Villamosenergia - minőség és Szolgáltatói Útmutató Elosztott energiatermelés és megújuló energiaforrások 8.1 Általános elvek E.ON Renewables
Elosztott energiatermelés és megújuló energiaforrások Általános elvek Rob van Gerwen KEMA Nederland BV 2006. november Magyar Rézpiaci Központ Hungarian Copper Promotion Centre (HCPC) A Magyar Rézpiaci Központ a réztermelők és feldolgozók által támogatott non-profit szervezet, amelynek célja a réz és a rézötvözetek használatának, valamint helyes és hatékony alkalmazásának elősegítése. A szolgáltatások, beleértve a műszaki tanácsadást és információs adatközlést, mindazok rendelkezésére állnak, akik bármilyen vonatkozásban érdekeltek a réz felhasználásában. Az egyesülés összeköttetést teremt a kutatás és a felhasználó ipar között, és szoros kapcsolatot tart fenn a világ többi a rézpiac fejlesztésén tevékenykedő- szervezetével. Európai Réz Intézet European Copper Institute (ECI) Az Európai Réz Intézet az ICA (International Copper Association) és az IWCC (International Wrought Copper Council) támogató tagjai által létrehozott szervezet. Tagjain keresztül az ECI a világ legnagyobb réztermelői és Európa vezető réztermék gyártói nevében dolgozik a réztermékek európai piacfejlesztésén. Az 1996 januárjában megalakult ECI-t tíz Rézpiac Fejlesztési Egyesület (CDA-k) hálózata támogatja a Benelux államokban, Franciaországban, Németországban, Görögországban, Magyarországon, Olaszországban, Lengyelországban, Skandináviában, Spanyolországban és az Egyesült Királyságban. Ezen tevékenység folytatása azon erőfeszítéseknek, amelyeket az 1959-ben alakult Copper Products Development Association (CPDA) és az 1961-ben alakult International Copper Research Association (INCRA) kezdeményezett. Figyelmeztetés A Magyar Rézpiaci Központ és az Európai Réz Intézet elhárítja a felelősséget bármilyen közvetlen, közvetett, okozati, vagy véletlenszerű meghibásodásért, amely az ebben a kiadványban közölt információk felhasználásából, vagy az információk illetve a közölt adatok fel nem használhatóságából eredhetnek. Szerzői jog : Copper Development Association (CDA) Magyar fordítás: Magyar Rézpiaci Központ A kiadvány anyagának másolása, terjesztése engedélyezett, feltéve, hogy az teljes terjedelemben, a forrás megjelölésével történik. Magyar Rézpiaci Központ H-1053 Budapest, Képíró u. 9. Magyarország Tel: (+36 1) 266 48 10 Fax: (+36 1) 266 48 04 E-mail: info@hcpcinfo.org Web: www.rezinfo.hu
Elosztott energiatermelés (DG) és megújuló energiaforrások (RES) Általános elvek Összefoglalás Az elosztott energiatermelésre (Distributed Generation, DG) és a megújuló energiaforrásokra (Renewable Energy Sources, RES) Európában nagy figyelmet fordítanak. Mindkettőre úgy tekintenek, mint amelyek segítenek csökkenteni az importált fosszilis energiahordozóktól való függőséget és az üvegházhatást okozó gázok kibocsátását. Az elosztott energiatermelés lehetővé teszi a villamos energia helyben történő előállítását, és kapcsolt energiatermelés esetén az ipari folyamatok vagy a fűtés hőigényét is. Az elosztott energiatermelés és a megújuló energiaforrások gazdaságossága sok tényezőtől függ. A legfontosabb költségek a kezdeti beruházási költségek, az üzemanyagárak, az energia árak (villamos és hő) és a villamos hálózatra való csatlakozás költségei. A megújuló energiaforrásokból termelt villamos energia ára a biomassza esetén a legolcsóbb, ezt követi a szárazföldi szél- és vízenergia, míg a napelemek a legdrágábbak. Sok ország támogatja a megújuló energiaforrások felhasználását, így a napenergiáét is. Az elosztott energiatermelés és a megújuló energiaforrások életképességét nagymértékben az EU és a nemzeti politikai döntésektől függő szabályozások és támogatások határozzák meg. Ahhoz, hogy az elosztott energiatermelés és a megújuló energiaforrások területén további jelentős beruházások szülessenek, stabil energiapolitikára van szükség. Bevezetés Az elosztott energiatermelés és a megújuló energiaforrások kiemelt szerepet játszanak Európában. Mindkettőt a következő két cél elérése szempontjából tartják fontosnak: Európa energiaellátásának nagyobb biztonsága, mivel segítségükkel csökkenthető az importált fosszilis energiahordozóktól való függőség, mint amilyen az olaj, a földgáz és a szén A fosszilis