General slides

1
Dr. Stróbl Alajos
A hazai széleromu-park fejlesztése a
villamosenergia-ellátásunk érdekében
Szélenergia Magyarországon teljes megtorpanás
vagy ígéretes évtized? EWEA-MSZET Workshop
Budapest, 2011. július 5. 1430-1445
15 perc alatt 16 diagram automatikus váltásokkal
1
2
Megújulós villany hazánkban
(elozetes)
GWh
Részarány a bruttó villamosenergia-fogyasztásból
2002-ben 0,6 2003-ban 0,9 2004-ben 2,4
2005-ben 4,1 2006-ban 3,4 2007-ben 4,1
2008-ban 5,4 2009-ben 6,7 2010-ben 6,8

(a nettó termelés és az importszaldó összegébol)
Elértük a 2010-re kituzött 3,6-ot.
2010-ben a három zöld 75 (2,1 TWh a 2,8
TWh-ból).
2
3
A megújulós eromuvek nagysága
Valóságban
MW
1537
245
293
1483
1414
57
57
57
1262
1109
1072
1015
1006
882
823
755
Forrás Magyarország Megújuló Energia Hasznosítás
Cselekvési Terve 2010-2020, p. 201-202.
4
Megújulós villamos energia
2070 h/a
5,60
5,41
5,11
4,26
4,07
3,88
0,50 TWh
3,48
3,45
3,13
2,86
2,84
Kapcsolt 0,11 0,13 0,14 0,26
0,44 0,72 1,31 1,95 2,61
2,86 2,99 TWh
Forrás Magyarország Megújuló Energia Hasznosítás
Cselekvési Terve 2010-2020, p. 201-202.
4
5
Széleromuvek Németországban
1340 h/a
1790 h/a
5
Forrás Brennstoff-Wärme-Kraft, 63. k. 4. sz.
2011. p. 46.
6
Megújulós kiseromuvek a jövoben
1000 MW
7
A széleromuvek újabb nemzedéke
A SIEMENS a széleromuvek új, forradalmi
megoldását fejlesztette ki a hajtómu nélküli
technikát. Az intelligens, kompakt gépnek fele
annyi alkatrésze van, mint egy hagyományos
széleromunek. Az egyszeru permanens mágneses
generátorral ellátott berendezés 25-kal nagyobb
teljesítmény leadására képes. Az új, SWT-3.0-101
DD jelu szélturbina (ábra) 3 MW-os, átméroje 101
m. A kom-pakt gondola (ø4,2x6,8 m) közúton
szállít-ható egy egységként. Egy széleromu mind
az 5 elemét (forgórész, kerékagy, gépház, torony
és vezérloegység) a cég szállítja. Több
vizsgálati fázis után az elso gépeket 2010
áprilisában adták el, és már öt ilyen széleromu
üzemel Dániában és Norvégi-ában. A tapasztalatok
igen kedvezoek. Az amerikai piacon már 53 ilyen
hajtómu nélküli széleromuvet adtak el, 50-et
Észak-Dakotában, 3-at Oklahoma szélparkjához.
További eladásokat terveznek az USA-ban, Dániában
és Németországban.
SWT-3.0-101 DD
A cég az idei európai szélenergia-vásárban (EWEA
2011, Brüsszel) már a második hajtómu nélküli
széleromuvével jelent meg. Az SWT-2,3-as (2,3
MW-os) gép eddig 82, 93 és 101 m-es
forgórész-átmérovel volt kapható. Az új gép a 113
m-es átmérovel optimálisan illeszkedhet kisebb és
közepes szélerosségu vidékek széleromu-parkjaihoz.
Az elso egy-séget idén márciusban Hollandiában
szerelték fel. Az új hajtómu-koncepció mellett
itt a forgórész lapátjainál is új nemzedéket
fejlesztettek ki. A Quantum-Blade nevu lapát 55
m hosszú, és újfajta gyökökkel csatlakozik. A
fejlettebb lapát kisebb zajjal jár a
lapátvégeken 105 dB mért érték azt jelenti, hogy
ez a legcsendesebb széleromu a piacon. A cég
gyártja az SWT-3.6 jelu típusát (107 és 120 m
átméro), és hamarosan megjelenik a 6 MW-os
tengeri egységével.
7
Forrás Brennstoff-Wärme-Kraft, 63 k. 5. sz.
2011. p. 28-29.
8
A kis széleromuvek fejlesztése
A világon 2008-ban mintegy 19 000 db kis, 100
kW-nál kisebb széleromuvet helyeztek üzembe
