Mi chael Debr ecz eni
Af ot ovol t ai kakt uál i st ényezői Német or szágban2013
A fotovoltaik aktuális tényezői Németországban 2010
1
Bevezetés A fotovoltaikot sokáig kinevették, később pedig diszkreditálták is, vagyis rossz hírét keltették. „A napelem túl kevés energiát hoz és még túl drága is”. Mostanában több villamos energiát termelnek napsütéses napokon a németországi napelemes erőművek, mint az ott működő atomerőművek összesen. Ugyanakkor a rendszerárak is megfeleződtek. Hogy érveket adjunk Önnek a családi-, baráti-, iskolai- és üzleti körökben folytatott megbeszélésekhez és tárgyalásokhoz, vagy esetleges döntésekhez, összeállítottuk a megújuló technikákat kezdeményező és fejlesztő országban, Németországban zajló eseményeket és az ide vonatkozó aktuális adatokat. Reményeink szerint könyvünk tanulmányozása hozzájárulhat a külföldi és a hazai fenntartható fejlődés felméréséhez. Alig létezik még egy másik téma, amelyik olyan erősen uralná a nyilvános társalgásokat és megbeszéléseket, mint az energia: Fukushima, az atomenergiából való kiszállás, az atomhulladék végső raktározása, a hálózat kiépítése, a megújuló energiák és a lakossági részvételek, ezek csak pár központi megnevezések, amiket ebben az összefüggésben meg lehet említeni. Az világos, hogy a jövő energiapiaca lényegesen el fog térni a mai adottságoktól, hogy hogyan és milyen formában, az még nem látható be. Ezzel a háttérrel gyűjtötték és állították össze az ún. Delphi-tanulmányban a különböző területeken dolgozó szakemberek véleményeit, hogy ezzel egy differenciált tárgyalási témakört létrehozzanak. Ezt a munkát a Lipcsei Egyetem Infrastruktúra és Közellátás Szakértői Csoportja és a Berlini Stratégiai Tanácsadói Vállalkozás, az SNPC GmbH állították közös munkával össze.
2
ISBN 978-963-89687-1-5
Kiadja Greentechnic Hungary Kft. Második kiadás Készült: 2013 május Nyomda Digital Nyomda Kft.
A szerző fenntart minden jogot, beleértve a sokszorosítást, a könyv bővített, illetve rövidített változata kiadásának jogát is. A szerző írásbeli hozzájárulása nélkül sem a teljes könyv, sem annak része semmiféle formában (fotokópia, mikrofilm, internetes vagy más hordozó) nem sokszorosítható. A könyvet és annak tartalmát oktatási intézményekben valamint tanfolyamokon oktatási jelleggel felhasználni szerzői engedélyezés nélkül nem megengedett.
3
Tartalom 1. Mire szolgál ez a kézikönyv ................................................................................. 6 2. Van jelentős részesedése a fotovoltaiknak a villamos energia ellátásban? ... 6 3. Túl drága a fotovoltaik áram?.............................................................................. 7 3.1 A villamos energia előállítási költsége ....................................................................... 7 3.2 A betáplálás támogatása ............................................................................................. 9 3.3 Árképzés az áramtőzsdén és a Merit Order hatása ................................................. 11 3.4 A ME-k villamos energia termelésének költség-/haszon-mérlege ......................... 13 3.5 Összehasonlítás a nukleáris/fosszilis áramtermeléssel ......................................... 14
4. Megdrágítja a fotovoltaik áramtermelés a háztartások villamos energiáját? 14 4.1 A politika árbefolyásolása ......................................................................................... 14 4.2 Az áramszolgáltatók árbefolyásolása....................................................................... 16 4.3 Szubvencionálják a bérlők a jól szituált lakástulajdonosokat? ............................. 17
5. Nyújt érdemleges hozamot egy napelemes rendszer? ................................... 17 6. Sok támogatási eszközt nyel el a fotovoltaika kutatása? ............................... 18 7. A fotovoltaik telepítés csak Ázsiában teremt munkahelyeket? ...................... 18 8. Elutasítják a nagy hagyományos erőművek üzemeltetői a fotovoltaik telepítéseket?.......................................................................................................... 19 9. Túlterheli a fotovoltaik-áram a hálózatokat? .................................................... 20 9.1 A fotovoltaik-áram decentrálisan lesz betáplálva ................................................... 20 9.2 A szolár-áram termelése tervezhető ......................................................................... 20 9.3 A csúcstermelés lényegesen kisebb, mint a telepített teljesítmény...................... 21 9.4 Mennyi fotovoltaik áramot képes a mai hálózatunk elviselni? .............................. 21
10. Sok energiát igényel a napelemes modulok előállítása? .............................. 22 11. Konkurál a fotovoltaik kiépítése az élelmiszertermelésre alkalmas termőfelületekkel? .................................................................................................. 23 12. Hatékonyak a fotovoltaik rendszerek? ........................................................... 23 12.1 Degradálódnak a fotovoltaik rendszerek? ............................................................. 24 12.2 Elszennyeződhetnek a napelemes modulok? ....................................................... 25 12.3 Ritkán dolgoznak a napelemes rendszerek teljes leterhelés alatt?..................... 25
13. Lefedhetjük energiaigényünk lényeges részét fotovoltaik-árammal a jövőben?.................................................................................................................. 26 13.1 Energiaszcenáriók/ forgatókönyvek ....................................................................... 27 13.2 Energiaszükséglet és energiakínálat ...................................................................... 29 13.3 Kiegyenlítő intézkedések ......................................................................................... 34 13.3 Hogyan lehetséges a fotovoltaik áramkínálatot a hálózatban megszilárdítani? 34
14. Tartalmaznak a napelemes modulok mérgező anyagokat? .......................... 36 14.1 Wafer-alapú modulok ............................................................................................... 36 14.2 Vékonyfilm-modulok ................................................................................................ 37 14.3 Visszavétel és recycling .......................................................................................... 37
15. Vannak elegendő nyersanyagok a fotovoltaik termeléshez? ....................... 38 15.1 Wafer-alapú modulok ............................................................................................... 38 15.2 Vékonyfilm-modulok ................................................................................................ 38
16. Megnövelik a napelemes rendszerek a tűzveszély rizikóját ? ...................... 38 16.1 Okozhatnak tüzet a meghibásodott napelemes rendszerek? .............................. 38 16.2 Veszélyeztetik a tűzoltókat a napelemes rendszerek? ......................................... 38
4
16.3 Meggátolják a közvetlen tűzoltási munkákat a tetőn lévő napelemes modulok? ........................................................................................................................................... 39 16.4 A napelemes modulok égése alatt keletkeznek mérgező emissziók? ................ 39
17. Van globális jelentősége a német energiapolitikának? ................................. 39 17.1 Energiamenedzsment, DIN EN ISO 50001 .............................................................. 40
18. Hogyan fog a 2023-as német energiapiac kinézni? ....................................... 43 18.1 Összefoglaló – Az energiapiac 2023 tézisekben .......................................... 43 19. A háttér, a metodika és a tanulmány dizájnja ................................................ 44 20. Tizenkét évvel az energiafordulat után: 2023 ................................................. 45 21. Energiaszükséglet 2023 ................................................................................... 46 22. Energiahordozók 2023 ..................................................................................... 48 23. Energiaelőállítás 2023 ...................................................................................... 50 24. Technológiák és technikai keretfeltételek 2023 ............................................. 52 25. Az árampiac szabályozó keretei és dizájnja 2023 .......................................... 54 25.1 Piacgazdazdálkodási szcenáriók ............................................................................ 54 25.2 Tervgazdazdálkodási szcenárió .............................................................................. 55
26. Kommunális és lakossági elkötelezettség 2023-ban ..................................... 56 26.1 Piacgazdazdálkodási szcenárió .............................................................................. 58 26.2 Tervgazdazdálkodási szcenárió .............................................................................. 59
27 Ügyfélkör 2023 ................................................................................................... 60 27.1 Magánügyfelek ......................................................................................................... 60 27.2 Kisipari és nagyipari ügyfelek ................................................................................. 61
28. Németország az ipari ágazatok bölcsője 2023 ............................................... 63 Idegen szavak szótára ............................................................................................ 65 Információjegyzék .................................................................................................. 69 Tanácsadó személyek ............................................................................................ 70 29. Függelék: Szakkifejezések............................................................................... 71 29.1 A villamos energia előállítási költsége (LCOE – Levelized Costs of Electricity) 71 29.2 EEG-járulék ............................................................................................................... 73 29.3 Modulhatásfok .......................................................................................................... 74 29.4 Egy napelemes erőmű névleges teljesítménye ..................................................... 74 29.5 Specifikus/fajlagos hozamnagyság ........................................................................ 75 29.6 Rendszerhatásfok .................................................................................................... 75 29.7 Performance Ratio ................................................................................................... 75 29.8 Alapterhelés, középterhelés, csúcsterhelés, hálózatok leterhelése és reziduális leterhelés ........................................................................................................................... 75 29.9 Nettó villamos energia felhasználás ....................................................................... 76 29.9.1 Végső energia .................................................................................................... 77 29.9.2 Felhasználható energia ..................................................................................... 77
30. Függelék: Rövidítések...................................................................................... 78 31. Függelék: Források .......................................................................................... 78 32. Függelék: Ábrák és magyarázatok .................................................................. 83 32.1 Megoldási javaslatok a szélenergia jobb rendszerintegrációjához ..................... 83 32.2 Az elektromos energia tározási technológiái ........................................................ 84 32.3 A hőszivattyú éves üzemideje (ß) ........................................................................... 85
5
1. Mire szolgál ez a kézikönyv Németország maga mögött hagyja a fosszilis-nukleáris korszakot. Amikor 2022-ben az utolsó atomerőművet is lekapcsolják a hálózatról, akkor a villamos energia túlnyomó többségét a szél- és a napenergiából kell előállítani. A fotovoltaik nagy szerepet fog játszani a mi fenntartható energia-jövőnkben. De addig még nagyon hosszú az út. Hiányoznak többek között az új szárazföldi átviteli vezetékek, amelyek országos szinten biztosítják a villamos energia ellátást. Ezen felül fejleszteni kell a különböző tározós formákat, amelyek a megtermelt villamos energia majdnem veszteségek nélküli köztestárolására képesek. Az itteni aktuális tények, számok és felismerések összeállítása a fotovoltaik kiépítés kiértékelését segítik elő. Ebben a második kiadásban pedig a legújabb Delphi tanulányban bemutatjuk, hogy hogyan fog a 2023-as német energiapiac kinézni.
2. Van jelentős részesedése a fotovoltaiknak a villamos energia ellátásban? Igen. Az aktuális kiértékelés szerint a villamos energia fogyasztás 3,8%-át fedte le 2011ben, (végső energia, lásd 29.9. fejezetet). A megújuló energiák (ME) pedig a villamos energia 23%-át adták. Benapozott napokon pedig már a pillanatnyi villamos energia szükséglet 20%-át és ezzel a napi csúcs nagyobb részét képesek fedezni. A 2012-es év első felében a bruttó villamos energia felhasználás 5,3%-át fedte le a fotovoltaik, a szélenergiából termelt áram pedig 9,2% [BDEW4] volt. 2012 augusztusában elérte a 30 GW-os szintet a fotovoltaik és ezzel a teljesítménnyel túlszárnyalta a többi erőműtípust is Németországban.
1. ábra: Megújuló energiák részesedése a villamos energiafogyasztásban Németországban, adatok 2010-ig [BMWi], 2011-es adatok [BDEW1, BDEW3].
6
3. Túl drága a fotovoltaik áram? Ez nézőpont kérdése.
3.1 A villamos energia előállítási költsége Egy napelemes erőmű villamos energia előállítási költsége, a 29.1. fejezetben közelebbről megvilágítva, az összköltség (€) és az elektromos energiatermelés (kWh) aránya, a gazdaságos üzemeltetési időre vonatkoztatva. A villamos energia előállítási költségek nagyságát [ISE1] többek között az alábbiak határozzák meg: a rendszerek telepítésének és beszerelésének beszerzési invesztíciói /befektetései a finanszírozás feltételei, futamidők és hozamok a rendszer üzemideje alatti üzemi költségek a besugárzás kínálata a rendszer élettartama. Az EuPD research tanulmánya szerint az újonnan felszerelt, kisebb tetős rendszerek villamos energia előállítási költségi a 2011-es év 3. negyedévében elérték a háztartási villamos energia árszínvonalát.
2. ábra: Kis tetőrendszerek villamos energia előállítási árának és a tarifák alakulása (EuPD research 2011).
A napelemes erőművek domináns költségtényezői a befektetési költségek. A közepes és a nagyobb pv-rendszerek befektetési költségei átlagosan 10 %-ot csökkentek az elmúlt időkben a technológiai fejlesztések és a növekvő mérethozadék miatt. A 3. ábra a 100 kWp névleges teljesítményű tetőrendszerek áralakulását mutatja. A kisebb tetőrendszerek (2-5 kWp) drágábbak, a komplexitásuktól függően ezek költsége 2,5-3,5 €/kWp.
7
3. ábra: A fajlagos bekerülési költségek alakulása tetőrendszereknél [BSW].
A napelemes rendszerek befektetési költségében a napelemes modulok ára több mint az 50 %-ért felelős (50-55%). A történet mutatja, hogy a modulok áralakulása – mint több más termék is - az ún. „ár-tanulási görbét” követi, ami azt jelenti, hogy az összes beszerelt teljesítmény megduplázódásával ugyanazzal a faktornagysággal csökkennek az árak is. Előreláthatólag a jövőben is ezt a törvényszerűséget fogják követni és az árak továbbra is csökkenni fognak, amennyiben a termékek továbbfejlesztésére és a gyártási eljárásokra a jövőben is nagy lesz az igény. 2011 végén 67 GW pv-teljesítmény lett világszerte felszerelve. A 4. ábrán az inflációs értékkel megtisztított 2010-es Eurós árakat láthatjuk. Az átlagárakat a Strategies Unlimited és a Navigant Consulting szolgáltatta. Az átlagárak átölelik a kereskedelemben értékesített technológiákat, tehát a kristályos szilíciumosakat és a vékonyfilmeseket egyaránt.
4. ábra: A pv-modulárak történelmi alakulása (PSE AG/Fraunhofer ISE, adatforrás: Strategies, Unlimited/Navigant Consulting, 2011 saccolt). Az egyenes az áralakulás trendjét mutatja.
8
Lásd még: http://www.mnnsz.hu/2012/05/12/a-fraunhoferi-ise-aktualizalja-a-megujulo-energiak-villamos energia-eloallitasi-koltsegei-tanulmanyat-a-kisebb-fotovoltaik-rendszerek-is-a-fogyasztoiaram-alatt-termelik-a-villamos energiat/
3.2 A betáplálás támogatása Mivel a mai költségarányok szerint egy multi-mega-pv-erőmű, egy kisebb tetős rendszerről nem is beszélve (lsd. 3.5 fejezetet), nem tud a fosszilis-atomenergiás erőművekkel versenyképesen fellépni a villamos előállítási költségeket illetően, ezért a napelemes erőművek üzemeltetői fix betáplálási támogatást kapnak 20 éven keresztül Németországban. A leírási idő után a pv-rendszerekből származó villamos energia viszont kedvezőbb, mint más villamos energia, az alacsony üzemeltetési és a hiányzó tüzelőanyag költségek („határköltségek”) miatt. A fosszilis-nukleáris erőművekhez azonban az invesztíció/befektetés leírása után is folyamatosan kell tüzelőanyagokat vásárolni és a tüzelési hulladékokról gondoskodni kell, hogy áramot állíthassanak elő. A szoláráram támogatási nagyságát és a betáplálási elsőbbségét a Megújuló Energia Törvény (EEG1, EEG2) rögzíti. A támogatások lehetővé teszik a befektetők számára a megfelelő nyereséget és a folytonos csökkenés által az előállítási költségek további csökkentésével a napelemes rendszerek szimulációját (5. ábra). Az olyan rendszerekre, amelyek 2012 első felében kerültek a hálózatra, a nagyságtól és a helytől függően 18-24 cent/kWh a betáplálási támogatás nagysága. Összehasonlításul: az offshore-szélerőművekből származó villamos energiának a támogatása 2012-től 19 cent/kWh. A napelemes rendszerek betáplálási támogatása gyorsabban csökken, mint más megújuló energiaforrásoké. Az új, nagy rendszerek már 2011-ben elérték a „Gridparity”-t: támogatásuk alacsonyabb, mint a háztartási villamos energia tarifa nagysága (5. ábra). 2012-ben már az új, kisebb tetőrendszerek is elérték a Grid parity-t. 2012-ben a pv-áram átlagos EEG-támogatása kb. 35 cent/kWh [BDEW4], itt hatása van a régebbi rendszerállomány magasabb támogatási nagyságának. 2020-tól egymás után fognak elbúcsúzni az idősebb rendszerek az EEG-támogatástól, mivel a 20-éves szerződéskötési idő le fog járni. Ezek azonban továbbra is szállítanak villamos energiát, amely előállítási ára minden más fosszilis, vagy megújuló forrás alá kínál. A régi rendszerállomány, ami ma még az átlagos támogatást megemeli, 2020-tól költségcsökkentő hatással lesz.
9
5. ábra: A szolár áram támogatása a beüzemelés kezdetétől az EEG szerint, átlagos támogatás [VDN], tarifák [BMWi] és EEG-járulékok [BDEW4].
Azzal a feltétellel, hogy a villamos energia költségei és a támogatás is folyamatosan fejlődnek, úgy az ipari fogyasztók is elérik 2-4 éven belül a „Grid Parity” határértékét. A 6. ábrán láthatunk egy különböző piaci szegmensekre elkészült prognózist 2020-ig.
6. ábra: A támogatási- és a tarifa árak alakulásának prognózisa, [Bruno Burger FVEE].
A napelemes rendszerárak bizonyos határokon belül illeszkednek a támogatás, az ajánlat- és a kínálat fejlődésének szituációihoz. A szoláráram termelés növelésének az érdekében látványos hozamot kell elérniük a befektetőknek, különben máshová fektetik be pénzüket. A betáplálási támogatás garantálja ezt az attraktivitást.
10
Miután az új rendszereknél évekig moderáltan/mérsékelten 5%-kal csökkent a támogatás, úgy ez a dinamika előreláthatóan 28%-osra fog emelkedni 2012 végéig. Mivel a pv-rendszer komponensek termelési kapacitása az utóbbi években lényegesen erősebben növekedett, mint amennyire a piac fejlődött, ezért lecsökkent a gyártók leterheltsége és drasztikusan csökkentek az értékesítési árak, valamint a nyereségek. Egy továbbra is túl gyors támogatási csökkentésnél fennáll a veszély, hogy a kiépítések hirtelen le fognak állni Németországban, mivel az árak már nem tudnak majd többet engedni. Így exportpiacokra lesznek kényszerítve a német pv-gyártók, a német pv-szereplők pedig elvesztik üzletüket. A kiépítések plafonjának, határértékének a megszabása ugyan lehatárolhatja az éves kiépítési nagyságot, és ezzel meghatározhatja az EEG-járulékok összegét is, de ez fatális/végső/végzetes jelzés is lenne minden piaci részvevőnek, hogy a további erőltetés – a költségcsökkentéshez is – nem kifizetődő többé. A betáplálás támogatás utóbbi két évben történt drasztikus csökkentése (2009.12.31. óta 43%-os) már 2011-ben leállította a pv-kiépítések növekedését. A már megtervezett, további degresszióval biztosított az, hogy alig fog már emelkedni a fogyasztó terhelése – amennyiben semmi politikailag kikényszerített, az ipari szektor utólagos terhelés eltolása nem hárul a háztartások végfogyasztói felé.
3.3 Árképzés az áramtőzsdén és a Merit Order hatása A lipcsei áramtőzsde (European Energy Exchange AG, EEX) árképzése a Merit Order elvén történik. A villamos energiatermelők, bizonyos árammennyiségre vonatkozó értékesítési ajánlatai, amik a mindenkori határköltségek által vannak meghatározva, az áraknak megfelelően emelkedő sorrendben vannak szortírozva/szétosztva. A görbék metszési pontja adja meg az egész kereskedelmi mennyiségre a tőzsdei árat. Így a soron lévő legdrágább ajánlat határozza meg a legkedvezőbb ajánlatot, részben igen lényeges nyereségi rátát, különösen az atomés a szénáramra.
7. ábra: Az EEX árképzése [Roon].
11
A pv-áram betáplálása törvényesen elsődlegességet élvez, így ez legelöl szerepel az ajánlatok skáláján. A fiktív határköltségével (=0) mindig nyer a PV-áram. De amikor a pv-áram megérkezik, az masszívan a nap magidejében érkezik, azaz a csúcsleterhelési időkben. Ilyenkor kiszorítja az alapjában véve drágább erőműveket, csökkenti az eredő villamos energia költségeket és ezzel a nukleáris erőművek üzemeltetőinek a nyereségét (8. ábra).
8. ábra: A ME-k kihatása az áramtőzsdei árak alakulására [WEC].
A 9. ábra mutatja a 2008-as Merit Ordert és az EEX-árakat a reziduál terhelés függvényében, azaz a fogyasztási terhelés és az elsődleges betáplálás, mint a szél, a pv, a víz és a kapcsoltak (CCGT) általi különbséget.
9. ábra: Merit Order a 2008-as évre és az EEX-árak [Roon].