energiahordozók elégetése során keletkező üvegházhatást okozó gázok, különösen a széndioxid kibocsátásának csökkentése. Ez a cikk az elosztott energiatermelés és a megújuló energiaforrások általános kérdéseit tekinti át. Ennek a fejezetnek a többi cikke foglalkozik részletesen az elosztott energiatermelés és a megújuló energiaforrások egyes területeivel. Jelen Útmutató 7. fejezete az ésszerű energiafelhasználás és az energiával való takarékoskodás lehetőségeit tárgyalja. Először is meg kell határoznunk, hogy mit értünk az elosztott energiatermelés és a megújuló energiaforrások kifejezések alatt, és be kell vezetnünk az ezekkel kapcsolatban gyakran használt kombinált hő- és villamosenergia-termelés (Combined Heat and Power, CHP) valamint az elosztott energiaforrások (Distributed Energy Resources, DER) kifejezéseket. A megújuló energiaforrások olyan, soha ki nem merülő természetes energiaforrások, mint a nap és a szél. A megújuló energiarendszerek ezeket a természetes energiaforrásokat alakítják át könnyen felhasználható energiává (villamos- és hőenergiává). A megújuló energiarendszerek alatt gyakran csak a villamos energia termelését értjük, jóllehet többek között pl. a fűtésre felhasználható hőtermelés szintén lehetséges (geotermikus energia, napkollektor). Ez a cikk azonban a megújuló energiarendszerekkel csak a villamosenergiatermelés szempontjából foglalkozik (RES-E). A megújuló energiaforrásokból termelt villamos energiával kapcsolatos európai irányelv [1] szerint a megújuló energiaforrások a következők: Vízenergia Biomassza (szilárd anyagok, bio-üzemanyagok, hulladékokból és szennyvízkezelőkből származó gázok, biogázok) Szél Nap (fényelektromos, hőelektromos) Geotermikus Hullám- és árapály energia Biológiailag lebontható hulladék. Az elosztott energiatermelésre számos meghatározás létezik [2, 3, 4]. A megújuló energiaforrásokkal kapcsolatban az elosztott energiatermelés rendszerint a villamos energiát (és esetleg hőenergiát) előállító rendszerekre vonatkozik. Ez a cikk kizárólag a villamos energiát előállító elosztott energiatermeléssel foglalkozik. Általában az elosztott energiatermelés az energiának a tényleges felhasználásához közeli előállítását jelenti. 3
A DG és a RES bemutatása Az elosztott energiatermelés egyéb jellemzői: Nem központilag tervezett, és általában független energiatermelők vagy felhasználók üzemeltetik Nincs központilag szabályozva (bár a virtuális erőművek koncepciója, amelyben a sok decentralizált energiatermelő egység egyetlen egységként szerepel, ellentmond ennek a meghatározásnak) 50 MW-nál kisebb (egyes források 300 MW-ig tekintenek bizonyos rendszereket elosztott energiatermelő rendszernek) A villamosenergia-rendszerhez annak általában a 240/400 V - 110 kv feszültségű részén kapcsolódik, bár ez országonként változhat. A legtöbb megújuló energiaforrást felhasználó rendszer egyben elosztott energiatermelésű rendszer is, bár a nagyteljesítményű vízerőművek, a tengeri szélerőmű parkok és a biomasszát is felhasználó hagyományos (fosszilis energiahordozókkal táplált) erőművek kivételt képeznek. Az elosztott energiaforrásnak [5] a fogyasztás középpontjában vagy ahhoz közel a hálózatra csatlakozó, a hálózat fogyasztói teljesítményénél általában nagyobb teljesítményű elosztott villamosenergia-termelő (és esetleg villamosenergia-tároló) berendezést nevezünk. A villamos energia tárolásával ez a cikk nem foglalkozik. A kombinált hő- és villamosenergia-termelés (CHP), amelyet gyakran kapcsolt energiatermelésnek neveznek azt jelenti, hogy a villamos- és hőenergia termelése és felhasználása együtt történik. Általában a megtermelt villamos energia egy részét helyben felhasználják, a maradékot pedig betáplálják a hálózatba. A hőenergiát viszont mind helyben használják fel, mert a hőenergia szállítása nagyon költséges és viszonylag nagy veszteséggel jár. Általában a fosszilis energiahordozókon alapuló elosztott energiatermelés egyben kapcsolt energiatermelés is, mivel az elosztott energiatermelés egyik előnye a hulladékhő helyi felhasználása. A 8.3.5. cikk részletesen foglalkozik a kapcsolt energiatermeléssel. Az elosztott energiatermelés jellemző felhasználási területei a következők: Háztartások ( mikroerőművek : villamosság és hő) Kereskedelem (épületekkel