PE Energia Akadémia 138 Az Energiewende siralmas tíz napja 2017. január 16 és 26 a között szégyenteljesen levizsgázott a német új energiapolitika (Energiewende) keretében kierőszakolt megújuló villamosenergia termelés. Egy ezzel kapcsolatos cikk 1 és egy részletesebb elemzés 2 alapján adunk rövid ismertetést e sötét napokról. Múlt év végére a megújuló törvény (EEG) által biztosított támogatások eredményeképpen több mint 26 000 szélerőművi egység épült, összesen 50 000 MW névleges kapacitással. A megépült 1,2 millió naperőművi egység pedig 41 000 MW összkapacitást ért el. Tehát a szél+naperőművi névleges teljesítőképesség 91 000 MW, amidőn a Németországban az évi fogyasztói csúcsigény kissé 80 000 MW fölé emelkedett. Ezzel tulajdonképpen létrejött egy második erőműrendszer. Az említett kritikus időszakban (2017. jan. 16 26) a fogyasztói igény (terhelés) és a megújuló erőművek villamosenergia termelése az 1. ábra időfüggvényei szerint alakult. Az egyes mezők alulról felfelé haladva a biomassza erőművek (zöld színnel jelölve), a vízerőművek (világoskék), a tengerre telepített szélerőművek (sötétkék), a szárazföldi szélerőművek (középkék) és a naperőművek (sárga) termelését szemlélteti. Az e feletti szürke mező az atomerőművek és a hagyományos (szén, gáz, olajtüzelésű) erőművek termelése, amely alapján megállapítható, hogy a fogyasztói igényeket elsősorban, ezek fedezték, a megújulók alig rúgtak labdába. 1. ábra. Németország villamosenergia termelése (2017. jan. 16 26) 1 Daniel Wetzel: Die Dunkelflaute brinkt Deutschlands Stromversorgung aus Limit. WELTN24, 06.02.2017 2 Rolf Schuster et all: Energiewende trifft frostige Wirklichkeit. VERNUNFTKRAFT, Januar 2017 (www.vernunftkraft.de)
A magyarázat egyszerű: nem fújt a szél és felhős volt az ég. Minthogy a fogyasztói igények (terhelés) változását a piros görbe ábrázolja: látható, hogy a hagyományos erőművi termelésből még exportra is jutott (piros függvény feletti terület). Mindenesetre megállapítható, hogy ilyen (nem is ritka) meteorológiai viszonyok esetén a megújuló erőművek termelése siralmas, biztonságos áramellátás rájuk nem építhető. Mégis a klímahívő félrevezetők azt állítják, hogy a megújuló erőművek majdan az un. alaperőművi funkciót és képesek lesznek ellátni. Erre sohasem lesznek képesek. Részletes analízisek bizonyítják, hogy a mai szél és naperőművi kapacitások tízszeresre való bővítése esetén sem lennének erre képesek. Hát nézzük akkor meg egy kicsit részletesebben, hogy miképpen vizsgáztak a hagyományos erőművek ebben a kritikus időszakban. Termelésüket a 2. ábra szemlélteti, mely szerint az alaperőművi feladatot láthatóan az atomerőművek (szürke mező) és a barnaszén tüzelésű erőművek (barna) látják el. Az arányaiban jelentős funkciót betöltő kőszéntüzelésű erőművek (fekete, csúcsban 24 302 MW teljesítménnyel) már a fogyasztói igények változásának követésében is részt vesznek, de e feladatot elsősorban a legrugalmasabb gázerőművek (világoskék) látják el, ill. a csúcsidőszakokban feladatuknak megfelelően a víztározós erőművek (sötétkék mezők) segítenek be. 2. ábra. Az atomerőművek, a barnaszén és kőszénerőművek, valamint a gázerőművek és a tározós vízerőművek, majd az egyéb erőművek termelése (2017. január 16 26) Annyit azért hozzá kell fűzni, hogy e nagyszerű teljesítményhez az összes tartalékban levő hagyományos erőművet üzembe kellett helyezni. És ez azt is bizonyítja, hogy az illetékes hatóság helyesen járt el, amikor rendre nem járult hozzá mintegy 40 egység (blokk) végleges leállításához, amit az üzemeltetők kezdeményeztek a veszteséges üzemük miatt. De ehhez tudni kell, hogy e blokkok veszteséges üzeme éppen a támogatott megújuló kapacitások