12
„Mint fent mutatva, az áram ára pozitívan korrelál a reziduál terheléssel. Egy a megújuló energiákból történő betáplálás csökkentett reziduál terheléshez és következtetésképpen alacsonyabb áramárhoz vezet, amit Merit Order hatásnak nevezünk.” [Roon]
3.4 A ME-k villamos energia termelésének költség-/haszon-mérlege A Megújuló Energiák Ügynöksége (AEE) átfogóan kiértékelte a megújuló energiák villamos energia termelésének költségeit és hasznát (Nutzen-Kosten-Analyse). A költségoldalon állnak az EEG-differenc költségei, azaz az áramszállító beszerzési többletköltségei az EEG által. Továbbá az ingadozó ME-k áramának szabályozására ide jönnek még a kiegészítő energiaforrások kiegészítő- és kiszabályozó költségei is. A kiértékelés egyértelműen pozitív mérleget mutat. A megvizsgálásba ide lettek még véve a szél és egyéb megújuló energiaforrások villamos energiái is.
10. ábra: A ME-k áramtermelésének összesített költség-/haszon értékelése (Agentur für Erneuerbare Energien, AEE, 2011).
Az alacsony hatásfokú fosszilis-nukleáris primerenergiából nyerhető villamos energia miatt minden egyes kilowattóra pv-árammal kb. 3 kWh primerenergiát takarítunk meg. A primerenergiák kumulált/ összesített megtakarítása a fotovoltaik által kb. 150 TWh körül volt 2011 végéig. Ha szembeállítjuk a kumulált támogatás részesedését a betáplálási támogatással, úgy kb. 12 cent/kWh támogatás lett a primerenergia fogyasztás megelőzésére fizetve. Az épületenergetikai szanálásoknál a kilowattóránkénti primerenergia megtakarítás is hasonló nagyságú.
13
3.5 Összehasonlítás a nukleáris/fosszilis áramtermeléssel A nukleáris-fosszilis áramtermelés valós költségei és rizikói jelenleg még nem láthatóak. Ezek legnagyobb része a jövőben fog keletkezni (CO2-indukált klímakatasztrófa, nukleáris balesetek, atomhulladék végső tározása, nukleáris terrorizmus, örök terhek), ezért nagyon nehéz egy összehasonlítás. Az atomenergia rizikóit olyan magasra becsülik a szakemberek, hogy a világon egyetlen egy biztosító sem mer biztosítási szerződéseket felkínálni. Következésképpen lényegében az adófizető biztosítja az atomipart kényszerítve, mert a németek több éve és többségben ellene vannak az atomenergiának. A környezetügyi szövetségi hatóság (UBA) 2010-ben kiszámította, hogy a környezetkárosító szubvenciók évente kb. 48 Mrd Euróba kerülnek az adófizetőknek [UBA2]. Az IEA számítása szerint világszerte 400 Mrd Euróval lettek támogatva a fosszilis energiák 2010-ben.
4. Megdrágítja a fotovoltaik áramtermelés a háztartások villamos energiáját? Igen, ez azonban a politika és az áramszolgáltatók kezében van. A politika határozza meg a járulékok számítási alapját és a járulékok elosztását, mindkettőt hátrányos hatásokkal a háztartásokban. Az áramszolgáltatók pedig a végén kiszabják az energiaárat, és szívesen használják fel a drágítások indokára alibinek az EEG-járulék emelkedését (lsd. 29.2 fejezetet).
4.1 A politika árbefolyásolása A politika határozza meg, hogy ki finanszírozza a megújuló energiákra történő átállást. Ő határozta meg, hogy a nagy áramigényű energiaintenzív ipari üzemek messzemenően meg legyenek szabadítva az EEG-járuléktól és ezt a felmentést a jövőben bővíteni szeretnék. Ez más fogyasztók terheit is megnöveli, különösen a háztartási fogyasztókét, akikre a villamos energia fogyasztás majdnem 30%-a esik. Ez a szelektálás azt eredményezte, hogy az energiaintenzív ipar villanyszámlája még le is csökkent, mialatt a másik oldalon a kilowattóránkénti EEG-járulék megnövekedett (11. ábra). Mindemellett még a pv-áram árcsökkentő hatásából is profitál az energiaintenzív ipar az áramtőzsdén a csúcsidők alatt. Az EEG-járulékkal a pv-áram betáplálási támogatása is szubvencionálva van. Az EEG-járulék részesedése, ami a pv-áramtermelésre jut, kb. 30% volt 2010-ben. Az EEG-járulék kiszámításának alapját a politika határozza meg, ami az áramtőzsdei ár és az EEG-támogatás közötti különbség. Ha a fotovoltaik értékes áramot szállít a csúcsleterhelések ideje alatt, úgy csökken a tőzsdei ár és paradox módon megnöveli az EEG-járulékot, természetesen a háztartások terhére.
14
11. ábra: A háztartási bruttó tarifák, az ipari nettó tarifák[BMWi] és az EEG-járulékok alakulása.
Milyen hatással van a fotovoltaik további kiépítése az áramárakra Németországban? Az ún. trendszcenáriókban kb. 4 GW/év fotovoltaik kibővítéssel számolnak az átviteli hálózat felelősei 2016-ig [IE]. A Prognos AG erre a szcenárióra egy körülbelüli, 0,5 százalékos lehetséges éves áremelkedést állapított meg, abszolút számokban kb. 0,12 cent/kWh (12. ábra). 2012-ben ez a pv-kiépítés 0,035 cent/GW EEGjárulékemelkedést eredményez. A politika befolyásolja a fosszilis-nukleáris erőművekből származó villamos energia árát. Politikai döntések definiálják a CO2-tanúsítványok árait, amik a füstszűrés, vagy a CO2 végső tározásának (CCS), az atomáram megadóztatásának, és az atomerőművek biztosítási- és biztonsági feltételei. A politika ezzel már ma meghatározza, hogy az áram fogyasztói mennyire viselik a nukleáris-fosszilis villamos energiatermelés nehezen fogható rizikóit és terheit. Ezeknek a költségeknek a továbbra is konzekvens betáplálása valószínűleg ahhoz fog vezetni, hogy a fotovoltaik villamos energiatermelés olcsóbbá teszi az árammixet, egy érezhetően magasabb összesített villamos ár mellett. Míg odáig eljutunk, addig a nukleárisfosszilis áram továbbra is olyan árakon lesz értékesítve, amelyek az externális költségeiket eltakarják, és a jövőre hárítják.
15
12. ábra: A pv-kiépítés hatása a háztartási tarifa árakra a trendszcenárió szerint.
4.2 Az áramszolgáltatók árbefolyásolása A háztartások villamos áram tarifái utolsó soron az áramszolgáltatók által lesz meghatározva. Egy mintabeli háromszemélyes háztartás 3.500 kilowattóra éves fogyasztással kereken 25 cent/kWh-t fizet [BDEW2], a 13. ábra ennek a tarifa árának a felépítését mutatja.
13. ábra: A háztartási tarifa árak összetétele Németországban 2010 [AEE].
16
Az áramszolgáltatók azzal magyarázzák az utóbbi időben tapasztalható háztartási tarifa árak megemelését, hogy az EEG-járulék is 3,53 cent/kWh-ra emelkedett 2011.01.01.-től (EEG, 29.2 fejezet). A privát háztartások bruttó tarifája 10 cent/kWh-t emelkedett 2000 óta, az EEGjárulék viszont csak 3,3 cent/kWh-t (11. ábra). Az áremelkedés legnagyobb részét tehát nem lehet az EEG-járulékkal megmagyarázni. Az áramszolgáltatók beszerzési költségeinek legnagyobb része a hosszú lejáratú szerződéseken keresztül, kisebb része pedig a lipcsei áramtőzsde spotmarkt árain keresztül van meghatározva. Az áramtőzsdén az áramszolgáltatók profitálnak a pvbetáplálással a Merit Order (3.3 fejezet) hatásából. Az áramszolgáltatók azonban eddig nem adják tovább a pv-betáplálás árcsökkentő hatásait a végfogyasztóiknak. A jelenleg Németországban felszerelt pv-teljesítmény (kb. 25 GW) a napi csúcsterhelés legnagyobb részét le tudja fedni a benapozott napokon (lsd. 29. ábra). 2011-ben történt meg először, hogy ezért a nappali áram ára időnként az éjszakai áram értékére (2,5 cent/kWh) esett le a lipcsei EEX áramtőzsdén. A pv-áram kiszorítja a drága erőműveket a Merit Orderben, v.ö. a 3.3 fejezettel. A fotovoltaik további kiépítésétől azt várják el a szakemberek, hogy a tőzsdei árak egyre gyakrabban és egyre hosszabb időre az éjszakai áram tarifa ára alá essenek a nyári hónapokban. Ez a fotovoltaik effektus azonban jelenleg még nincs megfelelően tükrözve a költségek- és a díjak kalkulációjában.
4.3 Szubvencionálják a bérlők a jól szituált lakástulajdonosokat? Nem, ez a közkedvelt vezércím, a 2011.12.08-as „Idők”-ből idézve, egy eltorzított ábrázolás. A megújuló energiákra történő átállás költségei – a politikailag szándékos áramintenzív ipar kivételével – minden villamos energia fogyasztót érintenek, magában foglalva a háztartásokat és az ott lakó bérlőket is. A költségek a fotovoltaik mellett lefedik a szelet és egyéb ME-t is. A rendszerek majd 40 százalékban magánszemélyek tulajdonában vannak. Ezek a személyek túlnyomó többségben lakástulajdonosok, de a bérlők is kivehetik részüket a pv-erőművekből (ld. az egyre több és attraktív lakossági napelemes projekteket Németországban és Ausztriában is).
5. Nyújt érdemleges hozamot egy napelemes rendszer? Igen. A jelenlegi rendszerköltségek állapota és betáplálási támogatások felállása szerint jó hozamok lehetségesek egész Németországban. A nyereségek valamivel nagyobbak a jobban benapozott régiókban, mint a kevésbé benapozottakban. A telepítési helyektől függően 4,5-8,7%-os nyereség várható el, amennyiben egy 3,5-30 kWp tetőrendszer még a 2012-es év első félévében lett a hálózatra csatlakoztatva, 2 €/kWp [Photon 2012-01]. A nyereség nem rizikómentes. A gyártói garanciák és a rendszerbiztosítások sem csökkentik le nullára a befektetési rizikókat.
17
6. Sok támogatási eszközt nyel el a fotovoltaika kutatása? Az 5. energiakutatási program keretén belül 205 millió Euró lett az összes megújuló energiákra fordítva 2010-ben, ennek csak egy töredéke esett a fotovoltaikra. Ugyanebben az évben egyedül csak a nukleáris- és fúziós kutatásokra 202 millió Eurót adtak ki. A historikus számokra pillantva (14. ábra) látható, hogy a megújuló energiák és az energiahatékonyság csak lassan kerül az energiakutatók fókuszába.
14. ábra: A Szövetség kiadásai az energiakutatásokra [BMWi].
7. A fotovoltaik munkahelyeket?
telepítés
csak
Ázsiában
teremt
Nem. Németországban kb. 130.000 ember dolgozik az egész PV-szektorban és 2010-ben kb. 50%-os volt az exportkvótája a közel 20 Mrd Euró nagyságú értékteremtésben [BSW]. A német fotovoltaik-szektorhoz tartoznak az alábbi területekhez tartozó vállalkozások is Alapanyag előállítók (szilícium, wafer, fémpaszták, műanyag fóliák, szolár üveg) Köztes- és végtermék előállítás: cella-, modul-, inverter-, állványok- és kábelgyártók, üvegbevonatok Szerkezet építés Installáció. 2010-ben Németország nettó-importőr volt a szolárcellákból és modulokból. De sok egyéb pv-termékből is nettó-exportőr volt Németország részben, mint nemzetközi piacvezető (pl. inverter, rendszerek telepítése).
18
8. Elutasítják a nagy hagyományos erőművek üzemeltetői a fotovoltaik telepítéseket? Eddig igen. A Németországban üzemeltetett fotovoltaik teljesítmény túlnyomó többsége magánszemélyek kezében és mezőgazdászok tulajdonában volt 2010-ben, a maradék eloszlik a kereskedelemre, a projektállókra és az alapítványokra. Az erőművek üzemeltetői EnBW, Eon, RWE és Wattenfall (a „nagy 4” a 15. ábrán) mindössze 0,2%-ot mondhatnak magukénak. Honnan jön ez az elutasítás?
15. ábra: A 2010 végén üzemeltetett kb. 17 GW teljesítményű napelemes rendszerek tulajdonosi részesedése [trend:research].
Ha a napelemes erőművek villamos energiát szállítanak, akkor azt nappal szállítják, a legnagyobb kereslet idejében (29. ábra). A drága fosszilis erőművekre ritkábban és kisebb nagyságban van szükség. Ez csökkenti az áram árát a tőzsdén, ami a tőzsde szabályai miatt a többi erőműre is kihatással van (3.3 fejezet). Régebben igen nagy haszonnal el tudta adni a déli időkben az olcsó alapterhelésű áramot a négy nagy erőmű üzemeltetője. De az áramtőzsdén már 2011-ben nagy árcsökkentésekhez és ezzel természetesen masszív nyereségveszteségekhez vezetett a fotovoltaik. Az árcsökkentések ezentúl a hosszúlejáratú szerződésekre is ki fognak hatni, nem csak a tőzsdei árra. Hozzá jön még, hogy a tavaszi és a nyári idők alatt a napi csúcsterhelések lefedésének növekedése miatt megromlik a fosszilis erőművek leterhelése , és ezáltal a pv növeli a fosszilisek költségeit. A leírt szénerőművekből származó olcsó áram egyre ritkábban lesz használva tavasszal és nyáron a fotovoltaik kiépítése és a terhelési menedzsment miatt. Rövidesen fennáll a szezonális lekapcsolás veszélye, mint közbenső lépcső a végleges leállításhoz. Amíg a nagy erőművek üzemeltetői elutasítják a pv-installációkat, úgy a nagy szélprojektek, mindenekelőtt az offshore-szektor, sokkal jobban passzol az üzleti modelljükbe.
19
9. Túlterheli a fotovoltaik-áram a hálózatokat? 9.1 A fotovoltaik-áram decentrálisan lesz betáplálva A napelemes rendszerek 98 százaléka a decentrális alacsonyfeszültségű hálózatokra vannak kapcsolva (16. ábra) és felhasználó közeli villamos energiát állítanak elő {BSW]. A Németországban beszerelt teljesítménynek mindössze 15%-a esik a MW osztályú napelemes rendszerekre.
16. ábra: A szolár-áram betáplálása [BSW].
9.2 A szolár-áram termelése tervezhető A megbízható nemzeti időjárás előrejelzéseknek köszönhetően nagyon jól tervezhető a szolár-áram termelése, nincs szükség egy nagyobb méretű, rövid idő alatt végrehajtandó reakcióra. A 17. ábra példásan mutatja a tervezett és a valós áramtermelést. A decentrális termelés miatt a felhőzet lokális változásai nem vezetnek lényeges ingadozásokhoz a Németország szerte termelt napelemes villamos energiában.
20
17. ábra: A tényleges és a tervezett villamos energia termelés hétfőn, 2011.05.09-én [áramtőzsde].
9.3 A csúcstermelés teljesítmény
lényegesen
kisebb,
mint
a
telepített
A technikától függő veszteségek (performance Ratio PR<=90%, lsd. 29.7 fejezetet) és a németországi nem egységes időjárás miatt csak igen kevés napokon várható reálisan a 70 százalékon felüli áramtermelés a beszerelt névleges teljesítményhez (jelenleg kb. 25 GW) viszonyítva. Az egyes rendszerek névleges teljesítményükre történő 70%-os lekorlátozása illetve leszabályozása („betáplálási menedzsment”) 2,5%-os megsaccolt bevételtől való elesést eredményez [Photon International 2011-07, 58. oldal]. A leszabályozást előíró törvényes előírás 2012-ben lépett életbe.
9.4 Mennyi fotovoltaik áramot képes a mai hálózatunk elviselni? A napelemes rendszerek decentrális és síkszerű karaktere kedvezően hat a meglévő hálózatokra történő felvételre és elosztásra. A nagy napelemes rendszerek vagy a gyérebben lakott területek kisebb rendszereinek helyi sokasága helyenként szükségessé teszik az elosztó hálózat kiépítését. Az inverterek hálózat-támogató berendezései lehetővé fogják tenni a jövőben a rákapcsolt teljesítmény megnövelését. Németország északi felén is meg kell kezdeni a kiépítést, ami által megkönnyíthetjük a szolár-áram elosztását.
21
18. ábra: A fotovoltaik betáplálásának kihatása a leterhelésre a telepített pv-teljesítmény függvényében. A 2005-ös maximális pv-betáplálás heti hálózati leterhelése látható (adat: 2005, 17 GW telepített szélteljesítmény; valójában kb. 30 GW szélenergia volt 2011-ben a hálózaton) [ISET2]. .
Az elosztói hálózatokba történő többségében decentrális és fogyasztóközeli betáplálás csökkenti a hálózati üzem költségeit, különös tekintettel az átviteli hálózatokra. További előnye a pv-betáplálásnak, hogy a hatásos teljesítmény betáplálása mellett ezek a napelemes rendszerek elvileg további kedvezményes hálózati szolgálatot is nyújtanak (pl. helyi feszültség kiszabályozás). Kiválóan alkalmasak a fölérendelt hálózati menedzsment rendszerekbe történő integráláshoz, és jelentős szerepet vállalhatnak a hálózat stabilizálásában és a hálózat minőségében.” [ISET] A mai hálózati- és erőművi struktúrával kivitelezhető a 30-40 GW teljesítmény kiépítése Németországban. Naposabb napokon a déli órákban így kb. 25 GW pváram lenne a hálózaton. A további kiépítés, a szél szektorban is, egyre növekvő alkalmazkodást tesz szükségessé (13. fejezet).
10. Sok energiát igényel a napelemes modulok előállítása? Nem. A napelemes rendszerek energetikai amortizációja (a kumulált energiaráfordítás azonos a felhasznált energiával) függ a technológiától és a telepítés helyétől. Ennek nagysága az 1.000 kWh/m² éves globális besugárzási érték mellett (Németországra vonatkoztatott közepes érték) kb. 2 év [EPIA2]. A napelemes modulok élettartama 20-30 év között van. Ami azt jelenti, hogy egy ma előállított napelemes rendszer legalább 10szer több energiát termel meg üzemideje alatt, mint amennyi az
22
előállításához szükséges volt. Ez az érték javulni fog a jövőben az energiaoptimalizált gyártási eljárások miatt.
11. Konkurál a fotovoltaik kiépítése az élelmiszertermelésre alkalmas termőfelületekkel? Nem! A kumulált telepített pv-teljesítménynek a 12,5 százaléka esett szabad földterületre 2009-ben [Landtag], a maradék túlnyomó többségében épületek tetején áll. Ezeknek a szabad földterületeknek egy része szántóföld, Baden-Württenbergben ez közel a fele volt 2009-ben. A szántóföldekre telepített napelemes rendszerek nem kapnak 2010 júniusától támogatást az EEG-n keresztül és ez így le is állt. Szabad felületekre történő telepítések kizárólag csak a felhagyott és átminősített felületeken történik (pl. régi laktanyák, gyakorló terek, lezárt hulladéktelepek stb.). Nem létezik olyan kiépítési szcenárió, amely érdemleges szántóföldkivonásokat tervezne a fotovoltaik számára. Az ebben a témában kialakuló nyílt vita az EU aktuális tervezete miatt annál is inkább különös, mert a szántóföldek 7%-át ki akarják vonni a termelés alól, ez Németországban 600.000 hektárt jelentene.
12. Hatékonyak a fotovoltaik rendszerek? A kereskedelmi Si-wafer alapú napelemes modulok nominális hatásfoka (lsd. 29.3 fejezet) évente kb. 0,3% pontot, középértékben 14-15%-ot és csúcsértékben 20%-ot emelkedett az elmúlt években. Így a négyzetméterenkénti modulfelületek 140-150 W névleges teljesítményt hoznak, a csúcstechnológiájú modulok pedig 200 wattot is. A vékonyfilmes modulok nominális hatásfoka 6-11%, a csúcsértékek 12-13% között fekszenek. A napelemes rendszerek nem dolgoznak a nominális hatásfokkal, mert még egyéb veszteségek is fellépnek az üzem alatt. Ezek a hatásokat az ún. Performance Ratio (PR) foglalja magában. Egy jelenleg felszerelhető napelemes rendszer egészében nézve 80-90%-os PR-értéket tud elérni, minden veszteséget nézve (a tényleges üzemi hőmérséklet, a változó besugárzási körülmények, elkoszolódások és vezetékellenállások, valamint inverter átalakítási veszteségek). A modulok által szállított egyenáram az inverterekkel lesz a hálózati betáplálásra átalakítva és beillesztve. Az újabb inverterek hatásfoka, az alkalmazott technológiától függetlenül, jelenleg 98% körül van. Németországban a besugárzástól és a PR-tól függően nagyjából 900 kWh/kWp fajlagos hozamot lehet elérni. Ez egy modulnégyzetméterre számítva kb. 130 kWh, csúcsértékű moduloknál kb. 180 kWh is lehet. Egy átlagos 4-személyes háztartás évente kb. 5.000 kWh villamos energiát fogyaszt el, ami egy 38 m² nagyságú hagyományos modulfelület éves hozamának felel meg. Egy családi lakóépület tetőfelülete teljesen megfelel egy ilyen rendszernek, hogy összességében lefedje a család éves villamos energia szükségletét. Lapos tetőkön és szabad földfelületeken felállványozzák a modulokat, hogy ezzel is megnöveljék a hozamot. Egy délnek tájolt és egymástól megfelelő távolságban elhelyezett rendszer a modulok saját felületének a kb. 2,5-szörös felületét igényli. Összehasonlításul: Az energianövények („villamosítása”) átalakítása villamos energia formájára, azaz a besugárzásra vonatkoztatott hatásfokuk lényegesen 1% 23
alatt van. Ez az érték tovább csökken, ha fosszilis szerves anyagok, mint szén, olaj vagy földgáz lesznek „villamosítva”. Az elégető erőművek (olaj, szén, biomassza, hulladék) azonban a hatásfokuk megadásában a fosszilis energiahordozókban már meglévő kémiai energia átalakítására hivatkoznak. A Németországban lévő szénerőművekre így pl. 38% közepes hatásfok van megadva. A bioüzemanyagok gépjárművekben történő elégetésekor is igen szerény hatékonyságot lehet elérni, a sugárzási energiára és a használt felületre vonatkoztatva. A 19. ábra összehasonlítja a különböző bioüzemanyagokat elégető gépjárműveket az elektromos gépjármű (Plug-in-hibrid-hajtás) hatótávolságával, amelynek elektromos meghajtását egy azonos nagyságú pv-mező szolgálja. A Plug-in-hibrid gépjárművek, amiket 2012-re ígérték, kb. 20-50 kilométert képesek megtenni a következő feltöltésig.
