Paks 2: mi lenne, ha mégis inkább napenergiába fektetne Magyarország?

Share Button

Miközben a korábbinál jóval több változót kell figyelembe venni az energiarendszerek fejlesztésére vonatkozó döntések során, Magyarország története legnagyobb értékű beruházásába készül belevágni. A Paksi Atomerőmű bővítése – a kormányzati kommunikáció szerint kapacitásfenntartó beruházása – az erőmű létesítési és üzemeltetési költségeire, valamint tervezett élettartamára tekintettel a következő több mint fél évszázadra bebetonozza a magyar villamos energia rendszer jövőjét. A beruházás számos ellenzőjének nem Csernobil vagy Fukusima jár az eszében, egyszerűen azért aggódnak, nehogy átadása pillanatában máris túlságosan drága és versenyképtelen legyen az üzembe állását követően még 60 évig üzemelő új Paksi Atomerőmű. Mindezt figyelembe véve, az előrejelzésekre is tekintettel megvizsgáltuk, mely tényezők kínálhatnak alternatív megoldásokat 2025/2026-ban, a Paksi Atomerőmű új blokkjainak tervezett üzembe állása idején a magyar áramigény kielégítésére.

Paks 2: mi lenne, ha mégis inkább napenergiába fektetne Magyarország?

Míg a korábbi évtizedekben kis túlzással az olajár ingadozásai jelentették a legnagyobb izgalmakat az energiagazdaságban, addig napjainkban olyan, korábban nem látott sebességű változások zajlanak, amelyek az eddig alapvetésnek tekintett erőviszonyokat és a tradicionális energiaellátási rendszereket is teljes mértékben átalakítják. A német energiapolitikából kölcsönzött terminussal energiaátmenetnek nevezhető folyamatot elsősorban a klímaváltozás elleni harc és persze az örök költségszempont motiválja. Számos technológia pedig már abban a stádiumban van, melyben a gyakorlati alkalmazás olyannyira jó lehetőségeket kínál, hogy ezek lassan támogatások nélkül is versenyképesebbek, mint a hagyományos erőforrások. A megújuló energiaforrások kiaknázását célzó technológiák fejlődése és terjedése a hagyományos energiaforrásokra alapított iparágakban nem ritkán tevékenységeik alapvető újratervezésére készteti a vállalatokat, de sok országot is.

Jelzésértékű, hogy a trendeket szoros figyelemmel követő társaságok gyakorlatilag évente kénytelenek jelentős mértékben átrajzolni a különféle energiaforrások jövőbeli szerepére vonatkozó előrejelzéseiket. A BP például Energy Outlook 2017 című nagy, 2035-ig kitekintő prognózisában az előző évhez képest 15 százalékkal módosította fel a megújuló energiaforrások 2035-ben várható felhasználására vonatkozó előrejelzését.

De mi, ha nem atom?

Az ország adottságait és a trendeket figyelembe véve az egyik legkézenfekvőbb alternatív megoldást a napenergia kínálhatja Magyarországnak. A napenergia – akár háztartási méretű, akár a közműcégek kiszolgálására épülő nagyobb erőművekről van szó – tiszta energiaforrás, vagyis a klímaváltozáshoz és a légúti, daganatos, stb. betegségek kialakulásához a napelemek teljes életciklusa alatt is jóval szerényebb mértékben járul hozzá, mint a fosszilis energiahordozók. Mivel jellemzően egy nagy erőművi kapacitás helyett több kisebb egységben telepítik, decentralizálja és – mivel sokszor a helyi közösségek, háztartások döntésén múlik alkalmazása – gyakorlatilag demokratizálja is az energiarendszert. Ebből következően a hálózati veszteség csekélyebb mértékű, mint a nagy központi termelő egységes esetében.

E kétségtelen, és már nem nagyon vitatott előnyök mellett van még egy-két szempont, amelyeket ugyanakkor érdemes mélyebben is megvizsgálni ahhoz, hogy pontosabb képet alkothassunk a napenergia felhasználási lehetőségeiről. Nézzük, melyek ezek a szempontok!

