Dr. Stróbl Alajos

1. Dr. Stróbl Alajos A hazai szélerőmű-park fejlesztése a villamosenergia-ellátásunk érdekében Szélenergia Magyarországon: teljes megtorpanás vagy ígéretes évtized? EWEA-MSZET Workshop Budapest, 2011. július 5. – 14:30-14:45 15 perc alatt 16 diagram automatikus váltásokkal 1

2. Megújulós villany hazánkban (előzetes) GWh Részarány a bruttó villamosenergia-fogyasztásból: 2002-ben 0,6 % 2003-ban 0,9 % 2004-ben 2,4 % 2005-ben 4,1 % 2006-ban 3,4 % 2007-ben 4,1 % 2008-ban 5,4 % 2009-ben 6,7 % 2010-ben 6,8 % (a nettó termelés és az importszaldó összegéből) Elértük a 2010-re kitűzött 3,6%-ot. 2010-ben a három „zöld” 75% (2,1 TWh a 2,8 TWh-ból). 2

3. A megújulós erőművek nagysága Valóságban MW 1537 245 293 1483 1414 57 57 1262 57 1109 1072 1015 1006 882 823 755 Forrás: Magyarország Megújuló Energia Hasznosítás Cselekvési Terve 2010-2020, p. 201-202.

4. Megújulós villamos energia 2070 h/a 5,60 5,41 5,11 4,26 4,07 3,88 0,50 TWh 3,48 3,45 3,13 2,86 2,84 Kapcsolt 0,11 0,13 0,14 0,26 0,44 0,72 1,31 1,95 2,61 2,86 2,99 TWh Forrás: Magyarország Megújuló Energia Hasznosítás Cselekvési Terve 2010-2020, p. 201-202. 4

5. Szélerőművek Németországban 1340 h/a 1790 h/a 5 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63. k. 4. sz. 2011. p. 46.

6. Megújulós kiserőművek a jövőben 1000 MW

7. A szélerőművek újabb nemzedéke A SIEMENS a szélerőművek új, forradalmi megoldását fejlesztette ki: a hajtómű nélküli technikát. Az intelligens, kompakt gépnek fele annyi alkatrésze van, mint egy hagyományos szélerőműnek. Az egyszerű permanens mágneses generátorral ellátott berendezés 25%-kal nagyobb teljesítmény leadására képes. Az új, SWT-3.0-101 DD jelű szélturbina (ábra) 3 MW-os, átmérője 101 m. A kom-pakt gondola (ø4,2x6,8 m) közúton szállít-ható egy egységként. Egy szélerőmű mind az 5 elemét (forgórész, kerékagy, gépház, torony és vezérlőegység) a cég szállítja. Több vizsgálati fázis után az első gépeket 2010 áprilisában adták el, és már öt ilyen szélerőmű üzemel Dániában és Norvégi-ában. A tapasztalatok igen kedvezőek. Az amerikai piacon már 53 ilyen hajtómű nélküli szélerőművet adtak el, 50-et Észak-Dakotában, 3-at Oklahoma szélparkjához. További eladásokat terveznek az USA-ban, Dániában és Németországban. SWT-3.0-101 DD A cég az idei európai szélenergia-vásárban (EWEA 2011, Brüsszel) már a második hajtómű nélküli szélerőművével jelent meg. Az SWT-2,3-as (2,3 MW-os) gép eddig 82, 93 és 101 m-es forgórész-átmérővel volt kapható. Az új gép a 113 m-es átmérővel optimálisan illeszkedhet kisebb és közepes szélerősségű vidékek szélerőmű-parkjaihoz. Az első egy-séget idén márciusban Hollandiában szerelték fel. Az új hajtómű-koncepció mellett itt a forgórész lapátjainál is új nemzedéket fejlesztettek ki. A „Quantum-Blade” nevű lapát 55 m hosszú, és újfajta gyökökkel csatlakozik. A fejlettebb lapát kisebb zajjal jár: a lapátvégeken 105 dB mért érték azt jelenti, hogy ez a legcsendesebb szélerőmű a piacon. A cég gyártja az SWT-3.6 jelű típusát (107 és 120 m átmérő), és hamarosan megjelenik a 6 MW-os tengeri egységével. 7 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63 k. 5. sz. 2011. p. 28-29.

