Az energiatermelés kihívásai, Nemzeti Energiastratégia 2030 és a 2050-es útiterv

Az energiatermelés kihívásai, Nemzeti Energiastratégia 2030 és a 2050-es útiterv. III. Energy Summit Konferencia Budapest, 2012. május 31.

Dr. Kiss Csaba Igazgató, EON Hungária Zrt.

Regulációs célok

2

2007 tavaszán az EU Council új energia politika célok kitűzésében állapodott meg, amely jelentősen megváltoztathatja az energiatermelő ipar jövőjét…

Ezen célok eléréséhez az egyik legfontosabb eszköz a hatékonyság növelés Source: EON

Az EU Dekarbonizációs terve Az GHG csökkenése az 1990-es szinthez képest 2005 -7%

2030 -40 és -44% között

2050 -79 és -82% között

-7%

-54 és -68% között

-93 és -99% között

Ipar

-20%

-34 és -40% között

-83 és -87% között

Közlekedés

+30%

+20 és -9% között

-54 és -67% között

Lakossági fogyasztás -12%

-37 és -53% között

-88 és -91% között

Mezőgazdaság

-20%

-36 és -37% között

-42 és -49% között

Egyéb

-30%

-72 és -73% között

-70 és -78% között

Összesen: Ágazatok: Villamos energia

Magyarország kibocsátási cél 2050-ben: •Összesen: ~20 Mt CO2 •Erőművek: ~3,7 Mt CO2 (2007 tény: 18,4 Mt CO2, -80%)

A klímaváltozás háttere

5

A világ tüzelőanyag felhasználási trendje Alapvetően a szél- és napenergia növekedés potenciál miatt a megújuló részarány jelentősen növekszik, de jelenlegi tanulmányok alapján ezen részarány még nem lesz meghatározó a közeli jövő energia portfolióban.

•Várhatóan a szén és egyéb fosszilis tüzelőanyagok továbbra is meghatározó jelentőségűek lesznek a világ elsődleges energia felhasználásában. •Ez a trend csak jelentős regulációs változások hatására változhat meg. Source: International Energy Outlook – 2010, U.S. DOE, Energy Information Agency, July 2010

A világ legjelentősebb CO2 emisszió kibocsátói és az energiatermelésre felhasznált primer energia fogyasztás Million Tonnes CO2

14,000 12,000 10,000

US

8,000

China

6,000

Europe Russia

4,000

Japan

2,000

India

0 1990 2004 2005 2010 2015 2020 2025 2030 Year

•Kína leelőzte az USA-t 2006-ban és a világ legjelentősebb kibocsátója lett •Az olyan nem-OECD országoknak mint Kína, India és a többi fejlődő ország amelyek energia politikája alapvetően a növekvő szén felhasználáson alapul, szükségük van megfelelő technológiákra a növekvő gazdaságuk energia igényének kielégítéséhez. Source: : IEA, World Energy Outlook. 2004., IEA - 2008 Projections

Kutatók többsége egyetért a klímaváltozás okozta kihívásban

500 ppm eléréshez 2030-ban a CO2 emisszió: -50% alacsonyabb mint a 2030 BAU -25% alacsonyabb mint a 2002 szint 1990-es szinttel összehasonlítható

•Legalább 30 milliárd tonna CO2 csökkentésre lesz szükség a légkör GHG koncentrációjának 500 ppm csökkentéséhez (amit minimálisan kezelhető szintnek tartanak) •Annak érdekében hogy megakadályozzuk a légkör ̊2 C-kal történő átlagos hőmérsékletének növekedését 450 ppm CO2 koncentrációra lenne szükség Source: Sterm Report, McKinsey analysis

Magyarországi helyzet

9

GHG emisszió csökkenés Magyarországon (1985-2009)

•A magyar CO2 bázis év emisszió 115,4 Mt (az 1985 és 1987 évek átlaga és nem 1990 mint általában) •A magyar Kyoto Protocol szerinti CO2 emisszió csökkentése 94% (Annex B) •Magyarország 2009-es CO2 GHG emisszió kibocsátása 66.8 Mt, ez 43,3%-kal alacsonyabb mint 1985-87 bázis évek átlaga

Source: Hungarian GHG Inventory, REKK

GHG emisszió és lehetséges célok 120% 100%

20%

80%

20%

80%

60% 40% 20% 0% 1990

1995

2000

2002

2003

2004

2005

2006

2010

2015

2020

2025

2030

2040

2050

•A legjelentősebb csökkenés a termelő ipar átalakulásának (a 90-es évek elején) és a gazdasági recessziók (jelenleg) hatásának volt •Az GHG emisszió 1995 és 2005 között gyakorlatilag változatlan •Megfelelő ösztönző rendszerekkel a 20%-os emisszió csökkentés lehetséges