kapcsolatos: villamosság és hő) Üvegházak (termeléssel kapcsolatos: villamosság, hő és széndioxid a növények számára) Ipar (termeléssel kapcsolatos: villamosság és gőz) Távfűtés (épületekkel kapcsolatos: villamosság és hő a távhőszolgáltató hálózaton keresztül) Villamosenergia-rendszer (csak villamos energia a hálózatba). Az 1. ábrán az elosztott energiatermelés áttekintése és jellemző felhasználási területei láthatók. Az elosztott energiatermelés és a megújuló energiaforrások előnyei és hátrányai Annak az oka, hogy a villamosenergia-termelésben az elosztott termeléssel szemben még mindig a központi erőművek vannak túlsúlyban, a mérettől, a hatásfoktól, az energiahordozók hozzáférhetőségétől és az élettartamtól függő gazdaságosságban rejlik [6]. A termelőegység méretének növelésével nő a gazdaságosság, és csökken az egységnyi előállított villamos energia költsége. Egy nagy erőmű egy MW-ra jutó beruházási költsége is kisebb, mint több, összesen ugyanakkora teljesítményű kisebb egységé. Azonban a nagyobb méretből származó előnyök egyre csökkennek; a kis egységek rugalmasabban tudják kihasználni a folyamatos technológiai fejlődést. Az energiahordozók hozzáférhetősége a másik ok, amely miatt még mindig építenek nagyerőműveket. Az elosztott energiatermelés számára a szén különösen gazdaságtalan, azonban ez a fajta fosszilis energiahordozó áll a legnagyobb mennyiségben rendelkezésre az egész világon, szállítása megbízható, ára pedig stabil (legalábbis a kőolaj és a földgáz árához képest). Ezen kívül az élettartamuk 25-50 év, így a nagyerőművek még sokáig meghatározó szerepet játszanak a villamosenergia-termelésben. Akkor miért fejlesztik mégis az elosztott energiatermelést? A legfontosabb ok a villamosenergia-termelés során mindig keletkező hőenergia gazdaságos felhasználása. Ez jelentősen megnöveli az erőmű teljes hatásfokát, amit a 8.3.5. cikk tárgyal részletesen. Mivel a hőt helyben kell felhasználni, ésszerű, hogy a termelés a hőenergia felhasználásához közel legyen. 4
A DG és a RES bemutatása Fosszilis energiahordozókon alapuló Hagyományos gázturbina Gázmotor Mikro turbina Stirling motor Alacsony hőmérsékletű üzemanyagcella Magas hőmérsékletű üzemanyagcella Megújuló energiaforrásokon alapuló Mikro vízerőmű Kis vízerőmű Szélturbina Biomassza rendszerek Napelemek Geotermikus rendszerek Hullám, tengeri áramlás és árapály erőművek Jellemző felhasználási területek Háztartások Kereskedelem Üvegházak Ipar Távfűtés Villamosenergiarendszer 1. ábra: Az elosztott energiatermelés áttekintése (a [2, 3] alapján) és jellemző felhasználási területei Az elosztott energiatermelés további előnyei [4] közé tartoznak az energiatermeléssel kapcsolatos előnyök (az ellátás növelt biztonsága, a túlméretezés elkerülése, a csúcsterhelés csökkentése, a hálózati veszteségek csökkentése) és az energiaelosztással kapcsolatos előnyök (az elosztóhálózat kiépítésének elhalasztása, az energiaminőség és a megbízhatóság növekedése). Az elosztott energiatermelés hátrányai, a korábbiakban említetteken kívül a csatlakozás költségei, a mérés és a stabilitás kérdései. A 2. ábra az elosztott energiatermelés elterjedésének a hálózati veszteségekre gyakorolt hatását szemlélteti. A megújuló energiarendszerek legfontosabb előnye, hogy nem bocsátanak ki üvegházhatást okozó gázokat, mivel nem használnak fel fosszilis energiahordozókat. További előny az energiahordozók árától való függetlenség ( a nap mindenkire egyformán süt ). Ez csökkenti a megújuló energiarendszerek üzemeltetési költségeit, és csökkenti az üzemeltetési kockázatokat is. A megújuló energiarendszerek legnagyobb hátránya a nagy beruházási költség, amely gyakran nagyobb, mint a nem megújuló energiaforrásokon alapuló erőműveké. Például egy gázturbinás erőmű beruházási költsége 500 euró/kw, míg egy szélerőműé több mint 900 euró/kw. A megújuló energiaforrások további hátrányai a helyszínnel szemben támasztott különleges követelmények és a termelt energia kiszámíthatatlansága. A megújuló energiaforrás (nap, szél, víz) rendelkezésre állása alapvetően befolyásolja a megújuló energiarendszer megvalósíthatóságát, amely környezetvédelmi kérdéseket is felvethet. A megújuló energiaforrások kiszámíthatatlansága a villamosenergia-rendszer stabilitásának költségeit is növelik, és tartalékkapacitások kiépítését követelik meg, például szélerőművek esetén a szélerősség változásai miatt. Ez a probléma már jelentkezett azokon a területeken, ahol jelentős a szélerőművek elterjedése, mint pl. Németországban és Dániában. Hálózati veszteségek Az elosztott energiatermelés elterjedésének mértéke 2. ábra: Hálózati veszteségek az elosztott energiatermelés elterjedésének függvényében 5
