ETE Szenior Klub Szivattyús energiatározók szerepe - EU 1

ETE Szenior Klub 2012.02.09.

Szivattyús energiatározók szerepe - EU

1

Az EURELECTRIC nyilatkozatban sürgeti a politikusokat európai és nemzeti szinten, hogy a MOST tegyenek Európa vízenergia készleteinek kihasználásáért. • A vízenergia kulcs-szerepe kapjon szélesebb körű publicitást. • Segítsék elő a még nem hasznosított vízenergia a fenntartható hasznosítását. • Biztosítsák az összhangot a jogszabályi környezet és a vízenergia és szivattyús energiatározók további fejlesztése között. • A hálózatok fejlesztésével biztosítsák a szivattyús energiatározók nagyléptékű rendszer előnyeinek kihasználhatóságát. • Európai szinten hozzák összhangba a szivattyús energiatározók hálózat használati díjait. • Egyszerűsíteni kell az engedélyezést. • Biztosítani kell azt, hogy az Európai Bizottság igazgatóságai egységesen

ez a technológia és fejlesztése európai érdekű. érvényesítsék a vízenergia vonatkozásában azt, hogy •

Meg kell teremteni az igazgatóságok együttműködésének kereteit a vízenergia, az energia tárolás, a rendszer biztonság, a minőségi és mennyiségi szabályozás, a klímaváltozás és annak enyhítése terén.



Oldal: 2

ETE Szenior Klub - 2012.02.09.

Szivattyús energiatározók szerepe

Oldal: 3

A vízenergia az áramszolgáltatás kezdetétől villamos energia előállítására szolgál. A történelmi időkben a legáltalánosabban használt mechanikai energiaforrás volt. Fokozottan előtérbe került a klímavédelmi célkitűzése elérését elősegítő, megújuló forrásból termelt villamos energiaként. Nem, vagy csak kismértékben támogatás igényes, eszköze lehet a klímavédelmi célkitűzések legkisebb költségű megvalósításának.

A vízenergia bekerült a villamos energia szolgáltatás biztonságát támogató rendszerekbe, a termelő kapacitás és a csúcsigények közötti folyamatosan változó különbség áthidalására. A megfelelő tározókapacitású vízerőművek a csúcsidei teljesítményigények teljesítésére használhatók. A vízerőművek és a szivattyús energiatározók a rendszerirányítás gyors reagálású, flexibilis eszközeivé váltak.

A vízenergia szerepe a primer energiaforrásként, megújuló forrásból

való villamos energiatermeléstől a

rendszer rugalmasság,

szabályozás és biztonság irányába tolódott. Speciális lehetőségei ezen a téren rendkívül értékesekké váltak, különösen a megújuló forrásból termelhető energia rendszerbe integrálásához. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


4

Intelligens hálózat Szél és nap kompenzálás Rendszer szabályozás és stabilitás Hosszabb távú tárolás Komplex hasznosítás, öntözés és hajózás Olcsó belföldi energia



Oldal: 5

Tározott mennyiség üzemidő egyenértéke (perc)

1000

Kereskedelmi célú tárolás, napi-heti terhelés kegyernlítés

Az átvitel és elosztás könnyítése 100

Fogyasztási energia management

Gyorsan mobilizálható tartalék biztosítás

Feszültség szabályozás

10

A megújuló energia termelés illesztése a villamos rendszer üzeméhez

1

Frekvencia és teljesítmény szabályozás

0,1

A villamosenergia minősége és biztonsága

Az átviteli rendszer stabilitása

0,01

Szivattyús energiatározóban 0,001 0,01 vagy szokásos lehetséges ETE Szenior Klub 2012.02.09.

0,1

1

10

100

1000

Szükséges teljesítmény (MW) Szivattyús energiatározók szerepe - EU

6

A vízenergia szerepe a primer energiaforrásként, olcsó, helyi megújuló forrásból való villamos energia termelést szolgál. (Ezt nem-létezőként kezeljük.) A vízenergia használata fokozatosan a rendszer rugalmasság, szabályozás és biztonság irányába tolódott. Speciális lehetőségei ezen a téren rendkívül értékesekké váltak, különösen a megújuló energia rendszerbe integrálásához. A vízenergia és kiemelten a szivattyús energiatározók használatának prioritásai a következőkkel foglalhatók össze: • A megújuló forrásból termelt villamos energia változékonyságának a megengedhető határok között tartása. • A kiegyenlítő energia biztosítása rendszer gyors szabályozási eszköz biztosítását igényli. Kiemelten a szekunder szabályozás terén. • A magas frekvenciát okozó terhelés változás meredekségének mérséklése. • A rendszer stabilitás biztosítása különösen a megújuló energia arányainak növekedése miatt. • A tároláss biztosítása. • A vízenergia és kiemelten a szivattyús energiatározó a legalkalmasabb eszköz a termelés és fogyasztás egyensúlyában jelentkező kitérések folyamatos kiegyenlítésére. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