felfutása miatt következett be. Bírósági ítéletek alapján az állam ma már kártérítést kénytelen fizetni, hogy e blokkokat a tulajdonosok üzemképes, bármikor indítható állapotban tartsák. E nélkül az ellátásbiztonság nem lenne garantálható. De hát, ha belegondolunk, így két párhuzamos, azaz megkettőzött erőműrendszer jött létre. Végül természetesen mindezek költségeit a fogyasztókra terhelik. Az ábra egyértelműen bizonyítja, hogy a német Energiewende ben célként megfogalmazott dekarbonizáció (azaz a hagyományos erőművek teljes kiszorítása) csupán illúzió, sem gazdaságilag, sem technológiailag nem megvalósítható. Az illúziók viszont csak addig élnek, míg meg nem hallnak. Érdemes még egy pillantást vetni a szél és naperőművek termelését, valamint az export/import alakulását (részletesebben) bemutató függvényekre (3. ábra). Ismételten megemlítjük, hogy ezek a teljesítmény értékek összesen 91 000 MW beépített teljesítőképességhez tartoznak. 3. ábra. A naperőművi (sárga), a szárazföldi (sötétkék), a tengeri (világoskék) szélerőművi termelés, valamint az export (piros) és import (zöld) teljesítmények alakulása (2017. január 15 26) Ebben a tíz napban a csúcsteljesítményük (26 án) picivel több, mint 20 000 MW, de csupán néhány percnyi időre, hogy aztán a teljesítmény ismét lezuhanjon az ábra szerint. És ezt a fantasztikus teljesítményt (tessék megkapaszkodni) 26 000 szélerőművi torony és 400 millió m 2 felületű napelem tábla biztosította. Ez valóban siralmas eredmény. De ha fricskaképpen még azt is megfigyeljük, hogy a piros mező (export) nagyjából megegyezik a megújulók termelésének területével (világoskék+sötétkék+sárga mezők), akkor arra a
felismerésre jutunk, hogy a teljes hazai fogyasztást tulajdonképpen a hagyományos erőművek fedezték. Január 24 én olyan kritikussá vált a helyzet, hogy exportra sem jutott, rövid ideig áramimportra volt szükség. Megjegyzendő azonban, hogy az export ilyen módon való alakulása elsősorban azzal magyarázható, hogy Franciaországban jelentős energiahiány lépett fel, mivel több atomerőművi egységet hatósági intézkedés miatt le kellett állítani. A bemutatott tíz nap alatt Németország villamosenergia fogyasztása kerekítve 16 milliárd kwh volt, amelynek 90 % át az atomerőművek és a hagyományos erőművek fedezték. Teljes dekarbonizáció esetén ezt a 90 % ot is a megújuló erőműveknek kellene megtermelniük, amihez a kapacitásukat a jelenlegi kapacitás sokszorosára kellene növelni, hogy ennyi energia eltárolható legyen. Ha a tárolást pl. Lithium akkumulátoros telepekkel kellene megoldani, akkor ehhez a világon, jelenleg egy év alatt gyártott akkumulátorok 42 szeresére lenne szükség. Tározós vízerőművek alkalmazását feltételezve pedig 2800, egyenként 1000 MW teljesítőképességű ilyen vízerőművet kellene megépíteni (ami egyébként ma csúcstechnológiának tekinthető, egy ilyen nagyságú tározós vízerőmű már üzemel). Ehhez Németországban még elegendő topológiai adottság sincsen, nem beszélve a hatalmas beruházási költségekről (ezer milliárd eurós nagyságrendről van szó!). Belátható, hogy a teljes dekarbonizáció csupán egy makacs illúzió. Ilyen helyzetekre természetesen a tőzsdei áramárak is hektikusan reagálnak, amint 4. ábrán látható. Itt a piros függvény a fogyasztói igények (terhelés) változását, a sötétkék mező pedig az atomerőművi + hagyományos erőművi termelést ábrázolja, a világoskék függvény alapján a tőzsdei áramár alakulása követhető. 4. ábra. Az energiatermelés és a tőzsdei áramár (világoskék) változása Egyrészt jól megfigyelhető a nappali, ill. éjszakai árak jelentős változása, másrészt az árak kiszámíthatatlansága. Amíg jan. 21 22 23 án az ár 40 / MWh alá csökkent (jobb oldali