A DG és a RES bemutatása Összefoglalva, az elosztott energiatermelésnek és a megújuló energiaforrások felhasználásának vannak az energiatermeléssel, az energiaelosztással és a környezettel kapcsolatos előnyei és hátrányai, amelyeket minden egyes esetben külön-külön kell megvizsgálni. A jelenlegi helyzet 2005-ben az EU-15-ök országaiban a teljes erőművi kapacitás 643 GW volt. Ennek kb. 15 %-a (96 GW) volt kapcsolt energiatermelésű kapacitás, 19%-a (122 GW) vízerőművi kapacitás és 8% (53 GW) származott egyéb megújuló energiarendszerből [7]. A kapcsolt energiatermelésű kapacitás közel fele az áramszolgáltatók, míg a másik fele független termelők tulajdonában volt. A 3. ábra a 15 EU tagállam erőművi kapacitását szemlélteti. Erőművi kapacitás (MW) Nukleáris erőmű Hagyományos hőerőmű Vízerőmű Egyéb megújuló energiarendszer A kapcsolt energiatermelés %-os értéke A kapcsolt energiatermelés %-os értéke Ausztria Belgium Dánia Finnország Franciaország Németország Görögország Írország Olaszország Luxemburg Hollandia Portugália Spanyolország Svédország Egyesült Királyság EU statisztikák [8] alapján 2004-ben a megújuló energiaforrásokból származó villamos energiát 400 TWh-ra becsülik, amelynek több mint 70%-át vízenergiából állították elő (amint az a 3. ábrából is látható). A 4. ábra a megújuló energiaforrásokból származó villamos energiatermelés megoszlását mutatja. A megújuló energiaforrásokból származó villamos energiával foglalkozó irányelv (EU RES-E irányelv) az EU-15- ök teljes felhasználásának százalékában határoz meg célszámokat. Ezeket a tervezett célszámokat 2010-re kell elérni, és viszonyítási alapjuk az 1997-es év. Mivel ezek a célszámok a tényleges fogyasztásra vonatkoznak, és a megújuló energiaforrásokból származó villamos energia százalékos értéke rögzített, ezért ha a teljes fogyasztás növekszik, akkor a megújuló energiaforrásokból származó villamosenergiatermelést is növelni kell. 3. ábra: 15 EU tagország erőművi kapacitása 2005-ben [7] Nagyméretű vízerőmű Kisméretű vízerőmű Szárazföldi szélerőmű Tengeri szélerőmű Biogáz Szilárd biomassza Szerves hulladék Geotermikus energiából nyert villamos energia 4. ábra: A megújuló energiaforrásokból származó villamos energiatermelés megoszlása a 15 EU tagországban 2004-ben; a napelemek, az árapály és hullámerőművek valamint a nap hőenergiájának a részaránya elhanyagolható [8] 6
A megújuló energiaforrásból származó villamosenergia-termelés (RES-E) a teljes fogyasztás %-ában A megújuló energiaforrásból származó villamosenergia-termelés szükséges növekedése 1997-2010 között (%) A DG és a RES bemutatása Az 5. ábrán látható a viszonyítási állapot (1997), az elérni kívánt helyzet (2010) és a megújuló energiaforrásból származó villamosenergia-termelés növelésének a cél eléréséhez szükséges értéke. Az EU-15-öket együtt vizsgálva, a viszonyítási állapot szerint a 2440 TWh teljes villamos energiafogyasztásnak a 13,9%- a származott megújuló energiaforrásból, amely 340 TWh-nak felel meg. Mivel 2010-ben a várható teljes villamos fogyasztás 2930 TWh lesz [7], a 22%-os célnak 650 TWh megújuló energiaforrásból származó villamosenergia-termelés felel meg. Ez azt jelenti, hogy 1997-hez képest 2010-re majdnem meg kell duplázni megújuló energiaforrásból származó villamosenergia-termelést. A 2005-re elért 400 TWh megújuló energiaforrásból származó villamosenergia-termelés (amely a teljes fogyasztás 14,4%-a) azt sejteti, hogy a hátra lévő 5 év alatt nehéz lesz az irányelv által kitűzött cél teljesítése. A helyzetet az is súlyosbítja, hogy a könnyen kiaknázható vízenergiában rejlő lehetőségeket már kihasználták, így a növekedést a nehezebben felhasználható biomassza, szélenergia és esetleg napelemek segítségével kell elérni. RES-E % (1997) RES-E % (2010) RES-E % növekedés (1997-2010) Ausztria Belgium Dánia Finnország Németország Franciaország Görögország Írország