A háztartási kiserőművek hatása az országos teljesítménymérlegre

Share Button

A háztartási kiser?m?vek hatása az országos teljesítménymérlegre1

Dr. Kádár Péter

ÓE KVK VEI

1. BEVEZETÉS

A napelemes rendszerekkel kapcsolatban számos feltételezés élt, de a technológia terjedésével a kérdésekre már mérésekre alapozott tapasztalati válaszokat lehet adni. Sok összehasonlító elemzés foglalkozik a rendszerek gazdasági aspektusával, fenntarthatóságával, de itt most kizárólag a napelemes rendszerek energiarendszer szint? termelési tulajdonságaival foglalkozunk – avagy: Hogyan is termelnek a napelemes rendszerek? Nem megyünk viszont ezen túl, hogy ez jó vagy nem jó, hanem megállapítjuk, hogy jelenleg így m?ködnek.

Mindenekel?tt rögzíteni kell, hogy a villamos er?m?vek szabályozását tekintve két alapséma létezik:

  • kiadott teljesítmény szabályozása pl. a frekvencia, menetrend vagy gazdaságossági megfontolások mentén (pl. szén, atom, víz, gáz, olaj er?m?vek esetén)
  • az adott pillanat alapján elérhet? maximális teljesítmény kivétele a gépb?l – ezt alkalmazzák a széler?m?veknél, illetve a napelemes er?m?veknél (MPPT – Maximum Power Point Tracking algoritmus)

A világon a beépített hálózati napelemes kapacitások meghaladják a 100 GWp-t, egyes országokban a beépített er?m?vi teljesítmény több mint 20%-át alkotják a napelemes kapacitások. Érdekes, hogy hazánk e tekintetben igen nagy lemaradásban van a régió országaihoz képest. A napelemes technológia jelen állása szerint kiforrottnak tekinthet?, bár számos fejlesztési irány van, f?képp az energiarendszerekbe való integrálás el?segítése érdekében. Költségei a hagyományos termelési megoldások nagyságrendjébe esnek.

Napelemek_termelésnek-integralasa-1

1. ábra: Az Európában beépített PV összkapacitások energiatermelésének részaránya a hazai termelésben, 20122

Napelemek_termelésnek-integralasa-2

Napelemek_termelésnek-integralasa-2a

2. A HMKE-K SZEREPE AZ ORSZÁGOS ENERGIAMÉRLEGBEN

A Háztartási Méret? Kis Er?m?vek (HMKE) terjedésével hazánkban is lehet?ség van „háztáji” villamos energia termelésre. Biomassza és naph? alapon még nem érhet? el kislépték? technológia, a kis széler?m?vek pedig a telepítési lehet?ségek fizikai adottságai miatt nem terjednek (nem skálázhatók le a MW-ból a kW tartományba). A mikroCHP4 csak bizonyos országokban terjed. Ezzel szemben a naper?m?vek közel azonos arányban termelnek városban és külterületen, az 1 – 100.000 kW tartományban. Igen tanulságos a kisebb er?m?vek mérése, ugyanis országos szinten ezek termelése egymással szinkronban kumulálódik, és ez ad lehet?séget arra, hogy az energiarendszerbe betáplált pillanatnyi teljesítményeket pontosan megbecsüljük akár egyedi mérések nélkül is.

A mellékelt ábrákból látható, hogy az elosztott, háztartási méret?, illetve a több tucat MW-os koncentrált rendszerek részaránya összemérhet?. Eleinte inkább a háztartási méret dominált, ma pedig volumenét tekintve a nagy er?m?vek.
A hazánk egyel?re két koncentrált parkkal rendelkezik (Sellye, 500 kWp; Újszilvás, 400 kWp), a többi kapacitás ennél jóval kisebb.

Napelemek_termelésnek-integralasa-3

Napelemek_termelésnek-integralasa-3a Napelemek_termelésnek-integralasa-3b

 

 

3. A NAPELEMES TERMELÉS JELLEGE

A napelemes rendszerek elvi termelése egzakt módon számítható, de több tényez? befolyásolhatja ezt a gyakorlatban: id?járás (megvilágítás), páratartalom, h?mérséklet, szennyez?dés, stb. Szerencsére hatalmas mérési adatbázis áll rendelkezésre a tényleges termelés pontos megbecslésére, így a termelés „id?járásfügg? bizonytalansága” nem valós probléma.
A napelemes rendszerek közül mintegy 15%-nál alkalmaznak napkövetést – ezáltal a termelést kb.43-50%-al meg lehet növelni, de az egyszer?ség miatt a rendszerek nagyobb része fix telepítés?, ezért most ezeket vizsgáljuk.
Csillagászati megközelítéssel két jellegzetességet tudunk kiemelni:

  • szezonális periodicitás, azaz a nyári hosszabb megvilágítási id?szak alatt több a megtermelhet? energia. Ez jó kiegészítést ad a fordítottan szezonális szélenergiához.
  • napi periodicitás, amely egy szinusz függvénnyel közelíthet?. Ennek nagyszer?sége abban áll, hogy a minden energiarendszerben a nappali fogyasztás magasabb az éjjelinél, ezért azt is mondhatjuk, a napelemek „jó id?ben” termelnek.