Magyarország szektorok szerinti GHG emissziója (2007)

agriculture - 0.2%

waste - 6.9%

solvent and other product use - 12.5% industrial processes 5.4%

energy - 75%

Source: OMSZ, 2009

Erőművek életkor eloszlása 2011-ben és MAVIR kapacitás előrejelzés nagy erőművek 67% kis erőművek 16% ~6000 MW

* •*A 2011-ben épült kapacitások (Gönyü, Dunamenti-G3, BVMT) figyelembe véve, de leállított kapacitások (ÁH) nem •A legnagyobb fosszilis gőz-ciklusú erőművek életkora ~40 év •A kapacitás terv alapján ~6000 MW új kapacitás építése válhat szükségessé 2025-re Forrás: Dr. Stróbl

A CO2 csökkentés lehetséges technológiái

A CO2 csökkentési célok és eszközök az energia iparban Lehetőségek a jövő erőműveinek

CO2 emisszió - 90 %

t/MWh

megújulók gáz /olaj

szén

1990

2020

Cél 2050

nucleáris

Részarány növelése Hatásfok növelése és/vagy CCS bevezetése

Részarány megtartása vagy növelése

Napjaink erőművei Alacsony karbon tartamú fosszilis tüzelőanyag technológiák fejlesztése elkerülhetetlen

GHG csökkentési költség görbe (BAU 2030)

Source : EIA, Robert Socolow (Princeton University)

CO2 emisszió csökkentés lehetséges technológiái

Erőművi hatásfok növelés a CO2 kibocsájtás leggyorsabban megvalósítható hatékony eszköze

Source: IEA CCS Roadmap of October 2009

A növekvő erőművi termelés becsült hatása a globális CO2 emisszióra

Source: Hitachi Power Europe GmbH

Erőművi hatásfok növelés becsült hatása a globális CO2 emisszióra

Source: Hitachi Power Europe GmbH

Erőművek fajlagos CO2 emissziója hatásfok és tü.a. függvényében

Source: Hitachi Power Europe GmbH

Hatásfok növekedési potenciál gáz tüzelésű erőművek esetén 70%

CCGT

Nettó hatásfok

60% Today

50% 40% 30% 20% 1950

GT

1970

1990

Üzembe helyezés éve

2010

2030

Hatásfok növekedési potenciál szén tüzelésű erőművek esetén

Nikkel bázisú ötvözetek (350 bar, >700 °C)

55% Ausztenites (290 bar, 600 °C)

Nettó hatásfok

50% 45%

Ferritek és martenzitek (260 bar, 545 °C)

Napjainkban

40% 35% 30% 1950

1970

1990

Üzembe helyezés éve

2010

2030

Hatásfok növekedési potenciál szén tüzelésű erőművek esetén

•Napjainkban nagy erőfeszítéseket tesznek a fosszilis gőz-ciklusú erőművek hatásfokának 50%-ra emelésért. •A hatásfok növelés mellett azonban a legfontosabb kérdés, hogy mennyire rugalmasan szabályozható és a piac felé vonzó lehet egy 50% hatásfokú szén tüzelésű erőmű a várhatóan nagyon változékony energia piacon? Source: Hitachi Power Europe GmbH

CHP erőművek a leghatékonyabb erőművek közé tartoznak •A CHP erőművek a tüzelőanyag felhasználás és a klímavédelem leghatékonyabb módja fosszilis tüzelő anyag esetén •Magyarországon a CHP erőművek részesedése (2008-ban 21%) az EU átlag felett van (10,9%) a tradicionálisan jól kiépített lakossági hőszolgáltató rendszerek miatt •2011. július 1-től megszűnt a kapcsolt KÁT támogatás, helyette fogyasztói távhő ártámogatási rendszer lett bevezetve

CO2 emisszió csökkentés lehetséges technológiái

•Megújulók növekvő mértékű hasznosítása az egyik legfontosabb eszköz a fosszilis tüzelőanyagok kiváltására és a globális CO2 emisszió csökkentésre

Source: IEA CCS Roadmap of October 2009

A megújuló technológiák jelenlegi helyzete és fejlődési lehetőségei Wind Global capacity [GW]

160

Biomass

900

60

Solar

110

22

Marine energy

157

0.3 1.2

2009 2020

Long-term feasible potential worldwide [GW] ~5,000 Current technology maturity

Sources: E.ON, IEA, BTM, CIT, WEC, WEA

~2,000 Advanced

~50,000

~5,000

Step changes in technology possible

Proof-of-concept & technology tracking

Megújuló energiák alkalmazása napjainkban rohamos mértékben fejlődik Erre tökéletes példa a szél energia alkalmazásának világ méretű fejődése 1980 to 2000