7



8

Az International Energy Agency tíz európai ország és az USA részvételével elemezte a szélenergia változékonyság hatásainak kiküszöböléséhez szükséges tartalék igényt. Ugyancsak vizsgálatok készültek az ENTSO-E irányításával. A nemzetközi gyakorlat alapján rögzítésre került: • A kritikus probléma a szélenergia termelés változékonysága. • A szélenergia rendszerbe illesztéséhez szükséges tartalék automatikus mobilizálású kell legyen. Azaz többlet szekunder szabályozási tartalék kapacitásaként kerülhet meghatározásra. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


9

Az átlagosnak ítélhető DENA (Németország), finn, balti gyakorlat számai alapján

A többlet szekunder tartalék (a szél teljesítmény arányában)

12,0%

10,0%

8,0%

A Megújuló Energia Nemzeti Cselekvési Terv szerinti 750 MW szélenergia közelítően kb. 100-110 MW fel- és le- irányú többlet szekunder szabályozást és 15 perc után azt kiváltó többlet tercier szabályozást tesz szükségessé,

6,0%

4,0%

2,0%

0,0% 0,0%

5,0%

10,0%

15,0%

20,0%

25,0%

30,0%

35,0%

A szélerőművek teljesítményének aránya a csúcsterhelésben ETE Szenior Klub 2012.02.09.


10

Terv

Tényleges



11



12



13



Oldal: 14

• Az európai megújuló energia hasznosítási célkitűzések miatt fokozottan előtérbe kerül a termelés és a fogyasztás között valósidejű egyensúly biztosítása. • A szivattyús energiatározók jelentik a villamos energia tárolásának legolcsóbb megoldását. • A szivattyús energiatározók kiemelten fontos szerepet játszanak a megújuló energia használat villamos rendszerbe integrálásában. • Jelenleg sok országban épülnek szivattyús energiatározók ETE Szenior Klub 2012.02.09.


15

Az erőművek beépített teljesítménye - MW

3000

2500

2000

1500

1000

500

0 1920

1940

1960

1980

2000

2020

Az erőmű belépésének éve ETE Szenior Klub 2012.02.09.


16

Az üzemelő szivattyús energiatározók beépített teljesítménye 2009 –ben 127 000 MW volt (ebből kb. 40 000 MW Európában, 36 000 MW Ázsiában és 18 000 MW Észak-Amerikában). A folyamatban lévő beruházások és fejlesztési programok eredményeképp a beépített teljesítmény 2014 –re várhatóan eléri vagy meghaladja a 203 000 MW –ot. Az erőművek száma jelenleg kb. 350 és az üzemelő gépegységek száma kb. 920. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


17



18



19



20

• Európában a szivattyús energiatározó létesítési ütemet lelassították a nyolcvanas években a zöld mozgalmak és a kilencvenes években a villamos energia piac liberalizálása. A zöld mozgalmak szempontjából meg kell említeni, hogy szivattyús energiatározó létesítés legintenzívebb szakasza a jelentős teljesítményű atomerőmű kapacitás létesítésével megegyezett, ezért a zöld szervezetek máig egyenlőségjelet tesznek az atomerőmű és a szivattyús energiatározó létesítés közé. • Különösen a piac liberalizálása volt nagy hatással az európai szivattyús energiatározó létesítésre, mert gazdasági szempontból a korábbitól teljes mértékben eltérő gazdasági környezetet teremtett. A korábbiakban meghatározó napi-heti terhelés kiegyenlítés gazdasági súlya lecsökkent. A portfólió optimalizálás gazdasági eredménye nem realizálható, mert a bekövetkezett privatizáció következtében a nagy portfóliók egy része megszűnt. A villamos energia rendszer termelési szerkezetének optimalizálása és az emissziók minimalizálása az új piaci környezetben nem realizálható. • A szivattyús energiatározó létesítés és üzem terén a hangsúly a gyors mobilizálású tartalék és szabályozás, illetve a manőverező képesség növelése irányába tolódott. A rugalmasság és a tág (illetve a +/- 100%) szabályozási tartomány szélesség biztosítása a kisebb egységteljesítmények és kisebb erőmű teljesítmények irányába vezetett. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


21



Oldal: 22

A szélenergia hasznosítás jelentős hatást gyakorol az európai villamos hálózat fejlesztésére. Az Észak-Németországban koncentrált szélenergia termelés már eddig is jelentős - korábban nem prognosztizált - teljesítmény áramlásokat eredményezett a szomszédos rendszerekben. A rendszer vizsgálatok egyik mértékadó esetét az Észak-Európában jelentkező magas szélenergia termelés jelenti. Ugyanakkor egyértelmű, hogy 2015re a kontinens déli részén is számottevő szél kapacitás lép be. Kiemelhető Spanyolország, Portugália és Görögország. Ennek eredményeként a Dél-Európában belépő szél kapacitás várhatóan jelentős hatást gyakorol a régió erőműveire és hálózatára. Mivel egyidejűség nem feltételezhető az EWIS szerint a mértékadó esetek a következő ábra szerint az északi vagy déli magas széltermelés eseteire bontva vizsgálhatók. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