összesen 38,7 MW együttes teljesítoképességgel
(átlagban tehát 2,0 kW-tal), ami 53-os
növekedést jelent. Ezeknek a kiseromuveknek az
egy kW-ra jutó fajlagos beruházási költsége
4-5-ször nagyobb, mint a szokásos nagy
széleromuveké, amelyek megfelelo helyen már 10
cent/kWh (27 Ft/kWh) termelési költséget
elérhetnek, tehát a kis széleromuvek nem
versenytársak. Ezek a kis széleromuvek a saját
villamosenergia-igényt csökkenthetik, vagy
betáplálhatnak a közcélú hálózatba. A
kiegyenlítési gondok enyhítése érdekében
lehetoség adódik a széleromuves futésre hideg és
szeles idoben. Az Antaris-szélfutés 3,5 és 5,5
kW tartományban (maximum 6,5-11,5 kW-tal) a
kiegészíto futésre jó. A létesítéshez engedélyt
kell kérni, hiszen 10-15 m magas létesítményekrol
van szó a házak tetején. Figyelembe kell venni,
hogy a városokban a magasság függvényében másként
változik az átlagos szél-sebesség, mint a nyitott
térségekben.
Kis függoleges tengelyu széleromu Essen (D) magas
házainak tetején (20 cent/kWh átvételi árnál már
gazdaságos lehetne)
8
Forrás Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 61.
k. 5 . sz. 2011. p. 40-42
9
Energiatárolás elvi felosztás
termikus
mechanikus
vegyi
villamos
szenzibilis hotároló
szivattyús tároló
akkumulátor
kondenzátor
K
L
K
L/K
gozös hotároló
lendkerekes tároló
Redox-Flow
szupravezeto mágnes
L
L
K
L
hidrogén
latens hotároló
diabatikus levegotároló
K
K
K
szorpciós hotároló
adiabatikus levegotároló
K
K
Felhasználási cél
Fejlesztési állapot
kutatás és fejlesztés
K nagy tárolókapacitás L nagy teljesítmény
demonstráció
piacon
9
Forrás Brennstoff-Wärme-Kraft, 63 k. 5. sz.
2011. p. 54-62.
10
Energiatárolás a fobb jellemzok
Fajlagos kapacitás kWh/t Teljesít-mény, MW Tárolási hatásfok Tárolási ido Beruházás /kWh Megjegyzés
Szivattyús 1 1-1000 80 nap, hónap 50 Jó hatásfok, nagy kapacitás, korlátozott lehetoségek, nagy helyigény
Levegos 2 kWh/m3 300 40-70 nap 400-800 Diabatikusnál fosszilis igény van, adiabatikusnál hotárolás szükségessége
Ólom akku. 40 ütemez-heto 85 nap, hónap 200 Kis ciklikus állékonyság és kis fajlagos kapacitás, alacsony költségek
Lítium-ion akku. 130 ütemez-heto 90 nap, hónap 1000 Nagy fajlagos teljesítmény, drága megoldás, fejlodo
NaS akku. 110 ütemez-heto 85 nap 300 Nagy nyugalmi veszteség, veszélyességi potenciál
Redox-Flow 25 0,01-10 75 nap, hónap 500 Nagy tárolási kapacitás, problémás a környezettel
Szenzibilis 10-50 0,001-10 50-90 nap, év 0,1 Piacérett, olcsó megoldás, kis fajl. tárolókapacitás
Latens 50-150 0,001-1 75-90 óra, hét 10-50 Drágábbak, mint az elozo, de nagyobb fajlagos tároló képességuek
Termokémiai 120-250 0,01 - 1 100 óra, nap 8 - 40 Drágábbak, mint az elozo, de nagyobb fajlagos tároló képességuek
Hidrogén 30 000 0,001-1 25-50 nap, év 1000 /kW Igen nagy tárolókapacitás, kis tárolási hatásfok, drága
Mechanikus
Elektrokémiai
Termikus
Vegyi
10
Forrás Brennstoff-Wärme-Kraft, 63 k. 5. sz.
2011. p. 54-62.
11
A tárolós technológiák fejlodése
2007-ben
Fajlagos beruházás /kW Fajlagos beruházás /kWh Segéd-költségek /kW Hatásfok Élettartam év Fajlagos CO2-em. g/kWh
Szivattyús tárolós 1600 10 16 80 60 10
Levegotárolós1) 600 3 30 54 30 275
NaS akkumulátor 1500 250 2 75 10 120
Vanádium Redox 1500 600 2 75 10 44