Olaszország Luxemburg Hollandia Portugália Spanyolország Svédország Egyesült Királyság EU-15 5. ábra: A megújuló energiaforrásból származó villamosenergia-termelés a teljes felhasználás arányában az EU RES-E irányelve szerint; viszonyítási állapot az 1997-es, céldátum 2010 [1] Az elosztott energiatermelés és a megújuló energiaforrások gazdaságossága Az elosztott energiatermelés és a megújuló energiarendszerek gazdaságos megvalósíthatósága sok tényezőtől függ. Fontos a beruházások költsége, továbbá a fosszilis energiahordozók és a villamos energia piaci ára. A két utóbbi természetesen összefügg. A villamos energia piaci árát mindaddig alapvetően a fosszilis energiahordozók ára határozza meg, ameddig az ezeket felhasználó hagyományos erőművek vannak túlsúlyban (jelenleg az EU-15-ökben ez a teljes erőművi kapacitásnak több mint az 50%-a). A költségeket a következőképpen lehet csoportosítani: kezdeti (üzembe lépés előtt jelentkező) költségek vagy folyamatos (az üzemeltetés során jelentkező) költségek, és állandó (az üzemeltetéstől független) költségek vagy változó (az üzemeltetéstől függő) költségek [6]. Az 1. táblázat ezt a csoportosítást használva tekinti át az elosztott energiatermelés és a megújuló energiarendszerek költségeit. A villamosenergia-rendszerhez való csatlakoztatás költségei jelentősek, különösen az elosztott energiatermelés esetén. 7
A DG és a RES bemutatása A kiadás jellege Kezdeti Folyamatos Állandó Tervezési költség Beruházások Licencdíj Teljesítményalapú csatlakozási költség Mérés Teljesítményalapú hálózati díjak Állandó adók Tervszerű karbantartás Biztosítás Változó Energiaalapú csatlakozási költség Terven felüli karbantartás Fűtőanyag költségek Fűtőanyag adói Energiaalapú hálózati díjak 1. táblázat: Az elosztott energiatermelés és a megújuló energiarendszerek költségeinek csoportosítása a kiadások ütemezése Az elosztott energiatermelés és a megújuló energiarendszerek bevétele elsősorban a villamos energia értékesítéséből származik (és kapcsolt energiatermelés esetén még a hőenergia értékesítéséből). További nyereséget eredményezhetnek a villamosenergia-rendszerrel kapcsolatos szolgáltatások (pl. stabilizálás, elhalasztott hálózati beruházások, megtakarított hálózati veszteségek) és a környezetvédelmi szubvenciók és adók. Ezek a támogatások és adók általában a tiszta villamosenergia-termelést ösztönzik. Példák erre a zöld tanúsítványok vagy a megújuló energiaforrásból termelt villamos energia nagyobb átvételi ára, a kapcsolt energiatermelésbe vagy megújuló energiarendszerekbe való beruházások adókedvezményei, a CO 2 kibocsátás megadóztatása és a széndioxid kvótarendszer. Az elosztott energiatermelésből és a megújuló energiarendszerekből származó villamos energia költségét a nettó mai érték módszerrel lehet meghatározni [6]. Ez a módszer a pénz értékének meghatározásánál a diszkontlábbal veszi figyelembe az idő szerepét, így kiszámítható a jövőben esedékes bevételek és kiadások mai értéke. A diszkontláb a szokásos hitelkamatlábból és a projekt jellegétől függő kockázati kamatprémiumból tevődik össze. A kockázatot alapvetően az energiahordozók árának ingadozása és a villamosenergia-piac, valamint az időjárási körülmények (pl. szélerőművek esetén a szélerősség) jelentik. A megújuló energiaforrások hosszú távú támogatása szintén kockázati tényező. A 6. ábra a különböző megújuló energiaforrásokból származó villamos energia árát hasonlítja össze. Az ipari villamosenergia ára az Tengeri szélerőmű EU-15-ökben Szárazföldi szélerőmű Árapály és hullámerőmű A nap hőenergiájából származó villamos energia Napelem Kisméretű vízerőmű Nagyméretű vízerőmű Geotermikus energiából származó villamos energia Szerves hulladék Szilárd biomassza Hagyományos tüzelőanyaghoz kevert (szilárd) biomassza Biogáz A villamos energia ára (euró/mwh) 6. ábra: A különböző megújuló energiaforrásokból származó villamos energia ára [8] és az ipari villamosenergia ára az EU-15-ökben 2004-ben [9] 8