23



24

Európa északi részein a korábbiakban feltételezettnél lényegesen magasabb teljesítmény áramlások jelentkeznek. Nagyon nagy különbségek lépnek fel a teljesítmény áramlásokban a tervszerű szállításokhoz képest és hálózati túlterhelődéseket okozhatnak. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


25



26

A magas északi széltermelés esetén Ausztria villamos energia átviteli hálózatát 6800 MW, azaz a rendszer csúcsterhelésével megegyező nagyságú észak-déli irányú többlet terhelés éri. Mivel az észak – dél összekötések Ausztria átviteli hálózatában jelenleg gyengék, a legutóbbi nagy üzemzavarnál részben Magyarország hálózata vezette át a magas teljesítmény áramlást.

Szivattyús energiatározó építés ETE Szenior Klub 2012.02.09.


27

Szivattyús energiatározó építés



28



Oldal: 29

450

GYÁRTÁSI KORLÁTOK Gépegység teljesítmény - MW

400 350 300

250 200 150 100 50 0

0

100

200

300

400

500

600

700

800

Turbina üzemi nettó esés - m ETE Szenior Klub 2012.02.09.


30

• A reverzibilis gépek hasznosítható esés tartománya gyors ütemben növekedett és nem egy esetben az akkori világrekordot a környező országokban beépített gépek jelentették, mint például a Bajina Basta Jugoszláviában (H > 600 m), majd a Csaira Bulgáriában (H > 700 m). • A hasznosítható esések növekedése folyamatos, az egyfokozatú reverzibilis gépek maximális esése mára elérte a 778 m esést 412 MW gépegység teljesítmény mellett. A gyártók tájékoztatása szerint a fejlesztések eredményeként ajánlati szinten vállalható a 900 m esésű gépek szállítása. • A gazdasági szempontból legelőnyösebben alkalmazható egyfokozatú reverzibilis szivattyú turbinák szerkesztési esése 60 és 800 m közötti, a gépegység teljesítmények 50 és 420 MW közöttiek. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


31

•

• •

•

•

A rendszer követelmének váltak döntővé a kapacitások tervezésében és létesítésben. Az üzleti koncepciók alapul vétele kapott prioritást a létesítmények és a technológia kialakításában, és az elsődlegessé vált a lehetséges dinamikus funkciók feltételeinek biztosítása. Növekszik a tárolási ciklus hatásfoka. A dinamikus üzem az idő túlnyomó részében részterhelés mellett történik, ami kisebb veszteségeket és magasabb hatásfokot eredményez. A ciklus hatásfok ma elérte vagy meghaladta a 80 % -ot. A főgépek vonatkozásában a szabályozhatóság és a költségek mérséklése szabja meg a fő irányokat. A leggyakrabban alkalmazott megoldás az egyfokozatú reverzibilis gépek beépítése. Előnye hogy kompakt beépítést biztosít, ami a főgépek költségei mellett az építési költségek csökkentését is lehetővé teszi. A költséghatékony megoldás a nagyobb esés és nagyobb egység teljesítmények irányában érhető el. Az esés növelésével a jellemző fordulatszám csökken, míg a teljesítmény növelése a jellemző fordulatszámot növel. A jellemző fordulatszám növelése javítja a gépek hatásfokát, míg a csökkentése a gép hatásfokában is csökkenést eredményez. A magasabb jellemző fordulatszámú gépek megnövekedett áramlási sebessége növeli a kavitáció megjelenésének kockázatát, ami a telepítési biztonság növelésével ellensúlyozható. Műszaki szempontból a kavitációs biztonság, a rezgések, az átmeneti folyamatok csúcsterhelései és a szerkezeti szilárdsági és anyagfáradási problémák kezelése jelentik a kritikus kérdéseket.



32

• A reverzibilis gépek hasznosítható esés tartománya gyors ütemben növekedett és nem egy esetben az akkori világrekordot a környező országokban beépített gépek jelentették, mint például a Bajina Basta Jugoszláviában (H > 600 m), majd a Csaira Bulgáriában (H > 700 m). • A hasznosítható esések növekedése folyamatos, az egyfokozatú reverzibilis gépek maximális esése mára elérte a 778 m esést 412 MW gépegység teljesítmény mellett. A gyártók tájékoztatása szerint a fejlesztések eredményeként ajánlati szinten vállalható a 900 m esésű gépek szállítása. • A gazdasági szempontból legelőnyösebben alkalmazható egyfokozatú reverzibilis szivattyú turbinák szerkesztési esése 60 és 800 m közötti, a gépegység teljesítmények 50 és 420 MW közöttiek. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