Since 2000

Growth:

 < 1 GW p.a., regional

 > 10 GW p.a., worldwide

Players:

 “ True believer“ and niche

 International suppliers and

supplier

industrial players (e.g. utilities)

 KW scale

Project Size:

 GW scale

1.000 800

Expected growth 2010-2020 +700 GW

Global 600 wind capacity 400 (GW) 200

Growth 1980-2000 +18 GW

Growth 2000-2010 +138 GW

0 1980

Sources: GWEC, EER

2000

2005

2010

2015

2020

A napenergia hasznosításnak hasonló fejlődési trendje várható a jövőben, mint a szélenergia haszosításának Globális beépített kapacitás

Installed capacity [GW]

Globális szélenergia

2009

2020

22

~140

>1

~20

Globális napenergia PV

PV CSP

2000

2002

2004

2006

2008

2010

2012E

Szélenergia idő horizont

2008

2010

2012E

2014E

2016E

2018E

2020E

PV napenergia idő horizont

Source: E.ON, Global Data

Német szél- és naperőmű kapacitás előrejelzés

Source: University of Rostock, Wind Energy Study 2008.

Új vill.e. kapacitások az EU-ban (2000-2010)

50%

45% 5%

•

A megépített kapacitásokból 50% gáz tüzelésű erőmű és 45% időjárás függő, alacsony éves kihasználtsággal üzemelő nap (PV) és szélerőművek

A nap- és szélenergia növekedésének szimulált hatása a német energia rendszerben 2020-ban

• •

A szél- és napenergia kapacitások növekedésével a fosszilis erőművek szerepe a rendszer szabályozásban jelentősebb lesz a jövőben Továbbá nagy kapacitású energiatárolók szerepe is megnő Source: University of Rostock

Mit jelenthet a „rugalmasság” szén tüzelésű erőművek esetén?

Source: Hitachi Power Europe GmbH

CCS technológiák

CO2 emisszió csökkentés lehetséges technológiái

•Ambiciózus emissziós célok elérése nem lehetséges az ipar és az energiaipar jelentős karbon mentesítése nélkül •CCS technológiák használata hosszabb távon elkerülhetetlennek tűnik, mint átmeneti megoldás Source: IEA CCS Roadmap of October 2009

CCS technológiai folyamatok CO2 forrás (erőmű)

CO2 injektálás

CO2 tárolás

CO2 szállítás

• A CCS technológiák jelentős energia veszteséggel járnak, ezért alkalmazásuk jelenleg nagyon drága! • Ezen technológiák demonstrációs üzeme 2020 körül várható, és alkalmazhatóvá válik gáz és szén tüzelésű erőművekben Source: Bellona Foundation

A CCS leválasztási technológiák költség összehasonlítása

Post-Combustion

Oxy-Fuel

IGCC

•Ezen értékek telephely és tüzelőanyag

64

specifikusak ezért nagyon jelentősen eltérhetnek •CCS alkalmazhatóság problémái: 47 40,04

• Gázos vagy szenes erőmű 39

• Új erőmű CCS beépítéssel vagy utólagos CCS beépítés (retrofit) • Az erőmű hatásfoka

30,3

• Szállítási útvonal engedélyezhetősége

24 19,3

21

19

• Szállítási méret gazdaságosság • Van-e tároló kapacitás? • Tároló kapacitás mérete? • A CO2 tároló hosszú távú (1000 év) tulajdon joga?

Cost $/tonne CO2 avoided

% ef f iciency loss

Source: MIT Coal Study, Deutch & Moniz, 2007

% increase coe

A hazai erőmű portfolió jövője?

Villamosenergia igény növekedési terv (MAVIR) ? MAVIR ~1,5 %/év

?

? ? • Nagy a vill.e. igény növekedés előrejelzésének kockázata • Nagyon sok tényező jelentősen befolyásolhatja: energia hatékonyság növekedés mértéke, Distributed Energy, elektromos autók, intelligens hálózat, stb. Source: Dr. Stróbl

Erőmű kapacitás létesítés előrejelzés 2025-ig (MAVIR) 6200

4800

1500

1200

1800 500

2015 Source: Dr. Stróbl

2020

2025

Az elképzelt tüzelőanyag mix és CO2 emisszió (MAVIR)

? Mi várható tovább 2050-ig?