8. A kis szélerőművek fejlesztése A világon 2008-ban mintegy 19 000 db kis, 100 kW-nál kisebb szélerőművet helyeztek üzembe összesen 38,7 MW együttes teljesítőképességgel (átlagban tehát 2,0 kW-tal), ami 53%-os növekedést jelent. Ezeknek a kiserőműveknek az egy kW-ra jutó fajlagos beruházási költsége 4-5-ször nagyobb, mint a szokásos nagy szélerőműveké, amelyek megfelelő helyen már 10 cent/kWh (~27 Ft/kWh) termelési költséget elérhetnek, tehát a kis szélerőművek nem versenytársak. Ezek a kis szélerőművek a saját villamosenergia-igényt csökkenthetik, vagy betáplálhatnak a közcélú hálózatba. A kiegyenlítési gondok enyhítése érdekében lehetőség adódik a szélerőműves fűtésre hideg és szeles időben. Az „Antaris-szélfűtés” 3,5 és 5,5 kW tartományban (maximum 6,5-11,5 kW-tal) a kiegészítő fűtésre jó. A létesítéshez engedélyt kell kérni, hiszen 10-15 m magas létesítményekről van szó a házak tetején. Figyelembe kell venni, hogy a városokban a magasság függvényében másként változik az átlagos szél-sebesség, mint a nyitott térségekben. Kis függőleges tengelyű szélerőmű Essen (D) magas házainak tetején (20 cent/kWh átvételi árnál már gazdaságos lehetne) 8 Forrás: Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 61. k. 5 . sz. 2011. p. 40-42

9. Energiatárolás – elvi felosztás termikus mechanikus vegyi villamos szenzibilis hőtároló szivattyús tároló akkumulátor kondenzátor K L K L/K gőzös hőtároló lendkerekes tároló Redox-Flow szupravezető mágnes L L L K hidrogén latens hőtároló diabatikus levegőtároló K K K szorpciós hőtároló adiabatikus levegőtároló K K Felhasználási cél:Fejlesztési állapot: kutatás és fejlesztés K – nagy tárolókapacitás L – nagy teljesítmény demonstráció piacon 9 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63 k. 5. sz. 2011. p. 54-62.

10. Energiatárolás – a főbb jellemzők Mechanikus Elektrokémiai Termikus Vegyi 10 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63 k. 5. sz. 2011. p. 54-62.

11. A tárolós technológiák fejlődése 2007-ben 2030-ban Megjegyzés:1) diabatikus (külső tüzelőanyaggal) 2) adiabatikus (külső hőforrás nélkül) 11 Forrás: Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 60. k. 9. sz. 2010. p. 74.

12. Döntés a tároló üzemeltetéséhez A tároló … …üres …részben telt …megtelt x > 0|y|<1 a tároló eladás töltése piaci áron x < 0|y|<1 szabályozási a tároló energia vétele ürítése y > 1 a tároló töltése + eladás + eladás piaci áron piaci áron y < -1 szabályozási a tároló ürítése + energia vétele + szabályozási energia vétele x = szélerőmű-termelés – szélerőmű-prognózis y = (szélerőmű-termelés – szélerőmű-prognózis) / a tároló erőmű teljesítménye 12 Forrás: Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 60. k. 9. sz. 2010. p. 74.