A DG és a RES bemutatása A 6. ábráról látszik, hogy a legtöbb megújuló energiaforrásból származó villamos energia ára (részben) az ipari ár tartományába esik, amelyet a nagyteljesítményű erőművek által termelt energia ára határoz meg. A napenergia a legdrágább, a napelemekkel előállított villamos energia ára még mindig jóval a 200 euró/mwh érték fölött van. A napelemek telepítése ma még csak a beruházásnak vagy a termelt villamos energia árának a támogatásával lehet gazdaságilag életképes. Csatlakozás a villamosenergia-rendszerhez Az elosztott energiatermelés (a megújuló energiaforrásokon alapuló elosztott energiatermelést is beleértve) csatlakoztatása a villamosenergia-rendszerhez fontos kérdés, és sok EU project foglalkozik a témával [10]. A villamosenergia-piac liberalizációja és a liberalizált piacon működő áramszolgáltatók és a szabályozott piacon működő rendszerüzemeltetők szétválása az EU-ban felhívta a figyelmet az elosztott energiatermelésnek a villamosenergia-rendszerhez való csatlakozására (költségek, korlátok, előnyök). A nagy központi erőművek meghatározó szerepe miatt az európai villamosenergia-rendszer hierarchikus felépítésű. A szállítórendszer nagy, jellemzően 110 kv-nál nagyobb feszültségszinteken nagy energiákat szállít. Ezekre a nagy átviteli feszültségszintekre azért van szükség, hogy a hálózati veszteségek csökkenjenek. Az egyes EU országok szintén ezen a feszültségszinten kapcsolódnak egymáshoz, és a nagyteljesítményű erőművek is erre a hálózatra csatlakoznak. A nagy-, közép- és kisfeszültségűnek nevezett feszültségszintek országonként kismértékben eltérhetnek egymástól, ezért ebben a cikkben a jellemző értékeket használjuk. Eszerint az elosztórendszer három nagy csoportra osztható: nagyfeszültségű elosztóhálózat (jellemző feszültségszint 60-110 kv), középfeszültségű elosztóhálózat (jellemző feszültségszint 10-50 kv) és kisfeszültségű elosztóhálózat (jellemző feszültségszint 240/400 V). A legtöbb elosztott energiatermelésű és megújuló energiaforráson alapuló rendszer az elosztóhálózathoz csatlakozik. A 7. ábrán ennek az áttekintése látható. Szállítórendszer Központi nagyerőművek Hagyományos tüzelőanyaghoz kevert biomassza Országok közötti összeköttetés Nagyteljesítményű ipari kapcsolt energiatermelés Nagyméretű vízerőmű Tengeri szélerőmű parkok Elosztóhálózat Szárazföldi szélerőmű parkok Kisméretű vízerőmű Egyéb biomassza rendszerek Árapály és hullámerőmű rendszerek A kereskedelemben és üvegházakban használt kapcsolt energiatermelés A nap hőenergiáját és a geotermikus energiát felhasználó rendszerek Nagy napelem-telepek Kisméretű ipari kapcsolt energiatermelés Egyedi napelemek Mikroméretű kapcsolt energiatermelés 7. ábra: A jellemző európai villamosenergia-rendszer vázlata, és az elosztott energiatermelés és a megújuló energiarendszerek csatlakozási szintjei. A feszültségszintek országonként változhatnak. Az elosztóhálózat üzemeltetőjének a kötelessége, hogy a fogyasztókat a hálózatra kapcsolja és biztosítsa a biztonságos energiaellátást. Felelős továbbá a hálózatból származó energia minőségéért is. Az európai országok hálózati szabályzata előírja mind a hálózatüzemeltetők, mind a hálózathoz csatlakozó energiatermelők kötelezettségeit (pl. szabályozási jellemzők, hibajelenségek kezelése stb.). Általában a hálózatüzemeltetőnek hozzá kell járulni ahhoz, hogy az előírásoknak megfelelő energiatermelő a hálózatra csatlakozhasson. Az elosztott energiatermelés és a megújuló energiarendszer méretétől függően a hálózatüzemeltető előírhatja a csatlakozás feszültségszintjét. 9
A DG és a RES bemutatása A csatlakozás költségei széles határok között változhatnak. Szélsőséges esetben az energiatermelőt a csatlakozás teljes költségének a megfizetésére kötelezhetik, amely magában foglalja a hálózat távolabbi szakaszainak a megerősítését is. A másik véglet az, amikor csak a hálózat legközelebbi pontjához történő csatlakozás kiépítéséért kell fizetni. A csatlakozási szabályok és költségek az egyes EU országokban eltérőek, ezért ezeket gondosan kell tanulmányozni a beruházási fázisban. Célkitűzések és szabályozások EU szinten az elosztott energiatermeléssel és a megújuló energiaforrásokkal kapcsolatos politika jelenleg nagyon kedvező, sok szabályozás ösztönzi a kapcsolt energiatermelés és a megújuló energiaforrások alkalmazását [11, 12], például: Irányelv a kapcsolt energiatermeléssel kapcsolatban Irányelv az üvegházhatást okozó gázok kereskedelmével kapcsolatban Irányelv az energiatermékek és a villamosság adóztatásának átalakítására Célkitűzések a megújuló energiarendszerek