Our Earth is a fragile planet that we must work hard to protect for many future generations to enjoy. We can protect our planet only if we work together. Dr. Julian M. Earls, NASA A 2014-es év elején döntően tematizálta a magyarországi energetikai fórumokat a január 14- én bejelentett megállapodás, melynek értelmében az orosz Roszatom két új reaktort épít Pakson. A téma hazai súlyát jól jelzi az a vita, mely a beruházást támogató és az azt ellenző felek között az elmúlt hetekben megindult. A WEC HYPE örömmel tapasztalta a hazai energetikai szakmának a téma kapcsán mutatott aktivitását, sajnálatosnak találja ugyanakkor, hogy olyan írások is napvilágot láttak ezen időszakban, melyek szakmai tartalma helytelen eredményeket és téves következtetéseket tartalmaz, ezáltal félrevezetheti az olvasóközönséget. Ezek egyike az atomenergiainfo.hu portálon január 8-án közzétett Atomerőmű által termelt villamos energia kiváltásának elvi alternatívái címet viselő írás. A cikk több, egymáshoz lazán kapcsolódó számítást mutat be, melyek célja kettős: egyrészt illusztrálják, hogy a jelenleg üzemben lévő Paksi Atomerőmű helyét hogyan, és milyen költségekkel lehetne pótolni a magyar villamosenergiarendszerben, másrészt bemutatják egy új atomerőmű beruházás költségigényét. A Paksi Atomerőmű villamosenergia-termelésének kiváltása A cikkben szereplő számítások első csoportját a Paksi Atomerőmű villamosenergia-termelésének kiváltását lehetővé tevő erőművi kapacitásmennyiségek számítása adja. A szerzőhöz hasonlóan a WEC HYPE is a MEKH és a MAVIR Zrt. által kiadott A magyar villamosenergia-rendszer (VER) 2012. évi statisztikai adatai című kiadványát veszi alapul a következő számításokhoz: Magyarország teljes villamosenergiafelhasználása a 2012-es évben 42 374 GWh volt, mely 34 408 GWh bruttó hazai termelésből és 7 966 GWh importból állt össze. Amennyiben a hazai erőműveket a felhasznált energiahordozók szerint kívánjuk csoportosítani, a legnagyobb súllyal egyetlen hazai atomerőművünk, Paks szerepel. 15 793 GWh villamosenergia-termelése a hazai termelés 45,9%-át, a hazai felhasználás 37,27%-át adta. Földgáztüzelésű erőműveink együttes termelése 9 196 GWh volt, ez az ország termelésének 26,73%-a, a felhasználásnak 21,7%- a. A dobogó harmadik fokán széntüzelésű erőműveink állnak, melyek 6 343 GWh-s összegzett termelése 18,43%-os termelési és 14,97%-os felhasználásbeli részarányt jelent. Ezen számoktól lényegesen elmaradnak a hulladékra vagy megújuló energiaforrásokra alapozott erőműveink. Érdemes megjegyezni, hogy a szélerőművek energiatermelésének nagyságát illetően a VER statisztika két különböző számot is szolgáltat, hiszen míg a 42. oldalon 771 GWh szerepel, addig a 43. oldalon már csak 754 GWh. Mivel a MEKH által kiadott 2012. évi KÁT beszámoló az előbbi adatot erősíti meg, ezzel számolva elmondható, hogy a magyarországi szélerőművek a hazai villamosenergia-termelés 2,24%-át és a felhasználás 1,82%-át adták. A számok ismeretében első célunk, hogy megbecsüljük, mekkora kapacitásra lenne szükségünk az egyes erőmű technológiákból ahhoz, hogy a Paksi Atomerőmű villamosenergiatermelését pótolni tudjuk.