2030-ban

Fajlagos beruházás /kW Fajlagos beruházás /kWh Segéd-költségek /kW Hatásfok Élettartam év Fajlagos CO2-em. g/kWh
Szivattyús tárolós 1500 10 15 84 60 10
Levegotárolós2) 750 3 37,5 70 30 28,7
NaS akkumulátor 700 175 2 85 15 120
Vanádium Redox 1200 480 2 80 15 44
Megjegyzés 1) diabatikus (külso
tüzeloanyaggal) 2) adiabatikus (külso hoforrás
nélkül)
11
Forrás Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 60.
k. 9. sz. 2010. p. 74.
12
Döntés a tároló üzemeltetéséhez
A tároló üres részben
telt megtelt
x gt 0 ylt1 a
tároló
eladás
töltése
piaci áron
x lt 0 ylt1 szabályozási
a tároló
energia vétele
ürítése
y gt 1 a tároló töltése
eladás
eladás piaci áron
piaci áron
y lt -1 szabályozási
a tároló ürítése
energia vétele szabályozási
energia vétele
x széleromu-termelés széleromu-prognózis
y (széleromu-termelés széleromu-prognózis) /
a tároló eromu teljesítménye
12
Forrás Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 60.
k. 9. sz. 2010. p. 74.
13
A szivattyús és a levegos tárolók
Levegotárolós eromuvek
Szivattyús, tárolós vízeromuvek
A világon mintegy 90 GW teljesítoképességu
szivattyús, tárolós vízeromu van. Európában a
legtöbb Ausztriában, Svájcban és Norvégiában.
Németországban 30 ilyen eromu van 7 GW
telje-sítoképességgel és 40 GWh tárolóképességgel
(6 órás tartalék). Ezek 2010-ben 6,5 TWh
villanyt termeltek és 8,5 TWh-t szivattyúztak el
(76 hatásfok, 950 h/a kihasználás). A
legnagyobb a Goldisthal Vízeromu 1060 MW
vízturbina-teljesítménnyel és 8480 MWh
tároló-képességgel (8 óra). A Fekete-erdoben
építik az Atdorf Vízeromuvet, amely 1400 MW-os
lesz 13 GWh tárolással. Az 1100 m magasan lévo
felso tárolóban 9 M m3 víz lesz, és ugyanennyi a
400 m magasan lévo alsó tárolóban. A beruházás gt1
Mrd -ba kerül, az építés 2013-ban kezdodik és
majd 2019-ben fejezodik be. A németek a nagy
megújulós termelési rész-arány miatt kihasználják
az Alpok tárolóit és a skandináv adottságokat.
Épül az 530 km-es tengeralatti egyenáramú kábel
kb. 1,4 Mrd beruházással Schleswig-Holstein
és Norvégia között 1400 MW kapacitásra és 2017-i
üzemre.
A világon ma két nagyüzemi, diabatikus
levegotárolós eromu üzemel a német Huntorf
(1978) és McIntosh (1991), USA. Hontorfban 70 bar
nyomáson sótömb-bol kialakított kavernákban
tárolják a levegot, és 320 MW-ot tudnak 2 órán át
a gáztüzelésu gázturbinával. Az adiabatikus
megoldásnál nem kell fosszilis tüzeloanyag, ez
tisztán tárolós megoldás. A kompresszorral
összenyo-mott levego hojét tárolják, és az
expan-ziós szakaszban felhasználják. A német
Adele terv 2010-ben indult, 2013-ban kész lesz
(200 MW, 1000 MWh, 70).
13
Forrás Brennstoff-Wärme-Kraft, 63 k. 5. sz.
2011. p. 54-62.
14
Tárolás a hálózat üzeméhez
Sok szél- és naperomu eros ingadozást okoz a
teljesítményváltozások kiegyen-lítésében és a
gondokat feszültségtartásban. Rugalmas
energiatároló rendszer segítheti a hálózat
üzemét, ilyen a VSC-SVC (Voltage Source Converter
Static Var Compensator) megoldás, amelyhez
lítium-ion akkumulátorokat használnak.
hálózat
hálózat
feszültség
vezeték
vezeték
UPCC
alulkompenzált hálózati feszültség
kapacitív tulajdonság
eloírt feszültség
ido

