A szélerőművek Magyarországon Dr. Stróbl Alajos Kozma Imre RenExpo, 2007. április 20.
Magyar primerenergia-felhasználás feketeszén 5,7% gáz 44,3%
barnaszén 6,5% atom 12,7%
olaj 24,2%
Forrás: Energia Központ Kht.
víz, szél 0,1% import villany egyéb 2,3% megújuló 4,2%
A villamos iparág energiafelhasználása
szén 20%
atom 35%
gáz 34%
megújuló 5% olaj 2%
Forrás: Energia Központ Kht.
import villany 4%
A GDP és az energiafelhasználás 1970 - 2005 450 400 350 300 250 200 150 100 50
Belföldi felhasználás indexe % Villamos energia (TWh) index % Forrás : Energia és Környezet Fórum
Földgáz(PJ) index GDP index(KSH)
%
20 04
20 02
20 00
19 98
19 96
19 94
19 92
19 90
19 88
19 86
19 84
19 82
19 80
19 78
19 76
19 74
19 72
19 70
0
A villamos ellátás forrásszerkezete 2006-ban a bruttó fogyasztás ~40,4 TWh (nettó termelés és importszaldó)
Ennek részletei: import 17,8%
részben támogatott a kötelező átvétellel
hazai 82,2%
Paks 31,4%
megújuló 3,4%
egyéb 29,2%
kapcsolt 18,2%
A VILLAMOSENERGIA-TERMELÉS 2005-2020 2020
2005 13,0%
0,6% 5,4%
19,5%
16,0%
0,6% 1,4%
1,3% 38,7%
34,5% Szén
Olajtermék
Atomenergia
Vízenergia
Forrás : Energia és Környezet Fórum
35,0% 34,0% Földgáz Hulladék és megújuló energia
Megújuló energiaforrásokból termelt villamos energia
Forrás : Energia és Környezet Fórum
„Megújuló” definíciója a VET szerint Megújuló energiaforrás : Az időjárási körülményektől függő nem fosszilis energiahordozó (nap, szél), az időjárási körülményektől nem függő nem fosszilis energiahordozó (geotermikus energia, vízenergia, biomassza, valamint biomasszából közvetve vagy közvetlenül előállított energiaforrás), továbbá hulladéklerakóból, illetve szennyvízkezelő létesítményből származó gáz, valamint a biogáz. Forrás : MEH, Slenker Endre
Megújulók a villamos termelésben 2006-ban 2005-ben 2004-ben 2003-ban 2002-ben
hulladék
szélerőmű
biogáz
biomassza
v íz
0
500
1000 1500 kiadott v illamos energia, GW h/a
Részarány a bruttó villamosenergia-fogyasztásból: 2002-ben 0,6% (a nettó termelés és az importszaldó összegéből) 2003-ban 0,9% 2004-ben 2,4% 2005-ben 4,1% 2006-ban 3,4%
2000
Megújulók az elmúlt két évben
Bio Víz Hulladék Szél Összesen
2005 GWh % 1515 83 197 11 99 5 10 1 1821 100
2006 GWh % 1102 76 179 12 132 9 39 3 1452 100
A szélenergia-hasznosítás egyelőre nem sok hazánkban.
Támogatások a villamos ellátásban Kötelező átvételek bio - nagyerőmű szél hulladék kis kapcsolt (<6 MW)
bio - kiserőmű (<50 MW) víz egyéb nagy kapcsolt (6-50 MW)
2006
2005
0
1000
2000 3000 átvett villam os energia, GWh
Forrás: Magyar Energia Hivatal, www.eh.gov.hu
4000
5000
Támogatások a villamos ellátásban A támogatás nagysága bio - nagyerőmű szél hulladék kis kapcsolt (<6 MW)
bio - kiserőmű (<50 MW) víz egyéb nagy kapcsolt (6-50 MW)
2006
2005
0
10 000
Forrás: Magyar Energia Hivatal, www.eh.gov.hu
20 000 30 000 támogatás, M Ft
40 000
50 000
Támogatások a villamos ellátásban A fajlagos támogatások nagysága 2006 2005
Kapcsoltak: Kapcsoltak : 10,55
kis kapcsolt
6,54 10,51
nagy kapcsolt
6,79
Megújulók: Megújulók: 7,20 6,97
hulladék
11,43
víz
8,19 12,13
szél
9,30 11,79
bio
8,83 0
2
4
6
8
fajlagos támogatás, Ft/kWh Forrás: Magyar Energia Hivatal, www.eh.gov.hu
10
12
14
A megújuló források támogatása Németország
163,9
Ausztria
156,5
Görögország
155,3
Portugália
147,8
Szlovénia
129,4
Franciaország
127,6
Csehország
111,1
Ciprus
100,3
Szlovákia
94,7
Hollandia
87,5
M agyarország Magyarország
78,5
Spanyolország
69,8
Dánia
65,3
Luxemburg
52,1
Írország
51,8
Litvánia
napelemekkel együtt
48,8 0
20
40
60
80
100
120
140
160
€/MWh Forrás: EREF – Prices for Renewable Energies in Europe; Report 2006/2007.