Hatékonyság

A napelemek teljesítményét és az azokkal történő áramtermelés költségét alapvetően meghatározza a panelek hatékonysága. Ha napjainkban valaki villamos energia termelésére alkalmas napelemet, úgynevezett fotovoltaikus (PV) panelt vásárol, annak átváltási hatékonysága valószínűleg 17 százalék körül, illetve valamivel efölött alakul, vagyis a legnépszerűbb poli- vagy multikristályos szilícium napelemek ilyen arányban képesek a felületére érkező napenergiát villamos energiává konvertálni (a prémium minőségű monokristályos panelek hatékonysága 21 százalék körüli).

Az elmúlt tíz évben az átlagos hatékonyság 12 százalékról 17 százalékra emelkedett, ugyanakkor laboratóriumi körülmények között már mai is sikerült 46 százalék körüli hatásfokot elérni.

Forrás: Fraunhofer ISE

Ez azonban korántsem jelenti a végállomást, a várakozások szerint a hatékonyság a következő tíz évben tovább emelkedik majd. A ma legkeresettebb technológia hatékonysága 20 százalék körüli szintre nőhet 2027-ig, azonban a monokristályos panelek átváltási hatékonysága már elérheti és meghaladhatja a 25 százalékot is az International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV) jelentése szerint.

Forrás: ITRPV

A napelemek típusai

Jelenleg messze a legelterjedtebbek a multi- és monokristályos szilícium panelek, amelyek együttesen a globális piac több mint 90 százalékát teszik ki, ahogyan az az alábbi, a globális napelemgyártás alakulását is szemléletesen mutató ábrán is látszik.

Forrás: Fraunhofer ISE

Az iparág jelenleg döntően az úgynevezett Al-BSF technológiát alkalmazza, ami azt jelenti, hogy a cellák hátsó felületeit alumínium-bevonattal látják el. Az úgynevezett vékonyrétegű (thin film) technológia súlya csökkenni látszik, a háttérben azonban több egyéb, még nagyobb hatékonyságot ígérő technológia fejlesztése is zajlik. Első helyen az úgynevezett PERC cellákat kell említeni, amelyek a várakozások szerint hamarosan dominánssá válhatnak a piacon. Ezekben ugyancsak alumínium-borítást kap a cellák hátsó fala, azonban ez alá még elhelyeznek egy olyan, nem folyamatos szigetelőréteget, amely a korábbiaknál több fényt ver vissza a cella belseje felé másodlagos hasznosításra. Ezen túl, – a teljesség igénye nélkül – folyik az úgynevezett HJ cellák fejlesztése is, amelyek több rétegben nem-kristályos szilíciumot tartalmaznak; továbbá előrehaladott állapotban tart az IBC, valamint az úgynevezett tandem cellastruktúrák fejlesztése is.
A fotovillamos alapelven nagyobb naperőművek is építhetőek, ilyet működtet a Mátrai Erőmű is, a 16 megawattos névleges teljesítményű erőmű körülbelül 72 ezer napelem-modulból áll. A naperőművek egy másik típusát képviselik a naphőerőművek (solar thermal), amelyek hőenergiát, majd ebből szükség esetén turbinák alkalmazásával villamos energiát állítanak elő.

A napelemek hatékonysága azonban legalább egy további dimenzióban is vizsgálható, ami a cellák modullá történő összeszerelése során fellépő veszteséggel függ össze. Az ezt jelző CTM ráta jelenleg 100 százalék alatt alakul, vagyis a modulok összeszerelése után valamelyest csökken cellák áramtermelése (például a cellák összekötése, a modulok holtterei miatt). A következőkben azonban e téren is előrelépés várható, például a modulok kereteinek csökkentésével és a cellák hatékonyabb összekapcsolása által az átlagos CTM arány várhatóan 100 százalék fölé emelkedik majd 2021-re.

A fentieket összesítve megállapítható, hogy az előttünk álló tíz évben egy átlagos méretű PV modul hatékonysága és teljesítménye akár további közel 20 százalékkal is bővülhet.

