások teljesítéséhez szükséges évente telepítendő szélerőmű kapacitások Magyarország 2020-ra 750MW építését vállalta. Évente átlagosan 60-90MW építése lenne kívánatos. EWEA, 2011
Tényleges és NCST-ben tervezett jövőa szélerőmű-kapacitásra és a szélből termelt áramra 65
1000 MW szélkapacitás forgatókönyv 2020 (ÜHG kibocsátás, földgázkiváltás) Szélbázisúvillamos energia termelés: 11780 GWh (összesen 2011-2020 időszakra) Földgázkiváltás: 83160 TJ (~2,5 mrd m3 ; ~750 millióusd) (összesen 2011-2020 időszakra) Környezeti hatás Elkerült CO2 kibocsátás: 4,7 milliótonna = 95 millióeur (összesen 2011-2020 időszakra; 20EUR/tonna) EU megújuló vállalásunk teljesítésében az egyik legolcsóbb áramtermelési technológia (fogyasztói terheket kevésbé növeli, mint az egyéb technológiák)
Megújulóenergiaforrások részesedése a zöldáram előállításból a jövőben Magyarországon Biogáz Biomassza és hulladék alapú Szélenergia Napenergia Geotermikus energia Vízenergia
Az EU27 országainak nemzeti cselekvési tervei által becsült és a ténylegesen várható szélerőmű-kapacitás változás Wind Power Barometer EUROBSERV ER 2013. febr
69
70
71
72
73
74
76
77
Köszönjük megtisztelő figyelmüket! tothp@sze.hu kircsi.andrea@science.unideb.hu http://www.mszet.hu 78