180
Szélerőművek Európában, 2006 20 622
Németország Spanyolország
11 615
Dánia
Finnország
86
Ukrajna
85 61
M agyarország Magyarország
3 136
56
Olaszország
2 123
Litv ánia
Nagy-Britannia
1 963
Törökország
51
Portugália
1 716
Cse hország
50
Franciaország
1 567 1 560
Hollandia Ausztria
965
Írország
746
Svédország
572
Norvégia
314
Belgium
193
Lengyelország
153 0
Forrás: www.ewea.org
35
Luxe mburg
Összesen 48 545 MW (a Világ összes szélerőművének a 65%-a)
Bulgária
32
Észtország
32 27
Le ttország
17
Horv átország
12
Sv ájc Szlov ákia
5
Faroe r-szige te k
4
Románia
3
MW 5 000
10 000
15 000
20 000
25 000
0
MW 20
40
60
80
100
Szélerőmű-építés EU-25-ben, 2006 Görögország 2,27% Írország 3,29%
Ausztria Lengyelország Litvánia 1,92% 0,65% 0,91% Svédország 0,82%
M agyarország 0,57%
Belgium 0,35%
Csehország 0,29% Dánia 0,15% Finnország 0,05%
Hollandia 4,69%
Németország 29,43%
Olaszország 5,50% Nagy-Britannia 8,36% Portugália 9,15% Franciaország 10,68%
Spanyolország 20,92%
Nem épült 2006-ben Cipruson, Észtországban, Lettországban, Luxemburgban, Máltán, Szlovéniában és Szlovákiában Forrás: www.ewea.org
Szélerőművek Kelet-Európában Lengyelország Ukrajna Magyarország Magyarország Litvánia Csehország Bulgária Észország
2006-ig
Lettország
2006-ban
Horvátország Szlovákia Románia 0 Forrás: www.ebrd.com
20
40
60
80
100
120
140
160
MW
180
Felhasználásunk „fenntartható” gramm CO 2 per kWh
0
CO2 atom
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Kína
India megújuló Ausztrália USA Dánia Németország Japán Spanyolország Magyarország Belgium Kanada Ausztria Franciaország Brazília Svédország Svájc Norvégia
100
%
Forrás: IEA: World Energy Outlook, 2006
80
60
40
20
0
Szélerőmű-építés hazánkban évente beépített új szélerőmű, MW
100 90
várhatók
80 70 60 50
43,40
40 30 20
14,00
10 0
0,25
0,60
1,20
1,20
0,23
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Szélerőmű-teljesítőképességünk 400 MW 350
előzetes
300
engedélyezve
várható
meglévők 250 200 150 100 50 0 10
12
2
4
6
8
10
12
2
4
6
8
10
12
2
4
6
8
10
12
2
4
6
8
10
12
hónap
Szélerőműveink elhelyezkedése itt 47 MW Felsőzsolca Levél Mosonszolnok
Mosonmagyaróvár Bükkaranyos Erk Újrónafő
Ostffyasszonyfa
Vép
Csetény
Szápár Inota
Törökszentmiklós Kulcs
Mezőtúr
17 telephelyen 39 gép, összesen 61 MW
Szélerőmű-tornyok száma, 2006 szélerőmű-tornyok száma, db
25
Összesen 39 szélerőmű-torony van
24
20 15 10 5
7 2
2
2
2
0,8
1,5
1,8
0 <0,3
0,6
egység-teljesítőképesség, MW
2,0
Szélerőmű-kihasználások, 2006 Az egész évben működött erőművekre Mosonmagyaróvár 10 MW Mosonszolnok 1,2 MW Újrónafő 0,8 MW
átlag
Szápár 1,8 MW Mosonmagyaróvár 1,2 MW Kulcs 0,6 MW Vép 0,6 MW Inota 0,3 MW Erk 0,8 MW Bükkaranyos 0,2 MW
0
500
1000
1500
2000
h/a
2500
Havi átlagos kihasználások, 2006 Az összes magyarországi szélerőműre 40%
30%
átlag
20%
10%
0% Jan.