2050 Év

2007

2010

2015

2020

2025

2007-2020

CO2 [Mt/év]

18.46

16.77

15.98

15.62

13.83

-25%

CO2 [kg/kWh]

0.586

0.567

0.538

0.483

0.456

-22%

•Mi várható tovább 2050-ig? •Egy új erőmű tervezése, engedélyeztetése és építése ~5 -8 évig tart, majd üzemeltetése 30-40 év •20%-os emisszió csökkentés lehetséges, 80% csökkentés elérése viszont már nagy kihívás lesz

Source: MAVIR

Nemzeti Energiastratégia 2030, villamosenergiatermelés különféle energiamixek szerint CCS szén: 75% 94-70% 131-101%

102-76% 116-87% 97% CO2: 100%

Forrás: REKK, Nemzeti Energiastratégia 2030

108-81%

Megújuló Nemzeti Cselekvési Terv (MNCsT) Megújuló vill.e. kapacitás [MW]

2010

2020

Víz

51

66

Szélenergia

330

750

Napenergia

-

63

Geotermikus

-

57

Biomassza

360

500

Biogáz

14

10

Total:

755

1537

•724 MW szabályozható kapacitás •813 MW időjárás függő kapacitás, ezért a szabályozhatósága és az éves átlagos kihasználtsága (~20%) alacsony

Német megújuló villamos energia adatai

Németország egészére, 2010-re vonatkozó hivatalos adatok a megújuló forrásokból eredő villamos energiára – típusonként Az átviteli rendszerirányítók adataiból számolta a BDEW 2011. szept.14.-én

Forrás: Dr. Tóth László, BDEW: Erneuerbare Energien und EEG (2011) - 2012. január 13, p. 24.

Magyarország nukleáris kapacitásainak várható alakulása 2038-ig

? Atomerőművi kapacitások bővítése: A 25/2009. (IV.2.) OGY határozat értelmében, az Országgyűlés előzetes, elvi hozzájárulását adott ahhoz, hogy a paksi atomerőmű telephelyén új blokk(ok) létesítésének előkészítését szolgáló tevékenység megkezdődhessen. Ennek értelmében az Energiastratégia számol új atomerőművi blokk(ok) létesítésével a paksi telephelyen még 2030 előtt.

Forrás: Nemzeti Energiastratégia 2030, Bencsik János államtitkár

EU-ETS III.

CO2 költség és villamosenergia ár növelő hatása 25,0

23 €/kWh CCGT ( 57%) 20,0

Price increase [Euro/kWh]

New hard coal (44%)

15 €/kWh

Old coal (30%) 15,0

10,0

7 €/kWh 5,0

0,0 0

2

4

6

8

10 CO2 cost,

12

14

16

18

20

[ €/t ]

Az EU-ETS III. 2013-2020 ingyenes kiosztás legfontosabb szabályai: •A villamosenergia termelésre nem jár ingyenes kiosztás •Ingyenes kiosztásban részesülhetnek a CHP erőművek hő/hűtési szolgáltatásai 2013-2020 között 80%-ról 30%-ra csökkentett mértékben, majd 2021-2027 között 30%-ról 0-ra. Source: Dr. Korényi

A megújuló ipar fejlődésének lehetséges hatásai a munkaerő piacra

A megújuló ipar fejlődésének lehetséges hatásai a munkaerő piacra Direkt hatások: • Az új megújuló energia termelő technológiák fejlesztése és bevezetése új munkahelyet teremtenek • A korábbi elavult fosszilis erőművi technológiák leállítása munkahelyek elvesztését jelenthetik Közvetett hatások: • Új munkahely teremtés a megújuló tüzelőanyag beszállító szektorban • Munkahely elvesztés a fosszilis tüzelőanyag beszállító szektorban  Munkahelyek átcsoportosítását jelenthetik a leállított fosszilis technológiáktól az új megújuló energia termelő kapacitásokhoz  Több jelenleg létező munkahely könnyedén áttranszformálható  Munkaerő vándorlás („carbon leakage”)

48

A jelenlegi globális foglalkoztatottság Ipar

Munkahely

Legjelentősebb országok

Bio üzemanyag

1500000

Brazília

Szélenergia

500000

Németország, USA, Spanyolország

Napenergia (PV vill.e.)

300000

Németország, Spanyolország

Napenergia (meleg víz)

300000

Kína

Biomassza (vill.e.)