33

A szabályozhatóság és a gyakori indítás-leállítás, terhelés változtatás generátor konstrukciók és a szivattyúüzemi indítás terén is megfelelő megoldásokat tesz szükségessé. A gyakori hő-terhelési ciklusok miatt a hűtési, a rezgési, a pólus szilárdsági és a csapágy problémák kezelése szükséges. A gyors reagálású tartalék üzem elkerülhetetlenné teszi szivattyú üzemi indítás kellően flexibilis koncepciójának kialakítását. A veszteségek csökkentése, a hálózati lengések mérséklése és a kopó alkatrészek kiküszöbölésének igénye helyezte előtérbe a statikus tirisztoros indító berendezéseket. A nyolcvanas évek elejétől a statikus indító berendezések kerültek alkalmazásra a nagyobb erőművekben. A fordulatszám szabályozott generátorok jelentik a motorüzemi indítás legújabb generációját, ahol külön indító berendezés nem szükséges. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


34

Külön kiemelhető a hidraulikus rövidzár alkalmazása: • A hidraulikus rövidzár üzemszerű használatának biztosítása elengedhetetlen a szivattyúüzem teljesítmény felvételének szabályozásához. • Meg kell jegyezni, hogy speciális követelmények esetében, egyes esetekben máig alkalmazásra kerülnek a külön szivattyúból, turbinából és motor/generátorból álló háromgépes egységek. A legújabb háromgépes blokkok között említhető a 2009 –ben üzembe helyezett Kops 2 erőmű Ausztriában, ahol minden blokk teljesítménye a -100% és +100% teljesítmény között hidraulikus úton korlátozás nélkül állítható.



35



36

• Manőverezési képesség javítása a terhelésváltási idők csökkentése, a magas indítási és leállítási ciklusszámra (5-10 ezer terhelésváltozási ciklus/gép/év) megfelelés és a finom szabályozás lehetősége mellett, állapot monitoring eszközük beépítését és állapot bázisú karbantartási stratégia alkalmazását teszi szükségessé. Példaként említhető a Dinorwic szivattyús energiatározó ahol az egy nap alatt egy gépen jelentkező üzemmód váltások száma eléri a 80 –at és Ffestinniog szivattyús energiatározó, ahol az állapot bázisú karbantartási stratégia eredményeként 40 év üzem után sem vált szükségessé nagyjavítás. • Az üresjárásban a külső lapát éleken jelentkező melegedés és a veszteségek miatt, a forgó tartalék biztosítás és a szinkron kompenzátor üzemmód szükségessé teszi a szivattyú turbina levegőben forgatását a megfelelő sűrített levegős rendszer kiépítésével. A Dinorwic esetében a megengedett gépenkénti terhelésváltoztatási sebesség elérte az 50 MW/sec értéket és a forgó tartalék 10 másodperc alatt a blokkok teljes teljesítményéig igénybe vehető. A következő ábra a National Grid Co. adatai alapján bemutatja, hogy egy 1320 MW teljesítményű blokk kiesését követő frekvencia letörést hogyan szabályozta ki a Dinorwic szivattyús energiatározó mintegy 10 sec időtartam alatt.



37



38

• Az utóbbi két évtized legjelentősebb technológia áttörését a fordulatszám szabályozott generátorok alkalmazása hozta. Jelenleg a fordulatszám szabályozott generátorok a 31 MVA és a 395 MVA közötti teljesítmény tartományban üzemelnek és az erőművi üzemi tapasztalatok 20 évre nyúlnak vissza. • A fordulatszám szabályozott generátorok alkalmazása elsődlegesen a szivattyúüzemi teljesítményfelvétel szabályozhatóvá tételét és az esés széles tartományban való változásának követését célozta. • Az üzemi tapasztalatok szerint a fordulatszám szabályozás alkalmazása a turbina üzemben is jelentős hatásfok növekedést eredményezett. A nyomás ingadozások és a kavitációs hatások lecsökkentek. A részterhelések melletti üzem lényegesen szélesebb teljesítmény tartományban vált lehetségessé. • A blokkok üzemi tartománya a névleges teljesítmény 20 és 120 %-a között folyamatosan szabályozható. Ugyanakkor a fordulatszám szabályozás rendkívül kedvezőnek bizonyult a nagyteljesítményű blokkok viszonylag kis villamos rendszerekhez való illesztése szempontjából. • Összességében a fordulatszám szabályozás alkalmazása és a hidraulikus rövidzár minden üzemi körülmény melletti igénybevételének biztosítása lehetővé teszi az üzem teljes pozitív és negatív teljesítmény tartományának bármely pontjában a magas hatásfokú, finom szabályozást. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


39

Környezeti szempontból célszerű a földalatti elhelyezés és a zárt technológiájú vízrendszer kialakítása, amelyek minimálisra csökkentik a vizuális és a víztestekre gyakorolt hatásokat. Ahol az adottságok lehetővé teszik általában üdülési, idegenforgalmi infrastruktúra valósul meg a szivattyús energiatározó bázisán. A hazai közvéleményt meghatározza a tájékozottság hiánya.