Febr. Márc.
Ápr.
Máj.
Júni.
Júli.
Aug. Szept.
Okt.
Nov.
Dec.
A szélerőmű-arány változásai Év
Kapacitásban
Villamosenergia-termelésben
BT-re, %
Nettó termelésre, %
Bruttó fogyasztásra, %
2003
0,04
0,01
0,01
2004
0,04
0,01
0,01
2005
0,20
0,03
0,03
2006 2007
0,71 1,75
0,12 0,40
0,10 0,36
2008
2,80
0,64
0,59
2009
4,00
0,87
0,82
2010
4,00
1,48
1,40
Változások szélerőművek esetén 6000
6000
egyenletesen erős szél
5500
5500
5000
5000
4500
4500
4000
4000
3500
3500
3000
6000
erősen ingadozó szél
3000 1
4
7
10
13
16
19
22
nappal megerősödő szél
6000
5500
5500
5000
5000
4500
4500
4000
4000
3500
3500
1
4
7
10
13
16
19
22
nappal lecsendesülő szél
3000
3000 1
4
7
szélerőművek
10
13
16
19
a többi erőmű
22
1
4
7
10
13
16
19
22
A szélerőmű-gondok hazánkban 1. A szélerőművek nehezítik a rendszerirányítást. Többlet szabályozási tartalékok kellenek.
2. Több forgó tartalék kell a villamos rendszerben. Különösen kis terheléseknél sok a kiegyenlítési gond.
3. Nincs még tárolós erőmű Magyarországon. Feltehetően 2015 előtt nem is kerül üzembe.
4. Nem alakult ki a megújulók fejlesztési irányzata. Nem tudni miből teljesítjük az EU-vállalásokat.
5. Nem elég világos a távlati támogatási rendszer. Mit, meddig, milyen módon fogunk támogatni? – ez a kérdés.
6. Össze kell hangolni az erőmű- és a hálózatfejlesztéseket – a piaci fejlesztéssel (is).
Támogatási elvek Össze kell hangolni az energetikai, a környezetvédelmi és a mezőgazdasági szempontokat. A támogatásnak az externális hatásokat is figyelembe vevő leghatékonyabb felhasználását kell célul kitűzni. Tekintettel a méretgazdaságosságra, különbséget kell tenni a különböző teljesítményű (pl. 20 MW alatt és fölött) termelők között. Olyan árszabályozást indokolt bevezetni, amely lehetővé teszi a technológiánként eltérő támogatási időtartam és árszint megállapítását. Jogszabályi garanciákkal védeni kell a befektetők érdekeit (a már működő és az újonnan belépő termelőkét egyaránt). Az új rendszer tegye lehetővé a mennyiségi alapú szabályozást jelentő zöldbizonyítvány-rendszer bevezetését (amelyet megelőz a származási igazoláson alapuló, forgalomképes okiratrendszer kialakítása). Az új működési modellre való áttéréssel egyidőben olyan elszámolási rendszert kell bevezetni, amely minden villamosenergia-kereskedőre egyaránt előírja a megújuló energiabázison és a kapcsoltan termelt villamos energia bizonyos mértékű kötelező átvételét. Az időjárástól nem függő, valamint a kapcsolt termelés átvétele – a kiegyenlítő energia elszámolás mellett – menetrend alapján történik. Az időjárástól függő termelés előrejelzését – a termelő megfelelő adatszolgáltatási kötelezettsége alapján - az átviteli rendszerirányító végzi. Az összességében legjobb ajánlat kiválaszthatósága érdekében – amennyiben a műszaki lehetőségek megengedik – a szélerőműveknél indokolt bevezetni a pályázati rendszert.
