A német energiaátmenet könyve

Fogalomtár

Tartalék energia

A tartalék energia fogalma nincs tisztán definiálva. Alapvetően arra utal, hogy egyes erőműveket készenléti módban kell tartani a többi erőmű termelésének kimaradása esetére. A szél- és napenergia mellett mindig szükség lesz szabályozható tartalék energiára, bár ez hamarosan egyre inkább kiváltható lesz az eltárolt többlet megújuló energiával. A hagyományos erőművek gyakran maguk is meghibásodnak, ezért valamiféle tartalék kapacitásra mindig szükség volt. Azok az országok, amelyek nem támaszkodnak nagy mértékben importra, energiatermelő kapacitásuk egy részét szinte mindig készenlétben tartják. Ezen felül számos országnak, köztük Németországnak is van „kapacitástartaléka” – olyan erőművei, amelyek csak ritkán, vészhelyzetben üzemelnek. A német energiahálózatban általában olajtüzelésű erőművek képezik a kapacitástartalékot.

Alapterhelés / közepes terhelés / csúcsterhelés

Az alaperőművek azok, amelyek az adott ország minimális energiaszükségletét éjjel-nappal kielégítik. A német energiafogyasztás például még éjszaka sem esik jellemzően 40 gigawatt alá, ezért az alapterhelés hozzávetőleg az első 40 gigawattot jelenti. Az alapterhelést kiszolgáló alaperőművek általában éjjel-nappal üzemelnek. A közepes terhelés az a terhelés, melyet általában mindennap elérünk. Egy átlagos munkanapon a németországi energiafogyasztás könnyedén eléri a 60 gigawattot, ezért a közepes terhelés a 40 és 60 gigawatt közötti intervallumot jelenti. A közepes terhelést kiszolgáló menetrendtartó erőművek rendszeresen működnek, de ezeket az igények változásához illeszkedően napi szinten fel- és leszabályozzák. A csúcsterhelés a közepes terhelés fölötti teljes terhelés. Németországban az energiaigény ritkán emelkedik 80 gigawatt fölé, így csúcsterhelésnek a 60 és 80 gigawatt közötti intervallumot vesszük. A csúcserőművek ritkán lépnek üzembe, és fontos, hogy gyorsan felszabályozhatóak legyenek. Gyakran napokra, hetekre is leállnak.

Barnaszén / lignit

Lásd: Feketeszén.

Szén-dioxid-kibocsátás / üvegházgáz-kibocsátás

A Mars bolygó jóval hűvösebb a Földnél, ennek egyik fő oka az, hogy a Marsnak nincs légköre. A Föld légköre gyakorlatilag takaróként szolgál; a Földet elérő napfény egy része visszaverődik a légkörben, mielőtt eltávozna. A folyamat során a hő felhalmozódik ahelyett, hogy gyorsan szétoszlana. Egyes gázok jobban fokozzák ezt a szigetelő hatást, mint mások, de az egyszerűség kedvéért a szakértők mindent szén-dioxid ekvivalens kibocsátásban fejeznek ki, mivel a kibocsátások legnagyobb arányát a szén-dioxid teszi ki. A civilizációnk a föld alá szorult szenet (szén, földgáz és olaj formájában) kitermeli, majd a légkörbe pumpálja, amitől a „légköri takaró” még hatékonyabban megtartja a hőt. Ezeket a gázokat együttesen „üvegházgázoknak” nevezzük, amely elnevezés sokak szerint túl pozitív asszociációt kelt – pedig a drasztikusan megemelkedő hőmérsékletek várhatóan drasztikusan negatív következményekkel járnak, nem olyan kellemesekkel, mint amit az „üvegház” szó sugall. Ezért a „hőfogó gázok” kifejezést is használják, ahogyan „az éghajlat túlmelegedése” is kezd elterjedni a pozitívabb csengésű „globális felmelegedés” helyett.

Teljesítménytényező

Egy generátor névleges teljesítménye (amit pl. kilowattban mérünk) és az általa megtermelt energia mennyisége (amit pl. kilowattórában mérünk) közötti kapcsolat. Egy 1,5 MW névleges teljesítményű szélturbina például elméletileg legfeljebb 36 megawattóra energiát képes egy nap megtermelni (1,5 MW x 24 óra). Ideális körülmények között, ez 100%-os teljesítménytényezőt jelent – a turbina ekkor folyamatosan a maximális teljesítményt nyújtja. A gyakorlatban a szárazföldi szélturbinák teljesítménytényezője közelebb áll a 25%-hoz jó elhelyezkedés esetén, tehát egy 1,5 MW-os turbina átlagosan 0,375 megawattos teljesítménnyel egy nap 9 MWh-t termel meg. Németországban a szárazföldi szélturbinák teljesítménytényezője 20% alatt van, a tengeri szélturbinák teljesítménytényezőjét pedig 35% körülire becslik. A napenergia teljesítménytényezője szintén nagyban függ a napsütés mennyiségétől, és a becslések általában 10 és 20 százalék közötti értékre teszik. Lásd: csúcskihasználási óraszám.