19. ábra: Gépjármű hatótávolság az energianövény egyéves hozamával 1 év=100 m² (2 és 3) és 40 m²-es modulmezővel, sík 100 m²-es alapfelületre állványozva, forrás: Bruno Burger, Fraunhofer ISE (1).
12.1 Degradálódnak a fotovoltaik rendszerek? Igen, de nagyon lassan. A wafer alapú modulok lassan öregednek, és még a tudósokat is próbára teszi azok teljesítménycsökkenésének igazolása. Egy 14 db poli- és monokristályos modulos rendszeren Németországban elvégzett tanulmány is csak egy 0,1 %-os átlagos hatásfok-csökkenést tudott kimutatni évente az összes rendszerben [ISE2]. A gyakori 0,5%-os éves teljesítménycsökkenés feltételezése ebben az összeállításban nagyon konzervatív. A megadott értékek nem vonatkoznak a gyártási hibákból eredő kiesésekre. A szolárcellákban mindig megtörténik a fény által indukált 1-2%-os degradáció az üzembehelyezés első napjaiban, amit a Fraunhofer ISE intézet igen alapos mérései is igazoltak. A modulokon deklarált névleges teljesítmény legtöbbször a kezdeti degradáció utáni üzemre vonatkoztatva van megadva. Sok vékonyfilmes modul esetében még nincsenek hosszú távú adatok. Típustól függő kezdeti degradációt lehet megfigyelni az első üzemi hónapokban, valamint szezonális teljesítményingadozást is észlelni lehet.
24
12.2 Elszennyeződhetnek a napelemes modulok? Igen, de a legtöbb rendszert letisztítja a következő eső Németországban, ezért a koszfelrakódás valójában nem okoz termeléscsökkenést. A nagyon lapos szögben (<30°) elhelyezett moduloknak a levélhullás vagy a porképző források okoznak inkább problémát.
12.3 Ritkán dolgoznak a napelemes rendszerek teljes leterhelés alatt? Igen. A „maximális leterhelésű órák” mutatószáma az erőmű által egy év alatt valójában előállított energia és a névleges teljesítmény hányadosából lesz meghatározva (lásd 18.4 fejezetet). A teljes leterhelésű óráknak nevezzük azt az időegységet, amelyben a névleges teljesítménnyel, teljes leterhelés alatt, azonos mennyiségű elektromos munkát egy erőműben évente, számítással el lehetne végezni [Wikipédia].
A besugárzási körülmények miatt az év 8.760 órájából csak kb. a felében (nappal) tudnak a napelemes rendszerek dolgozni, és legtöbbször akkor is csak részleges leterhelésben. A horizontális besugárzások összege Németországban a 2001-2010-es évekre kb. 1.090 kWh/m²/év és helységtől függően kb. 940-1.230 kWh/m²/év. A 20. ábra mutatja ezt az országos szóródást [DWD]. A napelemes modulok a horizontális síkhoz képest ideálisan 30-40°-os dőlési szögben és délnek tájolva lesznek felállítva. Ezáltal kb. 15%-kal megnövekedik a besugárzás összege a modulfelületre és kb. 1.250 kWh/m²/év többleteredményhozamot eredményez Németországban. Egy 85%-os Performance Ratio-val (PR, lásd 29.7 fejezet) és ideális elhelyezéssel így 1.600 maximális leterhelésű órát lehetséges elérni. Mivel nem minden rendszer van ideálisan felállítva és még sok kisebb rendszer alacsonyabb PR alatt dolgozik, ezért a valódi közepes maximális leterhelésű órák száma valamivel kevesebb, úgy 900-950 órás nagyságrendűek.
25
20. ábra: Németország globális besugárzása [DWD].
2006-2010 között közepesen 870 maximális leterhelésű órát értek el a német napelemes erőművek [BMWi]. A német szélerőművek ugyan ebben az időszakban, felállítási helyüktől és csúcsmagasságuktól függően, 1.620 maximális leterhelésű óraszámot értek el [BMWi]. Az offshore erőművek elérhetik a 3.500 maximális leterhelésű óraszámot is az elkövetkező években [SRU]. A nukleáris-, a szén- és a gázturbinás erőművek szükség esetén majdnem egész éven át üzemelhetnek (1 év=8.766 óra) a névleges teljesítményükkel. Valójában azonban például a barnaszén-erőművek 6.640 órát és a kőszén-erőművek 3.550 órát üzemeltek teljes leterhelés alatt 2007-ben [BDEW5].
13. Lefedhetjük energiaigényünk fotovoltaik-árammal a jövőben?
lényeges
részét
Igen, olyan mértékben, amilyen nagyságban az energiarendszerünket optimalizáljuk. 26
13.1 Energiaszcenáriók/ forgatókönyvek Az energiaszcenáriók nem valós tények. Felvonultatunk itt pár szcenáriót, amikkel megteremtjük a lehetőségek megítéléséhez szolgáló összefüggéseket. A mi jelenlegi, fosszilis-nukleáris termelésre alapozott energiarendszerünk már egy kifutó modell. Tömérdek sok energiaszcenárió létezik az elkövetkező évtizedekre és egyre több számol a megújuló energiákkal. A fotovoltaik gyors kiépítése és a gyors költség degradáció leelőzték ezeknek a tanulmányoknak a többségét Németországban. A BMU megbízásából elkészített hosszú távú szcenáriók és stratégiák [IFNE] a megújuló energiák kiépítésére a 2020-as év végéig installált 50 GW fotovoltaik teljesítménynagyságból indulnak ki (21. ábra). Egy maximálisan feltételezett 900 üzemelési órával majdnem 50 TWh szoláráram lesz 2020-ban termelve. Egy a környezetvédelmi minisztérium által elkészített tanulmány pedig arra a következtetésre jut, hogy egy teljes mértékben (100%-ban) megújuló energián alapuló villamos energiatermelés lehetséges, technikailag és ökológiailag is összeegyeztethető lesz [UBA1] 2050-ben. Ebben a 2050-ig kinyúló tanulmányban egy 120 GW-nyi beszerelt pv-teljesítményből indulnak ki, ahol a technikai-ökológiai potenciál konzervatívan becsült nagyságát 275 GW-ban látják. Ugyan ebből a forrásból vázol fel a 22. ábra egy hidrogénre alapozott átalakítási és tározási koncepciót.
21. ábra: Hosszú távú szcenárió a pv- és a szélenergia kiépítésére, adatok IFNE.
27
22. ábra: Az áram átalakítás és -tározás koncepciója ME-rendszerekből (szél, fotovoltaik, egyéb).
A Fraunhofer ISE intézete összeállított egy az FVEE-energiakoncepcióra [FVEE] alapozott szcenáriót, amely a fotovoltaik-áram 30%-os részesedését látja 2050-ben. A 23. ábra ebből a tanulmányból összeállított különböző villamos energiatermelési szcenáriókat mutat be a 2020-as és a 2050-es évek összehasonlításával.
23. ábra: Az energiaforrások részesedésének szcenáriója a német villamos energiatermelésben [ISE4].
28
13.2 Energiaszükséglet és energiakínálat A hagyományos energiagazdaság a fosszilis és a nukleáris energiahordozókat (primer energiák) támogatja, ezeket alakítja át és készíti elő a végfelhasználó részére. Ez az energia folyamatábra is azt mutatja (24. ábrán), hogy milyen nagy az energia-import függősége Németországnak.
24. ábra: Németország energia folyamatábrája 2010 [PJ], (AGEB2).
Az átalakításban és a fogyasztásban hatalmas hatékonysági deficitek/veszteségek uralkodnak. Így például a közlekedésben a belsőégésű motorokban felhasznált végső (szolgáltatott) energia túlnyomó részben hővé alakul, ezen kívül a hajtási energia java része is visszafordíthatatlanul elég fékezéskor. A privát háztartások, amik az elfogyasztott végső energia kb. 75%-át fűtésre fordítják, ezt az energiát viszonylag egyszerű hőszigetelési intézkedésekkel felére tudnák csökkenteni. Ezekből a példákból érthető lesz, hogy a jövő energiaszükségletét semmiféle képen sem lehet a mai szükséglettel azonossá tenni, sem mennyiségileg sem pedig energiahordozók szerint. A 25. ábra az energiahordozók szerinti primer energiafelhasználás struktúráját mutatja be. Az egész nukleáris-fosszilis energia terén óriási hatékonysági hiányok tapasztalhatóak - az alkalmazott primerenergiák 50-75%-a vész el - amik részfelelősek a primer energiamixben való magas súlyukért. Az atomerőművek 29
például 35% körüli hatásfokkal dolgoznak, a számítási módtól függően néha még kevesebb ez az érték. A fosszilis (legtöbbször szén) tüzelésű erőművek hatásfoka pedig 40% körüli. Az ásványi olajtermékekkel rosszul szigetelt épületek vannak fűtve, vagy alacsony hatékonyságú gépjárművek vannak meghajtva.
25. ábra: A primer energiafogyasztás struktúrája 2011-ben Németországban, százalékos részesedésük (előző évi zárójelben), összesen 13.411 PJ vagy 457,6 mi to. SKE [AGEB3].
A legtöbb végső energia (36,4%) a mechanikai energia kinyerésére szolgál a közlekedésben és a beépített motorokban [26. ábra]. Az utcai közlekedésben alkalmazott belsőégésű motorokban keletkezik a legnagyobb átalakítási veszteség. A második legnagyobb rész (30,7%) a fűtésre megy el. A hűtés is a mechanikai energián keresztül lesz előállítva. Fűtésre és melegvíz előállítására elektromos hőszivattyúkat is lehet alkalmazni (COP 3-4-5-6). Lsd. „A napelemes technológia és a hőszivattyú intelligens és gazdaságos szimbiózisa” című tanulmányt is.
30
26. ábra: Az energia fajták szerinti végső energiafelhasználása Németországban 2010-ben, (zárójelben az előző év számai) [AGEB4].
A 27. ábra példásan mutatja az energiakereslet éves eloszlását. Az utcai közlekedés energiafogyasztását az alapterhelés jellemzi. A villamos energia szükséglet és a melegvíz előállítás energiaszükséglete alig valamit csökken a nyári hónapokban. A fűtési hő szükséglete negatívan korrelál a globális sugárzással, tavasszal a legnagyobb az egybeesés. Az alábbi ábrán a szolár- és a szél áramtermelésének havi eloszlása van szemléltetve. Eszerint az éves pv-áram 69%-a tavasszal és nyáron (áprilisszeptember) van termelve.
27. ábra: A pv- és a szél-áram (DEWI, PVGIS) havi elosztásának durva megközelítése (éves összeg=100%) Freiburg területére.
31
A 27. ábra érthetővé teszi, hogy a szolár-áramnak megvan a potenciálja, szezonális tározás nélkül is, a villamos energiaigény, a közlekedési szektor és a melegvíz szükséglet lényeges fokú lefedésének az elérésére – amennyiben ősszel és télen kiegészítő energiaforrások ugranak be mellé. A fűtési hőszükségletben – tavaszi súlyponttal - ez a potenciál lényegesen kisebb. Továbbá a szolár- és a szél áram kombinációjával megszilárdítható lenne a megújuló energiákból történő áram egész éves készenlétbe helyezése, mert a szél villamos energiát termelő ereje éppen tavasszal és nyáron hagy fel. A messzemenően szabályosan ingadozó, szezonális pv-áramtermelés mellett a besugárzás mutat magas fokban órás és heti változékonyságot az időskálán. Lokálisan is igen magas ez a dinamika egészen a perces- és a másodperces skáláig, de ezek egyáltalán nem játszanak szerepet a Németország-szerte kiépített hálózatban. A másik oldalon viszont ingadozik a jelenlegi áramterhelés is, napközben több áramra van szükség, mint éjszaka, és munkanapokon többre, mint a hétvégeken vagy ünnepnapokon. Az áramszolgáltatók alap-, közép- és csúcsterhelést különbözetnek meg a terhelési profilban (lásd a 18.8 fejezetet). Az alapterhelés az a 30-40 GW nagyságú terhelési rész, amely a nap 24 órájában alig változik. A középterhelés lassan ingadozik és túlnyomóan periodikus, a csúcsterhelés átöleli a gyorsan változó terhelési részt az alap- és a középterhelés felett.
28. ábra: Csúcs-, közép- és alapterhelés, sematikusan [www.amprion.de].
A fotovoltaik áram már ma lefedi a csúcsterhelés egy nagy részét, s részaránya is nagyobb mértékben növekszik. A napelemes rendszerek termelési profilja jól korrelál a napközben emelkedő villamos energiafogyasztással. A jelenleg telepített teljesítmény napos időszakokban termelt nagysága már elegendő ahhoz, hogy a csúcsterhelés lényeges részét lefedje (29. ábra). A további kiépítés ahhoz vezet, hogy a csúcsterhelés a kevésbé napos napokon is egyre nagyobb mértékben fedezve lesz, mialatt a napos déli órákban, különösen a hétvégeken ez az áramtermelés az alapterhelésbe folyik majd.
32
29. ábra: Villamos energia termelés 18. hét, 2011. május 2.-8. [ISE3].
A 30. ábra mutatja, hogyan nézhet ki egy ilyen energiatermelési profil a fotovoltaik különböző kiépítési lépcsőiben. A legtöbb szoláráramot termelő hét kiválasztásával láthatóvá válik a szoláráram lehető legerősebb kihatása. Az 50 GW-os teljesítménynél a maximális termelő teljesítmény kb. 35 GW. Az alapterhelés 25 GWos szinten tartására vasárnap délben pl. egy 10 kW-os szivattyús tározót kell szivattyús üzemmódba (felső tározó telítése) átállítani. A reziduál középterhelés (lsd. 18.8 fejezet) csak délután kapcsolódik be, a csúcsterhelés pedig este. A megújuló energiák növekvő kiépítésével el fog tűnni a reziduális terhelés.
30. ábra: A hét áramterhelése az év legnagyobb pv-áramtermelésével 2005-ben, 50 GW-os kiépítési szcenárióval számított betáplálással [SMA].
33
13.3 Kiegyenlítő intézkedések Technikailag lehetséges az, hogy sok fosszilis erőművet úgy üzemeltessünk, értelmezzünk vagy építsünk át, hogy azok az alapterhelés mellett a középterhelést is el tudják látni, ld. 31. ábrát. A részterhelés már magában is és az esetlegesen szükséges átépítéssel is megnöveli a villamos energia előállítási költségeit. Különösen a gázturbinás erőművek alkalmasak csúcsterhelésre. Az atomerőműveknek és az idős barnaszénerőműveknek a legnagyobb nehézsége a rugalmatlan üzemmód, a megújuló energiák kiépítése ezért ezeket a kifutó modelleket fogja érinteni.
31. ábra: Az erőművek rendelkezésre állása [VGB].
Alapvetően szükséges marad a fosszilis- és egyéb más erőművek, kiegyenlítő üzemeltetése, a 2020-ban összesen installált 50 GW pv-teljesítmény pillanatnyilag kb. 35 GW-ig készenálló teljesítményével a kb. 45 TWh szoláris hozam teljes mértékű hasznosításának érdekében. A legöregebb és a leglomhább erőművek – ezek még a legkevésbé hatékony erőművek is – erősen lecsökkenthetik a tavaszi és a nyári üzemüket. Ez a lépés valójában nem lesz még elég. 2011-ben kb. 30 GW szélenergiából származó villamos energia teljesítmény van növekvő tendenciával a hálózaton. Az 50 GW-os vagy nagyobb szélerőművi teljesítmény kiépítése is lehetséges 2020-ig. A napos, szélben dús napokon így gyakran lehet negatív reziduális terhelés: a megújuló energiákból származó villamos energia kínálata túllépi a pillanatnyi keresletet.
13.3 Hogyan lehetséges a fotovoltaik áramkínálatot a hálózatban megszilárdítani? Az épület tetejéről érkező pv-áram (32. ábra) egy részét felhasználhatjuk közvetlenül. A saját célú felhasználás nagysága függ attól, hogy milyen mértékben tudjuk a nappali villamos energia fogyasztást eltolni (pl. főzés, mosás, ruhaszárítás) és például van-e hőszivattyú és hőtároló a rendszerben. A hőszivattyú hatékonyságát az éves üzemidő számmal adják meg (ß), lásd a 29. függelékben. A hőtároló méretezésétől függően a háztartási melegvíz (HMV) előállításának java részét is átveheti a saját termelésű fotovoltaik-áram. Egy akkumulátoros tározóval 34
ellátott rendszerrel kitolhatjuk a saját célú villamos energia felhasználást az esti órákra (itt az energiaigényes műveletek, fogyasztók). Ezzel is nagymértékben növeljük a fotovoltaik áram saját célú felhasználását.
32. ábra: A pv-áram lehetséges átalakítási és tározási módjai a hatásfokok megadásával.
A saját célú felhasználás ésszerű, mivel ez tehermentesíti a hálózatot a szállítás- és a kiszabályozás szükséglete alól. Ebből kifolyólag egyedi támogatást élvez a pváram saját célú felhasználása, amit az EEG 12,4 cent/kWh-s nagysággal támogat 2012-ben. Függetlenül attól, hogy a szoláráram a saját tetőről érkezik, szükséges lesz egy a napszak közepére érvényes ún. „szoláráram tarifa” bevezetése. Ez érzékennyé teszi a fogyasztókat és valamilyen szinten meg is jutalmazza őket, amennyiben a villamos energiafogyasztásukat a déli órákra eltolják. Következésképpen a készülékek gyártói fognak reagálni és megfelelő programopciókkal fogják ellátni a mosógépeket, a ruhaszárítókat és a hőszivattyúkat. A jelenlegi szivattyús-tározók kapacitása a német hálózatban kb. 40 GWh, a maximális teljesítmény 7 GW körüli, a hatásfok pedig 70-85% között van. Ez az energiamennyiség az összes Németországban telepített napelemes rendszer néhány órányi maximális teljesítményének felel meg. Amennyiben a jelenleg tervezett projektek egy része megvalósul, úgy 2019-ben kb. 10 GW szivattyústározós teljesítmény áll majd rendelkezésre. Több gépjármű gyártó jelentette be az első szériaképes elektro-hibrid meghajtású gépkocsik megjelenését 2012-re. Az ilyen járművek a tavaszi és a nyári napokban szoláráramot tudnak tankolni és csak elektromos meghajtással 10-50 kilométeres hatótávolságban tudnak üzemelni. Az elektromos energia sűrített levegős tározókkal lehetséges tározása (adiabatic compressed air energy storage, CAES) jelenleg vizsgálatok alatt van. A nap- és a szélenergiából származó villamos energia soknak ígérkező átalakítása és tározása hidrogén és esetleg metán segítségével jelenleg méretezés és tesztelések alatt van. 35
Még nincsenek érdemleges kapacitások. A megújuló energiák áramának energiagázzá történő átalakítása hatalmas, már meglévő tározási lehetőségeket nyit meg. Több mint 200 TWh energiát (= 720 PJ) lehetséges a gázhálózatban valamint a földalatti és –feletti tározókban tárolni. Az energia gázzá történő átalakítás, ha még alacsony hatásfokkal is, de lehetőségeket nyit a közlekedés fosszilis üzemanyagainak a kiváltására. A fotovoltaikus villamos energia lényeges részét felhasználó energiaszcenáriók megvalósításához fontos lépések megnevezése még egyszer: Időhorizont 2020-ig: súlypont „rugalmasság” a beszerelt pv-teljesítmény min. 3,5 GW éves telepítésekkel ki lesz 50 GW-ra bővítve, Németország északi területein is, hálózatsegítő inverterekkel és csúcsteljesítmény leszabályozással, egy max. 35 GW-os csúcsteljesítménnyel és kb. 45 TWh/éves szoláráram termelésre 2020-ban amennyire lehetséges át kell építeni a fosszilis erőműveket a középterhelésű üzemre. a szivattyús tározók teljesítménye és –kapacitása ki lesz bővítve a jelenlegi terv szerint 30-40%-osra (órás tartalék) az energiaforrások tározására képes ME-erőművek (víz, biomassza) a besugárzáshoz és a szélkínálathoz kiegészítőlegesen lesznek működtetve ki lesznek építve a termikus tározók (melegvíz) és hőszivattyús teljesítmények az áramvételezés rugalmassá lesz téve a kereslet irányításával („szoláráram tarifa”) a villamoshálózat meg lesz erősítve nemzeti szinten és határokon átnyúlóan is az atomerőművek le lesznek állítva. Időhorizont 2050-ig: súlypont „tározás” A beszerelt pv-teljesítmény lépésről-lépésre ki lesz bővítve kb. 200 GW-ra, a termelési nagyság kb. 180 TWh szoláráram A közlekedés messzemenően át lesz állítva a ME-áramfogyasztásra A fűtésre és a melegvíz előállítására szükséges hőtermelés ME-ra lesz átállítva, az épületek hőszigetelése optimalizálva lesz Ki lesznek építve a szezonális termikus tározók (melegvíz), a hőszivattyús teljesítmények és a távhő hálózatai Masszív kiépítése a ME-k energiagázzal történő átalakítása és tározása (havi tartalék).