Forrás: ITRPV

Árak

A hatékonyság javulása természetesen már változatlan árak mellett is az egységnyi PV kapacitás telepítési költségeinek csökkenését eredményezi. A költségek azonban abszolút érdelemben is lefelé tartanak, miközben a napenergia már ma is az egyik legolcsóbb megoldást kínálja a villamos energia termelésre, összehasonlítva a különféle energiaforrásokra telepített erőművek teljes élettartamára számított fajlagos költségmutatóit (Levelised Cost of Energy; LCOE). Az alábbi ábrán a nem lakossági, tehát közmű-célú hasznosításra vonatkozó értékek külön kiemelve szerepelnek.

Forrás: Lazard’s

..és a költségek várható alakulása a BP szerint.

Forrás: BP Energy Outlook 2017

A költségek csökkenése erős korrelációt mutat a gyártott mennyiséggel, az elmúlt évtizedek adatait szemügyre véve az látszik, hogy a kummulatív termelt mennyiség meguplázódása az árak mintegy 24 százalékos csökkenésével járt.

Forrás: Fraunhofer ISE

Forrás: ITRPV

Rendelkezésre állás, energiatárolás

A napenergia alkalmazásával szemben a legerősebb ellenérv az energiaforrás rendelkezésre állásának ingadozása. Ezért például a földgáz- vagy nukleáris erőművekkel szemben a napelemek valós teljesítménye jócskán elmarad a névleges kapacitástól, és ezért van az is, hogy a Paksi Atomerőmű valamivel több mint 2000 MW-os teljesítményével nem lehet összevetni az energiahivatalhoz összességében hasonló kapacitás létesítésére benyújtott napelem-telepítési engedélyekben foglaltakat. A problémát enyhíti, hogy a napelemek áramtermelése többnyire akkor éri el napi maximális szintjét, amikor az igények is csúcsra érnek (például klímaberendezések, a jövőben az elektromos autók, stb). Miután azonban minden villamos energia rendszerben alapvető szükség van a kereslet folyamatos kielégítésére alkalmas zsinóráramra, a probléma nyilvánvalóan további megoldásokat is igényel. És itt jönnek képbe a már ma is létező különféle energiatárolási megoldások, amelyek a napból előállított villamos energia tárolására is alkalmasak. A megújuló energiaforrások iránti igény erősödése az energiatárolási megoldások egykor elhanyagolt terén is óriási fejlődést indított el – legyen szó akár a háztartási, akár rendszer léptékről – , az árak pedig várhatóan még a nap- vagy a szélenergia technológiákénál is gyorsabban süllyedhetnek.

Az energiatárolási megoldások kínálta lehetőségekkel, és azok növekvő szerepével egy következő cikkünkben foglalkozunk bővebben.

Összegezve az eddigieket, több előrejelzéssel összhangban a BP például úgy véli, 2035-ben az európai villamosenergia-termelést közel 40 százalékban megújuló energiaforrásokból fog megvalósulni.

Forrás: BP Energy Outlook 201

 

Érdekes egybeesés, hogy a 40 százalékos arány egyben nagyjából megegyezik azzal, mint amekkora súlyt jelenleg a Paksi Atomerőmű képvisel a hazai fogyasztás kielégítésében. Ebbe a számba ugyan egyebek mellett a szél- és a vízenergia is beleértendők – amelyek magyarországi elméleti potenciálja már korántsem olyan jelentős -, ám a nagyságrend világosan jelzi: végleg és mielőbb le kell számolni azzal a régi tétellel, miszerint a megújulók, így a napenergia érdemben nem képes hozzájárulni a villamos energia kereslet kielégítéséhez. A napelemes megoldásokat rendszerszinten pedig számos módon lehetne ötvözni, például a háztartási kisebb erőművek mellett nagyobb, akár 50 MW-ot megközelítő erőművek is épülhetnének. Integrálásukat a hálózati fejlesztések is egyre inkább lehetővé teszik. Az tehát már most, 2017-ben is kijelenthető, hogy a napenergiának a jelenleginél nagyságrendileg nagyobb szerepet lehetne szánni a hazai energiaellátásban. Az eddigiek alapján viszont az is könnyen elképzelhető, hogy 2018-ban ismét módosítani kell majd a napenergiával kapcsolatos előrejelzéseket – méghozzá valószínűleg ismét felfelé.

Forrás: portfolio.hu