Forrás : Energia és Környezet Fórum
A rendszerirányítás biztonsága A menetrendkövetés pontossága példa: 2003. szeptember 10., szerda
Szélerőművek terhelésváltozásai 25 000 Théra II/1
Théra II/2
Szápár
Összesen
Hálózatra adott teljesítmény, kW
20 000
15 000
10 000
5 000
0 2006.11.11 12:00
2006.11.12 0:00
2006.11.12 12:00
2006.11.13 0:00 2006. november 12-13.
2006.11.13 12:00
2006.11.14 0:00
2006.11.14 12:00
A szélerősség jelentősen változik, a fluktuálást nehéz előre jelezni Német példa a napon belüli változásra és ennek jelzésére 5000
tény
MW
előző napi előrejelzés
4000
3000
2000
1000
0
9
10
VGB PowerTech, 2005/3. P.35.
11
12
13
14
15 idő, h
Német szélerőmű-tapasztalatok Vattenfall Europe – 2004-ben •A beépített szélerőműves teljesítmény 6200 MW (100%) •A legnagyobb betáplálási teljesítmény 5278 MW ( 85%) •A legkisebb betáplálási teljesítmény
4 MW (0,06%)
•A legnagyobb eltérés a napi maximum és minimum között 5080 MW ( 82%) •A legnagyobb növekedés ¼ óra alatt
264 MW ( 4%)
•A legnagyobb csökkenés ¼ óra alatt
310 MW ( 5%)
•A legnagyobb növekedés egy óra alatt
812 MW ( 13%)
•A legnagyobb csökkenés egy óra alatt
967 MW ( 16%)
A gond a tárolás hiányából ered Az erőművek villamos teljesítményét azért kell mindig pontosan a terheléshez igazítani, mert a villany – nagyobb mennyiségben – közvetlenül nem tárolható. ¾ A hő tárolható a kapcsolt termeléseknél. ¾ A tüzelő- és hasadóanyag tárolható az erőműveknél. ¾ A megújuló források egy része – a biomassza, a hulladék – tárolható az erőműveknél. ¾ A villamos energia azonban csak közvetve tárolható, pl. szivattyús, tárolós vízerőművekkel.
A napi villamos terhelés követése
5 700
MW 5 600
5 500
egy óra alatt
5 400
kritikus időszak
5 300
5 200
MW
0,52083333 0,52430556 0,52777778
12:30
12:40
0,53125
0,53472222 0,53819444 0,54166667 0,54513889 0,54861111 0,55208333 0,55555556 0,55902778
12:50
13:00
13:10
13:20
0,5625
13:30
6 000 5 800 5 600 5 400 5 200 5 000 4 800 4 600
2007. március 22. csütörtök
4 400 4 200 4 000 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
óra/nap
Jelentős napközi ingadozásokra kell jól reagálni.
A rendszerirányítás biztonsága 350 340 330
ténylegesen mért
320
eltérés a tervezettől
negyedórás mérés kWh alapján, MW
Egy mérlegkör kiegyenlítése – valós példa
310 300 290 280 270
egyeztetett menetrend
260 250 0
4
8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96
A rendszerirányítás biztonsága Csereteljesítmény-szabályozás a zónában MW
Megengedhető eltérés a CENTREL-ben a MAVIR-nál: - órás energiában: max. ± 20 MWh/h - pillanatnyi terhelésben: max. ± 100 MW
menetrend
-
tény
+ -
1 óra
+
-
idő
eltérés a megengedettől, óra/hó
50
2005
40
30
20
10
teljesítés: 96,2%
összesen 334 óra eltérés 0 Jan.
Febr. Márc.
Ápr.
Máj.
Jún.
Júl.
Aug.
Szept.
Okt.
Nov.
Dec
Az időszak 14%-ában a felszabályozáshoz, 25%-ában a leszabályozáshoz nem volt megfelelő szekunder tartalék.