14. Tartalmaznak anyagokat?
a
napelemes
modulok
mérgező
14.1 Wafer-alapú modulok Több gyártó szilícium wafer alapú moduljai (kb. 88%-os piaci részesedés 2010-ben) tartalmaznak még gyakran ólmot a cella metalizálásával (kb. 2 gramm ólom 60-cellás modulonként, de paszta még kadmiumot is tartalmaz) és az alkalmazott forrasztásokon (kb. 10 gramm ólom 60-cellás modulonként).
36
(lsd. még a PV-modulok megbízhatóságának és élettartamának a növelését: http://www.cismst.org/fileadmin/user_upload/news/Nieland_Technologien_und_Tests_der_M ST-AVT.pdf)
Technológiailag teljes mértékben ki lehet váltani az ólmot veszélytelen anyagokkal, viszonylag alacsony többletköltség mellett. Ezen kívül semmi más mérgező anyagokat nem tartalmaznak a wafer alapú napelemes modulok. A napelemes komponenseket előállító gyártók 2010 júniusában létrehoztak egy gyártótól független recycling-rendszert (PV Cycle), aminek már több mint 200 tagja van.
14.2 Vékonyfilm-modulok A CdTe alapú vékonyfilm-modulok (kb. 8%-os piaci részesedés 2010-ben) kadmiumot tartalmaznak, ebben a technológiában ezt nem lehet kiváltani. A piacvezető gyártók már kialakítottak egy recycling/újrahasznosítási-rendszert CdTemodulokra. Vannak alternatív vékonyfilmes technológiák is, ezek amorf szilíciumvagy réz-indium-szelenid alapúak (CIS), amelyek egyáltalán nem, vagy csak kismértékben tartalmaznak kadmiumot. A CIS napelemes cellák szelént is tartalmaznak, ami a mérgező osztályba van besorolva, és mint oxid (pl. tűzeset után), mérgező hatása van.
14.3 Visszavétel és recycling Legkésőbb 2014 első negyedévében életbe kell lépnie minden EU-tagállam nemzeti törvényében az európai WEEE-irányvonalnak, ami kötelezi a gyártókat a pv-modulok ingyenes visszavételére és azok újrahasznosítására. Eddig nem volt törvényileg előírva a kiöregedett vagy elromlott napelemes modulok visszavétele és az újrahasznosítása Európában, mivel azok nem estek – mint például a tévék, a rádiók vagy a laptopok – az európai elektronikai hulladékok jogszabályai alá. Ez azonban hamarosan meg fog változni. 2012. augusztus 13. életbe lépett a módosított európai WEEE-jogszabályozás (Waste Electrical and Electronic Equipment Directive). Így minden EU-tagállamban kötelező lesz azt a saját nemzeti törvényébe beépíteni 2014 első negyedévében. A modulok ingyenes átvételére és azok újrahasznosítására a „gyártók” lesznek a felelősek. AZ EU-jogszabály szerint ezek azonban lehetnek a gyártók, az importőrök vagy esetleg az értékesítők és a szerelők is. Ennek az eldöntése a 27 EU-tagállamra van hagyva. Nyitott még továbbá az is, hogy a jövőben az elöregedett vagy az elromlott napelemes modulokat elkülönítve gyűjtik-e, vagy például helyileg más elektronikai hulladékokkal együtt. De a már előre szortírozással nagyon költséges későbbi szétválasztási folyamatot takaríthatnánk meg. Ingyenes vagy fizetni kell érte? Európában eddig 207 gyűjtőhely van a kiselejtezett modulok begyűjtésére, leginkább a gyártók nagykereskedőinél vagy az importőröknél, akik a PV Cycle tagjai. 40 darabig mindenki önköltségén szállíthatja be, nagyobb mennyiség esetében – előzetes egyeztetés után kimennek érte. Lásd még http://hulladekonline.hu/files/77
37
15. Vannak termeléshez?
elegendő
nyersanyagok
a
fotovoltaik
15.1 Wafer-alapú modulok A wafer alapú moduloknál nincs szükség olyan nyersanyagokra, melyek rövid időn belül korlátozott mennyiségben lennének megtalálhatók. Az aktív cella szilíciumból, alumíniumból és ezüstből áll. A szilícium fellelhetősége 26%-os a földkéregben, tehát korlátlan mennyiségben áll rendelkezésre. Az alumínium-felhasználás szintén nem dob a latba. Kritikusnak mondható azonban az ezüst felhasználása. A fotovoltaik ipara jelenleg kb. 1.500 tonna ezüstöt használ fel évente [Photon International 201108], ez a 2010-es év 22.000 tonna kitermelésének a közel 7%-a (Wikipédia). A jövőben rézzel igyekeznek az ezüstöt helyettesíteni.
15.2 Vékonyfilm-modulok A nyersanyagok rendelkezésre állása függ a technológiától. A CdTe illetve a CIS-modulok számára fontos tellúr és az indium széleskörű rendelkezésre állásáról szóló kijelentések igen ellentmondásosak. A szilícium alapú vékonyfilmes moduloknál nincs belátható szűk keresztmetszet a nyersanyagokban.
16. Megnövelik a napelemes rendszerek a tűzveszély rizikóját ? 16.1 Okozhatnak tüzet a meghibásodott napelemes rendszerek? Igen, de ez a többi elektromos áramot vezető komponensre is igaz. A napelemes rendszer villamos áramot vezető komponenseinek bizonyos hibái ívfény keletkezéséhez vezethetnek. Ha a közvetlen környezetben gyúlékony anyag található, úgy a gyúlékonyságtól függően tűz keletkezhet. A legritkább esetben – a közel 1 millió napelemes rendszerből Németországban – vezetett azonban tűzesethez ezeknek a tényezőknek az együttes fellépése miatt.
16.2 Veszélyeztetik a tűzoltókat a napelemes rendszerek? Igen, de az a többi feszültség alatt lévő vezetékre is igaz. A külső tűzelhárítás alatt csak alig pár méter minimális távolság védi a tűzoltókat az esetleges áramütések ellen; a tetőrendszereknél ez a biztonsági távolság legtöbbször adott. A legnagyobb rizikó a belső tűzoltási munkálatok alatt áll fenn, amikor a vízzel dolgozó tűzoltók az épület olyan helyiségeibe hatolnak be, ahol a rendszer feszültséget vezető, megégett kábeleivel közvetlenül érintkezésbe léphetnek. Ez a probléma azonban az épület más részeiben lévő villamos vezetékekre is érvényes, amelyek itt-ott találhatóak és gyakran hanyagul lettek beszerelve. Ennek megfelelően a napelemes rendszerből kiinduló veszély relatíve egyszerű bővítést jelent csak a 38
tűzoltók számára, akik a több évtizedes tűzoltási taktikákat és tapasztalatukat megfelelően alkalmazni tudják a veszélyes helyzetekben is. Ennek a rizikónak a további csökkentésére különböző vészkapcsolókat iktatnak be a tervezők/kivitelezők a napelemes rendszerekbe, amelyek a modulokat és azok DC-levezető kábeleit még a tetőhöz közeli helyen egy biztonsági relén keresztül feszültség mentesítik.
16.3 Meggátolják a közvetlen tűzoltási munkákat a tetőn lévő napelemes modulok? Igen. A modulok által létesített ún. második „tetőhéjazás” megnehezíti az oltás sikerességét, mert a víz egyszerűen lefolyik. Tűzoltási szempontból nézve az ilyen tűz által megtámadott felületet a legtöbbször nem lehet már megmenteni, tehát a kár már messzemenően létezik és visszafordíthatatlan, még mielőtt a napelemes rendszer egyáltalán meggátolná a tűzoltási munkákat.
16.4 A napelemes modulok égése alatt keletkeznek mérgező emissziók? Egészségkárosító rizikókat a kadmium tartalmú moduloknál vélik. A bajor tartományi környezetvédelmi hivatal egy a CdTe modulokra érvényes kiterjedési számításában megállapítja, hogy tűz esetén biztonságosan kizárható a komoly veszély a környékbeli szomszédok és a társadalom számára [LFU]. Lásd még: Napelemes rendszerek tervezése, telepítése és karbantartása a tűzvédelmi szabályoknak megfelelően, Greentechnic Hungary Kft, Michael Debreczeni, ISBN 978-963-89687-0-8
17. Van globális jelentősége a német energiapolitikának? Igen. A 2008-ban világszerte fogyasztott villamos energiának mindössze 3%-a esett Németországra, csökkenő tendenciával. A német politika ennek ellenére élenjáró szerepet játszott a megújuló energiák támogatását szolgáló eszközök fejlesztésében, mindenekelőtt a Megújuló Energia Törvénnyel (EEG). Az EEG-ben meghatározott eszközök nemzetközileg is ki lettek és vannak értékelve, és időközben közel 15 országban szolgál mintául hasonló szabályok kialakítására. A németek elfordulása az atomenergiától nemzetközileg nagy figyelmet keltett. További információk és linkek: Lépcsőzetesen kívánja lekapcsolni az atomerőműveket a szövetségi kormány 2022ig: http://www.bundesregierung.de/Content/DE/StatischeSeiten/Breg/Energiekonzept/05kernenergie.html
39
Az EWI-intézet összeállította az EEG-járulékok alakulását 2018-ig: http://www.photovoltaik.eu/nachrichten/details/beitrag/ewi-rechnet-mit-stabiler-eeg-umlagebis-2018_100009398/
Az EU-energiabiztos Oettinger a megújuló energiák egységes támogatását követeli egész Európában: http://www.photovoltaik.eu/nachrichten/details/beitrag/oettinger-wirbt-wieder-fr-euharmonisierung_100009399/
Dena – ne legyenek többé támogatva a zöldmezős szolárparkok és szabályozva legyenek a fotovoltaik- és a szélenergia kiépítései: http://www.photovoltaik.eu/nachrichten/details/beitrag/dena-chef-fordert-strikt-reguliertenphotovoltaik-ausbau_100009396/
A Fraunhofer ISE bemutatja a Németországra érvényes egységes energiamodelljét: http://www.sonnenseite.com/Aktuelle+News,Fraunhofer+ISE+legt+ganzheitliches+Energiem odell+fuer+Deutschland+vor,6,a23817.html
A Fraunhofer ISE nyilvánosságra hozza a villamosenenergia és fűtés 100%-os megújuló energiákból Németországban című tanulmányát: http://www.ise.fraunhofer.de/de/veroeffentlichungen/veroeffentlichungen-pdf-dateien/studienund-konzeptpapiere/studie-100-erneuerbare-energien-fuer-strom-und-waerme-indeutschland.pdf
52 gigawatt fotovoltaik – és azután? http://www.volker-quaschning.de/artikel/2012-10-52gw/index.php
17.1 Energiamenedzsment, DIN EN ISO 50001 Az energiamenedzsment rendszerre érvényes szabvány születése: ISO 50001 Németország célja, a 2008-as évhez viszonyított primer energiafogyasztásának 2020-ig 20%-os és 2050-ig 50%-os lecsökkentése. Az energiahatékonyság növelésének erőteljes meglökése nélkül ez a cél nem lesz elérhető. Egy szisztematikus energiamenedzsment megteremti azt az alkalmas eszközt, amellyel folyamatosan növelhetjük az energiahatékonyságot a vállalkozásokban és az egyéb szervezetekben. Az ezáltal elérhető költségmentesítések erősítik a vállalkozások versenyképességét. A 2011 júniusában közzétett ISO 50001 szabványban, amely az európai EN 16001 szabványt helyettesíti, először lettek az energiamenedzsmentre érvényes nemzetközi standardok felállítva. Már az európai EN 16001 előzetes szabvány is sokat segített a német vállalkozásoknak az energiahatékonyságban. A most megjelent iránymutató az ISO 50001-re adaptált kiadás. Az iránymutató segítséget nyújt mindenféle szervezet számára a saját energiamenedzsment rendszerének a megvalósításához az ISO 50001 szerint. Eközben bemutatja az új szabványok tartalmát és átláthatóan szembeállítja az európai EMAS környezetmenedzsment rendszer különbségeit és azonosságait, és ezzel az ISO 40
14001 szabványhoz is, amelynek tartalma az EMAS-ban is fellelhetőek. Világos lesz az, hogy az EMAS tanúsítvánnyal rendelkező vállalatok már minden feltételét teljesítik az energiamenedzsmentnek és visszafelé is érvényes, hogy a gyakorolt energiamenedzsment rendszer kitűnő alapot nyújt az EMAS megvalósításához. Állapot: 2012. június Forrás: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) Referat Öffentlichkeitsarbeit • 11055 Berlin E-Mail:
[email protected] • Internet: www.bmu.de
41
42
18. Hogyan fog a 2023-as német energiapiac kinézni? Alig létezik még egy másik téma, amelyik olyan erősen uralná a nyilvános társalgásokat és megbeszéléseket, mint az energia: Fukushima, az atomenergiából való kiszállás, az atomhulladék végső raktározása, a hálózat kiépítése, a megújuló energiák és a lakossági részvételek, ezek csak pár központi megnevezések, amiket ebben az összefüggésben meg lehet említeni. Az világos, hogy a jövő energiapiaca lényegesen el fog térni a mai adottságoktól, hogy hogyan és milyen formában, az még nem látható be.
18.1 Összefoglaló – Az energiapiac 2023 tézisekben Hogyan fog a 2023-as német energiapiac kinézni? A szakemberek becslése szerinti fontosabb tézisek: Lényegesen meg fog változni az energiapiac. A politika különböző opciókat tárgyal a piaci dizájn továbbfejlesztéséért. Hogy melyik fog belőlük megvalósulni, azt ma még senki sem tudja pontosan megjósolni. Azonban egyhangúan azonos véleménnyel vannak a részvevők: A piaci dizájnt – különösen az EEG-t (Megújuló Energia Törvény) – át kell alakítani. Az energiafordulat szociális eltolódásokat hoz létre. Amennyiben ennek nem lesz ellene kormányozva, úgy az energiafordulat fejlődése kettéhasítja a társadalmat jómódúakra, akik az energiafordulatban aktívan résztvesznek és a szociálisan gyengébbekre, akik az egyre emelkedő energiaárak alatt szenvednek. A közösségek a maguk energiaelosztójukkal és a lakossággal szembeni elkötelezettségükkel fontos helyi szerepet játszanak a megújulók alakításában és a decentrális energiaszolgáltatásban. A részvétel nagysága attól függ, hogy továbbra is államilag biztosítva legyen a nyereség, amit a befektetések után el lehet majd érni. Egyre inkább teret fognak hódítani a mindennapi életben a smart technológiák. Ez a fejlődés azonban kevésbé az energiagazdaság, hanem egyéb technológiai szektorok által lesz előre hajtva, akiknek sikerül a technológiák Lifestyle-karaktereit kihasználni és kiépíteni. Az ipari ágazat nem fog elvándorolni az áramtarifák miatt. Északról Délre történő székhelyváltoztatások nem lesznek a kedvezőbb szélenergia-árak miatt. Amennyiben a vállalkozások mégis székhelyet változtatnak, úgy inkább külföldre és teljesen más okok miatt, mint az energiaárak. A gáz jelentősége továbbra is növekszik. Különösen az egyre több decentralizált kombinált villamosenergia- és hőerőmű rendszerek (KWK) termelési struktúrái miatt lesz a gáznak, mint energiahordozónak nagy szerepe.
43
1. ábra: Kombinált és hagyományos erőmű százalékos vesztesége.
Az atomenergia marad. Ugyan az atomenergiából való kiszállás lezárt téma, mégis fenn fog maradni 2023-on túl is korlátozott mennyiségben. Az elektromobilitásnak nem lesz egyhamar sikeres története. Az igen erős állami támogatás mellett is megmarad az individuális motoros közlekedés a környezetbarát gázmotoroknál és az egyre hatékonyabb hagyományos belső égésű meghajtási formáknál.
19. A háttér, a metodika és a tanulmány dizájnja Alig létezik még egy másik téma, amelyik olyan erősen uralná a nyilvános társalgásokat és megbeszéléseket, mint az energia: Fukushima, az atomenergiából való kiszállás, az atomhulladék végső raktározása, a hálózat kiépítése, a megújuló energiák és a lakossági részvételek, ezek csak pár központi megnevezések, amiket ebben az összefüggésben meg lehet említeni. Az világos, hogy a jövő energiapiaca lényegesen el fog térni a mai adottságoktól, hogy hogyan és milyen formában, az még nem látható be. Ezzel a háttérrel gyűjtötték és állították össze az ún. Delphi-tanulmányban a különböző területeken dolgozó szakemberek véleményeit, hogy ezzel egy differenciált tárgyalási témakört létrehozzanak. Ezt a munkát a Lipcsei Egyetem Infrastruktúra és Közellátás Szakértői Csoportja és a Berlini Stratégiai Tanácsadói Vállalkozás, az SNPC GmbH állították közös munkával össze. A kihívást nem szabad alábecsülni: az energiapiac nagyon bizonytalan körülmények között fejlődik. Egy 10 éves időszak alatt olyan fejlődések lehetségesek, amelyeket ma még nem lehet belátni. A közelmúlt eseményei, mint az atomenergiából való kiszállás és a fotovoltaik rettentően gyors kiépítése, ezek mind nehezen belátható és alapvetően piacváltoztató események voltak. Hogyan lehetséges akkor az állandó változások mellett egyáltalán egy értékelhető pillantást is a jövőbe vetni? A tudományos berkekben ezt a problematikát formai közelítő számításokkal közelítik meg. A probléma ebben az, hogy csak meglévő fejlődéseket lehetséges így mennyiségileg továbbvezetni. A minőségi változásokat nagyon nehéz leképezni. Egy további, a gyakorlatban is bevált lehetőség az interszekciós, szakemberek kikérdezése egy hosszabb időn keresztül, amely véleményeket aztán ez idő alatt tömöríteni lehet. Ebben a perspektívában a minőségi változások is kibővíthetőek. 44
Egy különösen hatékony eszköz a jövő piaci fejlődésének a megbecsülésére a Delphi-eljárás. Segítségével lehetővé válik a különböző területen dolgozó szakemberek tudásával a jövőbeli állapot bizonytalanságának vagy fejlődésének a megmagyarázása. A kijelentések igen nagy jelentősége abból fakad, hogy a szakemberek és a döntéshozók ismerik szakterületük releváns befolyásoló tényezőit, alkalmazzák azokat és ezáltal megfelelő kompetenciával rendelkeznek ahhoz, hogy a már ismert tényállásokon túl is mehessenek. Mivel a Delphi-eljárásban a különböző szakemberek becslései, mint önmaguk egészben tükröződnek a szakvéleményt alkotó körben, így minden részvevőnek meg van a lehetősége egy másik tudományág tudásából tanulni, ezáltal a saját becsléseit kibővíteni és pontosítani. Ezen az úton így egy újabb jövőkép keletkezik, ami összességében sokkal alaposabb, mint az egyes becslések külön-külön nézett összessége lehetne. A szakemberek becsléseit kikérdezésekkel lehet generálni, amiket vagy szóban (riportok) vagy írásban (kérdőívek) lehet összegyűjteni. Itt egyéni és csoport véleményeket és lehet szerezni és azokat egymással összehasonlítani. Ez a mostani tanulmány kétkörös Delphi-lekérdezés alapján készült. A kikérdezettek 7 különböző, de az energiával közvetlen vagy közvetetten kapcsolatban álló területeket reprezentáló és döntéshozó vezetőkből állnak. Összesen 53 szakember lett a tanulmányban való részvételre meginvitálva. Az első véleménynyilvánítási körben az energiapiac fejlődése a következő 10 év alatt volt. Az első kör válaszai tézisek és előrehajtó erők formájában lettek összefoglalva majd ezek ismét át lettek adva a szakembereknek további becslésre. Ezzel a módszerrel így 7 témakör segítségével lehetséges a fejlődést leírni:
Energiaszükséglet Energiahordozók és energiaelőállítás Technológiai és technikai keretfeltételek Az árampiac szabályozó keretei és dizájnja Közösségi és lakossági elkötelezettség Vevőkör Németország az ipari ágazatok székhelye
20. Tizenkét évvel az energiafordulat után: 2023 Képzeljük el magunkat a 2023-as évben. A Fukushimai reaktorkatasztrófát és az atomenergiából való kiszállást 12 évvel ezelőtt hátunk mögött hagytuk. Az energiafordulat meglépésébe tűzött remények és félelmek ma már lassan mindennapi rutinos életünkké vált. Nagy erőfeszítéseket teszünk azért, hogy ez a „generációs projekt” megvalósuljon, és aminek még nincs vége. Az energiafordulat minden szereplő számára szokatlan területen való részvételt jelentet. Egy piac ilyen radikális változása nem mindennapi. Ezért, mind politikailag és gazdaságilag gyakran csak a „beláthatóság” mértékével lehetett előrehaladni. Új piaci szereplők léptek színpadra és erősödtek meg, egyesek viszont vesztettek. Több ízben kellett a politikának korrigáló szereplőként beavatkozni és Németországot 45
nagyon figyelte külföld, hiszen ez az energiagazdálkodási kísérlet végül is össztársadalmi és népgazdasági szempontból jelentős. Milyen felismeréseket és köztes eredményeket tudunk nyerni 2023-ban? A Delphitanulmányban részvevő szakemberek által kivázolódik egy kép, hogy milyen lenne 2023-ban. Minden fejezetben le lesz először vázolva a jövő képe, ahogyan azt egy kortársnak a 2023-at be lehetne mutatni. Ezután lesznek az előrehajtó erők tárgyalva, amelyek ehhez a jövőképhez vezettek. Előrehajtó erők alatt a technikai, politikai és gazdasági tényezőket kell érteni, amik a fejlődést lényegesen befolyásolják.
