2018. október: jegyzet, portré, fizika, egyetem, disszemináció, tudomány, genomika, orvostudomány, neutronkutatás, gépipar, innováció, okostechnológia, energiagazdálkodás, it, építés, közlekedés, ipar 4.0, megújuló energia, zöldkörnyezet

A felelősen gondolkodó villamos­energia-mixet tervez

Az elmúlt évtizedek egyik legmelegebb nyara volt az idei Európában. Az egyik melegrekordról szóló hír követte a másikat. Amellett, hogy a hőség és az ezzel párhuzamosan járó szárazság próbára teszi az emberek egészségét, elősegíti az erdőtüzek kialakulását, valamint aszályt okozva veszélyezteti a mezőgazdaságból élők megélhetését. Kevésbé közismert az energetikára, azonban belül is a villamosenergia-termelésre gyakorolt hatása. Aszódi Attilát, a Paksi Atomerőmű kapacitásának fenntartásáért felelős államtitkárt erről kérdeztük.


Idén nyáron Európa légterét viszonylag hosszú időn át anti­ciklon uralta, ami megakadályozta a csapadékban gazdag légtömegek megérkezését az Atlanti-óceán felől. Főként ezzel magyarázható az Európa-szerte rendkívül forró és aszályos nyár. De hogyan érintette mindez az energetikát?

– Sajnos nincs olyan terület és nem ismert olyan villamosenergia-termelő technológia, amelyre ne hatna kedvezőtlenül a hőség.

Az ember azt hinné, hogy a csapadékszegény időjárás elsősorban a vízerőművek működésére van hatással. Valóban ez volt a helyzet idén nyáron?

– Norvégia villamosenergia-rendszere az egyik legkörnyezetbarátabb Európában, ugyanis a felhasznált villanyáram közel 100 százalékát szén-dioxid-kibocsátásmentesen üzemelő vízerőművekben állítják elő. Ez az energiatermelési mód nyilvánvalóan függ a (hosszú távú) időjárási körülményektől. Júliusban arról cikkeztek, hogy Norvégiában a megszokottnál kevesebb téli csapadék, valamint a hosszú ideje tartó szárazság miatt a víztározókat tápláló folyóvizek és források vízhozama apad, így a víztározókban tárolt vízkészlet, ezáltal a vízerőművekben megtermelhető áram mennyisége folyamatosan csökken. Ez a hatás a villamos energia árát felfelé hajtja; Norvégiában idén történelmi rekordot döntött az áramár. Az áremelkedés oka volt az is, hogy Norvégia nagyobb mértékben kénytelen import villamos energiára támaszkodni a szűkösebb időkben, azonban Európa többi országában is magas a villamos energia ára, emiatt csak drágán lehet importálni.

Víztározók építése megoldás lehet a Norvégiához hasonló országokban?

– A víztározók építésének kérdése nyilván az ország földrajzi adottságaitól függ. Európában Norvégia mellett Ausztria, Svájc, Franciaország, Németország is számottevő vízerőművi kapacitásokkal rendelkezik, de más országokat is lehetne még említeni. Ugyanakkor nyilvánvaló, hogy az alapvetően alföldi területekkel rendelkező Magyarország vagy Hollandia ebbéli lehetőségei rendkívül korlátozottak. Azt is meg kell említeni, hogy azokban az országokban, ahol érdemi vízenergia-potenciál van, a vízerőművek beépítettségi szintje magas: a statisztikák azt mutatják, hogy Európa a vízenergia-potenciáljának mintegy 60 százalékát már ma is kihasználja. Ez a kontinensek közül az egyik legmagasabb érték. Tehát van ugyan még Európában hova fejlődni a vízenergia-hasznosítás és ezen belül a víztározók tekintetében, de önmagában ez nem fogja tudni Európa villamosenergia-ellátási problémáit megoldani.

Európa a vízenergia-potenciáljának mintegy 60 százalékát használja ki, így még fejlődhet a vízenergia-hasznosítás a víztározók tekintetében, ám ez nem oldaná meg villamosenergia-ellátási problémáit. A hosszú száraz időszakok alatt a tározók jelentős része kiapad, ezért az áramellátás biztonságához más energiaforrásokra is szükség van.

Azt is látjuk, hogy a hosszú száraz időszakok alatt a tárolók jelentős része kiapad. Tehát az áramellátás biztonságához más energiaforrásokra is szükség van, még a Norvégiához hasonló országokban is. A norvégok a skandináv erőműrendszerben lévő más, például svéd, finn atomerőművekre is hagyatkoznak azokban az időszakokban, amikor a vízerőműveik tározóterei kiürülnek.