skála), 24 én, az említett kritikus napon felugrott 163,52 /MWh ra. A számítógépes kereskedői rendszerek ellenére ez már nem tekinthető normálisnak, ill. éppen a számítás és informatikai rendszerek magas fokú kiépítettsége miatt válik ilyen abnormálissá. De hát ez a korszerű kereskedés. Problémák azonban nem csak akkor adódnak, ha nem fúj a szél, hanem akkor is a nagyon fúj. Az 5. ábra példaképpen 2016. nov. 17 e és 20 a közötti napokhoz tartozó áramtermelési függvényeket szemlélteti. A bordó mező a fogyasztói terhelés alakulását, a világoskék a tengeri szélerőművek, a sötétkék a szárazföldi szélerőművek és a sárga színű mező a naperőművek termelését ábrázolja. A szaggatott görbe alapján a tőzsdei áramár alakulása követhető (jobb oldali skála). November 20 án (hét végén) kisebb a fogyasztás, de jók voltak a szélviszonyok, és a nap is viszonylag szépen sütött, ezért energia felesleg keletkezett, aminek következtében negatív áramárak alakultak ki a tőzsdén. Ilyenkor a fogyasztóknak fizetnek a többlet energia átvételéért. 5. ábra. A fogyasztás, a megújuló termelés és a tőzsdei áramárak alakulása kedvező széljárás esetén (2016. nov. 17 20.) A negatív tőzsdei ár e napon 14 órakor elérte a 30,41 /MWh (3,04 cent/kwh) legmélyebb értékét. A tőzsde napi vesztesége 1 606 594 volt, amit a fogyasztókkal fizettetnek meg. A megújuló erőművek által termelt energiára a megújuló törvény (EEG) átvételi kötelezettséget ír elő. Az átvételi ár: naperőművek esetében 325 /MWh (32,5 cent/kwh), tengeri szélerőművek esetén 155 /MWh és szárazföldi szélerőművek esetén 80 /MWh. Amennyiben túltermelés esetén a hálózatüzemeltető szükségintézkedésként leállíttat egyes szélerőműveket, a bevétel kiesést meg kell térítenie. Mindezeket a fogyasztói árakba beépítik. Ez a bizonyos nov. 20 ai nap a fogyasztóknak összesen 75,83 millió euróba került. Meg kell jegyezni, hogy a hagyományos erőművek, és különösen az atomerőművek
lényegesen olcsóbban termelik a villamos energiát. Megdöbbentően magasak ezek a kötelező átvételi árak. Összehasonlításul: a hagyományosok közül a legmagasabb termelési költséggel a gáztüzelésű erőművek rendelkeznek, amely a jelenlegi gázárak mellett átlagosan 8 cent/kwh. Az Energiewende keretében egyre nő a szél és naperőművek beépített kapacitása, aminek következtében egyre nő a túltermelési időszakok gyakorisága. Ez könnyen belátható a 6. ábra alapján, amely a 2011 2016 os évekre mutatja be a szél és naperőművi termelést (kék, ill. sárga csúcsok), ill. egymás alatt a fogyasztói igény havi maximális, közepes és minimális értékeinek lépcsős függvényeit. 6. ábra. A szélerőművi (kék) és a naperőművi (sárga) termelés, valamint a havi maximális, közepes és minimális terhelési értékek változása (2011 2016) A folytonosan emelkedő görbe a szél+naperőművi beépített teljesítőképesség, időközben egyre növekvő értékét mutatja. Ennek megfelelően az ábrán jobb felé haladva egyre magasabbak a megújuló teljesítmény csúcsok, és ez által egyre közelebb, sőt átfedésbe kerülnek a minimális terhelési görbével. Mind ahányszor ez bekövetkezik, szükségszerűen túltermelés (energiafelesleg) lép fel, mivel a széntüzelésű erőművekkel és az atomerőművekkel nem lehet ilyen rövid időszakokra leállni, majd újraindulni, ill. teljesítményüket nem lehet (biztonsági okokból) az üzemviteli szabályzatukban rögzített minimális teljesítményük alá csökkenteni. Ilyenkor nagy gond, hogy mit lehet kezdeni a felesleges energiával? Hát odaajándékozzák a szomszédos népeknek. Ugyanis ezzel magyarázható a tőzsdei nagykereskedelmi áramárak évek óta tartó csökkenése, amint 7. ábrán látható. Öt év alatt a nagykereskedelmi tőzsdei áramár 62 % al csökkent.