21. Energiaszükséglet 2023 A 2023-as évek energiaszükségletének tézisei: a villamosenergia szükséglet állandóan emelkedett, a hőigény ugyan alacsonyabb, de a kitűzött célok nem lesznek elérve, a városi közlekedésben megnövekedett az elektromobilitás, de a környezetbarát, nagy hatékonyságú hagyományos meghajtású – egyre inkább földgáz alapú – formák továbbra is dominálnak. A villamosenergia igény egyenletesen emelkedett, többek között azért, mert a villamosenergia megtakarítások alacsonyabb volt, mint az 2013-ban feltételezve volt. Mindenekelőtt -a hatékonyabb készülékek ellenére- az egyre tovább elmélyülő elektromosítás miatt emelkedett az áramfogyasztás. A hőpiacon is emelkedett az áram részesedése. Egy további ok az emelkedésre a kőolaj árammal történő helyettesítése a közlekedésben és a hőpiacon. Mindenesetre más energiahordozókat (még) nem igen tudott helyettesíteni a villamosenergia. Földgáz megfelelő mennyiségben és kifizethető árban áll rendelkezésre 2023-ban és leginkább kombinált ciklusú gázturbinás (KCE/CCGT) erőművekben és gyors gázerőművekben van villamosenergia termelésre felhasználva. A hőszükséglet kevesebb lett. De nem lettek a 2013-ban kitűzött célok elérve. Ezért két lényeges kiváltó ok felelős: egyszer a KfW általi energetikai szanálások támogatási programjai túl kevés ösztönzést nyújtanak ahhoz, hogy a (költséges) hőszigetelési lépéseket megvalósítsa az ember; adókedvezmények erre nem léteznek. Másik oldalról nézve pedig azt lehet látni, hogy a hőszigetelés gazdaságossága igen túl lett becsülve a hatékony energiatermelő berendezések energiaköltségeivel szemben és ezért a tényleges hőenergia szükséglet kisebb értékben csökkent, mint azt anno elvárták. Különösen ott, ahol a bérházak szanálva lettek, emelkedtek meg érezhetően a költségek. Tehát ez is érezhetően fékezte az energetikai szanálásokat illetve a modernizálásokat. Az e-mobilitás megnövekedett a városi közlekedésben. Azonban az e-járművek még továbbra is kicsi akciórádiusza miatt továbbra sem jelent komoly alternatívát a belsőégésű motorokkal szemben. Az autógyártás ipara a belsőégésű motoroknál is jelentős fejlesztéseket hozott világra. A nagy hatékonyságú Otto- és Dízel motorok 46
valamint a földgáz meghajtású járművek továbbra is gondoskodnak arról, hogy az (egyéni) motoros közlekedés továbbra is ettől a technológiától lesz fémjelezve. A közlekedés megnövekedett sűrűsége miatt és a hatékonyabb technológiák ellenére, alig csökkent az energiafogyasztás ebben a szektorban. Az energiaszükséglet fejlődését befolyásoló, előrehajtó erői Melyek azok a döntő tényezők, amik által úgy haladjon előre a fejlődés, ahogy az le van írva? A növekvő elektromosítás megnöveli a villamosenergia utáni igényt. Kiváló szükségletcsökkentő előrehajtó erők az energiahatékony készülékek. Azonban ezek a hatékonyságból eredő nyereségek nem fogják kompenzálni a villamosenergia utáni többletigényt. Az egyre hosszabb energiaszükségletben. klímaprognózisoknál és meghatározni. A hűtési tartó hőhullámok miatt. A hideghullámoknak energiaszükségletben.
hőhullámok szintén fontos előrehajtó erők az Befolyásukat azonban különösen a regionális a következmények miatt nem igen lehet egyértelműen igény tovább fog emelkedni az egyre hosszabb ideig inkább
kevesebb
lesz
a
befolyásuk
az
Az energetikai épületszanálás finanszírozása és annak támogatása lehet vagy befektetési fékező vagy felgyorsító is. Amennyiben megfelelő lesz a támogatás, úgy az pozitívan hathat ki a magánbefektetők befektetői kedvére. Ezáltal közvetlen behatással lehet a támogatási és finanszírozási intézkedés a hőszigetelési eljárásokra és közvetve a hőszükségletre. Kevésbé vagy alig befolyásoló tényezőként tekinthető az energiaárak fejlődése. Ehhez megneveznek több okot is: Az egyik ok lehet a magánháztartások energiahatékonysági lépései, ami által az emelkedő energiaköltségek java részét kompenzálni lehet. Egy mások okot abban látni, hogy államilag támogatva/szubvencionálva vannak az energiaköltségek, amiknek megbízható nagyságát végül is az állam garantálja. Ezen felül pedig az energiaárak feltehetően csak egy igen magas küszöbérték után fognak majd az igényekre is kihatni. Hogy milyen mélységben fog majd az árfejlődés az energiafogyasztásra kihatni, az attól fog függeni, hogy melyik energiahordozó lesz drágább. Az olajár emelkedése érezhetően ki fog hatni és befolyásolja majd a fogyasztást. A földgáz áremelkedése viszont alig fogja a fogyasztást befolyásolni. Az árammal történő önellátás csökkenteni fogja a hagyományos energiaszolgáltatók értékesítési lehetőségeit. A fogyasztás emelkedésének ellenére is csökkenni fog egyes régiókban a nyilvános hálózatból vételezett villamosenergia mennyisége, mivel a saját erőművel termelt villamosenergia jelentős szerepet játszik az áramellátásban, azaz a fogyasztásban.
47
A konzumálók fogyasztói magatartása megváltoztatja az energiafogyasztást. Itt feltételezve van az, hogy 2023-ban ugyan jelen van egy bizonyos szintű energiahatékonysági öntudat és magatartás is, de az ezáltal nyert megtakarítások a további elektromos készülékek által kompenzálva lesz. Továbbá egy energiatudatos magatartás függ a fogyasztó szociális és gazdasági kritériumaitól is.
22. Energiahordozók 2023
2. ábra: A primerenergiahordozók alkalmazásának becslése 2023-ban.
A megújuló energiáknak erősen megnövekedett a szerepük. A villamosenergia 43 %-át termelik. Ebből a szél és a fotovoltaik adja a legnagyobb részesedést. Ez a részesedés figyelemreméltó, mivel a megújulók kiépítése különösen és hálózatába történő integrálásuk a túl lassú hálózatkiépítés miatt fékezve és halogatva volt az energiaszolgáltatók által az utóbbi 10 évben. Ráadásul a villamosenergia állandó tarifaemelései is tompítóan hatottak ki a megújulók kiépítésére, többek között azért is, mert az állam oldaláról több ízben szabályozóként lett belenyúlva az áram árának fejlődésébe. A megújulók kiépítése nem csak támogatások és szubvenciók által lettek segítve, a piac is erősen továbbfejlődött ehhez. A rendszerárak drasztikusan csökkentek mégegyszer a 2018-as és 2023-as évek között. A hatékonyabb termelés mellett az egyes innovációk is ahhoz vezettek, hogy a költségek oly annyira csökkentek, ami után a megújulókba való befektetés még a támogatás drasztikus csökkentése után is kifizetődő maradt. Ez különösen a fotovoltaik szektorra jellemző, ami lassan már
48
standardnak számít minden új épületen. Ez ahhoz is vezetett, hogy egyre több lakóépület saját maga termeli meg fogyasztási igényének legnagyobb részét. Ugyan úgy mint a nagyiparban az egyes kisipari szektorban is befektettek a saját célú termelésbe. Amennyiben megújuló energiatermelő rendszerekről van szó, úgy a fotovoltaik rendszerek mellett szél- és biomassza erőművek is létesültek. A döntő kérdés általában mindig az volt, hogy üzemgazdaságilag nézve melyik termelési forma a legkedvezőbb az ottani környékre. A megújuló energiák nagy reményekkel teli hordozójának, az Offshore szélenergiának nem volt könnyű helyzete kezdetben. Már nem lett oly sok Offshoreszélerőmű realizálva, mint az energiafordulat kezdetekor az tervezve volt. Mindenekelőtt a túl hosszú tervezési- és megvalósítási idők, a be nem látható nehézségek és nem utolsó sorban, ami hamarosan kiderült, milyen nehéz a csatlakozásokat az átviteli hálózatokhoz adaptálni és az északi partok áramát a déli régiók felé transzportálni. Az átviteli hálózatok kiépítése túl hosszú ideig tartott és még máig sincs befejezve. Könnyebb volt viszont az Onshore szélerőművek kiépítése. Senki sem gondolta volna, hogy az Onshore erőművek kiépítése ilyen gyorsan és széles körben meg fog valósulni. Az ezzel jelentkező hálózati túlterhelések részben jelentősek voltak, de könnyebben és egyszerűbben lehetett megoldani, mint az átviteli hálózatok kiépítését. Ugyan úgy kiveszik részüket a hagyományos energiahordozók csökkentésében a napkollektor és a földhő alkalmazása. Mindkettő helyettesíti az olaj- és a gáztüzeléseket. Mivel a geotermikus alkalmazás erősen függ a geológiai szerkezettől, ezért ez csak néhány régióban tudott elfogadható alkalmazást nyerni. A biometán is növelte jelentőségét. Az energianövények Németországban korlátozottan beépíthető felülete és a mindig kiújuló társadalmi viták az élelmiszer áramosítása miatt valamint a biomassza nagy távolságokból történő importja miatt limitálva lett a fejlesztés. A gáz lett az energiafordulat „meglepő nyertese”. A hőtermelésben kiszorította a gázt és az olajat. Az épülettulajdonosok lecserélték a megöregedett olajfűtéses rendszereiket gáztüzelésű berendezésekre vagy mini blokk-fűtő-erőművekkel helyettesítették. A decentralizált, földgáz alapú rendszerek kiépítése egy további alkalmazási területnek is lehetőséget adott úgy, hogy ez az utolsó években gyorsan meg tudott nőni. A földgáz mellett manapság megemlítésre méltó részesedése van a biometánnak a kiserőművek üzemeltetésében. De a villamosenergia termelésben is kiszorította a gáz az eddigi szén- és atomerőművek nagy részét. Nem csak a csúcsterhelések lefedését szolgálja, hanem akkor is megbízhatóan és gyorsan beugrik, amikor a megújuló (szél és fotovoltaik) energiák nem állnak rendelkezésre. Ez a fejlődés azonban csak akkor lett először lehetséges, amikor át lett alakítva az EEG, hogy a modern kombinált villamosenergia- és hőerőmű rendszerekbe történő befektetés ismét kifizetődővé vált az üzemeltetőnek. A földgáz így azzá a fosszilis energiahordozóvá vált, amely az energiafordulat keretén belül részesedést tudott nyerni.
49
A többi hagyományos energiahordozókból is bőven van a világpiacon 2023-ban, azonban egyéb különbségekkel: szén széles területen kapható, kőolajból viszont kevesebb lett. A szénnek még mindig jelentős szerepe van az energiatermelésben, mivel a megújulóknak eddig sem sikerült minden időre biztosítani az állandó villamosenergia ellátást, ahogyan az kívánatos lenne. Az alapleterhelés biztosításának érdekében külön engedéllyel alkalmazzák az atomenergiát Németországban és szükség esetén importálnak is még hagyományos erőművekből származó villamos energiát az európai külföldről.
23. Energiaelőállítás 2023
3. ábra: Becslések az áramtermelési mixre 2023-ban.
4. ábra: becslések a megújuló energiák részesedésére az áramtermelési mixben 2023-ban.
50
A villamosenergia előállításában beállt egy centralizált (fosszilis) és decentralizált (megújuló és fosszilis) alapú új energiamix. Ebben a villamosenergia termelésben nagyobb részesedésük van a megújuló energiáknak, mint azt az energiafordulat keretében tervezve volt. Már 2020-ban el lett érve az 50 százalékos márka. A lassú hálózatkiépítés problémái gondoskodnak még 2023-ban is arról, hogy még nem lehet tejes mértékben felhasználni a megújuló energiák által termelt villamosenergiát, különösen az Offshore szélerőművekét. A mikro kombinált villamosenergiaés hőerőmű rendszerek és az egyre inkább villamosenergiát termelő blokk-fűtőerőművek piaca azért is növekedett meg érezhetően, mert újabb gyártók szálltak be a piacba és megfelelőek lettek az állami támogatások. A termelés érezhetően decentralizált jellegűvé vált, ahol különböző energiahordozók kerülnek felhasználásra és több régióban szabályozzák a decentrális termelést a virtuális erőmű értelmében. A nagy fosszilis- és az alap- és csúcserőművek valamint a kivételes engedéllyel működő atomerőművek nyújtják a kiegészítő teljesítményt a megújuló energiák ingadozó villamosenergia termelése mellett továbbra is, különösképpen Délnémetországban. Az ok nem csak a csúcsterhelés és kapacitáshiányok kiegészítésében van, hanem inkább azon alapul, hogy a villamosenergia árát egy szociálisan elfogadható határok között tartsák. A könnyű hozzáférhetőségével és az árban stabil energiahordozó tulajdonságával éppen a hazai barnaszén játszik még mindig fontos szerepet. A kőszénnek már nincs nagy jelentősége. Új szénerőművek azonban csak akkor lesznek építve, ha egy nagyon nyomós ok van rá. A gázerőművek megnövelték jelentőségüket, azonban a jobb CO2 emissziósbilanc által sem tudták a szénerőműveket helyettesíteni, mint azt 10 évvel ezelőtt remélték. Különösen ipari fogyasztók számára és olyan régiókban van súlykozott szerepe a szénerőműveknek még 2023-ban is, ahol még nincs elegendő tározói kapacitás, habár szerepük egyre inkább kisebb lesz. A német termelés mellett importra is szükség van, ami az utolsó években egyenletesen növekedett. A hőtermelés vagy magas hatékonysággal üzemelő hőértékesítő kazánokkal vagy kombinált villamosenergia- és hőerőmű rendszerekkel történik, amelyek biometánnal dúsított földgázzal üzemelnek. Emellett különösen az alacsony energiaigényű épületek árammal történő fűtése is megnövekszik. A helyi kombinált villamosenergiaés hőerőmű rendszerkonceptekkel együtt megnövekedett a helyileg előállított hőenergia használatának jelentősége. A helyi hőtermelés fontos részévé vált a decentralizált villamosenergia termelésnek. Az energiahordozókat és az energiatermelést befolyásoló, előrehajtó erők (22. és 23. fejezet) A villamosenergia előállításának effektív költségei döntenek az egyes megújuló energiahordozók hasznosításáról és a termelő rendszerekbe illetve a folyamatokba történő befektetésekről. A megújuló energiák támogatási keretei és esetlegesen egy kapacitást felvevő piac határozza meg szintén az egyes berendezések gazdaságosságát és azzal a befektetéseket is. 51
A fotovoltaik rendszerek továbbra is csökkenő ára felgyorsítja azok elterjedését. Az épületek hőigénye változni fog az energetikai szanálások és az alacsony energiaigényű épületek elterjedése miatt. Ezáltal egyre inkább fenntarthatóvá válik az árammal történő fűtés. Az átviteli- és az elosztói hálózatok kiépítése az előrehaladottságától függően vagy fékező vagy pedig előre hajtó erő lehet a megújuló energiáknak.
24. Technológiák és technikai keretfeltételek 2023
Az átviteli hálózatokat még 2023-ban sem sikerült a szükséges mértékben megvalósítani, ezért az ellátási biztonságot csak hagyományos termeléssel és az európai szomszédos országokból történő energia importtal lehet biztosítani. Vannak ugyan igyekezetek a hálózati infrastruktúra európaszerte történő harmonizálására, ami igen előrehaladott állapotban van, de még sokáig nem lesz befejezve. Az eddig (európaszerte) kiépített ún. interkonnektorok által azonban lényegesen javult a villamosenergia átvitele. Az elosztói hálózatok sincsenek mindenütt annyira kiépítve, hogy azok a szél- és a fotovoltaik rendszerek áramát biztosan felvehessék. A háztartások és a termelő üzemek arra vannak kényszerítve, hogy bizonyos menetrend szerint szállítsanak és vételezzenek villamosenergiát. Néhány helyen, ahol a termelés és a fogyasztás viszonylag közel van egymáshoz, ott egy jobb Demand-Side-Menedzsment által már olyan szerkezeti struktúra állt fel, amelyik részt vesz a terhelési menedzsmentben. Ezek azonban még nem elegek ahhoz, hogy a hálózatot stabilizálni is tudják. Viszonylag túl nagyok a regionális különbségek. Az üzemanyag-cellák alkalmazása megnőtt a privátháztartásokban. Talán az ipari hulladékhőt is többen kihasználják és nem csak a termelő hőszükségletének a fedezésére, hanem egyes esetekben a környező épületek részére is elegendő. Összességében nézve nagy jelentőségük lesz a helyi hőellátás konceptjeinek. 52
Az energia köztes raktározására és tározására léteznek ipari méretben hasznosítható technológiák. Különösen a vegyi energiatározók hatékonysága növekedett meg és a Power-to-Gas eljárást nagyon jól lehet iparilag is raktározásra felhasználni. Éppen a Power-to-Gas processzben kiemelkedően fontos, hogy a meglévő hálózati infrastruktúrát használhassa. Ennek ellenére még 2023-ban sincs megfelelően fedezve a tározási mennyiség szükséglete. Igaz, hogy az elosztói hálózatok intelligensebbek lettek, ami által mint Smart Gridek fel tudják venni a decentrálisan termelt energiákat, de a háztartási technikában gyorsabban fejlődött a smart technológia. A készülékek hamarabb váltak „smarttá”, mint a hálózatok. Az épülettechnika még jobban összenőtt 2023-ban. Vannak ugyan még jelentős mennyiségű háztartások, ahol a készülékfelügyelet, az energiafogyasztás, a klíma, a biztonság és a kommunikáció még nem WiFi vagy interneten keresztül, könnyen kezelhető mobil vezérlő készülékekkel vannak vezérelve, azonban ezek már régóta nem képviselik a mai lakható technikai standardot. Az összekapcsolási hálózat kiépítésének foka még mindig nagyon függ a háztartásokba befolyó jövedelemmel. További elterjedést figyelhettünk meg a Smart-Metereknél, azért is mert kötelezővé lett téve annak beépítése az épület szanálásával együtt, de az energiaszolgáltató processzoroptimalizálása miatt is. Ők a Smart Gridek fejlesztéséért felelősek, mivel ők elemzik, optimálják és vezérlik az energiafogyasztást. Ezzel egyidejűleg ők helyezik készenlétbe a még ugyan kisszámú hálózatra kötött háztartások számára a szükséges infrastruktúrát is, hogy készülékcserekor beléphessenek ezek a Smart Homes világába. A technológiákat befolyásoló, előrehajtó erők A csökkenő előállítási költségek tömegalkalmazást tesznek lehetővé. A technológiai fejlődési ugrások gondoskodnak a nagyobb hatékonyságról és újabb alkalmazási lehetőségekről. A smart technológiák ipari szintű alkalmazása. A részben automatizált energiamenedzsment fejlődése lehetővé teszi a terhelési menedzsment egy újabb dimenzióban történő alkalmazását. A villamosenergia és a hő (kisebb) tározói technológiáinak gazdaságossága megnövekszik.