180000

Németország, USA

Vizi energia

35000

EU

Geotermikus energia

18000

Németország, USA

Napenergia (CSP)

2000

USA, Spanyolország

Összesen:

Source: REN21 2010

~3 millió

Összefoglaló •A megújuló energiaforrások részarányát jelentősen növelni kellene. •Fontos lenne, ha a METÁR feltételeit minél előbb megismernék a befektetők, még akkor is ha ez csak később kerül bevezetésre. •A hazai bázisú beszállítói lánc növelése fontos cél kell hogy legyen az erőműfejlesztések során. •Várhatóan a fosszilis energiahordozók mind az EU és magyar energiamix struktúrájában is meg fogják őrizni a dominanciájukat 2030-ig, hiszen rövid távon ezek a legmegvalósíthatóbb, legkisebb kockázatú technológiák, hatásfokuk jelentősen javul, és a rendszer szabályozhatósága miatt is szükségesek. •Nagy valószínűséggel nem várható a fosszilis energiahordozók használatának szignifikáns csökkenése 2050-ig sem. •Ez a trend csak jelentős regulációs változások hatására változhat meg.

Összefoglaló (2) •A hazai kapacitásfejlesztés energiamixe a Nemzeti Energiastratégia „atomszén-zöld” forgatókönyve alapján lett kijelölve. •Mindez azt jelenti, hogy a 2030-ra becsülhető nettó 8500 MW villamosenergia fogyasztásunkból: • az atomenergia részesedése min 4000-4600 MW lesz (54%); • a megújulók részesedése 1350 MW körüli érték (15-16%); • a szén 440 MW-al veszi ki a részét (5%); • a földgáz termelés 3300-3350 MW-ra becsülhető (max. 39%); • akár 1000-1200 MW-nyi export lehetősége is benne van (14%). •Összesen 44% fosszilis alapú, ami reális szcenáriónak tűnik, hiszen figyelembe véve egy erőmű tervezés, engedélyeztetés és építési idő igényét (3-7 év) ezen technológiák építése most vagy a közel jövőben kell hogy megvalósuljon, majd üzemeltetése (20-40 év) erre a periódusra esik .

Összefoglaló (3) •A fosszilis energiahordozók (földgáz, szén, lignit) „zöldítése”, a tiszta szén technológiák nagyarányú alkalmazása •A CCS CO2 leválasztási technológiák jelentős költség és hatékonyság növekedését várják a világon 2020-25 után •CO2 leválasztás elméletileg lehetséges gáz (CCGT) erőműveknél is de fajlagosan sokkal drágább mint szén tüzelésű erőműveknél (alacsony CO2 koncentráció) •CO2 szállítás is fajlagosan drágább kisebb mennyiségeknél (CCGT) ezért általában csak szenes erőműveknél gazdaságos •2030-35-re felépült erőműveknél utólag nagyon drága és alacsony hatásfokú lenne CO2 leválasztást beépíteni •Ezért a jelenlegi technológiai ismereteink alapján nehéz elképzelni, hogy megnövekedett gáz alapú termelés mellett a CO2 csökkentési célok tarthatóak lesznek 2035 után

GHG emisszió és lehetséges célok? 120% 100%

20%

80%

20%

60%

80%?

40% 20% 0% 1990

1995

2000

2002

2003

2004

2005

2006

2010

2015

2020

2025

2030

2040

•Megfelelő ösztönző rendszerekkel a 20%-os emisszió csökkentés lehetséges. •80% csökkentés elérése rendkívüli nagy kihívás lesz a mai technológiai információink alapján.

2050

Erőmű építési előrejelzések és aktuális kapacitás létesítések (USA) A világ több jelentős országában is csúsznak a jelentős beruházási döntések

GW

20 Szén erőmű építés csúszásban

15 10

Van a szén tüzelésnek jövője? Mindenki vár!?

5 0

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017

Kevesebb kapacitás épült meg, mint amennyit előre jeleztek. A 2002-es riport 11.455 MW kapacitást jelzett 2005-re, de valójában 329 MW épült.

Actual Source: J. Strakey, DOE, NETL

2002 Report

2005 Report

October 2007

Source: 2007 data Global Energy Decisions – Velocity Suite 2002 – 2005 data – Previous NETL Tracking New Coal-Fired Power Plants Reports

Emisszió csökkentés a szén felhasználás jelentős növekedése mellett az USA-ban

A reguláció nyomás hatására jelentős emisszió csökkentést értek el az USA-ban a szén felhasználás jelentős növekedése ellenére is

Ezt az emisszió csökkentést technológia fejlődés tette lehetővé

NOx

Várható hasonló technológiai fejlődés a jövőben CO2 emisszió csökkentésre? Source: Marion, 2005

Köszönöm a figyelmet! [email protected]

Dr. Kiss Csaba Igazgató E.ON Hungária ZRt. 2012. Május 15.