8,45% 18,43% 26,73% 0,49% hasadóanyag 45,90% földgáz szén 1. ábra: villamos energia előállítására felhasznált energiahordozók aránya a magyarországi termelésben import hasadóanyag földgáz hulladék és megújuló szén hulladék és megújuló folyékony tüzelőanyag 14,97% 21,70% 6,86% 0,40% 18,80% 37,27% 2. ábra: villamosenergia-felhasználás a felhasznált energiahordozók arányában Napelemek esetén a cikkben szereplő 1100 kwh éves villamosenergia-termelés kapcsán meg kell jegyezni, hogy ez Magyarország esetében az optimálisan elhelyezett (déli tájolású, megfelelő dőlésszögű) panelek esetén fog teljesülni. A 12,56%-os éves kihasználtság miatt ez 14 354 MW új napelemes kapacitás létesítését tenné szükségessé. Nagyságrendnyi tévedést jelent azonban a cikk azon állítása, miszerint több mint 700 km 2 területet kellene napelemekkel lefedni. A napjainkban elterjedten használt polikristályos napelem panelek kb. 250 W-os teljesítménnyel rendelkeznek, felületük pedig nettó 1,5 m 2, tehát minden kw új kapacitás helyigénye 6 m 2 -el becsülhető. Az imént számolt 14 354 MWos összkapacitás esetén tehát 86,124 km 2 -es nettó helyigényről beszélhetünk csak. Amennyiben az ilyen jellegű napelemes beruházások a legtöbb hazai szakmai szervezet ajánlásával szemben nem háztartási méretű kiserőművek formájában valósulnának meg, hanem zöld- vagy barnamezős beruházásként, ebben az esetben is jelentős különbségről beszélhetünk. Az Egyesült Államokbeli NREL (National Renewable Energy Laboratory) által végzett felmérések szerint az 1 és 20 MW közötti névleges teljesítményű napelemes beruházások helyigénye még a legkevésbé hatékony rögzített táblás megoldásnál is kb. 45 MW/km 2. Ezzel az értékkel számolva az elvi helyettesítést 319 km 2 -t kapunk, mely még mindig nem éri el a cikkben említett mennyiség felét jóllehet alacsony hatásfokú és a hazai viszonyokhoz kevéssé illeszkedő elhelyezést feltételeztünk. Amennyiben szélerőművekkel szeretnénk kiváltani az atomerőmű villamosenergia-termelését, mindenképpen érdemes több évre visszamenőleg elemezni a hazai szélerőművek kihasználtsági adatait. A 2012-es rekordévben a magyar szélerőművek összesített kihasználtsága 26%-ot ért el, közel 5%-kal meghaladva a 2011-es értéket. Amennyiben jelentős mennyiségű új szélerőmű telepítésére kerülne sor, ezen értékek további növekedése lenne prognosztizálható: az elmúlt 10 évben a technológiai fejlődésnek köszönhetően másfélszeresére nőtt a szélerőművek átlagos kihasználtsága, és további fejlesztésekkel ez a trend folytatódhat. A WEC HYPE számításai során 25%-os értékkel becsülte a szélerőművek éves kihasználtságát, melynek eredményeként az atomerőmű villamosenergia-termelésének kiváltására 7 211 MW új kapacitásra lenne szükség. Ami a szélerőművek helyigényét illeti, az több, mint kétszerese lenne a napelemekének, azonban az eltérő kialakítás miatt az ilyen jellegű összehasonlítás nem tekinthető mérvadónak. A hagyományos, fosszilis tüzelőanyagra alapozott erőművi technológiák vizsgálatakor a cikk már nem a villamosenergia-termelés nagyságát, hanem az erőművi kapacitást kívánja helyettesíteni. Mivel mind a gáz-, mind a széntüzelés esetén 2 000 MW-os új kapacitással számol, feltételezhető, hogy mindkét technológia kihasználtsága a Paksi Atomerőműével megegyező szintű. A 2012. évi adatokra támaszkodva az ország gáztüzelésű erőművei 85 064 TJ földgázt használtak fel 9 196 GWh villamosenergia-termeléshez. Paks 15 793 GWh termelésének kiváltásához a hazai erőműpark technológiai színvonalán 146 086 TJ földgázra lenne szükség, melynek térfogata (34 MJ/m 3 -el számolva) 4,3 Mrd m 3 lenne. Elmondható tehát, hogy egy ilyen elvi átállás valóban másfélszeresére növelné az ország teljes földgázfogyasztását, és mintegy megduplázná az erőművek felhasználását, jelentősen hozzájárulva