40

Összességében a fordulatszám szabályozás alkalmazása és a hidraulikus rövidzár minden üzemi körülmény melletti igénybevételének biztosítása lehetővé teszi az üzem teljes pozitív és negatív teljesítmény tartományának bármely pontjában a magas hatásfokú, finom szabályozást.



41

ETE szenior Klub - 2012.02.09.


Oldal: 42

A funkció változás következtében a korábbi napi terhelés kiegyenlítésre szolgáló 4-5-6 óra turbina üzemet biztosító tározók kicsinek bizonyultak.



43

1/a 1/b 1/c 1/d 1/e 2/a 2/b 3/a 3/b 3/c 4/a 4/b 4/c 4/d 5/a 5/b 5/c 6/a 6/b 6/c 6/d 7 8/a 8/b 8/c 9 10/a 10/b 10/c 11 12 13 14 15 16 17 18

Tárolt energia - óra turbina üzem 10

5

ETE Szenior Klub 2012.02.09. Szivattyús energiatározók szerepe - EU

6,00 4,55 5,87 4,20 6,00 5,47 6,43 6,00

6,33 4,60 12,06

13,20 10,02 10,80

6,30 9,48 6,00 6,37 6,41 5,00 6,22 6,70

14,81

19,08

15,11

20

6,34 6,34 5,92 8,27

10,60

33,33

35

6,20 4,75

15

12,00 39,70

40

6,00

6,00

45

30

25

0

44



Oldal: 45



46

• A villamos energia piac liberalizálása, a nagyblokkos erőműépítés és a megújuló energiaforrás hasznosítás tömegessé válásának hármas szorítása felértékelte a flexibilis üzemű szivattyús energiatározókat és jelentős beruházások vannak folyamatban. • Európában Svájc és Ausztria indította el a legnagyobb volumenű beruházásokat. Svájcban folyik a Cleuson Dixence bővítése, elkezdődött a Nant de Drance és a Linthal II szivattyús energiatározó építése és összesen 6270 MW szivattyús energiatározó kapacitás építése vagy előkészítése folyik. Ausztriában öt új szivattyús energiatározó épül és további öt előkészítése van folyamatban, összesen 3600 MW. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


47



48

• Litvániában folyik a Kruonis szivattyús energiatározó bővítése 1600 MW-ra. Szlovéniában üzembe helyezték az Avce szivattyús energiatározót és előkészítés alatt áll a Kozjak (400MW) szivattyús energiatározó építése. • Portugáliában üzembe került a Venda Nova II. és EU hozzájárulással épül a Baixo Sabor, előkészítés alatt van a Venda Nova III. • Spanyolországban épül a 852 MW-os La Muela II, a 177 MW-os San Esteban II és a 400 MW-os Moralets. • Németországban üzembe került a 1000 MW-os Goldistahl, modernizálás folyik több erőműben, épül a Vianden III. és elkezdődött az 1400 MW teljesítményű Atdorf építése. • Franciaországban az EDF elindította a 800 MW teljesítményű Revin rekonstrukcióját. • Nagy-Britanniában két (Coire Glas 600 MW és Balmacaan 600 MW) • Oroszországban két szivattyús energiatározó létesítésének előkészítése van folyamatban. • Ukrajnában üzembe helyezték a Taslik és a Dnyeszter szivattyús energiatározók első blokkját. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


49

Montézic 1982 - 910 MW Revin 1976 - 720 MW G. Maison 1985 - 1790 MW S.Bissorte 1987 - 730 MW La Coche 1977 - 330 MW Le Cheylas 1979 - 460 MW Total 4940 MW



50



51

PSP operated by EDF in France are a key element of the generation park. EDF has a wide know-how in PSPs design, construction and operation, as EDF’s PSPs are equipped with different types of units, in various configurations. EDF continuously improves the performance and reliability of its PSPs, in order to : • enlarge their use and value alongside with its nuclear fleet, • render the sharp increase to come in intermittent renewable energies, in a way compatible with the electric system reliability.



52



53



54



55



56



57

• A projekt Németország energiapolitikai célkitűzéseihez igazodik, ami szerint: • 2020 –ig 40% -kal csökkentik a CO2 emissziót és 2050 – ig legalább 80% -kal az 1990 évi szinthez képest. • 2020 –ig 35% -a növelik a megújuló forrásbó termelt villamos energia arányát, 2030 –ig 50% -ra és 2050-ig 80% -ra. • Ehhez hálózat fejlesztés és tároló kapacitás létesítése szükséges. A DENA 5000 MW új szivattyús energiatározó létesítését tartja szükségesnek. • A szivattyús energiatározó létesítés politikai támogatottsága egységes. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