Rendszerszabályozás Minden hálózatra kapcsolt erőmű műszaki, fizikai tekintetben irányítható: tehát vezérelhető (indítható és leállítható) és szabályozható (terhelése változtatható). A gazdasági érdekeltség, a jogi szabályozás az erőmű irányíthatóságát megkönynyítheti (segítheti), megnehezítheti (letilthatja) vagy érintetlenül hagyhatja. A rendszer (a szabályozási zónánk) szabályozását a mi szinkronzónánk (UCTE) üzemi szabályzata határozza meg: pl. primer és szekunder szabályozás előírása. A szabályozási és vezérlési (pl. perces) tartalékok nagyságát, aktiválását szintén az UCTE előírásai alapján állapítja meg minden zónában a rendszerirányító. Az országos jogszabályokban előírt kereteken belül a rendszer optimális fizikai és piaci működését a helyileg (regionálisan) kialakult modell rögzíti. A rendszerszabályozás különféle eszközök kombinált használatával könnyíthető (pl. SZET, H(R)KV, tarifális ösztönzés, engedélyezési szabályok, megfelelő műszaki előírások a csatlakozáshoz, regionális piaci tapasztalatok hasznosítása, működő tartalékpiac – pl. a perces tartalékra, napon belüli kereskedés lehetősége). A SZET megkönnyíti a rendszerirányítást. Két fő működési módja ismert: vezérlés – kiegyenlítés a mérlegkör igényei szerint: pl. völgyben töltés, csúcsban kisütés, vagy (perces) tartalék tartása – és szabályozás a szabályozási zóna igénye szerint hálózati elemként (kétirányú működés) a szekunder szabályozáshoz.
Erős szél Észak-Európában ETSO: EWIS-tanulmány, 2007. 01. 15.
A beépített kapacitás százalékos kihasználása
A villamos energia fő átviteli folyosói nagy szélerőműves teljesítmény mellett
Conneforde - Diele
Kikapcsolódások
Németek okozta zavar, 2006.11.04. Borken Alállomás – gyűjtősín kikapcsolt
Forrás: Gerard Maas, az UCTE Kivizsgáló Bizottság elnökének közbenső jelentése, Madrid, 2006.11.23.
22:10:29 22:10:15 22:10:13 22:10:22 22:10:27 22:10:25 22:10:19 22:10:28 22:10:31
Rendszerállapot az északkeleti (2.) zónában 22:09kor, zavar előtt VE-T összes 14 szél
PSE-Operator
516* MW
összes 19 193 MW
4332# MW
szél
ČEPS összes 14049* MW szél 3386 MW
78 MW
SEPS
összes 9197* MW
összes 3184 MW
szél
szél
0 MW
0 MW
E-ON APG
#
becsült
*
nem biztos
GENERATION teljesítmény 22:09-kor # MW, # összes 68 060* total: 68060* MW # # ebből wind: szél 86168619 MW MW
MAVIR
össz. 2535# MW
összes 4257 MW
szél 800# MW
szél
20 MW
WPS összes 1129 MW szél
0 MW
Rendszerállapot az északkeleti (2.) zónában – a zavar (bontás) után Teljes termelés VE-T leállított 0 kikapcsolt 4050 csökkent 600 kikapcsolt 3050 1995 (újra indult 2734)
PSE-Operator
863
0
0
E-ON
SEPS
335
(újra indult 0)
APG
MAVIR
0 0
WPS 0
kikapcsolt: 0 (újra indult 0)
leállt 786 (újra indult 786)
becsült
kikapcsolt 6518 MW (újra indult 6202 MW) szivattyús tárolós vízerőmű indult 3193 MW
leállított 0 kikapcsolt 516 csökkent 100
kikapcsolt: 0
leállított 0 kikapcsolt 1569 csökkent 0
#
ezekből szélerőművek
kikapcsolt 44 (újra indult 44)
ČEPS
leállított 2638 (újra indult 2638#)
csökkent 4098 MW újra indult 6787 MW
leállított 295 kikapcsolt 686 csökkent: 2323
leállított 150 kikapcsolt 611 csökkent: nincs adat
leállított 0 kikapcsolt 3386 csökkent 935
leállított 445 MW kikapcsolt 11563 MW
leállított 0 kikapcsolt 745 csökkent 0 (újra indult 585)
kikapcsolt 0 (újra indult 0)
leállított 0 kikapcsolt 0 csökkent 140
kikapcsolt 0 (újra indult 0)
Határáramlások az északkeleti (2.) zónában 22:09kor, a zavar előtt éppen .....
