Ez itt az on the other hand, a portfolio vélemény rovata.
A cikkek a szerzők véleményét tükrözik, amelyek nem feltétlenül esnek egybe a Portfolio szerkesztőségének álláspontjával. Ha hozzászólna a témához, küldje el cikkét a velemeny@portfolio.hu címre. A megjelent cikkek itt olvashatók.
A Heliyon című, nagy nemzetközi tudományos folyóiratban a napokban megjelent tanulmányunkban bemutatjuk a villamosenergia-piaci modell felállítása során szerzett tapasztalatokat és az Energy Exemplar PLEXOS szoftverben felépített modell futtatásának eredményeit Magyarország és hat szomszédos ország (Szlovákia, Románia, Szerbia, Horvátország, Szlovénia és Ausztria) villamosenergia-rendszerén. A modell figyelembe a határkeresztező kapacitások korlátait is. A 2030-as erőművi portfóliókra, az akkumulátor-kapacitásokra és a megújuló energiaforrásokra vonatkozó érzékenységi vizsgálat eredményei, amelyeket a tanulmányban elemzünk, kiterjednek Magyarország import/export pozíciójára, a villamosenergia-termelés energiaforrás-struktúrájára, az akkumulátorok működésére, a villamosenergia-termelésből származó CO2-kibocsátásra, a rendszerben várható árakra és az atomerőművek kihasználtsági paramétereire.
Annak érdekében, hogy a PLEXOS szoftverkörnyezetben a lehető legpontosabb modelleket lehessen készíteni az országok villamosenergia-rendszereiről, részletes szakirodalmi kutatást végeztünk a hagyományos erőművek, a megújuló erőművek, a szivattyús tározós vízerőművek és az akkumulátoros villamosenergia-tárolók műszaki és gazdasági paramétereiről.
Három erőművi portfóliót elemeztünk a magyar villamosenergia-fogyasztás és az erőművi kapacitás függvényében, valamint négy különböző forgatókönyvet elemeztünk, hogy megvizsgáljuk a magyarországi akkumulátorpark potenciális kapacitásának hatását a rendszerre.
Az időjárásfüggő energiatermelés bizonytalanságának számszerűsítésére érzékenységi vizsgálatot végeztünk a nap- és szélerőművek órás felbontású kihasználási tényezői alapján, az elmúlt 40 év adatait figyelembe véve. Így a modellel le tudjuk írni és számszerűsíteni tudjuk azokat a bizonytalanságokat, amelyeket az időjárás változékonysága miatt tapasztalhatunk az időjárásfüggő villamosenergia-termelők esetében.
A számítási eredmények alapján egyértelmű, hogy a Nemzeti Energia és Klímaterv célkitűzéseinek teljesülése esetén Magyarország 2030-ban még mindig nettó villamosenergia-import pozícióban lesz, de az import mértéke jelentősen változik attól függően, hogy a Paks II. atomerőmű ekkor rendelkezésre áll-e vagy sem. Az eredmények azt mutatják, hogy
Magyarország csak Paks II. üzembe helyezésével tudja teljesíteni a 90%-os karbonsemlegességi villamosenergia-termelési célt.
Elemzésünk azt is mutatja, hogy a Paks II. nélkül a kieső nukleáris alapú termelés közel 90%-át fosszilis tüzelőanyagokkal tudja csak pótolni a villamosenergia-rendszer, ami jelentősen aláásná a magyar CO2-kibocsátási célok elérését.
A tanulmány számos fontos új eredményt szolgáltat a lítium-ion akkumulátorok 2030-as lehetséges működésével kapcsolatban is. Az akkumulátorokra vonatkozó értékek azt mutatják, hogy azok átlagosan napi 1,5-2 töltési-tárolási-kisütési cikluson mennek keresztül, és még a 8 órás kapacitású akkumulátorok esetében is (D forgatókönyv) az év kevesebb mint 50%-ában használják őket ténylegesen. Az akkumulátorok adatainak órás mintázata azt mutatja, hogy a töltési-tárolási-kisütési ciklus a kora reggeli órákban és napközben is előfordul, és hogy a kapacitás növekedése a tárolási idő csökkenésével jár.