az importfüggőség növekedéséhez. (Nem szabad figyelmen kívül hagynunk persze azt sem, hogy jelenleg az atomerőművi üzemanyagot is külföldről szerezzük be.) Más értékek adódnak viszont, ha új erőmű technológiákban gondolkodunk: egy 1 000 MW-os teljesítményű, évente 6 600 órát üzemelő (6 600 GWh/év termelés) kombinált ciklusú gázturbinás erőmű tüzelőanyag-igénye kb. 920 000 t földgáz. Paks kiváltásához így kb. 2,2 Mt földgázra lenne szükségünk, mely (0,68 kg/m 3 -el számolva) 3,23 Mrd m 3 -t jelent, ami jelentős csökkenés az előző szcenárióhoz képest. Téves azonban az a sugallat, mely szerint szénerőművek építése esetén is jelentősen nőne az importfüggőségünk. Bár a cikk szerzője az alacsony készletekkel bíró feketeszént jelöli meg egy lehetséges helyettesítő erőmű tüzelőanyagának, amennyiben hazánk szénerőművek építéséről döntene, a fűtőelemekkel összehasonlítva jóval több szereplős piacon, versenyképes árakon beszerezhető nemzetközi szén mellett jelentős hazai lignitállomány áll rendelkezésre. A jelenleg üzemelő technológiák viszonylatában egy 1 000 MW-os teljesítményű, évente 6 600 órát üzemelő lignit erőmű tüzelőanyag igénye kb. 7 600 000 t. Ez a jelenlegi hazai kitermeléssel közel megegyező volumen, így Paks helyettesítése esetén a visontai és a bükkábrányi bányaüzemek kitermelését a jelenlegi szint közel háromszorosára kellene növelnünk, illetve nagyobb hangsúlyt kaphat új bányák (például Sajóbábony) nyitása. A szén-dioxid kibocsátás kérdésének vizsgálatakor ugyanakkor hangsúlyoznunk kell, hogy a tisztaszén technológia minden bizonnyal jelentősen fog fejlődni a következő évtizedekben. Szabályozási tartalékok A cikkben több alkalommal is említésre kerül a különböző erőmű technológiák a villamosenergiarendszerben tartandó szabályozási tartalékok mennyiségére gyakorolt hatása, azonban ennek kapcsán is több téves és/vagy pontatlan állítással találkozhatunk. A szerző két, egymástól jelentősen különböző fogalmat is tartalék szóval illet. Közismert, és valóban igaz, hogy az időjárásfüggő megújuló erőművek (nap és szél) termelése igen változékony, így rendszerintegrációjuk jelentős nehézségeket jelent a hagyományos erőmű technológiákéhoz képest. A legnagyobb problémát az ilyen technológiák alacsony kihasználási óraszáma jelenti, azaz kapacitásukhoz képest viszonylag alacsony az általuk termelt villamos energia mennyisége; ennek következtében ahhoz, hogy kellő mennyiségű villamos energiát tudjunk előállítani, többlet kapacitások beépítése szükséges. A szerző szintén tartalék szóval utal a rendszerszintű szabályozási tartalékokra is, melyek feladata a villamosenergia-rendszer hatásosteljesítmény-frekvencia egyensúlyának fenntartása. Az európai szinkron együttjáró villamosenergia-rendszer (ENTSO-E) tagországaira ezen rendszerszintű tartalékok (primer, szekunder és tercier) vonatkozásában szigorú előírások élnek. Ilyen jellegű tartalékokkal azonban akkor is kell rendelkeznünk, ha szélsőséges esetet nézve csak atomerőművek vannak a rendszerben. A tervezett új, 1200 MW-os paksi blokkok 700 MW-tal lesznek nagyobb teljesítményűek, mint a jelenlegi egységek, ennek következtében pedig legalább 700 MW-nyi új tercier szabályozási tartalék kiépítése lesz szükséges, hiszen az ENTSO-E előírásai szerint a tercier tartalék nagyságát minden esetben a legnagyobb erőművi blokk mérete határozza meg. Mivel ezen tartaléknak 15 percen belül igénybe vehetőnek is kell lennie, csak bizonyos erőmű technológiák jelenthetnek megoldást. Nemzetközi tanulmányok állnak rendelkezésre azzal kapcsolatban, hogy a szélerőművek térnyerése milyen mértékben emelte meg a rendszerben tartandó szabályozási tartalékok nagyságát. Elmondható, hogy amennyiben a villamosenergia-termelés kb. 25%-a származik szélerőművekből, akkor azok beépített kapacitásának kb. 8%-ának megfelelő többlet szabályozási kapacitás igény merül fel. Amennyiben tehát a Paksi Atomerőmű által elért 46%-os részaránynak megfelelő villamosenergiamennyiségre számolunk, (melyhez az előzőekben 7 211 MW kapacitást feltételeztünk), lineáris összefüggéssel kb. 1 100 MW-nyi többlet szabályozási tartalékra van szükségünk. Bár hasonló, átfogó tanulmány még nem készült a napelemes rendszerekkel kapcsolatban, azok jobb tervezhetősége miatt joggal feltételezhetjük, hogy a többlet szabályozási tartalékok mennyisége nem lesz nagyságrendileg nagyobb, mint a szélerőművek esetén, és biztosan elmarad a cikkben írt 87%-os aránytól. Figyelembe kell természetesen vennünk azt is, hogy az