Napelemek_termelésnek-integralasa-4

Meg kell említeni még a szezonális id?járásból adódó termelés csökkenést is (pl. télen sok a ködös, felh?s nap), illetve a naptári nap jellegét?l való függetlenséget, azaz a termelés nem függ a munkanap – ünnepnap – hétvége fogalmaktól.

Napelemek_termelésnek-integralasa-4a

Napelemek_termelésnek-integralasa-5

Napelemek_termelésnek-integralasa-5a

Napelemek_termelésnek-integralasa-5b

A napelemes termelés közel szinkronban van a fogyasztási csúccsal, így kimondhatjuk, hogy a napelemek alkalmasak a nappali fogyasztási csúcs megtermelésére. Ezt bizonyítják a következ? ábrák is, melyeknél az utóbbi évek nyári id?szakaiban a napi csúcsenergiát lényegében a napelemek termelték meg. Ha méretezésr?l beszélünk, akkor célszer? a minimum érték feletti részt napenergiával termelni.

Napelemek_termelésnek-integralasa-6

Napelemek_termelésnek-integralasa-6a

Napelemek_termelésnek-integralasa-6b

A fenti megoldás jelent?sen id?járásfügg?, és bár mind az éves mennyiség, mind pedig a következ? 24 órás termelés tekintetében jól el?re jelezhet?, mégis tudjuk, hogy az év, vagy csak akár a nyár minden napján nem fog teljesülni ez a termelés, miközben a fogyasztás jóval kevésbé érzékeny a megvilágításra.

Ha megvizsgáljuk a hazai fogyasztás két nyári és téli napját, akkor a napi görbében jól látható a h?mérsékletkülönbség okozta fogyasztási jelleg különbsége, nevezetesen a légkondicionálás villamos energia igénye.

Napelemek_termelésnek-integralasa-7

Természetesen a különbségeket számos egyéb tényez? is befolyásolja (h?hullám – tartós meleg), de zömében mégis a légkondicionálásból fakad. A munkanapok napközbeni igénye inkább az irodák és közintézmények h?téséb?l fakad, míg a laposabb, elnyúló görbe a lakások h?téséb?l. A vasárnapi görbén látható egy er?teljes esti „közösségi” fogyasztási igény is. Megfelel? eltolásokkal az alábbi különbségi görbék nyerhet?k. Bejelöltük egy potenciális 300 MW-os napelemes termelés hatását is, amely részben kompenzálja a napsütésb?l adódó légkondicionálási többlet energiaigényt. Ennek nagyszer?sége abban áll, hogy itt az esetleges rosszabb id?járásból adódó kisebb termelés sem jelent gondot, ugyanis a kisebb besugárzás kisebb h?tési igényt támaszt.

Napelemek_termelésnek-integralasa-7a

4. RÉGIÓS TAPASZTALATOK A NAPELEMES TERMELÉSR?L

A hazai közvélemény általában nehezen akceptálja távoli rendszerek üzemi tapasztalatait. Északi szomszédunknál több éve üzemelnek az ország teljesítményigényének mintegy 12 %-ára13 rúgó beépített teljesítmény? napelemes rendszerek. Hasonlóan m?ködhetnének a hazai telepítés? er?m?vek is. Els?ként egy konkrét 1 MW-os er?m? téli termelési görbéit mutatjuk be. Országos léptékben a területi diverzifikáció miatt – miként a széler?m?vek esetében is – messze kisebb a fluktuáció, illetve ez jól el?re jelezhet?.

Napelemek_termelésnek-integralasa-8

Napelemek_termelésnek-integralasa-8a

Napelemek_termelésnek-integralasa-8b

Összességében elmondható, hogy a nagylépték? napelemes termelés – akár a HMKE méret nagyszámú terjedésével – jól illeszthet? a villamosenergia-rendszer üzemébe akár tároló kapacitások nélkül is. Megfelel? tervezéssel és el?rejelzéssel a menetrend részét képezheti és nem, mint „nem tervezett anomália” kell szabályozási tartalékkal lefedni.

Lábjegyzetek

1 Napelemes rendszerek létesítése és üzeme IV. szimpózium – Óbudai Egyetem, Budapest, 2014. március 4–5.
2 European Photovoltaic Industry Association – www.epia.org
3 Association of Alternative Fuel and Energy Market Participants of Ukraine (APEU), July 8, 2013
4 CHP – Cogeneration Heat and Power – kogeneráció
5 European Photovoltaic Industry Association – www.epia.org
6 Forrás: Bundesnetzagentur/Solarpraxis AG
7 Recent Facts about PV in Germany 2013.09.12. Fraunhofer Institute ISE
8 Forrás: www.naplopo.hu
9 Óbudai Egyetem mérése a campuson
10 Varga Andrea, Kádár Péter, Rácz Ervin: Napelemes rendszer teljesítményének értékelése, Kandó Konferencia Budapest, 2013. 11. 21.
11 Ábra forrása: MVM
12 www.mavir.hu adatok alapján szerkesztve
13 Annual Reports of Slovenská elektriza?ná prenosová sústava, a. s.2012 alapján
14 Power Standards Lab
15 Forrás: Emil Krondiak, SEPS, Elektroenergetika konferencia, 21-23. Sept, 2011, Stara Lesna, Slovakia

 

Vélemény, hozzászólás?