53
25. Az árampiac szabályozó keretei és dizájnja 2023
25.1 Piacgazdazdálkodási szcenáriók Az egyik legkényesebb pontra, az átviteli hálózatok kiépítésére megoldást kellett találni. Valamelyest megkönnyítést jelentettek a termelés decentralizációja, a Demand-Side-menedzsment és a tározói megoldások. Ezek azonban távolról sem voltak elegendőek, így az utolsó évtized közepétől felgyorsították az átviteli hálózatok kiépítését, amit zömmel befektetői tőkével és lakossági háttéralappal finanszíroztak meg. A törvényes szabályozások kiegészítéséül még egyre több lakossági részesedési alapokat is létrehoztak. A megújuló energiák ingadozó termelése miatti hálózati stabilitás helyzete is javult. Egy intelligens terhelési menedzsment által gazdaságosan lehet üzemeltetni a jelenlegi feltételek mellett a decentralizált termelőberendezéseket, a nagy erőműveket - a fossziliseket is - és a tározókat. A legmesszebbre nyúló szcenárióban fokozatosan integrálva lettek a piacon a megújuló energiák és piaci árakon kereskednek velük. Ezzel párhuzamosan csökkentették az EEG-járulékot és a betáplálási elsőbbséget is egyre jobban lekorlátozták. A megújuló és a hagyományos energiaforrásokkal történő termelés sokszor összekapcsolódik egymással, ami által biztosítva van a menetrendszerű szállítás. Ezzel elveszítették kiemelt státuszukat a megújuló energiák és versenybe kerültek a többi energiaforrásokkal. A megújuló energiák lényegesen alacsonyabb előállítási költségei miatt nem volt akadály azok további kiépítése. Ugyanakkor lehetővé tette a hagyományos erőművek gazdaságos üzemeltetését is, amelyek a kapacitási hiányokat minden további nélkül ki tudják egyenlíteni. Egy kissé moderáltabb szcenárióban az EEG-t alakítják és fejlesztik tovább, hogy ezzel is tehermentesítsék a végfogyasztókat. A szociális értelemben is elfogadható energiaköltségek megteremtésére néha szubvencióknak is helyt adnak. A megújuló energiák támogatása az évente előírt regionális kiépítési célokkal egyhangúan történik, amelyek speciális technológiai támogatásokat jelentenek. Az energiaszolgáltatók kötelezve vannak egyre több megújuló energiákból származó villamosenergiát felvásárolni, amit a zöldáram-certifikációkkal biztosítanak; ezzel analóg kereskedést lehet folytatni, mint a CO2-certifikációkkal. A CO2-mentes 54
termelés alkalmazásának ösztönzése párhuzamosan történik a CO2-certifikációk értékével. A villamosenergiával történő határon túli kereskedés megnövekedett. A piac nemzetközivé vált. Európai szinten kialakult egy valóban élénk nemzetközi energiakereskedelem. Nem utolsó sorban ezért egyre nagyobb befolyása van az EUbizottságnak a piacszabályozási és hatékonysági lépésekben, amelyek a szabályozó keretfeltételek további harmonizációjához vezet Európában. Az ellátási biztonság a legmagasabb színvonalon áll Európában. A termelői piac részvevőinek száma erősen megnövekedett, még akkor is ha a sok egy- és többcsaládos házak betáplálását nem vesszük figyelembe. Az energia olcsó, ha fúj a szél és süt a Nap. Az utolsó évtized kezdetétől a közepéig tartó drasztikus energiaárak emelkedése az által is meg lett fékezve, hogy manapság már elegendő villamosenergia áll rendelkezésre a megújuló energiákból és a fogyasztók részben át is álltak erre. Az energiaárak fejlődése ennek ellenére ahhoz vezetett, hogy az ipar, a szolgáltatás és az épülettulajdonosok – már akik ezt megtehették – átálltak a saját igényük fedezésének érdekében a saját villamosenergia termelésre. Az ez általi részbeni autark magatartás ahhoz vezetett, hogy a hálózati költségek elosztásának egyensúlya felborult. Azok, akik egy sajátcélú termelést meg tudtak oldani, azok már alig adnak valamit a hálózati költségbe, hanem csak az anyagilag gyengébbek. A szolidáris elv nagyon vizenyőssé vált. A szabályozás hozzáalakítása politikai vitatéma. A decentralizált termelés, a szolárhő alkalmazása és az energetikai szanálások előrehaladott kiépítéseinek hatása, hogy a távhő ma már csak kivételes esetekben gazdaságos. A helyi hőtermelési koncept és annak alkalmazása viszont jelentősen megnőtt.
25.2 Tervgazdazdálkodási szcenárió Az átviteli hálózat kiépítésének a hiányossága olyan nyilvánvaló volt az utolsó évtized közepén, hogy némely hálózati felelős társaságot át kellett venni az államnak. Ez az átviteli hálózatok államosítása ugyan megnövelte a politika befolyását és lehetővé tette a közvetlen beavatkozást, de a technikai nehézségek és mindenekelőtt a sok kiépítési projekttel szembeni lakossági ellenállás ezzel még nem lett megoldva. További törvényes szabályozásokra volt szükség a kiépítés felgyorsítására. A megújuló energiák – az EEG utolsó korrekciója után is – támogatva voltak, hogy megnöveljék részesedésüket. Ezek azonban részben túltámogatások voltak. Az energiatermelők elbizonytalanodása és egyes politikai ellenreakciók nem éppen támogatóan hatnak ki az energiapiac további fejlődésére, hanem ezzel megakadályozzák az egész energiarendszer átállását a megújuló energiákra. A hagyományos energiatermelés piaca ezentúl sem stabil és nem csak a technikai megszorítások miatt szükséges ismét az államnak beavatkozni az áramkereskedelembe és az erőművek üzemeltetésébe. Így például nem szabad leállítani a tartalék erőműveket, egyes erőműveket például államosítottak. Megtörténik az is, hogy kényszerlekapcsolás alá kerül egy-két fogyasztó, hogy a 55
hálózati stabilitás megmaradjon. A hálózat stabilitásának érdekében a kiutat a fosszilis nagyerőművek szükségességével, az egy fajta kapacitástartó piacban látták 2010-es év közepén. Ezek fixáron állítják elő az energiát. A határon túli energiakereskedelem nemzetközivé vált.
megnövekedett.
Az
energiagazdaság
A szabályozó keretek és a piaci dizájn előrehajtó erői Az energiaárak fejlődése megteremt egy politikai klímát, amiben választási harcokat folytatnak és döntésekért harcolnak. A politikai-társadalmi reakciók, különösképpen nagy befolyással vannak az energiaárak fejlődésére. Az energiafordulat elfogadása különféleképpen fejlődik: az anyagilag gyengébb háztartások nem bírják a költségeket viselni, az ipar profitál a kivételezési szabályozások által és a középosztály valamint a szolgáltatók viselik a költségeket. Az energiagazdaság nemzetközivé tétele gondoskodik ugyan a nagyobb stabilitásról, de ugyanakkor az európai energiapiactól való nagyobb függőségről is. Nagyobb befolyást nyer az EU-bizottság, ami által tovább halad előre a keretfeltételek európai harmonizációja. Amennyiben az energiagazdaságnak nem sikerül elfogadható költségek mellett ellátásbiztonságot teremteni, úgy a politika kényszerítve lesz az állami beavatkozásra.
26. Kommunális és lakossági elkötelezettség 2023-ban
56
Az energiafordulat nemzeti kihívás volt és marad és még nincs lezárulva. Egy fontos feladat, amit a politika állandóan hangoztatott, az a helybeni átalakítás támogatása volt, ami ez erős helyi érdekeltségeket érinti. Egyik oldalon megragadták a közösségek ezt az alkalmat a helyi energiaszolgáltatókon keresztül, hogy ne csak együttműködhessenek, hanem keressenek is rajta. A mások oldalon pedig mindig voltak erős helyi és regionális iniciatívák, amelyek a kiépítési projektek ellen léptek fel. A közösségek nagyon fontos szerepet játszottak, mint az energiafordulat helyi aktivistái. Különösen a funkciójuk által, mint tervezők, ingatlantulajdonosok, nagyobb helyi megrendelők és helyi energiaszolgáltatók segítettek sokat helyben az energiafordulat specifikus céljainak elérésében. A kommunális vállalkozásokba vetett bizalom miatt azok gyorsan és rugalmasan elő tudtak állítani és fel tudtak kínálni energiahatékony termékeket. A helyi áramszolgáltatók is több hálózatot vettek át. Az elmúlt évtized kezdetén egyedül járható útnak vallották az áram és a gázhálózat közösségi tulajdonba vételét, hogy helyi szinten megvalósítsák energiafordulatot. Ezzel voltak egybekötve a megújuló energiák kiépítésének megkönnyítése, a kijavított klímavédelem és a magasabb energiahatékonyság. A remények nem teljesültek be teljesen. Az energiahatékonyságra nézve is fontos szerepet töltöttek be a közösségek. Az évek során megnövekedett az energiahatékonyság a közösségi ingatlanok energetikai szanálásaival és több szerződésekkel valamint egy smart vezérlésű energia alkalmazásával. Nem csak az európai vagy a nemzeti hatékonysági előírások tették lehetővé ezt a fejlődést, hanem a helyi megtakarítási lehetőségek is sok esetben megfelelő ösztönzést nyújtottak arra, hogy javuljon a közösség gyakran igen rossz háztartása. Azonban nem csak a közösségek voltak ebben egyedül, hanem a sok helyi és regionális tulajdonos és befektetők is nagy szerepet játszottak ebben. Az európai és a nemzeti hatékonysági előírások valamint azok ösztönző ereje nagy szerepet játszanak a magánbefektetők számára. A magántulajdonban lévő passzív lakóépületek említésre méltó energiatakarékossági és hatékonysági potenciált tudtak megvalósítani. A lakossági elkötelezettség is megnövekedett az energiafordulat keretén belül. Ebben nem csak az energiafordulatban való részvétel, mint motivációnak volt döntő szerepe, hanem mindenekelőtt a személyes és anyagi érdekeltségnek. A lakossági szövetségeken keresztüli középúton történő infrastruktúra megvalósításának a lehetőségét, a lakossági elkötelezettséggel és az érdekelt polgárok közvetlen anyagi betársulásaival tették több régióban is ezt lehetővé. Több helyen is észlelhető volt a széleskörű összetársulás, mint lakossági elkötelezettség az önellátás érdekében,. Az anyagi előnyök egyértelműek voltak. Így azonban mindenesetre tovább mélyült a szakadék a gyengébb jövedelemmel bírók és a tehetősebb polgárok között, mivel a hálózati költségek azoknál akadt fenn, akik nem tudtak a saját célú termelésbe belépni.
57
Az energiaszövetkezetek mellett, mint betársulási modellek, amiket a legtöbb esetekben a helyi takarékpénztárak és a helyi vagy regionális áramszolgáltatók finanszíroztak meg, egyéb lehetőségek is kialakultak. Pl. klímalevelek és alapítványok is megvetették így lábukat, mint betársulási formák. Az energiaszövetkezetek összes részesedése az energiaellátásban sok esetben eléri a 10 százalékot. Azonban azt is meg kell itt jegyezni, hogy az energiaszövetkezetek elterjedése államilag biztosított támogatásokkal lett elérve. A helyi és a regionális szolgáltatók a takarékpénztárakkal közösen több, különböző betársulási modellt kínáltak fel a lakosságnak. Így az egyre több részvevővel hamarabb össze lehetett hozni az energiafordulathoz szükséges tőkét. A hálózatkiépítésre nézve pedig az alapítványok kaptak nagy szerepet. Az egyre több anyagilag is betársuló lakosság miatt megmozdult a szociális egyensúly állapota. Több magánbefektető különösen jól profitált, ami az energiafordulat költségeinek eltolódásához vezetett, azaz a jómódúaktól a szegényebb háztartások felé tolódott el. A lakossági betársulások megnövekedése összességében nézve megemelte a helyi hálózatkiépítési tervek és a megújuló energiákkal kapcsolatos projektek elfogadását. A feltétel itt is az volt, a főleg helybéli lakosok vegyenek részt a kiépítési tervekben. Ahol nagy tőkével rendelkező, de idegen befektetők léptek fel, ott mindig nagy volt az elfogadtatási probléma megoldása. Az energiapiac lehetőséget adott a közösségeknek az energiaszektorban történő nagyobb részvételre. Különösen a lakosság pozitív kedve és a környezeti öntudatosság segített ebben sokat. A közösségek erősebbek lettek a helyi áramszolgáltatókon keresztül a decentralizált megújuló energiatermelésben, mivel a vállalkozási rizikókat ezek csak kevésbé figyelték a magas támogatások miatt. A megújuló energiákat sokáig rizikómentes üzleti vállalkozásnak nézték a közösségek. Ugyan akkor a biztosan magas nyereség reményében hálózatok lettek felvásárolva magánbefektetők által.
26.1 Piacgazdazdálkodási szcenárió A megújuló energiákkal történő rizikómentes energiatermelés elképzeléséről bebizonyult, hogy részben nem igaz. Az EEG átalakítása és a szubvenciók érezhető visszavétele miatt a megújuló energiák és az áramelosztók is erősebben ki lettek téve a piaci erőknek, mint azt először gondolta volna az ember. Már az elmúlt évtized közepe előtt is látható volt, hogy sok közösség alábecsülte a technika működését, de különösen a piaci rizikókat. A piacról érkező egyre több attraktív ajánlat és a növekvő önellátásra átállt villamosenergiatermelés miatt több elosztó nem tudta megtartani vevőkörét vagy nem tudott újakat megszerezni. Így a sok kisebb áramelosztó nem tudott olyan hatékonyan felfejlődni, nem voltak képesek azokat a hozamokat kigazdálkodni, amiket a közösség elvárt tőlük. A piaci konszolidáció ahhoz vezetett, hogy az elmúlt évtized közepe felé valóságos boom alakult ki az energiaszolgáltatók összeállásával és amik kooperációba léptek egymással. A kooperációk látszottak az egyedüli megoldásnak a gazdaságosság érdekében. Kisebb áramszolgáltatók gyakran össze lettek kapcsolva és nagy regionálisan működő ún. regionális elosztókká alakultak át, hogy gazdaságosan 58
tudjanak üzemelni és a megújuló energiákba való befektetéseket és a Smart Gridet megvalósítsák. Az energiakonszernek különböző, részletesen kidolgozott koncepteket nyújtottak be ezeknek az elosztóknak a közös megoldások elterjesztésére. Amilyen nehéz volt ez a piaci megtisztulás az egyes részvevők számára, ez azonban mégis ahhoz vezetett, hogy Németországban kialakult egy hatékony ellátási struktúra. Ezáltal a fejlődés által lett lehetséges a megújuló energiákat költségkedvezőbben és egyszerűbben integrálni, ami az energiaköltségek növekedését is tompítani volt képes.
26.2 Tervgazdazdálkodási szcenárió A közösségek széles fronton szálltak be a városi szolgáltatókon keresztül a decentralizált energiatermelésbe, mivel a magas szubvenciók által lehetséges üzleti rizikó a bevételi oldalról nézve alacsony volt. Azonban már az elmúlt évtized közepétől érezhető volt, hogy a szabályozó beavatkozások, mint pl. az EEGtámogatás ugyan lassabb, de állandó csökkentése és az árképzés behatárolása miatt már nem voltak képesek olyan magas hozamokat produkálni az áramszolgáltatók, mint azt a közösségek elvárták. Ugyanakkor egyes hatékony energiamegoldások fejlesztése gátolva voltak a szubvencionálás miatt. Az utolsó évtized közepétől egyre inkább kerültek előtérbe a kisebb áramszolgáltatók kooperációi. Kisebb szolgáltatók egy nagyobb regionális szolgáltatóvá lettek összekapcsolva. Jelenleg folyik a vita arról, hogy mennyire hátráltatják nemzetgazdaságilag a kisebb elosztók a megújuló energiák integrációját. Az energiafordulatot időközben inkább tekintik nemzeti mintsem helyi feladatnak, ami nemzetközi integrációt igényel. A decentralizált megújuló energiák hosszan tartó szubvenciójának és az azzal összefüggő erősen ösztönzött saját fogyasztási célra történő termelés erőteljes kiépítése miatt felborult a szociális egyensúly állapota. Éppen a gyengébben keresők lettek az energiafordulat vesztesei. Több helyi szolgáltató megszívleli a közösség követelését és felkínálják az ún. „szociális tarifákat”, ami viszont tovább csökkenti a nyereséget. A közösségi és a lakossági elkötelezettség előrehajtó erői Kedvező banki kamatok előrelendítik a közösségi befektetéseket. A leszabályozó keret a betáplálási támogatással, az adókedvezménnyel, az EEG-járulékkal messzemenően lehetővé teszi a rizikómentes nyereséget. A lakossági elkötelezettség hozzájárul az energiafordulathoz, amennyiben az együttműködés konstruktív formái megtalálhatóak, nagy infrastrukturális projektek – pl. az átviteli hálózat kiépítésében – viszont az ellenállás miatt kitolódhatnak. Az energiaárak fejlődése kihat a termelésből történő saját fogyasztásra és közvetve a politikai döntésekre is. 59
Az energiapolitika nemzetközi hálózatkiépítése újabb kihívásokat jelentenek.
27 Ügyfélkör 2023
5. ábra: Az energiafogyasztás és az árfejlődés becslése 2023-ban.
27.1 Magánügyfelek Érezhetően megnövekedett a magánfogyasztóknál a saját célú felhasználásra termelt villamosenergia mennyisége 2023-ig. De nem volt sem valós törekvés sem pedig megvalósítás a teljesmértékű önellátásra. A rendszerek hálózatra vannak
60
kapcsolva, hogy a túltermelést betáplálják és szükség esetén áramot is vételezhessenek onnan. A magántulajdonban lévő épületeknél ott lehetett a hatékonysági potenciált megoldani, ahol átláthatóak voltak a befektetési nagyságok. A megtérülési idők azonban még mindig hosszúak. Ezért még nincsenek teljes mértékben kiaknázva a lehetséges hatékonysági potenciálok. A lakóépületek smartabbak lettek. Az intelligens optimalizáló egységek már alapfelszerelésnek számítanak sok háztartásban 2023-ban. Ezek lehetővé teszik az energiafogyasztás megváltoztatását a mindenkori olcsóbb tarifák szerint és egyre több elektromos- és elektronikus készülékeket vezérelnek a háztartásban. Ami a hálózatnak is jót tesz és a Demand-Side-Menedzsment segítségével teljesítmény eltolások is lehetővé válnak. Az új technikai megoldások és a Smart technológiák újabb felkínálói érdekes ajánlatokat teremtettek, amik a Smart-Homes világába való belépést felgyorsították. A szórakoztató elektronika, a biztonsági megoldások, a kommunikáció és az Ambient-Assited-Living voltak a technológiába való belépés kezdete. Az elszigetelődött Smart Meterek azonban csak egy infrastruktúrát tudtak nyújtani, ami végül is hamar elveszítette csábító erejét. Megnövekedtek a Contracting megoldások is. A fogyasztó számára ez a Contracting igen jól járható út, hogy egyszerre gyorsan teljeskörű és technikailag igényes megoldásokat is megvalósíthasson. Mindegy, hogy az az energetikai szanáláshoz vagy újabb készülékek vásárlására szolgál. A piaci liberalizáció teljes mértékben beteljesedett 2023-ban. Többféle tarifa modellek léteznek, ahol az áram- és a hőigény fedezése majdnem kizárólag árhajtó elveként működik. Magyarázat: amíg az áramszolgáltatók még tíz évvel ezelőtt arra építettek, hogy az ügyfél a megbízhatóság feltételezése és a megszokottság miatt marad hű a szolgáltatónál, úgy az áremelkedések miatt most már megváltozott a fogyasztó szokása, árérzékenyebb lett és nagyon hamar átvált egy másik szolgáltatóhoz. A tarifák változatos alakulása és a fogyasztást optimalizáló technikai megoldások ahhoz vezettek, hogy a tarifa aktualizálásait, a rendszerek optimalizálását és a tanácsadást, mint szolgáltatást már az előfizetésben meg lehet venni, mivel a szolgáltatás ezen költségei a költségmegtakarítási tétel alatt szerepelnek.