P, Q
Usvc

eredo feszültség eloírt
feszültség
induktív tulajdonság
VSC-SVC
Akkumulátor-telep
(SVC Light)
VSC-SVC rendszer akkumulátor-teleppel
Feszültség-szabályozás
VSC-SVC rendszer akkumulátor-teleppel
14
Forrás Brennstoff-Wärme-Kraft, 63 k. 5. sz.
2011. p. 54-62.
15
Villamosenergia-tárolók

• Sótömb-kaverna kell (Észak-Európa jó)
• Hálózat szuk kapaci-tásával kombinálva jó

• Hosszú távon ésszeru lehet
• Mobil használatra, és aztán villamos szállítás

várható költség-csökkenés 2020-ig
H2-gázturbina
Hidrogén-tároló (H2)
Levego-tároló (CAES)
tüzeloanyag-elem
tüzeléses
Zebra - NaNíCl
ólomsavas elem
verseny a szállítás piacán
verseny az árampiacon
folyékony elem
adiabatikus
Lítium-ionos
Szivattyús tároló (SZET)
Akkumu-látoros tárolók
új
retrofit
Nátrium-kén

• Rendbehozatal (retrofit) az Alpokban
• Az új SZET építési lehetosége korlátozott

• Lehetosége függ a tanulási hatástól
• Decentralizálva jó
• Mobil használatra jó

függ az élettartamtól, a tárolás nagyságától stb.
nagysága bizonytalan (költség, teljesítmény)
15
Forrás Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 60.
k. 3. sz. 2011. p. 20-23.
16
A német megújulós kiegyenlítés
horizontális terheléskiegyenlítés
3. fokozat
TSO
TSO
TSO
kWh
kWh

Szabad piac
TSO
tozsdei bevétel
2. fokozat
4. fokozat
DSO
Szolgáltató
vertikális terheléskiegyenlítés
1. fokozat
5. fokozat
megújulós illeték
TSO átviteli rendszerirányító DSO elosztói
rendszerirányító
Üzemelteto
Fogyasztó
16
Forrás Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 61.
k. 3. sz. 2011. p. 8-12.
17
A megújulós villany támogatásai
Törvény szerint 23,0 Ft/kWh-ból indulva a
megújulóknál, és évente az inflációval növelve.
Például 2007-ben a VET-ben k24,71 Ft/kWh.
Lényegében nincs megkülönböztetés az
energiahordozó szerint, csak a napi idoszak
alapján (mélyvölgy-, völgy- és csúcsidoszak).
2010-ben bio hulladék szél víz átlagos kapcsolt mind
Ft/kWh 28,8 23,7 29,3 20,5 28,0 28,0 28,0
cent/kWh 10,7 8,8 10,8 7,6 10,4 10,4 10,4
Megújuló források-ból átvett villany ára
Ausztriában, cent/kWh
2006 2007 2008 2009 2010 2011 / I. Q
Biomassza 12,64 13,18 13,61 13,84 13,54 13,76
Széleromu 7,78 7,79 7,76 7,53 7,83 7,82
Kis vízeromu 5,16 5,78 5,62 5,17 5,66 5,77
Megújuló forrásokból átvett villany ára
Német-országban, cent/kWh
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Földi szél 9,10 9,10 9,00 8,90 8,70 8,53 8,36 8,19 8,03 9,20
Tengeri szél 9,10 9,10 9,00 8,90 9,10 9,10 9,10 9,10 8,92 15,00
Napelem 50,62 50,62 48,09 45,69 57,40 54,63 51,80 49,21 46,75 43,01
Biomassza 10,23 10,23 10,13 10,03 14,00 13,77 13,54 13,32 13,10 14,70
Átlagos 8,50 8,69 8,91 9,16 9,29 10,00 10,88 11,36 12,25 13,95
2010-ben az átlag 15,3 ct/kWh)
18
Köszönöm a figyelmüket!
strobl_at_mavir.hu
16. perc
18