7. ábra. A nagykereskedelmi tőzsdei áramárak változása ( /MWh) Ahogy nő a szél és naperőművek kapacitása, egyre több a felesleges ( értéktelen ) energia, aminek következtében csökken a tőzsdei áramár. A szomszédos országok egyelőre örülnek az alacsony importáraknak, de vajon meddig tarthat ez a dínom dánom? A válasz egyszerű: amíg a német áramfogyasztók rá nem ébrednek, hogy ők finanszírozzák az olcsó áramot. Ősszel parlamenti választások lesznek, amikor majd szavazatukkal az Energiewende ről is véleményt fognak nyilvánítani. Végül szólni kell még röviden a vázolt helyzet ellátás biztonsági következményeiről. Ahogy nő a szél és naperőművek beépített kapacitása, úgy romlik fokozatosan a biztonságos áramellátás. Az ismertetett kritikus időszakokban már ma is nehéz garantálni az energiarendszer stabilitását. Egyre nehezebb elkerülni egyes magasfeszültségű távvezeték szakaszok túlterhelődését. Máris nagyon hiányoznak az északi tengerparttól a déli tartományokba vezető új nagyteljesítményű vezetékek, amelyeknek megépítése egyre csak késik. Múlt évben a kormány (a tiltakozások miatt) úgy döntött, hogy lényegesen drágább (egyenáramú) földkábeleket fognak lefektetni. A kockázatok növekedése jól lemérhető a rendszerstabilitás fenntartása érdekében szükségessé váló un. szükség ( Redispatch ) intézkedések számának emelkedése alapján. A 8. ábra oszlopos diagramja ezen intézkedések éves időtartamainak növekedését ábrázolja. Öt év alatt e mutató kereken tízszeresére növekedett. A beavatkozások száma ugyanezen idő alatt pedig évi 141 ről 6171 re emelkedett. Ilyen jellegzetes intézkedés pl. egyes szélerőművi tornyok leállítása, az északi tartományokban a hagyományos erőművi blokkok visszaterhelése, és esetleg ezzel párhuzamosan a déli tartományokban a hagyományos blokkok felterhelése (energiafelesleg esetén). Vicces, de így igaz.
8. ábra. A szükségintézkedések összes időtartamainak (óra/év) növekedése Szakmai berkekben egyre gyakrabban, de már a széles nyilvánosságban (számos újságcikkben) szóba kerül egy esetlegesen bekövetkező rendszerkiesés vagy akár rendszerösszeomlás ( Blackout ) veszélye, az említett rendszerstabilitási problémák következményeként. A szél és naperőművi kapacitások további kiépítésével exponenciális jelleggel nő a Blackout szituációk veszélye írja a hivatkozott elemzés. Egy ilyen rendszerösszeomlás bekövetkezésekor számos gazdasági, társadalmi és politikai következménnyel kell számolni. Ébredj Németország! A tűzzel nem szabad játszani. Maradjon a tűz csak a békés energia forrása! (Petz Ernő, 2017. 02. 19.)