A tárolók gazdasági adatai alapján megállapítható, hogy az 1 órás (A forgatókönyv) és a 2 órás tárolási kapacitású (B forgatókönyv) akkumulátorpark esetében a legmagasabb az egy egységnyi kisütött villamos energiára jutó nyereség, míg a legalacsonyabb egyértelműen a D forgatókönyv (8 órás tárolási kapacitás) esetében.
Elemzésünk megerősíti, hogy jelenleg a legköltséghatékonyabb megoldás a 2 órás akkumulátoros tárolók beépítése a rendszerbe.
Az akkumulátorokkal kapcsolatban azonban azt is fontos megjegyezni, hogy a szakirodalomban feltételezett beruházási költségek mellett az akkumulátoros beruházások nem lesznek nyereségesek pusztán árarbitrázs-tevékenység révén, és ahhoz, hogy megtérülő beruházások legyenek, részt kell venniük a kiegyenlítő piacokon, és további bevételt kell termelniük a fel- és lefelé irányuló kiegyenlítő termékek révén.
A szén-dioxid-kibocsátásra és a villamosenergia-árakra vonatkozó eredményeink azt mutatják, hogy
a két új 1 200 MW-os atomerőművi blokk egyértelműen pozitív hatással lesz Magyarország villamosenergia-ellátására a vizsgált szempontokból.
A tanulmány fontos eredményeket mutat be a magyarországi nukleáris blokkok kihasználtságára vonatkozóan is. Az atomerőművek kihasználtságára adódott számítási eredmények azt mutatják, hogy az év több, mint 97%-ában továbbra is zsinóráram termelőként fognak tudni működni, de menetrendtartó erőműként a rendszer kiegyensúlyozásához is hozzá kell járulniuk. E rugalmasság eléréséhez elengedhetetlen az atomerőművek rugalmas üzemeltetésének fejlesztése és az ehhez kapcsolódó kutatás-fejlesztés.
A vizsgált országok kormányai által közzétett hivatalos energiastratégiai dokumentumok elemzése alapján látható, hogy az országok villamosenergia-rendszere 2030-ra jelentős átalakuláson fog keresztül menni, a térségben több időjárásfüggő és kevesebb hagyományos kapacitás lesz, ami csökkenti a rendszer rugalmasságát. A cikkünkben bemutatott eredmények azt mutatják, hogy
a Paks II. beruházás elengedhetetlen a magyar villamosenergia-rendszer magas szintű ellátásbiztonságának fenntartásához és az ország 2030-ra kitűzött CO2-kibocsátási céljainak teljesítéséhez.
Amint azt már korábbi cikkeinkben bemutattuk, nem elegendő a villamosenergia-rendszer jövőbeli állapotát éves energiamérlegek vagy referencia-időszakra vonatkozó számítások alapján modellezni, hanem a villamosenergia-ellátás órás felbontású szimulációira van szükség a nagymértékű időjárásfüggő penetráció esetén.
A megújuló energiaforrások ingadozása hatásainak vizsgálatára tanulmányokban végzett érzékenységi vizsgálatok azt mutatják, hogy az időjárásfüggő energiaforrások (nap- és szélenergia) változó termelése és az évek közötti változékonysága miatt érdemes a lehető legtöbb rendelkezésre álló év alapján szimulációkat végezni. A sok év adatait felhasználó szimulációk a bizonytalanságok számszerűsítésével jelentősen növelik az eredmények megbízhatóságát.
A fenti írásban szereplő megállapítások és ábrák forrása: Biró Bence, Aszódi Attila: Investigating the role of nuclear power and battery storage in Hungary's energy transition using hourly resolution electricity market simulations, Heliyon, Volume 10, Issue 9, 15 May 2024, Research article
Címlapkép forrása: Shutterstock