58

A dél-nyugat németországi öt szivattyús energiatározóból (Häusern, Witznau, Waldshut, Säckingen, Wehr) létrehozott Schluchseewerk AG. indította el a projekt megvalósítását. • A Schluchseewerk AG. által elindított szivattyús energiatározó projekt fő műszaki adatai a következők: • Teljesítménye: 1 400 MW • Tározók térfogatai: 9 mill. m³ mindkettő • Esés: 600 Metres • Tárolt energia: Kb. 13 GWh • Földterület igény: Kb. 110 ha • A kivitelezés kezdete: 2013 • Az üzembe helyezés: 2019 • Beruházási költség: Kb. 1,6 milliárd Euro • Rendkívül hosszú alagutakkal tervezett, a két tározó távolsága közel 10 km – ezért nagyon drága. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


59



60



61

Germany's Thuringia State announced it has identified 13 potential sites for constructing pumpedstorage plants that would total 5,130 MW. • Of the 13 sites, only one has been formally announced by sponsors, municipal utility network Trianel GmbH and water supplier Thuringer Fernwasserversorgung. The 400-MW Schmalwasser pumped-storage project is proposed to be built using the existing Schmalwasser Dam for a lower reservoir. • A new upper reservoir would be constructed with an underground tunnel system, pump station, and powerhouse. The utilities said the estimated 500 million euro (US$666.2 million) Schmalwasser project is expected to go on line in 2019. • Machnig said November 24 that the remaining 12 proposed projects have no specific plans at this time and would be subject to wide participation by local communities. • The three sites with the greatest potential were identified as 760-MW Lehesten in Westliches Thuringer Schiefergebirge (Western Thuringian Slate Mountains), 710-MW Floh-Seligenthal in Westlicher Thuringer Wald (Western Thuringian Forest), and 630-MW Theuern in Sudliches Thuringer Schiefergebirge (Southern Thuringian Slate Mountains). • Other sites were identified as Ellrich in Sudharz; Altenfeld and Grossbreitenbach in Ostlicher Thuringer Wald (Eastern Thuringian Forest); Reschwitz, Lothramuhle, and Leutenberg in Westliches Thuringer Schiefergebirge; Blechhammer in Sudliches Thuringer Schiefergebirge; and at existing dams Weida and Hohenleuben. • Thuringia's Ministry of Economy, Labor and Technology said only a small fraction of the sites is expected to be developed in the medium to long term due to the high investment cost and huge planning effort. It said there would be a transparent process in which the interests of environmental groups and local residents are fully considered.



62



Oldal: 63

Fajlagos beruházási költség (2010) - EUR/kW

10 000 KÖZELÍTŐ FÜGGVÉNYEK: H < 100 m y = 1,517089959E+04x-4,601837293E-01 100 m < H < 200 m y = 3,659814484E+03x-2,856386528E-01 200 m < H < 300 m y = 1,052854069E+03x-9,021893199E-02 300 m < H < 400 m y = 2,979189642E+02x1,234063625E-01 400 m < H y = 3,29056642

H < 100 m 100 m < H < 200 m 200 m < H < 300 m 300 m < H < 400 m 400 m < H Hatvány (H < 100 m) Hatvány (100 m < H < 200 m) Hatvány (200 m < H < 300 m) Hatvány (300 m < H < 400 m) Hatvány (400 m < H)

1 000

100 10 ETE Szenior Klub 2012.02.09.

100 Beépített teljesítmény - MW Szivattyús energiatározók szerepe - EU

1 000 64

A szivattyús energiatározó üzemanyaga és az energiatárolás közege a természetben előforduló víz, amit természetes állapotában, mindennemű kezelés vagy más beavatkozás nélkül használ fel és ad vissza. A vizet az üzem során nem szennyezi. Gyakran zárt ciklusban valósul meg és vízigénye csak a rendszer első feltöltésének van, azt követően csak a párolgási és szivárgási veszteségek pótlása szükséges. Üzeme a rendszer egészének hatásfokát javítja és a rendszer erőműveiben jelentkező hatásfok növekedés üzemanyag felhasználás csökkenést és emisszió csökkenést eredményez, biztosítva a legkisebb emisszióval járó villamos energia termelés lehetőségét. A környezetbe illesztése terén eredményes és elfogadott módszerek alakultak ki a nemzetközi gyakorlatban. Így gyakran védett természeti területen valósulnak meg. Néhány példa a védett természeti területen üzemelő létesítményekre: • a Fekete Vág az Alacsony-Tátrai Nemzeti Parkban; • a Foyers a Loch Ness tavon; • a Bajina Basta a Tara Nemzeti Parkban, a Világörökség részét képző területen épült; • a Dlouhe Strane a Jeszenik hegység tájvédelmi körzetében; • a Dinorwic és Ffestnniog a Snowdonia National Park területén; • a Yards Creek a Delaware Water Gap National Recreation Area területén; • a Seneca az Allegheny National Forest területén; • a Helms a Sierra National Forest területén; • az Imaichi, Numappara és Shimogo a Nikko National Parkban; a Numappara egyben a Világörökség részét képző területen épült; • az EU hozzájárulásával jelenleg fokozottan védett természeti területen és Natura 2000 területen épül a Baixo Sabor Portugáliában. • A Dnyeszter a Világörökség részét képző és a Ramsari egyezmény hatálya alá tartozó területen épül a Világbank támogatásával és finanszírozásával. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


