Megújuló energiák hullámzó termelésének egy kiszabályozási lehetősége

2014. november 16. - Josef K

nokias másolata.jpg Gyakran hallani róla, hogy a megújulók hullámzó termelése (napsütéshiány, vagy szélcsend esetén) gondot okoz az energiatermelésben, és a hálózatvezérlésben.

Ennek ellenszerei sajnos nem közismertek, pedig léteznek. Ezek közül most egyet mutatunk be a sok lehetséges változat közül.

Egy kis bevezetés

Egy megújulókra folyamatosan átálló kevert energiarendszer esetén, ha az áramkivitel-behozatal okos szabályozásával, vezéreltárammal vagy egyéb lehetőségekkel nem megoldható a megújulók teljesítményingadozásának kiszabályozása, akkor völgyidőszakokban a hagyományos erőműveknek kell besegítenie.

A szén, és atomerőművek nem képesek teljesítményük gyors szabályozására

hálózati igények függvényében, így ezen célokra főleg a gázerőműveket lehet igénybe venni.

Ha feltételezzük, hogy a folyamatosan terjedő megújulók mellé a termelési völgyidőszakok kiegyenlítésére folyamatosan hazai gázerőműveket kívánunk építeni (vagy esetleg ésszerűbben cselekedve a meglévő szénerőműveket ilyenekkel fogjuk kiváltani), mindjárt két gond is akad.

Először is a gázerőművek hasonlóan más erőművekhez akkor üzemeltethetők igazán nagy hatásfokkal, ha a gáz és gőzturbinák után kilépő maradék hőenergiát (kombinált ciklusú gázerőmű) fűtéshez, melegvíz késztéshez (távhő) vagy ipari célokra hasznosítjuk (70-90%-os hatásfok).

Ahol azonban ez egyszerűen megtehető (pl. budapesti távhő rendszerek) ott már ilyen rendszerek vannak kiépítve, jelentős új erőmű-kapacitások kiépítése esetén nem feltétlenül megoldható a maradékhő hasznosítása (gönyűi erőmű) így a hatásfok már csak 30-60% körül mozoghat.

Másodszor pedig, mivel az új nagy erőművi tartalékok csak a hullámvölgyekben lépnének be a termelésbe, meglehetősen alacsony kihasználtsággal működnének, alig fogja bárkinek megérni olyan új modern nagyerőműveket építeni, amik az évnek csak a töredékében termelnek áramot.

Itt lép be a képbe egy kis német energiaszolgáltató találmánya

ami az eddig is létező házi kapcsolt hőtermelést végző minierőműveket rajvezérelt, látszólagos nagy erőművekké kapcsolja össze, ami pillanatok alatt képes a hálózati ingadozások kiegyenlítésére.

A kapcsolt hőtermelést végző minierőmű önmagában nem újdonság, egy belső égésű gázmotor, vagy stirling motor végzi az áramtermelést, és a kilépő hő háztartási célokra lesz hasznosítva. A képen látható, hogy a gép olyan, mint egy szekrény méretű kazán.

A jelentős áttörés a rajvezérelt üzemmódban (és a hőtárolásban) rejlik,

mivel ennek segítségével a hőenergiaszükségtől időben függetlenül a hálózati igényeknek megfelelően kapcsolható ki be nagyszámú áramtermelő egység, melyek nem több min 30 másodperc alatt képesek szinkronizálni a hálózattal. (Nagyobb gázerőművek esetén ez az idő 30-60 perc körül mozog.)

Igény esetén így akár gigawatt nagyságrendű elektromos kapacitás kapcsolható be a rendszerbe, olyan sebességgel, ami még gázerőművekkel összehasonlítva is figyelemreméltónak mondható.

Mindez térben elosztva, ami tovább növeli az energiabiztonságot, és így kiesik a külön hálózatkiépítés szükségessége is.

A hab a tortán, hogy ha a berendezéseket olyan házakba telepítjük, ahol jelenleg is gázzal fűtenek (és állítanak elő meleg vizet) akkor gyakorlatilag úgy lehet akár óriási mennyiségű, a hálózati ingadozásokat kiválóan kiegyensúlyozó elektromos energiát kinyerni, hogy nem növeljük jelentős mértékben az ország gázbehozatalát, hiszen ezekben a háztartásokban a hőigények függvényében eddig is el lett égetve ugyanez a gázmennyiség, pusztán nem termelődött belőle első körben elektromos energia is.