üzemeltetési tapasztalatok alapján nap- és szélerőművek együttes alkalmazása kedvezően hat a szabályozási tartalékok nagyságára. Költségek A cikkben olvasható okfejtések közül a beruházási és üzemeltetési költségek számítása súlyos elvi hibán alapul. Teljesen téves kiindulás ugyanis új (létesítendő) és üzemelő (létesített) erőművek üzemeltetési költségeit összehasonlítani. Tény, hogy jelenleg Magyarország legolcsóbban termelő erőműve a Paksi Atomerőmű, melynek kwh-ra vetített költségei lényegesen alulmúlják a többi erőmű (nem csak a megújulók) hasonló paramétereit. Nem szabad elfelejtenünk azonban, hogy ez a kedvező ár nagyrészt annak köszönhető, hogy az erőmű már teljesítette pénzügyi élettartamát. Ezt az összeget kizárólag olyan erőmű üzemeltetési költségeivel lenne szabad összevetni, melyek ezt az elvárást szintén teljesítették. Amennyiben viszont jelenleg telepítendő megújulós beruházásokkal szeretnénk összehasonlítást végezni, abban az esetben a jelenlegi atomerőmű költségeket kell figyelembe vennünk, ebben az esetben pedig közel sem ennyire egyoldalú az eredmény. A világon számos szervezet publikál rendszeresen adatokat erőművek élettartamra vonatkozó költségeiről (LCOE). A WEC és partnere, a Bloomberg New Energy Finance legutóbbi (2013. Q2) adatai szerint az élettartamra vetített költségek a következők szerint alakulnak: atomerőmű 91-147 USD/MWh (középérték 94), CCGT erőmű 60-140 USD/MWh (69), szénerőmű 35-172 USD/MWh (80), vízerőmű 19-314 USD/MWh (65), napelem 79-439 USD/MWh (125), szélerőmű 47-136 USD/MWh (80). A leendő paksi beruházás kapcsán igen hasonló eredményre jutott a REKK tanulmánya is, mely különböző peremfeltételek mellett több konstrukciót is vizsgálva kb. 100 EUR/MWh-t eredményezett. A fentiek ismeretében megdöbbentő az atomenergiainfo.hu oldal másik cikkében (Kiszámoltuk Paks II. áramának árát) szereplő körülbelül 17 Ft/kWh-ás (ön)költség. Az atomerőművek által termelt villamos energia költségének körülbelül 65%-át teszi ki a fajlagos beruházási költség, amely a Paks II. projekt esetében meghaladja a 4 000 EUR/kW-t. Az építő törökországi projektjének tervezett összköltsége (így a fenti fajlagos költsége is) körülbelül 20%-kal marad el a paksiétól, ugyanakkor a szerződésekben (15 évre és a teljesítmények 50%-ára) rögzített garantált átvételi ár (123,5 USD/MWh) jelentősen meghaladja ezt az értéket. Ezen adatok alapján nem állja meg helyét a cikk azon állítása, miszerint a megújuló bázisú erőművek az atomerőművi árnál közel háromszor drágábban termelnek. Tovább árnyalja a képet, hogy jelenlegi ismereteink szerint Paks II közel 10 év múlva fog üzembe állni, ezen idő alatt pedig a tanulási görbék szerint több megújuló technológia (elsősorban a napelemek) költségeiben és hatékonyságában további radikális fejlődés várható. Feltételezve, hogy egy atomerőművi beruházásnak megfelelő energiatermelésre képes napelemes beruházásban gondolkodunk, annak megvalósítása is több évre nyúlna el, így a jelenlegi költségek felhasználásával egyértelműen felső becslést tudnánk csak adni. 3. ábra: 2013 Q2 Levelised Cost of Electricity [USD/MWh], WEC/BNEF