65

• A leglényegesebb probléma a környezetvédelmi kérdések terén mutatkozik és kiemelten a Víz-Keret Irányelvvel kapcsolatban. Az elhangzott panaszok alapján az egyre újabb igények általánosságban 8% termelés csökkenést okoztak. A folyamatosan jelentkező beruházási igények (pl. halvédelmi beruházások), egyes esetekben kisebb termelésű projekteknél az üzem fenntarthatóságát veszélyeztetik. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


66

• A szivattyús energiatározókkal kapcsolatban csúcsidei és völgyidei energia ár különbségének leesését a jelenlevők alig érzékelték. Vagy azért, mert a bevételeik nem a völgyidei és csúcsidei kiegyenlítésből származnak, hanem pl. rendszer szabályozási szolgáltatásokból, vagy a résztvevők jelentős része nem ezzel foglalkozó volt. • Ugyancsak meg kell említeni, hogy a rendszer szolgáltatások árszintje félév alatt kb. a felére csökkent Svájcban és Németországban. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


67

• Lényeg problémának látszik, hogy a támogatottság ellenére legtöbb országban a szivattyús energiatározók üzemét más villamos energia fogyasztókhoz hasonlóan terheli szivattyúzási üzemben a hálózathasználat minden költsége illetve díja. A díjak kiküszöbölése sem fogja pótolni a völgyidei és csúcsidei villamos energia árak hiányzó különbségét. • Ugyancsak lényeges problémának látszik a több országban (köztük Németországban és Svájcban is) 2012 január 1 –től bevezetett energia tárolási adó. Ennek mértéke az elhangzottak alapján 3,5 cent/kWh (elég hihetetlen mértékű 35 EUR/MWh). Ez az új adó olyan magas költséget jelent, hogy ennek esetleges átvétele minden energia tárolási projektet, illetve használatot ellehetetlenít. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


68



Oldal: 69

Az Ingula szivattyús energiatározó Dél-Afrikában. Építi az ESKOM. Beépített teljesítménye 1332 MW. A tározók távolsága 5,5 km és vízszint különbsége 470 m. Tervezett üzembe helyezése 2014. Földalatti erőmű, a terepszint alatt 350 m mélységben, négy reverzibilis szivattyú/turbinával (4x333MW). A főberendezések szállítója a Voith.



70

• Beépített teljesítménye 1000 MW. Tervezett üzembe helyezése 2015-ben az első blokk és 2016 –ban a negyedik blokk. Építi a Kraftwerke Linth-Limmern AG – közösen Glarus és Axpo kantonokkal. A létesitmény a meglévő Limmern gát és a 30 méterrel megemelt vízszintű Mutt tó között valósul meg. Az esés az üzemtől függően 560 m és 710 m közötti. Földalatti erőmű négy reverzibilis szivattyú/turbinával (2x240MW) létesül. A főberendezések szállítója az Alstom. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


71

• Tervezett üzembe helyezése 2012. március. Építi a Verbund. A Kaprun völgy két meglévő víztározója a Mooserboden és a Wasserfallboden között létesül. A tározók távolsága 4,6 km és vízszint különbsége 366 m. Földalatti erőmű két reverzibilis szivattyú/turbinával (4x250MW) létesül. A főberendezések szállítója az Andritz. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


72

• Tervezett teljesítménye 628 MW. Tervezett üzembe helyezése 2015. Építi az Alpiq, a Svájci Szövetségi Vasutak (SBB) és az önkormányzat konzorciuma. Az erőmű két meglévő víztározó a Emosson és a Vieux Emosson között létesül. A tározók távolsága 4,6 km és vízszint különbsége az üzemtől függően 250 és 375 m közötti. Földalatti erőmű négy reverzibilis szivattyú/turbinával (2x157MW) és fordulatszám szabályozott generátorokkal létesül. A főberendezések szállítója az Alstom. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


73

• Tervezett teljesítménye 2947 MW, ami miatt Európa legnagyobb szivattyús energiatározója. Építése a nyolcvanas évek elején kezdődött, de az 1983 –ra elkészült erőmű munkái hosszú ideig szüneteltek. Az erőmű a Világörökség és a Ramsari egyezmény hatálya alá tartozó területen épült és munkát csak a Világbank hathatós segítségével sikerült újraindítani. Az erőmű első blokkja 2009-ben került üzembe. Fél-földalatti erőmű hét reverzibilis szivattyú/turbinával (7x421MW). Alsó tározója a Dnyeszter folyó. Építi az UkrHydroEnergo. ETE Szenior Klub 2012.02.09.