13. A szivattyús és a levegős tárolók Levegőtárolós erőművek Szivattyús, tárolós vízerőművek A világon mintegy 90 GW teljesítőképességű szivattyús, tárolós vízerőmű van. Európában a legtöbb Ausztriában, Svájcban és Norvégiában. Németországban 30 ilyen erőmű van 7 GW telje-sítőképességgel és 40 GWh tárolóképességgel (~6 órás tartalék). Ezek 2010-ben 6,5 TWh villanyt termeltek és 8,5 TWh-t szivattyúztak el (76% hatásfok, 950 h/a kihasználás). A legnagyobb a Goldisthal Vízerőmű 1060 MW vízturbina-teljesítménnyel és 8480 MWh tároló-képességgel (~8 óra). A Fekete-erdőben építik az Atdorf Vízerőművet, amely 1400 MW-os lesz 13 GWh tárolással. Az 1100 m magasan lévő felső tárolóban 9 M m3 víz lesz, és ugyanennyi a 400 m magasan lévő alsó tárolóban. A beruházás >1 Mrd €-ba kerül, az építés 2013-ban kezdődik és majd 2019-ben fejeződik be. A németek a nagy megújulós termelési rész-arány miatt kihasználják az Alpok tárolóit és a skandináv adottságokat. Épül az 530 km-es tengeralatti egyenáramú kábel – kb. 1,4 Mrd € beruházással – Schleswig-Holstein és Norvégia között 1400 MW kapacitásra és 2017-i üzemre. A világon ma két nagyüzemi, diabatikus levegőtárolós erőmű üzemel: a német Huntorf (1978) és McIntosh (1991), USA. Hontorfban 70 bar nyomáson sótömb-ből kialakított kavernákban tárolják a levegőt, és 320 MW-ot tudnak 2 órán át a gáztüzelésű gázturbinával. Az adiabatikus megoldásnál nem kell fosszilis tüzelőanyag, ez tisztán tárolós megoldás. A kompresszorral összenyo-mott levegő hőjét tárolják, és az expan-ziós szakaszban felhasználják. A német „Adele” terv 2010-ben indult, 2013-ban kész lesz (200 MW, 1000 MWh, 70%). 13 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63 k. 5. sz. 2011. p. 54-62.

14. Tárolás a hálózat üzeméhez Sok szél- és naperőmű erős ingadozást okoz a teljesítményváltozások kiegyen-lítésében és a gondokat feszültségtartásban. Rugalmas energiatároló rendszer segítheti a hálózat üzemét, ilyen a VSC-SVC (Voltage Source Converter – Static Var Compensator) megoldás, amelyhez lítium-ion akkumulátorokat használnak. hálózat hálózat feszültség vezeték vezeték UPCC alulkompenzált hálózati feszültség kapacitív tulajdonság előírt feszültség idő ~ P, Q Usvc = eredő feszültség = előírt feszültség induktív tulajdonság VSC-SVC Akkumulátor-telep (SVC Light®) VSC-SVC rendszer akkumulátor-teleppel Feszültség-szabályozás VSC-SVC rendszer akkumulátor-teleppel 14 Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63 k. 5. sz. 2011. p. 54-62.

15. Villamosenergia-tárolók • Sótömb-kaverna kell (Észak-Európa jó) • Hálózat szűk kapaci-tásával kombinálva jó • Hosszú távon ésszerű lehet • Mobil használatra, és aztán villamos szállítás várható költség-csökkenés 2020-ig H2-gázturbina Hidrogén-tároló (H2) Levegő-tároló (CAES) tüzelőanyag-elem tüzeléses Zebra - NaNíCl ólomsavas elem verseny a szállítás piacán verseny az árampiacon folyékony elem adiabatikus Lítium-ionos Szivattyús tároló (SZET) Akkumu-látoros tárolók retrofit új Nátrium-kén • Rendbehozatal (retrofit) az Alpokban • Az új SZET építési lehetősége korlátozott • Lehetősége függ a tanulási hatástól • Decentralizálva jó • Mobil használatra jó függ az élettartamtól, a tárolás nagyságától stb. nagysága bizonytalan (költség, teljesítmény) 15 Forrás: Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 60. k. 3. sz. 2011. p. 20-23.

16. A német megújulós kiegyenlítés horizontális terheléskiegyenlítés 3. fokozat TSO TSO TSO kWh kWh € Szabad piac TSO tőzsdei bevétel 2. fokozat 4. fokozat DSO vertikális terheléskiegyenlítés Szolgáltató 1. fokozat 5. fokozat megújulós illeték TSO = átviteli rendszerirányító DSO = elosztói rendszerirányító Üzemeltető Fogyasztó 16 Forrás: Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 61. k. 3. sz. 2011. p. 8-12.

17. A megújulós villany támogatásai Törvény szerint 23,0 Ft/kWh-ból indulva a megújulóknál, és évente az inflációval növelve. Például 2007-ben a VET-ben: k*24,71 Ft/kWh. Lényegében nincs megkülönböztetés az energiahordozó szerint, csak a napi időszak alapján (mélyvölgy-, völgy- és csúcsidőszak). Megújuló források-ból átvett villany ára Ausztriában, cent/kWh Megújuló forrásokból átvett villany ára Német-országban, cent/kWh 2010-ben az átlag 15,3 ct/kWh)

18. Köszönöm a figyelmüket! strobl@mavir.hu 16. perc 18