A hőerőművek működését miként befolyásolja a vízhiány?

– A hőerőművek – így az atomerőművek, a szén- és gázerőművek – által kiadott villamos energia mennyiségét az extrém meleg (és száraz) időjárás több hatáson keresztül is befolyásolni tudja. Az egyik ilyen hatás – a végső hőnyelő hőmérséklet-növekedése miatt – a termodinamika második főtétele következtében létre­jövő hatásfokcsökkenés.

Mielőtt folytatná, mi az a hőnyelő?

– A hőerőművekben az egységnyi energiatartalmú bemenő energiahordozóból előállított villamos energia mennyisége függ attól, hogy a turbinákban munkát végzett fáradt gőzt az erőmű kondenzátoraiban milyen hőmérsékletű közeggel lehet kondenzálni, vagyis lecsapatni. Általában elmondható, hogy minél alacsonyabb hőmérsékletű a végső hőnyelőben rendelkezésre álló hűtőközeg, annál alacsonyabb a kondenzátorban fenntartható depresszió, azaz vákuum, így az erőmű energiatermelési folyamatának hatásfoka annál magasabb. Ha a végső hőnyelőben lévő hűtőközeg melegebb, az erőmű hatásfoka alacsonyabb lesz, emiatt ugyanannyi uránatom elhasításával, szén vagy gáz elégetésével nyáron kevesebb villamos energiát tud előállítani az adott hőerőmű, mint télen. A körfolyamati hatásfok csökkenése miatti termeléskiesés meleg időben minden hőerőművet érint.

Valóban olyan meleg volt idén nyáron a Duna vize, hogy hajszálon múlott a Paksi Atomerőmű leállítása? Egyes zöldek szerint direkt úgy mértek, hogy ne kelljen leállítani a blokkokat.

– Az atomerőmű nem játék, az üzemeltetésére szigorú törvényi előírások vonatkoznak, melyek betartását a hatóságok folyamatosan ellenőrzik. A Paksi Atomerőmű felelős üzemeltető, nemzetközi reputációja nagyon jó, a magyar energetikai mérnökök jók és tapasztaltak, tudják, hogy a szabályokat be kell tartani. A blokkok leállítására biztosan nem volt szükség. A szabályok szerint a határérték megközelítésekor, illetve elérésekor a blokkok visszaterhelésével kell az előírásoknak megfelelni.

Milyen előírásokat kell betartaniuk a természetes forrású hűtővízzel hűtött erőművek esetében?

– Az erőművek üzemeltetői a természetes vizekre vonatkozó, jogszabályokban előírt hőmérsékleti határértékeket nem léphetik túl. A jogszabályi előírások betartása két esetben kerülhet veszélybe. Egyrészt, ha a természetes víz hőmérséklete egy bizonyos hőmérsékleti szintet meghaladna (ilyenkor nem kívánatos, hogy az erőmű az adott tavat, folyót vagy tengervizet tovább melegítse), másrészt ha az aszályos időszak miatt a vízállások alacsonyak, vagyis a természetes közeg már nem alkalmas az erőmű üzeméhez szükséges mennyiségű hűtőközeget szolgáltatni anélkül, hogy ezzel a folyó ökológiai rendszerét veszélyeztetné az erőmű. Megemlítendő, hogy lehetséges olyan alacsony vízállás egy-egy erőműnél, amikor a beépített technikai rendszerek (a vízkivételi mű és a benne lévő szivattyúk) már technikailag nem képesek a vizet kiemelni.
Az atomerőműveket úgy kell megtervezni, hogy a biztonsági rendszereket hűtővízzel ellátó szivattyúk még ilyen extrém alacsony vízállás esetén is ki tudják emelni a biztonsági rendszerek üzemeléséhez szükséges (a normál üzemben szükségesnél sokkal kisebb mennyiségű) hűtővizet, és kellő tartalékokkal rendelkezzenek. A fenti két eset természetesen kombinálva is előfordulhat. Mindkét esetben az erőmű által termelt energia fokozatos csökkentése, szélsőséges esetben az erőmű időleges leállítása a megoldás.

Idén nyáron a Duna hazai szakaszán több helyen is koráb­ban soha nem mért alacsony vízszintet regisztráltak. Milyen műszaki rendszerek garantálták, hogy az extrém alacsony vízszint ellenére sem kellett leállítani a paksi blokkokat?