országonkénti részarányáról. Ezek az irányelvek a kapcsolt energiatermelést és a megújuló energiarendszereket ösztönző nemzeti szabályozásokon keresztül valósulnak meg. A 2. táblázatban a megújuló energiarendszerekre vonatkozó európai támogatásokra találunk példákat [13]. Ár Mennyiség Kínálat Átvételi díjszabás / zöld árak (Németország, Ausztria, Spanyolország, Franciaország, Görögország, Portugália, Finnország) Tender (Írország) Termelői kötelezettség (Olaszország) Igény Ártámogatás Fogyasztói vagy szolgáltatói kötelezettség (%) (Dánia, Egyesült Királyság, Ausztria [kis vízerőmű], Belgium) 2. táblázat: Példák az elosztott energiatermelést ösztönző intézkedésekre az EU-ban [13] Egyéb, az elosztott energiatermeléssel és a megújuló energiarendszerekkel kapcsolatos szabályozások: A villamosenergia-rendszerhez való csatlakozás szabályozása. Ezt ennek a cikksorozatnak más cikkei tárgyalják. Az elosztott energiatermelés és a megújuló energiarendszerek működésével kapcsolatos szabályozás, mint pl. a hatásfok és az elektromágneses összeférhetőség [4]. Környezetvédelmi szabályozások: az üvegházhatást okozó és más veszélyes gázok, mint pl. a SO 2, NO x kibocsátása, részecske kibocsátás, zajkibocsátás, a tájkép befolyásolása (szélturbinák), a helyi növény- és állatvilág megzavarása. A biztonsággal kapcsolatos szabályozás. Az elosztott energiatermeléssel és a megújuló energiarendszerekkel kapcsolatos forgatókönyvek A lehetséges forgatókönyvek kidolgozása fontos eszköz az elosztott energiatermelés és a megújuló energiarendszerek jövőjének valamint a várható politikai döntések következményeinek a meghatározásában. Az EU SUSTELNET programjában négy általános forgatókönyvet dolgoztak ki az elosztott villamosenergia-termelés jövőjéről [14]. A forgatókönyvek a mai helyzetből kiindulva vázolják fel 2020-ig a fejlődés lehetséges alakulását. A forgatókönyvek két alapvető hatást vesznek figyelembe: Az EU-n belüli egységesítés mértéke Az elosztott energiatermelés és a megújuló energiarendszerek ösztönzésének mértéke. 10
A DG és a RES bemutatása Az EU-n belüli egységesítés fokozása Az EU-n belüli egységesítés visszafogása Az eloszto energiatermelés és a megújuló energiarendszerek támogatása erőteljes visszafogo Az eloszto energiatermelés lehetőségei a teljesen egységes EU piacon: Hatékony (EU-s) szabályozás Piaci koncentráció Nem diszkriminatív hálózati hozzáférés Nagyratörő EU-s célok az eloszto energiatermelés és a megújuló energiarendszerek területén Jelentős EU-s támogatás Az eloszto energiatermelés lehetőségei a nemzeti piacokon: Nincs egységes (EU-s) szabályozás (nemzeti hatáskör) Néhány EU tagállam kedvező hálózati hozzáférést vezet be Nagyratörő EU-s célok az eloszto energiatermelés és a megújuló energiarendszerek területén Eltérő nemzeti támogatások Az eloszto energiatermelés és a megújuló energiarendszerek veszteségeinek jelentős nemzeti kompenzációja Az eloszto energiatermelés feltételei nehezednek a teljesen egységes EU piacon: Hatékony (EU-s) szabályozás Piaci koncentráció A kis egységek számára hátrányos hálózati hozzáférés Szerény mértékű egységesítés az eloszto energiatermelés és a megújuló energiarendszerek területén Egységes EU-s engedélyezés Az eloszto energiatermelés feltételei nehezednek a nemzeti piacokon: Nincs egységes (EU-s) szabályozás (nemzeti hatáskör) Nincs fejlődés a hálózati hozzáférésben A nemzeti támogatások részben csökkennek A veszteségeket nem kompenzálják 3. táblázat: Az elosztott energiatermelés forgatókönyveinek áttekintése [14] Ezek a meghatározó körülmények az energiapolitika jelentőségét szemléltetik az elosztott energiatermelés és a megújuló energiarendszerek jövőjének szempontjából. A 3. táblázat minőségileg foglalja össze a négy forgatókönyvet. A 8. ábrán szereplő példa az EU energiapolitikájának az elosztott energiatermelésre és a megújuló energiarendszerre gyakorolt hatását számokban fejezi ki, a [15]-ös irodalomban leírt forgatókönyvek alapján. Villamos erőművi kapacitás (GW) Hőerőmű (nem kapcsolt energiatermelésű) Hőerőmű (kapcsolt energiatermelésű) Atomerőmű Vízerőmű Szél- és naperőmű Pesszimista forgatókönyv Optimista forgatókönyv 8. ábra: Példák az EU erőművi kapacitásának alakulására [15] 11