74



Oldal: 75

A magyar villamos energia rendszerben amenetrend kezelés és a rendszer szabályozás terén a rendszerirányítás eszközeinek radikális átalakítása, szabályozási struktúra felváltása szükséges. Az üzembiztos és rugalmas rendszerműködéshez, valamint a rendszerirányítás költségeinek stabilizálásához sürgős eszköz igény jelentkezik. Egyértelműen szükség mutatkozik egy rendszerérdekű gyorsszabályzó erőmű belépésére. Belépésének sürgősségét a meglévő problémák megoldási igénye mellett növeli a Nemzeti Energiastratégiában körvonalazott különböző termelő típusok (megújuló források hasznosítása és nagyblokkos atomerőmű kapacitásbővítés) rendszerbe illesztése. A nemzetközi gyakorlat eredményei egybehangzóan azt mutatják, hogy műszaki és gazdasági szempontból egyaránt a szivattyús energiatározó alkalmazása jelenti a legkedvezőbb megoldást. A villamos energia rendszer üzemi igényeinek teljesítése legnagyobb komplexséggel és legnagyobb hatékonysággal szivattyús energiatározó beléptetésével biztosítható. A piac értékítélete alapján a szivattyús energiatározók váltak a rendszerirányítás gyorsreagálású, flexibilis eszközeivé. A rendszer szabályozás átalakítása csökkentheti a rendszerszintű szolgáltatások költségeit az árak stabilizálásával és a rendszer szolgáltatási igény mérséklésével. ETE Szenior Klub 2012.02.09.

Szivattyús energiatározók szerepe EU

76

Megjegyzés: A rendszerirányítás eszközeinek átalakítása külön előadás tárgya. ETE Szenior Klub 2012.02.09.

A Magyar Állam a Nemzeti Terv részeként az abban foglaltak között első helyen kíván támogatásban részesíteni, egy magyarországi helyszínen megvalósítandó +/-600 MW teljesítőképességű szivattyús energiatározó beruházást. A Magyar Állam álláspontja szerint a megvalósítására a magyar villamos energia rendszer súlyos rendszerszintű problémáinak megoldása és a megújuló energiatermelés költséghatékony módon történő elősegítése érdekében egyértelműen szükség van.

Szivattyús energiatározók szerepe EU

77


100 79 69

200


150

189

274 232 226 248 262 250 188

249

219

359

335 293

353 361

431 422

381 373 368

530

481 476

500

226

229 224

300 338 320 288

400 522 518

600

171 131

Létrehozható esés - m

900

900

800

700

0

78


10

5


6,00 4,55 5,87 4,20 6,00 5,47 6,43 6,00

6,33 4,60 12,06

13,20 10,02 10,80

9,48 6,00 6,37 6,41 5,00 6,22 6,70

6,30

14,81

15,11

19,08

20

6,34 6,34 5,92 8,27

10,60

33,33

35

6,20 4,75

15 12,00 39,70

40

6,00

6,00

Tárolt energia - óra turbina üzem 45

30

25

0

79


Fajlagos beruházási költség - EUR/kW 800

1 000


871 817

682 758 755 727

992

1 400 1 967

1 668

1 800

1 600

1 417 1 344

1 203 1 318

1 089 1 156

838 936 917 1 007 893

1 088

936 1 023 1 098 967 1 069

1 200

787

657 692 729 800 686 708 763 721 726 700

2 000

600

400

200

0

80


72%

70%

68%

66% 65,57%

74%

64%


71,49%

70,98% 74,18% 75,68%

73,45% 72,00% 74,95% 75,50% 75,50% 74,45% 74,91% 75,49% 72,30% 72,23% 70,94% 71,45% 72,45% 74,41% 73,94% 74,69% 74,94% 74,01% 68,79% 73,62% 76,17% 75,96% 74,62% 73,37% 72,96% 71,94% 72,76% 73,50% 71,20%

76% 76,38% 76,30%

78%

62,53%

Ciklus hatásfok

80%

62%

60%

81

1/a

18

17

1/b

1/c

100%

16

1/d

99,08% 97,20%

15 72,05%

1/e

95,25%

14

2/a

92,45%

13

2/b

92,74%

59,10% 54,28% 51,57%

12

89,50%

61,41%

11 10/c

3/a

82,80% 50,25%

3/b

67,67%

86,00%

39,34%

76,16%

Az elvégzett vizsgálatok alapján az javasolgató, hogy a helyszín kiválasztásában az 1. jelű térség legyen a bázis megoldás.

3/c

89,01% 67,84% 81,93%

10/b 63,95%

4/a

69,22%

10/a

4/b 84,34%

9

78,05% 66,13%

85,48% 61,50%

67,02%

89,65%

8/c

77,88% 61,79%

77,71%

8/b

70,75%

8/a

90,78%

70,34%

71,52%

7

4/d

5/a

5/b 5/c

6/d


4/c

Párhuzamosan két háttér alternatíva vizsgálata javasolható, melyek a 8-9 jelű és a 2-3 jelű térségben célszerűek.

6/c

6/b

6/a


82

A műszaki tudomány kandidátusa Magyar Villamos Művek Zrt. ([email protected])

ETE Szenior Klub Szivattyús energiatározók szerepe - EU 1

Recommend Documents