Járulékos beruházások Az új erőmű kapacitások ahogy azt már korábban említettük többlet beruházásokat tesznek szükségessé, legyen szó akár a jelenlegi atomerőmű kiváltásáról, akár új telepítésekről. A cikk e tekintetben is részben téves megállapításokat tesz. Nem vitatható, hogy több ezer MW-nyi napelem vagy szélerőmű építése hálózatfejlesztést igényelne, azonban ha a szakmai szervezetek által támogatott, háztartási méretű egységekben gondolkodunk, ez a fejlesztés elsősorban a kis- és középfeszültségű elosztóhálózatot érintené. Szélerőmű-parkok esetén pedig a leggyakrabban közös középfeszültségű alállomásokról, és ezeket gerinchálózatba bekötő középfeszültségű célvezetékekről beszélhetünk. A szerző szerint a paksi telephely esetében nincs szükség jelentős hálózatfejlesztésekre. 2009-ben az Erőterv részletes vizsgálatokat végzett a paksi telephelyen megvalósuló bővítés által igényelt hálózatfejlesztésekkel kapcsolatban. A három vizsgált opció közül a várhatóan megvalósuló blokkok méretéhez a 2x1 000 MW-os szcenárió áll a legközelebb, melynek hálózatfejlesztési költségei 2009-es árakon 20-26 Mrd Ft-ban kerültek meghatározásra. Bár a teljes beruházás költségeihez mérve viszonylag kis tételről beszélünk, semmi nem indokolja az összeg figyelmen kívül hagyását. Hasonlóan közelíthetjük meg az energiatárolás kérdését is. Akár a MAVIR kapacitásterveit, akár az Energiastratégiát nézzük, a szakma egyöntetű véleménye, hogy szükség van a szabályozható erőmű kapacitás és/vagy az energiatárolás mennyiségének növelésére rendszerszinten ez független attól, hogy atomerőművet építünk, vagy más energiaforrásokra (is) alapozzuk jövőnket. Mivel több évtizedes távlatokról beszélünk, a hagyományos és Magyarországon alacsony elfogadottsággal rendelkező szivattyús-tározós erőművek mellett mindenképpen gondolnunk kell az elosztott energiatárolás nyújtotta lehetőségekre. A szolgáltatók által létesített néhány 10 MW-os telepek mellett vélhetően a lakossági, illetve az elektromos közlekedési infrastruktúra szerepe sem lesz elhanyagolható, az ezen eszközök által rendszerszinten is megjelenő hasznok pedig jótékonyan hatnak majd a beruházási költségekre is. Záró gondolatok Magyarországon napjainkban a szakma és az ország politikai vezetése és a lakosság többsége egyetért a paksi bővítés kérdésében, jóllehet utóbbit erősen megosztják az eddig napvilágot látott részletek. Erőmű portfoliónk jelentős része életciklusának végéhez közeledik, az új kapacitások beépítése így elengedhetetlen. Mivel ezen kapacitások egy részének alaperőműként kell üzemelnie, logikus lépés az atomerőmű esetleges bővítése. A WEC HYPE nem ellenzi a paksi bővítést, cikkünk sem ezt a célt szolgálja. Hitvallásunk szerint azonban kiemelt fontosságú a műszaki és szakmai kérdések tisztázása, a közvélemény félretájékoztatásának megakadályozása, valamint lehetőségeinkhez és képességeinkhez mérten a korrekt, objektív szakmai tájékoztatás. Szakmai felelősségünknek tartjuk, hogy a nem energetikai szakemberek is megértsék ezeket a vitákat, valós, hiteles információk alapján formáljanak véleményt és foglaljanak állást. Véleményünk szerint a társadalom tanácstalanságát több tényező okozza együttesen, melyeken érdemes lehet elgondolkodni: A beruházás előkészítése és a nemzetközi tender kiírása helyett egy, a szakmát is meglepő, hirtelen megállapodás született, melynek gazdasági és műszaki tartalma nagyrészt nem ismert. Meggyőződésünk, hogy a bővítés feltételeinek kidolgozásában, a hatástanulmányok elkészítésében szakemberek vettek részt. Több mint szokatlan, hogy ezen anyagok döntő többsége titkosított, nyilvánosan nem hozzáférhető. A Nemzeti Megújuló Energia Cselekvési Tervben foglaltak szerint a Magyarország által vállalt kötelezettségek egyre égetőbbek. Ennek tükrében egy, a magyar energetikát több évtizedre meghatározó, 3 750 Mrd Ft-os beruházás (háztartásonként mintegy 1 millió Ft) jelentősen vissza is vetheti az EU 20/20/20-as vállalások szerinti ígéreteket, kötelezettségeket, törekvéseket. A megbízható, minőségi villamos energia szolgáltatás mindannyiunk közös érdeke. A
magyar szakemberek, mérnökök, technikusok munkájának köszönhetően a magyar villamosenergia-ellátás magas színvonalon üzemel, több mint 60 éve. Ahhoz, hogy ez továbbra is fennmaradjon, új erőművi blokkok telepítésén kívül szükség van a szakemberekbe vetett bizalomra is. Ez nem Paks, az atomerőmű, vagy a WEC HYPE érdeke. Ez Magyarország érdeke. WEC Hungarian Young Professionals in Energy 2014. február