A rendszerbe bevitt össz. elsődleges energiaforrásokat tekintve így a "semmiből" jönne a többlet elektromosság.

Nyáron természetesen, amikor csak használati melegvíz termelődik, a rendszer nem tud a lehető legnagyobb hatásfokkal üzemelni, de olyankor sem sokkal rosszabb az összhatásfok mint a nem kapcsolt hőtermeléssel üzemelő gázerőművek esetén.

Ha korszerűtlen, alacsony hatásfokú gázfűtésrendszereket váltanánk ki első körben, akkor összességében még csökkenne is a gázfogyasztásunk.

Vidéken, ahol esetleg biogáz is rendelkezésre áll, azzal is lehet etetni a rendszert.

Nade mennyibe kerül mindez?

A berendezések jelenleg Németországban nem kerülnek magántulajdonba, hanem a fent említett cég üzemelteti őket, nagyjából 1,5 millió Forint egyszeri összegért cserébe lesznek telepítve. Ez az összeg azért is ilyen magas egyelőre, mivel technológiai újdonságról van szó, illetve még igen szerény a gyártókapacitás, továbbá állami kedvezményekben sem részesül a berendezés.

Ezután további 15 Eurót kell fizetni a szolgáltatónak havonta, cserébe viszont sem a kiépítésért, sem a karbantartásért sem a villamos áramért nem kell fizetni, pusztán a hőfelhasználásért.

Tételezzük fel, hogy a paksi 2GW (2000 Megawatt) építendő villamos teljesítmény helyett megújulókat építünk ugyanekkora átlagos teljesítménnyel, és a völgyidőszakokban (semmi nem fúj, nem süt a nap) ezzel a megoldással pótoljuk a hiányt, tehát szintén 2GW-nyi össz minierőmű teljesítményt kell beépíteni.

Ha feltételezzük, hogy a másfél millió forint nagyjából fedezi a berendezés bekerülési költségét, akkor a 20 kilowatt legnagyobb elektromos teljesítménnyel (35Kw hőteljesítménnyel párosulva, ami 2-3 kisebb családi ház hőigénye) számolva kijön, hogy 150 Milliárd forintból jönne ki a megújulók okozta hullámzás kiegyenlítése, és 100-200 000 háztartás hőigényét lehetne belőle fedezni. Ha a berendezés bekerülési költsége a számított ár duplája, még akkor is csak 300 milliárd forintnál tartunk.

nokias másolata.jpg Mivel a berendezések élettartama csak 15-20 év, a paksi új blokkok élettartamával összevetve megduplázhatjuk ezt az összeget is, így 600 milliárdért kapnánk (elterjedésük révén ez a költség jelentősen csökkenhet) 40 évre 2 Gigawatt kiegészítő villamos kapacitást, mintegy mellékesen a meglévő háztartási hőtermelés mellé. (Amely hőtermelési szükségletet az új atomerőmű nem fog kiváltani.)

Ráadásul a szinte azonnali, rugalmas hálózati szabályozásnak köszönhetően pillanatok alatt be tudnánk fogadni pl. a német megújuló-csúcsokat azokban az időszakokban, amikor azokat szinte ingyen adják (nyári napelemes energiarekordok) a bőséges túltermelés miatt.

Az összehangolt európai energiarendszerben még akár messzebbről, Dániából, vagy Norvégiából is kaphatnánk "ingyen" energiát, a túltermelési csúcsokban.

Jelentős kitörési pont

A világban nincs olyan cég, ami igazán nagy mennyiségben gyártaná ezeket a berendezéseket, néhány százezres lehet egyelőre a működő egységek száma (nem az összehangoltan működőké, hiszen ez még új iparágnak számít, bár az alap berendezés ugyanaz)

A már említett kis energiaszolgáltatónak is gondot okoz, hogy a Volkswagen nem tudott kellő mennyiségű motort szállítani számára.

Tehát ha a paksi beruházásnak akár a töredéke az ilyen irányú hazai gyártóképesség felfuttatásába folyna, akkor nem csak, hogy a nagyobb legyártott darabszám miatt, és a hazai termelés okán kerülnének kevesebbe a berendezések, hanem lehetőség volna egy új iparágba még annak a kezdetén becsatlakozni, amit a jövőben valószínűleg világszerte fognak csatasorba állítani a folyamatosan növekvő arányú megújulók mellé.

Öröm volna látni ha egyszer valamibe nem 20 éves lemaradással fognánk bele.