A DG és a RES bemutatása A pesszimista forgatókönyv folyamatos gazdasági növekedést és jelentősen növekvő energiafelhasználást tételez fel, és a 2001-es állapotokból indul ki (a megújuló energiaforrásból származó villamos energiával kapcsolatos irányelv nem hatékony, nincs kereskedés a CO2 kibocsátással). Az optimista forgatókönyv viszont a megújuló energiaforrásokkal és az energiahatékonysággal kapcsolatban új energiapolitikát, a gazdasági szabályzók (adókedvezmények, kibocsátás-kereskedés) használatát és új nukleáris erőművek elfogadását tételezi fel. Az optimista forgatókönyv szerint a teljes erőművi kapacitás csökken, és nő a víz-, szél- és atomerőművek részesedése. A (kapcsolt energiatermelésű) hőerőművek továbbra is meghatározóak maradnak, de egy részüket a fosszilis energiahordozók helyett biomasszával táplálják. Következtetések Az elosztott energiatermelésnek számos előnye van, beleértve az olyan politikai vonatkozásokat is, mint például az energiaellátás biztonsága és az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásának csökkentése. Ezek és más további előnyök ellenére azonban azt is egyértelműen kell látni, hogy az elosztott energiatermelés és a megújuló energiaforrások felhasználása nem minden esetben gazdaságos. A gazdaságosságuk alapvetően az energiaáraktól és az európai és nemzeti szintű támogatásoktól függ. Ahhoz, hogy az elosztott energiatermelés és a megújuló energiaforrások területén további jelentős beruházások szülessenek, az ezt támogató stabil energiapolitikára van szükség. Irodalomjegyzék [1] Directive 2001/77/EC of the European Parliament and of the Council of 27 September 2001 on the promotion of electricity produced from renewable energy sources in the internal electricity market, Official Journal of the European Communities, L 283/33. [2] Ackerman, T, Andersson, G and Söder, L. Distributed Generation: A Definition, Electric Power System Research 57 (2001) 195-204. [3] Van Werven, M J N, and Scheepers, M J J. DISPOWER, The Changing Role of Energy Suppliers and Distribution System Operators in the Deployment of Distributed Generation in Liberalised Electricity Markets, Report ECN- C 05-048, June 2005 (http://www.ecn.nl/library/reports/index.html). [4] Scheepers, M J J. and Wals, A F, SUSTELNET, Policy and Regulatory Roadmaps for the Integration of Distributed Generation and the Development of Sustainable Electricity Networks, New Approach in Electricity Network Regulation, An Issue on Effective Integration of Distributed Generation in Electricity Supply Systems, ECN-C-03-107, September 2003 (http://www.ecn.nl/library/reports/index.html). [5] CADER, California Alliance For Distributed Energy Resources (http://www.cader.org). [6] Willis, H L and Scott, W G. Distributed Power Generation, Planning and Evaluation, Marcel Dekker Inc, 2000, ISBN 0-8247-0336-7. [7] EURELECTRIC, Statistics and Prospects for the European Electricity Sector (1980-1990, 2000-2020), EURPROG Network of Experts, October 2005, Report 2005 5420004. [8] Commission of the European Communities, Communication from the Commission. The Support of Electricity from Renewable Energy Sources, Brussels, 7 December 2005, Report COM(2005) 627 Final. [9] Energy in the Netherlands, facts and figures, EnergieNed, 2005. [10] For example, the DISPOWER project, the ELEP project, the CODGUNET projects, the DECENT project and the SUSTELNET project. [11] European Forum for Renewable Energy Sources, overview renewables legislation, http://www.euroforest.org, May 2006. [12] COGEN Europe, EU Legislation and Policy Documents relevant to Cogeneration, http://www.cogen.org, May 2006. [13] DECENT-project, Decentralised Generation, Development of an EU Policy, Report ECNC 02-075, October 2002 (http://www.ecn.nl/library/reports/index.html). [14] Timpe, C and Scheepers, M J J, SUSTELNET, Policy and Regulatory Roadmaps for the Integration of Distributed Generation and the Development of Sustainable Electricity Networks, A Look into the Future: Scenarios for Distributed Generation in Europe, Report ECN-C 04-012, December 2003 (http://www.ecn.nl/library/reports/index.html). [15] European Energy and Transport Scenarios on Key Drivers, September 2004, ISBN 92894-6684-7, European Communities, 2004. (http://ec.europa.eu/dgs/energy_transport/figures/scenarios/index_en.htm). 12