– Az alacsony vízszintre az erőmű fel van készítve, és az új blokkokat is ennek megfelelően tervezzük. A szivattyúk olyan mélyen vannak elhelyezve, hogy az – augusztusban mértnél – alacsonyabb vízszint esetén is biztosítva legyen a Dunából a szükséges mennyiségű hűtővíz kiemelése. Tehát sem nukleáris biztonsági, sem üzembiztonsági probléma nem volt, és nem is lehetett, hiszen a minimális tervezési vízszint jóval alacsonyabb, mint a nyáron regisztrált rekordminimum.

Az atomerőműveket úgy kell megtervezni, hogy a biztonsági rendszereket hűtővízzel ellátó szivattyúk extrém alacsony víz­állás esetén is ki tudják emelni a biztonsági rendszerek üzemeléséhez szükséges (a normál üzemben szükségesnél sokkal kisebb mennyiségű) hűtővizet, és kellő tartalékokkal rendelkezzenek. Megoldás az erőmű által termelt energia fokozatos csökkentése, szélsőséges esetben az erőmű időleges leállítása.

Az új blokkok tervezése során pedig számolunk a Duna medrének mélyülésével is. Száz évre előretekintő prognózis készült, és a minimális vízszintet ennek megfelelően határoztuk meg. Tehát a Duna medermélyülése mellett is megnyugtatóan biztosítható a szükséges mennyiségű hűtővíz, még szélsőségesen kis vízhozamok esetén is.

Csak nálunk rezgett a léc, vagy Európában volt olyan erőmű, amit le is kellett állítani?

– Jelentősebb sajtófigyelmet kapott a hír, hogy idén nyáron, augusztus 3-án a Rhône és a Rajna folyók vizének hőmérséklete elérte a 26 Celsius-fokot, ezért a folyók túlterhelődésének megelőzése érdekében Németországban és Franciaországban több atomerőművi blokk termelését kellett csökkenteni, illetve a franciaországi Bugey 2-3, St. Alban 1, Fessenheim 2 atomerőművi blokkokat le is kellett állítani. Ugyanakkor Németország a nagy hőség idején is jelentős mértékben támaszkodott a nukleáris energiára – hiszen az időszakos visszaterhelések ellenére beépített kapacitásuk 80-90 százalékán termeltek az atomerőművek, teljesítménykihasználási tényezőjük a vizsgált időszakban elérte a 84,77 százalékot.

Németország atomerőművi blokkjainak termelése 2018. július 14. és augusztus 13. között. (Adatok forrása: https://transparency.entsoe.eu/; https://www.energy-charts.de; Aszódi Attila saját számítása)
Eddig a hőerőművek közül az atomerőművekről esett szó. A szénerőműveknél milyen problémák adódhatnak?

– A szénerőművek esetén is előfordulhat, hogy a termelésük csökkentésével vagy teljes leállással tudják betartani a környezetvédelmi előírásokat, ha a rendelkezésre álló hűtővíz hőmérséklete az idén nyáron tapasztalhatóan magasra emelkedik. A termelés csökkentésére németországi példaként említhető a Rajna menti, valamint az ENBW 505 megawattos Karlsruhe 7 erőműve, utóbbit le is kellett állítani. Németországban a Rajna mentén az RWE által üzemeltetett Westfalen E szénerőművet azért kellett leállítani, mert a vízszint túl alacsony volt ahhoz, hogy a blokkokat az egyébként vízi úton szállított szénnel el lehessen látni.

Ezek szerint a klímaváltozás a megújuló energiaforrások malmára hajtja a vizet?

– Ennél azért kicsit árnyaltabb a kép. Az időjárás hatásai nem hagyják érintetlenül az ingadozó megújuló energiaforrásokat hasznosító termelőegységeket sem. A hosszan tartó meleg idő következtében az Európa fölötti légtérben a légmozgás az átlagosnál sokkal alacsonyabb, ezért a szélerőművek az átlagoshoz képest lényegesen kevesebb villamos energiát képesek a rendszerbe táplálni.
A Németországban beépített 52 820 megawatt szárazföldi szél­erőmű-kapacitás idén nyáron egy hónapon keresztül szinte folya­matosan 10 000 megawattnál kevesebb teljesítményt adott a háló­zatra. A termelési adatoknak utánajárva egyébként látható, hogy az idei nyár rendkívül szélcsendes volt. 2018 vizsgált időszakában a német szélenergia-termelés körülbelül 20 százalékkal maradt el a 2017 azonos időszakában mért termeléstől, még úgy is, hogy közben 1900 megawatt új szélenergia-termelő kapacitást építettek be a német rendszerbe. A teljes flotta 50 920 megawattról 52 820 megawattra nőtt, a kihasználási tényező 12,77 százalékról 9,8 százalékra csökkent a vizsgált egy hónapban.