27.2 Kisipari és nagyipari ügyfelek Ahogyan a magánügyfelek ugyan úgy a kisipari és a nagyipari ügyfelek valamint az lakóépületeket fenntartó intézmények is befektettek a saját célú energiatermelésbe. Különösen az ipari szektor használta ki anyagi erősségét és kiépítette saját energiatermelését. Nagyon sok termelőüzem érte el az autarkiát az energiaellátásában. A kisipari fogyasztók nagy része pedig beszerzési- és előállítási kooperációkba tömörültek, hogy az energiaszektorban megtakarításokat tudjanak elérni. A 61
szolgáltató és a közepes nagyságú ipari ágazat szereplői pedig az erre specializált szolgáltatók segítségével több hatékonysági potenciált tudtak megvalósítani. A nagyipari szektorban már évek óta minimális a lehetséges hatékonysági potenciál, mivel ezek már évekkel ezelőtt, a huzamos energiaárak és a rezsiköltségek megemelkedésekor hatékonysági intézkedésekbe invesztáltak be. Ez fokozta Németország versenyképességét is. A szolgáltatók és az ipar energiamenedzsmentjére és energiabeszerzésére messzemenően jellemző az ellátásbiztonság, a megbízhatóság és a feszültségszint minősége. Mivel a nagyipari üzemeknek saját energiamenedzsmentjük van, így kevesebb igény is van az energiaszolgáltatók és a szolgáltatók tanácsadói tevékenységére, mint a közepes nagyságú ipari szektorokban. Az utóbbiak részére viszont fontosak lettek a projektálás és az üzemeltetés szempontjából az energiaszolgáltató vállalkozások munkái. Ide tartoznak még az iparban és a szolgáltatásban munkálkodó ügyfelekkel kötött Contracting-szerződések, amelyeket különböző finanszírozó bankokkal bonyolítanak le. A szolgáltatói és az ipari mértékű energiabeszerzés professzionális energiabeszerzést optimáló rendszereken keresztül történik. Az ipari szektorban ez az energiabeszerzés egy külön önálló része lett az üzleti életnek. Egyre kevesebbek lesznek a hosszú lejáratú szerződések, amik helyett az áramtőzsdén történő közvetlen beszerzés nyert egyre inkább teret. A nagyfogyasztók professzionális beszerzői számára pedig tanácsadásokat nyújtanak, és kereskedői platformokat kínálnak fel az energiaszolgáltatók. Különösen a kis és közepes nagyságú vállalkozásoknál megnövekedett tanácsadási szükséglet miatt kifejlődött az energiaszolgáltatás érdekében egy B2B-piac. Az energiamenedzsment rendszerek és az energia auditok képezik a 2023-as évek standardját. Az energiaellátás átalakult egy szolgáltatói üzletággá. A nagyiparban és a kisiparban használt energiaárak megemelkedtek, a szolgáltatói szektorok számára azonban lényegesen. Az utóbbiaké inkább a háztartások tarifáihoz hasonlíthatóak, mintsem az iparihoz. Az ipari szektorban kevésbé emelkedtek az energiaárak, mint a háztartásokban. A magán-, a szolgáltatói- és az ipari fogyasztói piac előrehajtó erői A lakóépületek hő- és villamosenergia fogyasztásában meglévő magas hatékonysági potenciálokat sikerült megvalósítani. A szolgáltató iparban meglévő energiahatékonysági potenciálok elsőbb rangúak a háztartásokban lévőknél, így az ösztönzés is magasabb ott. Az ipari szektorban meglévő megtakarítási potenciálok alacsonyabb rangúak, mint a szolgáltatásban és a háztartásokban. A lakóépületek energetikai szanálásának támogatása lehetővé teszi a befektetéseket. Az emelkedő energiaárak motiválnak az energiatakarékosságra és a szanálásra. 62
Pozitívan fejlődik tovább energiatakarékoskodásra.
a
fogyasztók
motiválása
az
A reaktancia, „nekem mindegy” magatartás is lehetséges. A változó és átlátható tarifák ösztönzőek és lehetővé teszik a beszerzési forrás megváltoztatását. Csökkennek a mikro kombinált villamosenergia- és hőerőmű rendszerek és a mini blokk-fűtőerőművek beszerzési árai. Fontos szerepet kap a saját célra történő energiatermelés üzemi költségének nagysága. Csökkennek a megújuló energiák költségei. Szabályozási kereteken intézkedéseket.
belül
véghezviszik
a
hatékonyságot
növelő
Kiszámíthatóak lettek az energiahatékonyságba történő befektetések az ún. Contracting-koncepteken keresztül. Technikailag tovább lesznek fejlesztve az energiatermelő berendezések.
28. Németország az ipari ágazatok bölcsője 2023
Az energiafordulat kezdetekor sokat lett diszkutálva, mégsem történt lényegesen székhelyváltoztatás, amit az energiafordulat következményére lehetne felírni. És az inkább az alábbi tényezőkön alapult: Az energiaintenzív ipari ágazat sokat profitált a megújuló energiák támogatásából és az egyre csökkenő nagykereskedelmi árak miatt. A megújuló energiák kiépítése rövid időre lekorlátozta az energiaárakat. A politika különböző kivételezési kedvezményekkel lépett fel az elvándorlási mozgalomnak, pl.: az energiaintenzív ipari ágazatok kivételezési kedvezményt kaptak költségük csökkentésének érdekében.
63
A délnémetországi székhelyű ipari szektor sikerrel tudott intézkedni az európai hálózatra történő csatlakozásért. Megnövekedett az energiatermelés és így csökkentette a beszerzési függőséget. A villamosenergia utáni kereslet egyre inkább idomult a kedvezőbb árban kapható megújuló energiákhoz. Amennyiben mégis történtek elvándorlások, úgy azok oka nem az energiafordulat következménye. Azok főleg olyan tényezők voltak, amelyeknek egyáltalán nincs közük az energiához, ilyenek pl. munkahatékonyság, Know-how, munkaerő költségek, stabilitás és technológiai elfogadtatás, közelebb kerülés az értékesítési piachoz valamint jogi korlátozások. Mivel az Északnémetországban kiépült On- és Offshore szélerőművek által termelt villamosenergia miatt jelentős többlet keletkezett, ezért feltételezték azt is, hogy egy délről északra irányuló elvándorlás fog megindulni. Ez nem következett be. Az energia számára a nemzeti adózások és a járulékok miatt keletkeznek terhelések, amiket a szövetségi tartományok nem tudnak befolyásolni. Tehát egy határon belüli elvándorlás nem vezet költségcsökkentéshez. A délre irányuló átviteli hálózatokon átvezetett energia hálózathasználati díja sem olyan magas, hogy az Németországon belül megindítana egy elvándorlást. Meg kell jegyezni, hogy egy átköltözés összes költségét egy jól megtervezett energiatakarékossággal kompenzálni lehetséges. Ha a meglévő berendezések telephelyváltoztatása megtörténik, akkor az Németországból kifelé irányul. Ilyenkor nem a megemelkedett energiaköltségek számítanak, mivel azokat bizonyos mértékig nagyobb termelékenységgel kompenzálni lehet. Döntő tényezők a telephely megválasztására Az energia beszerzési költségének nagyon fontos szerepe van az energiaintenzív ipar gazdaságossági számításában. Az ún. protekciós intézkedések, mint a kivételezések szabályai az EEG-ben, leszűkítik az ipari szektorra történő befolyást. Az egy területen lévő Know-hownak és a megvalósítandó munkahatékonyságnak nagyobb szerepe van a fejlődött ipari szektorban, mint a nyersanyagnak és az energia költségeinek. A munkaerő költségeknek nagyobb szerepük van a telephely kiválasztásakor a munkaintenzív ipari ágazatokban, mint többi más tényezőknek. A politika kialakítási képessége és a stabilitás valamint a lakosság általi technológia elfogadása segíti a támogatható környezetet. Az értékesítési piac közelsége és egy kifejlődött hazai piac támogatóan hat az új piacok megszerzésére.
64
A „Made in Germany” fémjelzésnek még mindig van értéke és eltartja a vállalkozásokat. További, telephellyel kapcsolatban nyújtott támogatások is kiegészítőül hatnak ki.
Idegen szavak szótára A kutatócsoport az energiafordulat alkalmazásának területiséggel összefüggő feltárását tűzte ki célul a 2023-as energiastruktúrára koncentrálva. Az eredmények értékeléseként kutatási tanulmányok készültek. A munkacsoport részvevőit a tudományos célú kapcsolatépítés érdekében kérdezte ki a kutatócsoport. Lifestyle-karakter Szegmensspecifikus életstílus karakter. Smart technológia Lsd. Smart Méter. Delphi tanulmány, -módszer A Delphi módszer elsősorban olyan terület előrejelzésére használható ahol statisztikai módszerek nem alkalmazhatóak az események bekövetkezésének elemzésére, mert pl. nem áll rendelkezésre elegendő mennyiségű adat, vagy azok nem számszerűsíthetőek. A módszerrel az a cél, hogy egy-egy esemény bekövetkezésével kapcsolatban megismerjük egy szélesebb szakértői kör véleményét, ha lehet konszenzussal zárva. A szakértők becsléseiket kérdőívekkel adják meg, amelyeket összesítenek, kiszámítják a mediánt, valamint az alsó- és felső kvartiliseket. Majd második lépésben ezeket visszacsatolják a szakértőknek – ha lehet a becslések indoklásával együtt - és újabb becslési körök következnek, amíg az adatok változatlansága vagy az eltérések csökkenése miatt azt az elemzők véglegesnek nem tekintik. A Delphi technika alkalmazásának folyamata: a) a szervezeti sikert vagy kudarcot hozó közvetett, vagy közvetlen környezeti tényezők beazonosítása, b) a tényezők jövőjével kapcsolatos események megfogalmazása, c) becslések meghatározása a módszerrel arra vonatkozóan, hogy az események mikor következnek be, d) a lehetőségek és veszélyek azonosítása az előrejelzés alapján. KfW bank A KfW (Kreditanstalt für Wiederaufbau=Újraépítési hitelbank) egy finanszírozási mechanizmus Európa épületeinek felújításához illetve a megújuló energiák elterjesztéséhez. Amit a német kormány által támogatott intelligens finanszírozási mechanizmusával, a KfW rendszerrel segít. A Jülich Kutatóközpont legújabb, a német KfW rendszeren végzett kutatása szerint minden 1 euróra, ami 2010 és 2012 között az energiahatékony építés, felújítás és megújulók promóciójára fordítódott, az állami hatóságoknál 4-5 euró bevétel jutott.
65
Off- és Onshore szélerőművek Onshore=szárazföldi és az Offshore=sekély szélerőművek.
tengerparti
vizekben
üzemelő
Biometán A biogáz forgalomképes (a földgázzal tkp. azonos tulajdonságú, pontosabban: valamivel magasabb fűtőértékű), tisztított változata. Kénhidrogént egyáltalán nem tartalmazhat (Wikipédia). Internkonnektor Jelentése a határokon túllépő villamosenergia (általában 380 kV) összeköttetése, amely rendszerjavulást eredményez. Ezáltal egyszerűbben, hatékonyabban és kedvezőbben lehetséges nemzetközi értelemben eljuttatni fogyasztókhoz a villamosenergiát. A villamosenergia kereslete és annak kínálata között egyszerűbb megteremteni a nemzetközi egyensúlyt. Ezáltal növekszik a fogyasztók ellátásbiztonsága, mialatt csökkennek a költségek. Demand-Side-Menedzsment Keresletoldali menedzsment. Power-to-gáz A földgázt mindeddig a fosszilis üzemanyagok közé sorolták, hamarosan azonban a gázból környezetbarát áramot is elő lehet állítani. Az eljárásnak több előnye is van: a szél- és napáramot gázformában is lehet tárolni, a földgáz előállítása CO2-t használ fel, a létesítmények kevésbé tájformálóak, mint pl. a szivattyús tározó erőművek, a decentralizációt pedig magasabb fokon teszik lehetővé. Smart Grid A smart grid még fejlődő technológia, ám a jelenlegi és a javasolt technológiák a következő tulajdonságok elérését tervezik: Megbízhatóság Az okoshálózat igyekszik a hibakereső és öngyógyító technológiákat alkalmazni, ami lehetővé teszi, hogy technikusok kiszállása nélkül is működőképes maradjon a hálózat. A hálózati topológia flexibilitása A következő generációs átviteli és disztribúciós infrastruktúra jobb minőségű kétirányú energiamozgást tesz lehetővé, ami az elosztott termelést, mint például a fotovoltaikus panelek vagy szélerőművek használatát teszi lehetővé. Hatékonyság Számos lehetőség nyílik a hatékonyság növelésére, ezek közül a legjelentősebb a kereslet oldali menedzsment lehet. Fenntarthatóság A hálózat nagyobb rugalmassága lehetővé teszi a változékony megújuló energiaforrások, mint a nap vagy a szélenergia használatát. Piacösztönző A fogyasztók és a termelők közötti hatékonyabb kommunikációnak hála, a fogyasztók újabb energiafelhasználási stratégiákat dolgozhatnak ki, és az áram ára sem lenne feltétlenül időben állandó. A rugalmas áramtermelők így képesek lehetnek a profitmaximalizálásra, míg az alapgenerátorok számára az ár jóval nagyobb változatzosságot mutatna a kereslettől és a párhuzamos kínálattól függően. A várható hatás így egy olyan rendszer lenne, mely az 66
energiahatékonyságot és az időben változó árakra érzékeny fogyasztást díjazná (Wikipédia). Smart Méter Egy „intelligens“ számláló, Smart Méternek is nevezik azt a mérőkészüléket, ami egy energia számláló és amelyik legalább egy mikroprocesszorral működik a villamosenergia vagy a gáz mennyiségének mérésére (ESMA). Ami a definíciójának megfelelően a mindenkori fogyasztó számára a tényleges energiafogyasztást és a tényleges fogyasztási időt mutatja és össze van kötve egy kommunikációs hálózattal. Intelligens számláló (példakép)
Autark Önellátás Smart-Home A jövő háza intelligens módon kezeli a háztartási eszközök, valamint a világító és fűtő berendezések energiafogyasztását. Az intelligens energiagazdálkodás a jövő európai öko-otthonainak megteremtéséhez vezethet. Segít a háztartásoknak energiafogyasztásuk mérséklésében, hogy az energiafelhasználást egy intelligens fogyasztásmérőn jeleníti meg, amely helyi vagy távoli kijelzői – ilyen lehet például egy a rendszerhez csatlakoztatott számítógép vagy okostelefon – segítségével a fűtés, a világítás és a háztartási eszközök szabályozásán túl energiagazdálkodási tippeket is nyújt a felhasználóknak. A hálózatra kapcsolt érzékelők és háztartási berendezések a Smart technológiával együttműködve folyamatosan javítják a ház energiafelhasználását anélkül, hogy a bent lakók komfortérzete csorbát szenvedne. Contracting koncept, -szerződések Környezetbaráti egységes konceptek illetve energiamegtakarítási szerződések a jövö energiarendszerének értelmében. Létrejötte azon alapul, hogy a gyakran igen magas befektetési költségek miatt attraktívabbá tegyék az energiatakarékossági lehetőségek azonnali és egységes megvalósítását. B2B piactér 67
A piacok központi szerepet játszanak a gazdaság életében azáltal, hogy lehetőséget biztosítanak az információk, az áruk, a szolgáltatások és a fizetőeszközök cseréjére. A piacoknak – mind elektronikus, mind hagyományos értelemben – a következő funkciói vannak: • eladók és vevők összerendelése; • cserelehetőségek megteremtése; • szabályozási keret.
Reaktancia A reaktancia az a viselkedés, amikor is nem szeretjük azokat a helyzeteket, amikor valami külső ok határozza meg a viselkedésünket. Ezért hajlandó az ember az ellenállásra, amit viselkedésében is kinyilvánít. (Megjegyzés: a reaktancia szó az elektrotechnikából lett átvéve és manapság már a köznyelvben is gyakori a használata).
68
Információjegyzék 2013 március Felelősség kizárása: Minden adat alapos kutatások és tanulmányok alapján lett összeállítva. A tartalom helyességére és annak teljességére valamint az időközbeni változásokra nem vállal felelőséget a kiadó. © 2013 Szerzők: Dipl.-Geogr./Dipl.-Ing Andre Grüttner Dipl.Wirt.-Ing. Robert Krock Dr. Oliver Rottmann Ass. iur. Sascha Schwarz Dipl.-Psych. Uwe Weinreich
69
Tanácsadó személyek SNPC GmbH Dipl. Wirt.ing. Robert Krock Geschäftsführer Knesebeckstr. 59-61 10719 Berlin Telefon: +49 (0)30 / 89 06 93-0 Telefax: + 49 (0)30 / 89 06 93-99
[email protected] Kompetenzzentrum Öffentliche Wirtschaft, Infrastruktur und Daseinsvorsorge e. V. Dr. Oliver Rottman Geschäftsführender Vorstand Neues Augusteum Augustusplatz 10 04109 Leipzig Telefon: +49 (0)341 / 97 33 583 E-mail:
[email protected]
Michael Debreczeni Megújuló energiák Gát utca 27. H-1097 Budapest Telefon: +36/30-428-1126 E-mail:
[email protected]
70
29. Függelék: Szakkifejezések 29.1 A villamos energia előállítási költsége (LCOE – Levelized Costs of Electricity) „A villamos energia átlagos előállítási költsége a nettó jelenérték számítása (NPV) alapján történik, amiben a befektetéskori ráfordítások, a rendszer üzemideje alatti pénzhozamok és kiadások egy közös időalapra történő diszkontálásával lesznek kiszámítva. Ehhez az összes kiadások jelenértéke osztva lesz az összes áramtermelés jelenértékével. Az egész üzemidő alatti éves összkiadások pedig a befektetési költségből és az üzemidőre eső üzemi költségek összességéből tevődik össze.” [ISE] A vegyes finanszírozás esetében az LCOE megkülönbözteti az önrész hozamát és a kamatokat az önrész és az idegen tőke aránya szerint. Aktuális villamos energia előállítási költségek A megfigyelt megújuló energiák új rendszereinek aktuális villamos energia előállítási költségének összehasonlítását a hagyományos, fosszilis villamos energia előállításához képest az alábbi ábra mutatja 2012 első félévében. Minden technológiánál érvényes, hogy a villamos energia előállítási költségének a nagyságát legfőképpen a projekt specifikus telepítési feltételek határozzák meg.
33. ábra: A fotovoltaik, a CSP és a szél villamos energia előállítási költségeinek alakulása Németországban és Spanyolországban.
71
A technológia értéke a kWh/m²/év besugárzásra (a pv optimális dőlési szöge, a DNI pedig a CSP számára figyelembe van véve) van vonatkoztatva. DNI = Direct normal irradiance. Ugyanakkor meg kell említeni az energiaforrások jövőbeni piaci- és költségalakulását is, amelyet az ún. tanulási görbék segítségével jól lehet szemléltetni: A napelemes rendszerek és -modulok a jövőben is azonos szintű tanulási folyamatát feltételezve csökkenni fognak az új rendszerek villamos energia előállítási költségei a CSP- és a szélerőművekhez képest. Már 2022-ben elérhetik a szabadtéri szolárparkok Németországban a hagyományos, fosszilis erőművek költségszintjét, mivel a BMU 2011-es vezértanulmánya (BMU, 2012) szerint erre az időszakra az utóbbiaknak átlagosan 0,08 Euro/kWh-ra fog megemelkedni.
34. ábra: A megújuló energiák villamos energia előállítási költségeinek a tanulási görbére alapuló prognózisa Németországban 2030-ig.
Lásd még: http://hu.wikipedia.org/wiki/Nett%C3%B3_jelen%C3%A9rt%C3%A9k http://www.vg.hu/vallalatok/energia/jonnek-a-zold-miniaramrendszerek-383448 http://de.wikipedia.org/wiki/Stromgestehungskosten http://www.ise.fraunhofer.de/de/veroeffentlichungen/veroeffentlichungen-pdf-dateien/studienund-konzeptpapiere/studie-stromgestehungskosten-erneuerbare-energien.pdf
72
29.2 EEG-járulék „Az EEG-járulék az áram árának azon része, amelyet a végfogyasztónak a megújuló energiák támogatására kell fizetnie. Ez az ún. kiegészítő mechanizmusból ered, ami a megújuló energiák elsőbbségét leíró törvény által meg van határozva (EEG). Az EEG azon villamos energiát termelő megújuló energiarendszerek támogatását szolgálja, amelyeket a piaci helyzetből kifolyólag nem lehetne üzembe helyezni. Támogatva vannak: a vízenergia, a depónia-, a csatorna-, a bányagázforrások, a biomassza, a földhő, a szélenergia és a napenergia. A megújuló energiákból származó villamos energia támogatási költségeinek áthárítása az áram fogyasztóira több lépcsőben zajlik. Az első lépcsőben biztosítva van a megújuló villamos energiát termelő rendszerek tulajdonosainak az összes megtermelt áram átvétele.” [Bundestag] Ez a tétel orientálódik a most telepített napelemes rendszerek villamos energia előállítási költségeihez és 20 évre meg van határozva. „A hálózat üzemeltetői, akik a rendszereket megfelelően a hálózatokra kötik, és a betáplálást megtérítik, szállítják az áramot a hozzájuk tartozó átviteli hálózat felelőseinek (Németországban 4, Magyarországon 1 van) tovább és ezért visszakapják ezektől az általuk kifizetett megtérítést (második lépcső). Ez a megújuló energia pedig a Németországban működő négy nagy átviteli felelős között ki lesz arányosan egyenlítve (harmadik lépcső), így a megújuló energiák termelésének regionális különbsége kompenzálva lesz. A 2009. július 17. Kiegyenlítő Mechanizmus Rendelkezéssel (AusglMechV) (negyedik lépcső) megváltozott a megújuló energiákból származó villamos energia megtérítése illetve kiegyenlítése. Az átviteli felelősök mindaddig egyszerűen a mindenkori megtérítési nagysággal továbbították az áramot az áramszolgáltatóknak. De így már az átviteli hálózat felelősei kötelezve vannak arra, hogy a megújuló energiákból származó villamos energiát az áramtőzsdén értékesítsék (spot piac). Ez viszont ahhoz vezet, hogy a keletkező megújuló energiáktól függetlenül, nagyobb tervezési biztonsággal szerezhetik be a piacon a villamos energiát az energiaszolgáltatók. Ezáltal megtakarításokat is el lehet érni. Az EEG-támogatás költségei így egyelőre megmaradnak az átviteli hálózat felelőseinél. Ezeket a költségeket a piacon (áramtőzsde) értékesítendő megújuló energiákból származó villamos energia bevételének és azoknak a támogatási tarifáknak a különbségéből számítják ki, amik a rendszer üzemeltetőinek már ki lettek fizetve.” [BUNDESTAG] Az EEG-támogatás a megtérítés és a mindenkori piaci (áramtőzsde) ár különbsége. A támogatás át lesz vetítve az összes villamos energiafogyasztásra – az ún. EEGjárulékra. Az energiaszolgáltatók ezt az EEG-járulékot továbbadják a fogyasztóknak. „A Kiegyenlítő Mechanizmus Rendelkezése (AusglMechV) szerint az átviteli hálózat felelősei minden évben kötelesek meghatározni október 15-ig a jövő évre érvényes EEG-járulékot. Ezt a kiszámítást a Szövetségi Hálózati Ügynökség (BNeztA) felügyeli. Az energiaintenzív vállalkozások (nem lakossági, privilegizált végfogyasztók) számára 0,05 cent/kWh nagyságra van korlátozva az EEG-járulék.” [BUNDESTAG]
73
Azaz a nagy villamos energia költségrésszel rendelkező energiaintenzív vállalkozások messzemenően fel vannak mentve az EEG-járulék alól (privilegizált végfogyasztók). 2011-re 3,53 cent/kWh-ra lett meghatározva az EEG-járulék, 2012-re 3,59 cent/kWh-ra. 2013-ra ez a nagyság 5,277 cent/kWh-ra emelkedett a nem privilegizált végfogyasztók számára. A túlfizetések a következő év járulékából kerülnek levonásra. A végfogyasztónak még az EEG-járulék forgalmi adója is hozzájön. Átviteli hálózat felelőse(i) Magyarország: 1. MAVIR Zrt. Németország: 1. Tennet TSO 2. 50Hertz Transmission 3. Amprion 4. TransnetBW További információs linkek: http://www.mavir.hu/web/mavir/210 https://hu.wikipedia.org/wiki/%C3%81tviteli_h%C3%A1l%C3%B3zat http://www.eeg-kwk.net/de/EEG-Umlage.htm http://www.photovoltaik.eu/nachrichten/details/beitrag/groe-bandbreite-fr-eeg-umlage-2014_100009423/
29.3 Modulhatásfok Ha nincs másképpen megadva, úgy a modulhatásfok annak névleges hatásfokát jelenti. Ami a szabványban meghatározott feltételek alatt („STC”, standard test conditions) leadott elektromos teljesítmény és a modul összfelületére besugárzott teljesítmény aránya. A szabványos feltételek: T=25°C-os modulhőmérséklet, P=1.000 W/m² merőleges besugárzás és M=1,5 besugárzási spektrum. A valós üzemben ezek a feltételek legtöbbször igen eltérőek, amiért a hatásfok is változó.