mérleg for az each adottsubarea zónában - balance PL
VE-T+E.ON 730
7720
DE
134 0
VE-T + E.ON
7090 7150
690
1490
580 450
frekvenciaalakulás
1480
CZ
SK
1320
1720
1290
1100
frekvencia: frequency: 49,976 Hz
UA_W
-160
490 650
290
320
AT 1190
230
Románia
HU
40
-780
800 1040
390
Horvátország
Szerbia
Határáramlások az északkeleti (2.) zónában 22:12kor, az új egyensúly felé .....
mérleg for az each adottsubarea zónában - balance PL
900
VE-T +E.ON
2390
DE
620
VE-T + E-ON
1030 1150
630
370 170
frekvenciaalakulás 500
CZ
1120
770 930
frekvencia: frequency: 50,285 Hz AT ???
- 1020
SK
UA_W
- 660
360
660
90
HU - 1100
530
Határáramlások az északkeleti (2.) zónában 22:20kor, nő a Ny-K áramlás .....
mérleg for az each adottsubarea zónában - balance VE-T+EON
DE
PL
1810
3470
- 300
VE-T + E-ON
3000 1150
1550
frekvenciaalakulás
360 130
360
CZ - 210
SK
1200
- 770
930
frekvencia: frequency: 50,410 Hz AT ???
- 1010
UA_W 430
660
80
HU - 1140
560
Határáramlások az északkeleti (2.) zónában 22:30-kor, nagy a Ny-K áramlás
.....
mérleg for az each adottsubarea zónában - balance PL
VE-T +E.ON
4160
DE
1990
- 1160
VE-T +E.ON
3550 680
150
1930
frekvenciaalakulás
30 370
CZ
SK
840
- 590
- 420
810
frekvencia: frequency: 50,436 Hz AT ???
- 860
540
50
HU - 940
UA_W 420 450
Határáramlások az északkeleti (2.) zónában 22:35kor, kritikus Ny-K áramlás .....
mérleg for az each adottsubarea zónában - balance VE-T+E.ON 5330
DE
PL
2660
- 2590
VE-T+E.ON
4550 240 2270
frekvenciaalakulás
170 380
frekvencia: frequency: 50,374 Hz
AT ???
CZ
70
SK
UA_W
- 470
- 290
380
780
490
- 730
880
50
HU - 850
310
8500 8250 8000 7750 7500 7250 7000 6750 6500 6250 6000 5750 5500 5250 5000 4750 4500 4250 4000 3750 3500 3250 3000 2750 2500 2250 2000 1750 1500 1250 1000 750 500 250 0
miss DK data összesen
Vattenfall
EON VT total
idő
23:00
22:50
22:40
22:30
22:20
22:10
E.ON
22:00
teljesítmény, MW
Szélerőművek Németországban
Összefoglalás a rendszerállapotról az északkeleti (2.) zónában • A szétesés utáni termelői többletet kb. 10 000 MW-ra becsülik. • A szétesés után 51,4 Hz maximális növekedést automatikusan 50,3 Hz-re csökkentették (hő- és szélerő-műegységek kikapcsolása, sok szigetüzemi működtetés, primer szabályozás). • A szélerőmű-visszakapcsolást kézzel nem egészen pontosan kompenzálták (szivattyúk indítása, erőmű-blokkok leállítása vagy terheléscsökkentése), így a frekvencia lassan 50,4 Hz-re nőtt. • Az újra indított termelés eltérő földrajzi helye (szél Németországban) és a termeléscsökkentések más helyei (Csehország, Lengyelország) nagy teljesítményáramlást hozott létre főleg a cseh és a lengyel távvezetékeken (túlterhelődés 120% fölé). Valós fenyegetés volt a további szétesés. • Az 1. terület sikeres újra szinkronizálása csökkentette a kritikus teljesítményáramlásokat, és normát szinten stabilizálta a frekvenciát.