Németország szélerőműveinek termelése 2018. július 14. és augusztus 13. között. (Adatok forrása: https://transparency.entsoe.eu/; https://www.energy-charts.de; Aszódi Attila saját számítása)
A szárazság általában felhőmentességet jelent. Akkor a napelemek az energiatermelés nyertesei?

– A folyamatos szárazság természetesen egyúttal azt is jelenti, hogy kevés felhő van az égen. Ez a körülmény, valamint a nyári időszakra jellemző kedvező beesési szög a másik népszerű időjárásfüggő megújuló energiát hasznosító technológia, a napelemek termelését segíti.

A napelemek a legtöbb villamos energiát 25 Celsius-fok körüli panelhőmérséklet esetén képesek leadni. Nem ritka, hogy a panelek 60-70 Celsius-fokos hőmérsékletre hevülnek a nyári hőségek idején, ami a névleges teljesítőképességhez képest akár 10-15 százalékos teljesítőképesség-csökkenést is eredményezhet.

A napelemek termelése minden bizonnyal rekordot dönt idén nyáron Németországban, még azzal együtt is, hogy a napelem-technológia termelését is érinti a hőség. A napelemek a legtöbb villamos energiát 25 Celsius-fok körüli panelhőmérséklet esetén képesek leadni, amennyiben a berendezés ennél melegebb, fizikai okok miatt nagyjából lineárisan csökken a kiadható teljesítmény. Mivel a napelemek evidens módon erős napsugárzásnak vannak kitéve, nem ritka, hogy a panelek 60-70 Celsius-fokos hőmérsékletre hevülnek a nyári hőségek idején, ami – gyártótól, a panel minőségétől és elhelyezésétől függően – a névleges teljesítőképességhez képest akár 10-15 százalékos teljesítőképesség-csökkenést is eredményezhet. A németországi napelemek által termelt maximális kiadott teljesítmény idén júliusban alig érte el az összes beépített névleges kapacitás 55-60 százalékát, pedig napsütésből nem volt hiány. Emellett a technológia egyik legfőbb jellegzetessége természetesen jelentkezik, vagyis a napelem nappal termel csak áramot, éjszaka nem, tehát az éjszakai fogyasztói igényeket valamelyik másik technológia alkalmazásával lehet csak kielégíteni. Az átlagos teljesítménykihasználási tényező a vizsgált egy hónapban 18,42 százaléknak adódott.

Az európai CO2 kibocsátási kvóták árának alakulása 2017. augusztus 16. és 2018. augusztus 1. között (Forrás: https://markets.businessinsider.com)
Ezek szerint nincs optimális technológia. A gyakorlatilag minden erőműtípust érintő nehézségek miként hatnak a villamos energia árára?

– A villamos energia ára a nyári időszakban a fenti körülmények miatt megnő. A német villamosenergia-tőzsdén a zsinór villamos energia (base load) napi átlagára 2018 augusztusában hétköz­napokon 55-65 euró/megawattóra körül alakult, ugyanez az érték 2017 azonos időszakában 30-40 euró/megawattóra volt. Ehhez hozzájárul az is, hogy a fosszilis erőművek kibocsátása után fizetendő európai szén-dioxid-kvóta árfolyama rekordmagasan, 18 euró/tonna értéken van. Egy éve az árfolyam a 6 euró/tonnát sem érte el. A hőhullám okozta negatív hatások akkor kezelhetők legjobban, ha a villamosenergia-igények kielégítésére az adott országban különböző típusú erőművek egyaránt rendelkezésre állnak, amivel egy negatív hatás miatti teljes termeléskiesés valószínűsége csökkenthető. Aki felelősen szeretne eljárni, az több elemből álló villamosenergia-mixben gondolkodik. A Paks II. beruházással mi ezen energiamix egyik alappillérének megépítésén dolgozunk.