29.4 Egy napelemes erőmű névleges teljesítménye Egy erőmű névleges teljesítménye a modulmező idealizált DC-teljesítménye az STCfeltételek mellett, tehát a generátorfelület, a normális besugárzás (1.000 W/m²) és a modulok hatásfokának az összessége.
74
29.5 Specifikus/fajlagos hozamnagyság Egy napelemes rendszer fajlagos hozama (kWh/kWp) az egy év alatt hasznosított hozam (váltakozó áram hozama) és a beszerelt (STC) modulteljesítmény aránya. A valós üzemi körülmények befolyásolják a hasznosított hozamot, ide számítható a modulhőmérséklet, a besugárzási erősség, a fény beesési szöge, a normál spektrumtól eltérő spektrális változások, a leárnyékolás, a hóréteg, a kábelveszteségek, az inverter átalakítási veszteségei és adott esetben a transzformátor, az üzemi kiesések. Az STC-modul teljesítményhez megadott gyártói adatok eltérhetnek a valós értékektől, itt figyelembe kell venni a megadott toleranciákat. A fajlagos hozam nagysága benapozott felállítási helyeken szokásosan nagyobb, de nem függ a nominális modulhatásfoktól.
29.6 Rendszerhatásfok A napelemes rendszer rendszerhatásfoka a hasznosított hozam (váltakozó áram hozama) és a generátorfelületre érkező besugárzási összeg aránya. A modul nominális hatásfoka érvényesül a rendszerhatásfok nagyságában.
29.7 Performance Ratio A különböző helyeken felállított és különböző modultípusokból álló hálózatra kapcsolt napelemes rendszerek hatékonyságának az összehasonlításához gyakran használják a Performance Ratiot (PR). A „Performance Ratio” alatt a rendszer hasznosított hozama (váltakozó áram hozama) és az idealizált hozam (a generátorfelületre érkező besugárzási mennyiség és a modul nominális hatásfokának a terméke) arányát értjük. Az új, és gondosan tervezett rendszerek elérik az éves 80-90%-os PR értéket.
29.8 Alapterhelés, középterhelés, leterhelése és reziduális leterhelés
csúcsterhelés,
hálózatok
A teljesítményigény a napszakoktól függően ingadozik. Általában nappal lép fel a maximum, a minimum pedig éjszaka 00:00 és 06:00 óra között. A teljesítményigény lefolyása a terhelési görbén, illetve a terhelés lefolyásán keresztül magyarázható el. A klasszikus energiatechnikában három részre van felosztva a terhelési görbe: i. alapterhelés ii. középterhelés iii. csúcsterhelés. Az alapterhelés azt a terhelés sávot jelenti, amely 24 órán keresztül megközelítően állandó nagyságú. Az alapterhelés az ún. alaperőművek, mint atomerőművek, barnaszén-erőművek és részben vízerőművek által lesz lefedve. Ezek irányíthatóak, de nem, vagy csak nehezen szabályozhatóak. A középterhelés azokat a tervezhető, önmagukban lezárt teljesítményblokkokat jelentik, amelyek a napi alapterhelésen felüli energiaigény legnagyobb részét lefedik. A középterhelés az ún. menetrendtartó erőművek, mint szénerőművek és 75
metángázzal (vagy földgáz, biogáz vagy fűtőolaj) meghajtott CCGT erőművek által van lefedve. Ritkán még olajfűtésű erőművek is üzembe lesznek helyezve. A csúcsterhelés a fennmaradó teljesítményigényt fedi le, ez általában a napi maximum. A csúcsterhelés az ún. csúcserőművekkel, mint a gázturbinás- és a szivattyús-tározós erőművekkel lesz lefedve. Ezek igen rövid időn belül fel tudnak futni a névleges teljesítményük szintjére, és így le tudják fedni a pillanatnyi terhelési ingadozásokat és a terhelési csúcsokat [15]. A hálózati terhelés a villamos energia igény azon teljesítménynagysága, ami a hálózatból van vételezve. A reziduális terhelés a hálózati terhelésből levont megújulók által betáplált energia maradéka [ISET1].
29.9 Nettó villamos energia felhasználás Németország nettó villamos energia felhasználásának alakulása 1991-től 2011ig (TWh)
35. ábra: Nettó villamos energia felhasználás [TWh].
Németországban az előző évekhez közel azonos mennyiségű villamos energiát fogyasztottak 2011-ben. Az Energia- és a Vízgazdaság Szektorának Szövetsége 76
(BDEW) az előzetes becslésekből 607 milliárd kWh-ból indul ki, ami 0,5 százalékkal kevesebb, mint 2010-ben, amikor kereken 610 Mrd. kWh került felhasználásra. Mindent levonva, 2011-ben tehát több áramot termelt Németország, mint amennyit elhasznált – a nyolc atomerőmű márciusi leállításának ellenére. Mindenekelőtt a megújulók tudtak megerősödni, amik a villamos energia igény egyötödét adták 2011ben. A szélben gazdag decemberi hónapban 8,5 milliárd kilowattórát termeltek a szélerőművek – eddig ez volt a legmagasabb érték, amióta ez a technológia bevezetésre került. Az egyre növekvő ökoáram részesedés miatt lépéskényszerben van a villamoshálózat is. [BDEW]
29.9.1 Végső energia A végső energia a primer energia átalakítása és az átviteli veszteségek után megmaradó része, ami a végfogyasztó háztartási betáplálási pontjára érkezik. A végső energiának lehet primer energiahordozó (pl. gáz) vagy egy szekunder energiává átalakított formája is (pl. áram). A végfogyasztónál további veszteségek léphetnek fel, amíg az energia valójában felhasználásra (fogyasztásra) kerül, lásd. felhasználható energia. Az energiafogyasztás felosztása az energiahordozók szerint lényegesen eltérőbb a primer energia fogyasztásának felosztásától.
29.9.2 Felhasználható energia A felhasználható energia, azaz energia, amely a végfogyasztó szükségleteinek kielégítésére van készenlétbe állítva, és ami a végső energia átalakításával keletkezik. A felhasználható energia lehetséges formái a hő, a hűtés, a világítás, a mechanikai munka vagy a hanghullámok. A felhasználható energia mindenféleképpen kisebb a végső energiánál, mivel az energia átalakításánál veszteségek keletkeznek (pl. az izzó lámpa világítása és hőenergia termelése). Magyarországon a villamos energia-ipar primer-energiahordozó felhasználása az összes primer-energiahordozó felhasználásán belül világviszonylatban meghatározó jelentőségű. További kapcsolódó magyar link: http://www.hiletek.hu/index_htm_files/meh_energiafelhasznalas_vearprognozis_2020_rekk.p df
77
30. Függelék: Rövidítések BHKW
Blokk-fűtő-erőmű, (németül BHKW) elektromos energia és hőtermelésére szolgáló rendszer belsőégésű motoron vagy gázturbinán keresztül
CCS
Carbon Dioxide Capture and Storage, Co2-leválasztása az erőművek emissziójából és annak egy geológiai képződmény alkotta tárolóba sajtolása
CCGT
Kombinált típusú gázturbinás erőmű
ME
Megújuló energiák
EEG
Erneuerbare-Energien-Gesetz / Megújuló-Energia -Törvény
IEA
Internationale Energie Agentur
PV
fotovoltaik, fotovillamos energia
Wp
Watt "peak", a modul vagy a modulmező névleges teljesítménye
31. Függelék: Források AEE
Háztartási tarifaárak 2010, Agentur für Erneuerbare Energie, 2010/09 állapot
AGEB1
Energiafogyasztás Németországban - a2011-e év 1.-3. negyedév adatai, Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V., 2011. november
AGEB2
Németország energia folyamatábrája 2010 PJ-ban, Arbeitsgemeinschaft Energiebilanzen e.V., 2011 07.28.
AGEB3 AGEB4
AG energiamérlegek, hírszolgálat 2011/09 AG energiamérlegek, hírszolgálat 2012/01
BDEW1
A BDEW hírszolgálati jelentése (Energia- és a Vízgazdaság Szektorának Szövetsége), 2011.12.16.
BDEW2 BDEW3 BDEW4 BDEW5
78
A BDEW villamos energia mintaháztartása 2011, BDEW hírszolgálat, 2011.03.11. A villamos energia szükséglet 17%-os lefedése, BDEW hírszolgálat, 2010.12.16. Energiainfó-fóliák: számokban a megújuló energiák és az EEG (2010), 2010.12.02. Az erőművek átlagos kihasználásának tartama órákban 2007-ben, 2010. szeptemberi állapot
BMWi
Az energiaadatok összesített kiadványa - a BMWi adatgyűjteménye, 2011.12.07. állapot
BSW
A szolárszektor (fotovoltaik) statisztikai adatai, BSW-Solar, 2011. október http://www.solarwirtschaft.de/medienvertreter/infografiken.html
Bundestag
EEG-járulék 2010, Szövetségi Parlament, tudományos szolgálatok, 21/10. szám, 2010.03.25.
DEWI
Az on- és az offshore szélenergia hálózati integrálásásának energiagazdaságossági tervezése Németországban 2020-ig, tanulmány a dena megbízásából, 2005. február
DWD
Wolfgang Riecke, historikus globális besugárzási adatok, 2. szakkonferencia, 2011. április
EEG1
A megújuló energiák elsőbbségének törvénye (EEG) 2008.10.25, igazságszolgáltatás szövetségi minisztériuma, http://www.gesetze-iminternet.de/bundesrecht/eeg_2009/gesamt.pdf
EEG2
Megtérítési tarifák és degressziós példák az EEG szerint 2008.10.31 és a 2010.08.11. változások, BMU KI III 1, 2010. novemberi állapot
EPIA1
EPIA Global Market Outlook for Photovoltaics until 2015, EPIA, 2011/03
EPIA2
EPIA Sustainability Working Group Fact Sheet, 2011. május 13.
FVEE
Energiakoncept 2050 - Megújuló energiák kutatási szövetsége (FVEE), 2010. június, megújított grafikával (B. Burger) 2011.11.28.
IE
A megújuló erőművek villamos energia termelésének középtávú prognózisa 2016-ig, Lipcsei energia intézet, 2011.10.28.
IFNE
A megújuló energiák kiépítésének hosszútávú szcenáriója/forgatókönyve és stratégiái…, tanulmány a BMU megbízásából, 2010. decemberi állapot
ISE1
A megújuló energiák villamos energia előállításának költségei; Fraunhofer ISE, 2010. december
79
ISE2
Degradation analysis of pv power plants. 25th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Velence, 2010 ( A napelemes erőművek degradációjának vizsgálata)
ISE3
Csúcsterhelésű villamos energiát szállítanak a napelemes rendszerek, Bruno Burger, Fraunhofer ISE, 2011. június, http://www.ise.fraunhofer.de/aktuelles/meldungen2011/solaranlagen-liefern-spitzenlaststrom, lipcsei áramtőzsde (EEX) adatai, www.transparency.eex.com
ISE4
A PV ENERGY WORLD brosúrája a 2011-es Intersolar Europe vásáron, Solar Promotion GmbH, München 2011. június, http://www.intersolar.de/fileadmin/Intersolar_Europe/Besucher_Serv ice/ISE_2011_PV_Energy_World.pdf
ISET1
Yves-Marie Saint-Drenan et al. "Az energia összesített folyamatgörbéi 2.0", ISET, 2009. április
ISET2
A szoláris villamos energiatermelés szerepe a jövő energiaellátás struktúráiban - a BMU megbízásából készült vizsgálat, ISET, 2008. május
Landtag
A baden-württenbergi szolárparkok támogatása azok kiszorítása helyett, a gazdasági minisztérium helyzetfoglalása, tartományi parlament Baden-Württemberg, 14 választási periódus, 14/6786 sz. Nyomtatvány, 2010.07.29.
LFU
A kadmiumtellurid modulokból álló napelemes rendszerek emissziójának számítása tűz esetében, Bajorország környezetvédelmi országos hivatala, 2011. november
MWV
Az ásványolaj gazdasági szövetségének honlapja, 2011.12.10. állapot, http://www.mwv.de
PVGIS
Photovoltaic Geographical Information System, (Fotovoltaikus Térinformatikai Rendszer) http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php
Roon
S. von Roon, M. Huck, Az erőműpark Merit Ordere, (Energiaügyi kutatóközpont) forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V., 2010. június
SMA
Volker Wachtenfeld, Stabilizálni tudják a nagy napelemes rendszerek a hálózatokat? VDE, Kassel, 2009. március
80
Strombörse
Lipcsei áramtőzsde EEX, http://www.trancparency.eex.com/de/, 2011. május
SRU
100%-os megújuló villamos energia ellátás 2050-ig…", a környezetügyi kérdésekért felelős szakértői tanács helyzetfoglalása (SRU), 2010. május, 15. szám
[trend:research]
A megújuló energia rendszerek piaci szereplői a villamos energia termelésben, trend:research(kutató) intézet, 2011. augusztus
UBA1 UBA2 WEC
2050-es energiacél, környezetügyi szövetségi hivatal (UBA), 2010. július 32/2010 sz. Hírlevél, BMU Németország energiája 2011, A világ energiatanácsa (WEC), 2011. május
VDN
A hálózatüzemeltetők szövetsége, http://www.eegkwk.net/de/EEH_Jahresabrechnungen.htm
VGB
Erőművek 2020+, a VGB PowerTech e.V. tanácsadó grémiumának/szervezetének állásfoglalása, 2010
Energia-rendszerek a gyakorlatban ISO 50001, útmutató a cégek és szervezetek számára, Környezetvédelmi Minisztérium, Védelmi és Nukleáris Biztonság (BMU), 2012. június. Energie für Deutschland (Energia Németország számára) 2011, Fakten, Perspektiven und Positionen im globalen Kontext, Weltenergierat – Deutschland (Tények, perspektívák és álláspontok globális összefüggésben, Világ Energia Tanács-Németország ) e.V., 2011. május Studie Stromgestehungskosten erneuerbare Energien,(Tanulmány a megújuló energiák költségeiről) Fraunhofer ISE, 2012. május Energiemodell (Energia modell), Fraunhofer ISE, 12. November 2012 Status der erneuerbaren Energien weltweit, dena-Marktanalyse (A megújuló energiák állapota világszerte, dena-Piacelemzés ) 2011 Energiewirtschaftliche Planung für die Netzintegration von Windenergie in Deutschland an Land und Offshore bis zum Jahr 2020, (Energia-gazdaságossági terv a szélenergiából származó hálózatba integráláshoz Németországban 2020-ig Land und Offshore)dena, 2005, február 5 Wegweiser Solarwirtschaft PV-Roadmap 2020, Prognos, (Napelem iparra vonatkozó ütemterv, 2020-as előrejelzések) 2010. november A kapcsolt hő- és villamos energia-termelés versenyképessége és szabályozási kérdései Magyarországon, Regionális Energiagazdasági Kutatóközpont (REKK), 81
2010. október 15. A magyar villamos energia-rendszer 2007 évi statisztikai adatai, Magyar Villamos Művek Zrt. A VER csúcsterhelés jellemző adatai, a Magyar Villamos Művek közleménye 2001/2 A kapcsolt termelés és a megújuló források támogatása, Mavir, tanulmány Magyarországi fenntartható energiastratégia, tanulmány, Energia Klub, 2006. május A fenntartható fejlődés indikátorai Magyarországon, Központi Statisztikai Hivatal, 2008 Villamos energia rendszer Magyarországon, tanulmány, Michael Debreczeni, 2012. május A MAVIR Zrt. mint átviteli hálózati engedélyes 2010. évi jelentésének értékelése, MEH, 2011. május
82
32. Függelék: Ábrák és magyarázatok 32.1 Megoldási javaslatok rendszerintegrációjához
a
szélenergia
jobb
A szélenergia és a többi megújuló energiák technikailag illetve gazdaságilag hatékony alkalmazása megköveteli ezek optimalizált technikai-infrastrukturális bekapcsolását az ellátási rendszerbe. Az áram szektorban ezért szükséges lesz a termelői- és a fogyasztói oldalon az intelligens menedzsment kiépítése, valamint az erőműpark hozzáillesztése és az elektromos energia tározási lehetőségeinek a kibővítése. A 36. ábra bemutatja a ME-k optimális beépítésére lehetséges intézkedéseket
36. ábra: A ME-k optimális integrálása a villamos energia rendszerbe.
83
32.2 Az elektromos energia tározási technológiái Az elektromos energia köztes tárolása egy lehetőség, a szélerőművek villamos energia betáplálásának igényhez történő hozzáillesztésére. A 37. ábra pár tározási technológiát mutat be erre a célra. Az alatta lévő táblázat pedig a jelenleg használatos erőművek technikai paramétergyűjteménye.
37. ábra: Áramtározós technológiák.
Technikai paraméterek Erőmű típus
η (2005)1 η (2020)2 [%]
Kőszén Barnaszén Atomenergia Földgáz-CCGT Gázturbina Fűtőolaj
45-47,5 43-45 n.a.5 57-58 37,5-42 n.a.6
[%] 46-57 42-50 n.a.5 58-65 39-47 n.a.6
Pmin3
Teljesítményváltozás sebessége
[% PN4]
[% PN/min]
40 40 40 20 20 20
2 2 4 10 15 8
Táblázat: Az erőművek technikai paraméterei. 1
Új rendszerek elektromos hatásfoka 2004 /Roth et al. 2005/ ill. 2005 Új rendszerek elektromos hatásfoka 2020 ill. 2030 /EWI. Prognos 2005/ 3 Minimális teljesítmény 4 Névleges teljesítmény 5 Nincsenek új rendszerek 2005-ben ill. 2020-ban, ezért az irodalomban sem található adat. 6 Nem találhatóak adatok az irodalomban 2
Forrás: összeállítás az EWI és a Prognos 2005 után; Markewitz et al. 2005; Roth et al. 2005; E2M2S.
84
32.3 A hőszivattyú éves üzemideje (ß) A hőszivattyús fűtési rendszer energetikai hatékonyságának a meghatározása az ún. éves üzemidő számmal történik. Ami az év alatt leadott fűtési energia és a felvett villamos energia hányadosa, és nem keverhető össze a standard laborkörülmények alatt meghatározott teljesítmény számmal (EER vagy COP). A „ß” 3 és 4,5 között van Németországban, talajvizes hőszivattyúknál 5-nél nagyobb is lehet. A teljesítményszám (ε) az üzemi feltételektől nagyban függő érték. Gazdaságossági számításhoz értelmetlen csak egy munkapont értelmezése és teljesítményszámának meghatározása. A külső hőmérsékletváltozás és az azzal meghatározandó üzemi feltételek miatt a teljesítményszámot időtartamra kell vonatkoztatni. Az éves munkaidő (β) a pillanatnyilag jellemző teljesítményszámokból határozható meg, a tényleges hőforrás- és hőhasznosító-hőmérsékletekkel.
Q = a hőszivattyú pillanatnyi fűtési teljesítménye P = a hőszivattyú pillanatnyi felvett teljesítménye t = üzemidő Alternatív működésnél a β-t a hőszivattyú tényleges üzemelési időtartományára kell meghatározni. Alacsonyabb külső hőmérsékletnél a hőigény-lefedés energiaigényét külön kell meghatározni.
85
Források: - Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Press and Public Relations-Freiburg - Saját adatgyűjtések Adatgyűjtési állapot: 2012.11.02. Az ISE feldolgozott és magyar szövegváltozata: 2012.11.10. Michael Debreczeni, Dipl.-Ing. (FH) Greentechnic Hungary Kft. Megújuló energiák
86
Feljegyzések
........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................
87