A globális hőmérséklet-változás azzal jár, hogy évről évre egyre nő a bolygó átlaghőmérséklete, de a modellek olykor egymásnak ellentmondó következtetésekre jutnak a várható hazai időjárással kapcsolatban. Változik majd a csapadékeloszlás, várhatóan forróbbak lesznek a nyarak, ám ezek mértékéről eltérnek az előrejelzések. Paks II. tervezésénél milyen környezeti extremitásokra figyelnek?

– A Paks II. tervezésekor figyelembe vettük a klímaváltozás várható következményeit, ezek között az extremitások gyakoriságának és mértékének változását is. A nukleáris biztonsági szempontok érvényesíthetősége érdekében a 10–5/év gyakoriságú, nagyon ritka eseményeket is figyelembe vettük a természeti eredetű veszélyek értékelése során; tehát az igen ritkán előforduló meteorológiai és a Duna vízjárásából adódó körülményeket is. A blokkokat ennek megfelelően nagyon robusztusra tervezik és építik meg. Ez következik az atomtörvényből, a nukleáris biztonsági szabályzatainkból és a Paks II. építésére vonatkozó fővállalkozói szerződésből is. A ritka, de szélsőséges hőmérsékletek, csapadékmennyiségek, a Duna extrém magas és extrém alacsony vízállása és hőmérséklete, illetve a földrengések által okozott hatások, körülmények mind szerepelnek az erőmű tervezési alapjában.

Atomhírek
FRANCIAORSZÁG 2035 körül tudja a lakossági energia­ellátásban 50 százalékra csökkenteni a nukleáris energia arányát a jelenlegi 75 százalékról – jelentette be szeptember elején Edouard Philippe miniszterelnök. A pontos évszám meghatározása az MTI értesülése szerint október végére várható. A környezetvédelmi tárca azóta lemondott vezetője 2017 novemberében jelentette be, hogy Franciaország nem tudja a lakossági energiaellátásban 2025-ig 50 százalékra csökkenteni a nukleáris energia arányát, ahogy azt az energetikai átmenetről szóló törvény előírta. Emmanuel Macron államfő ígéretet tett arra, hogy a francia energiamixben az atomenergia aránya 2035-ig 50 százalékra csökken.

SZLOVÁKIA bejelentette, hogy nincs pénzügyi akadálya a mohi atomerőmű bővítésének, ugyanis aláírták az erre vonatkozó hitelszerződést, így biztosított, hogy időre befejezik a mohi atomerőmű bővítését. Azaz elkészül a harmadik és negyedik blokk – írta a hirek.sk. Augusztus 31-én kötötték meg a 2025-ig tartó hitelszerződéseket.

AUSZTRIA nem nyugszik bele abba, hogy az Európai Unió Bírósága helybenhagyta az Európai Bizottság azon határozatát, amelyben az jóváhagyta az Egyesült Királyság által a Hinkley Point C atomerőmű javára nyújtani tervezett támogatásokat. A francia EDF és a kínai CGNP nukleáris energetikai társaság tervei szerint a mintegy 25,3 milliárd dolláros projekt keretében épülő Hinkley Point C 2025-ben csatlakozhat a hálózatra. Ausztria kifogásai – erről a portfolio.hu írt – részben az erőmű által termelendő villamos energia számára garantált, a piaciakat meghaladó tarifákra vonatkoznak, de ellenzi a projekt számára biztosított állami hitelgaranciát is. Ausztriában a nukleáris energia elfogadottsága alacsony, az or­szág polgárai 1978-ban népszavazáson utasították el, hogy a Bécshez közeli Zwentendorfban épült reaktort üzembe helyezzék, amely azóta naperőműként és edzőközpontként is működik.
Azt mondta, hogy aki felelősen szeretne eljárni, az több elemből álló villamosenergia-mixben gondolkodik. Az egyik elem mindenképpen Paks II. lesz, de milyen egyéb elemek garantálják, hogy a jövőben se billenjen fel a hazai villamosenergia-rendszer?

– Azt gondolom, hogy az atomenergia mellett szükségünk lesz a megújulók és még egy ideig a fosszilis energiahordozók alkalmazására is, hogy a rendszer biztonságát, stabilitását biztosítani lehessen. Az érvényes energiapolitika értelmében építeni fogunk a következő időszakban még a lignitre, valamint a földgázalapú áramtermelésre is. Emellett nagy szerep juthat még a napenergia-alapú áramtermelésnek.•

 
2018. november – Közlekedésfejlesztési különszám

2018. november – Közlekedésfejlesztési különszám

Archívum
 2011  2012  2013  2014  2015  2016  2017  2018

Innotéka