Kapcsolt hő- és áramtermelés (kogeneráció / trigeneráció)

A kapcsolt hő- és áramtermelés (kogeneráció) azt jelenti, hogy egy áramtermelő erőmű hulladékhőjét visszanyerik és hasznosítják. A trigeneráció arra utal, hogy a hulladékhőt részben hűtésre is felhasználják. Nem összekeverendő a kombinált ciklusú gázturbinás erőművekkel, ahol a hulladékhőt (gőzt) egy második generátor működtetésére használják, ami további áramot termel, de a hulladékhőt nem hasznosítja közvetlenül. A kapcsolt erőműben a hulladékhőt nem villamosenergia-termelés céljából nyerik vissza, hanem helyiségfűtésre, folyamatfűtésre stb. hasznosítják.

Fogyasztói igénygörbe befolyásolása (DSM)

Más néven fogyasztó oldali szabályozás. Az elektromos áramot nem lehet könnyen tárolni, ezért az elfogyasztott mennyiségnek egyenlőnek kell lennie a megtermelt mennyiséggel. Energiaellátó rendszereink működési elve a kínálati oldal igény szerinti szabályozására épül: a központi erőműveket az áramigényhez igazodva fel- vagy leszabályozzák. Az időszakosan termelő megújuló erőművekkel (lásd: szabályozható) azonban az áramellátás nem lesz többé olyan könnyen szabályozható, ezért a fogyasztói oldalt kell szabályozni. Például amikor elegendő villamos energia áll rendelkezésre, a hűtőszekrények és mélyhűtők valamivel jobban lehűlhetnének, hogy „kibírjanak” pár órát alacsonyabb áramtermelés mellett is. Így a csúcsterhelési áramigény kis mértékben csökkenthető.

Szabályozható

A szabályozható erőművek egyszerű definíciója az, hogy ezeket lehet ki- és bekapcsolni, illetve az áramigénynek megfelelően fel- és leszabályozni. A gázturbinák a legrugalmasabbak, bár a modern szénerőművek is jól tudják szabályozni teljesítményüket. A régebbi szénerőművek és az atomerőművek jobban viselik, ha bekapcsolás után megközelítőleg teljes kapacitással üzemelhetnek. A gázturbinákhoz hasonlóan a biomassza-generátorok is gyorsan indíthatóak. Németországban ez az egyetlen megújuló energia típus, amelyik szabályozhatónak tekinthető. A szél- és napenergiát „időszakosan termelőnek” tekintjük, azaz nem termelnek folyamatosan áramot, bár az energiatermelés legalább egy nappal korábban megbízhatóan előrejelezhető. Ami a legfontosabb: a szélturbinák és napelemes rendszerek nem szabályozhatók, azaz nem kapcsolhatók ki és be. A vízenergián kívül csak a geotermikus energia és a koncentrált napenergia szabályozható a megújulók közül, ezekből Németországban nincs sok.

Decentralizált energiatermelés

Nagyszámú kisebb generátorral (tetőre szerelt napelemmel, szélkerékkel stb.) termelt villamos energia, szemben a nagyobb erőművek (nem csak atom- és szénerőművek, hanem közműléptékű fotovoltaikus rendszerek és nagyméretű szélerőműparkok) által biztosított központi energiaellátással.

Energetikai hatékonyság

Egységnyi energiafogyasztásra jutó gazdasági eredmény. Nem összetévesztendő a teljesítménytényezővel. A szélenergia és napenergia energetikai hatékonysága alapjaiban tér el a nem megújuló erőforrásokétól. Például egy régi szénerőmű hatékonysága lehet 33%, tehát a szén energiájának egyharmadát alakítják villamos energiává, a maradék kétharmad hulladékhőként elvész. Ez a 33% talán jobban hangzik, mint a boltban kapható napelemek 15%-os energetikai hatékonysága. De a kettő között nagy a különbség: a szén örökre elvész, mikor eltüzelik, ezért minél hatékonyabban kell felhasználni; másként kifejezve elveszítjük, amit elhasználunk. Nyilván a napfényt is érdemes a lehető leghatékonyabban hasznosítani, de a nap- és szélenergia termelése során azt veszítjük el, amit nem használunk fel – a Föld mindennap hozzávetőleg ugyanakkora mennyiségű energiát nyer a Naptól. Amit nem nyerünk ki szélturbinákkal és napelemekkel, az örökre elvész. Ez a megkülönböztetés világosabbá válik, ha észben tartjuk, hogy a szénenergia mennyisége eltérő attól függően, hogy a primer energiát vagy a hasznos energiát számítjuk-e, de szél- és napenergia esetében a primer és hasznos energia mennyisége egyenlő.

Energiaültetvény

Olyan ültetvény, amelynek egyetlen célja az energiatermelés. Egy élelmiszercélú kukoricaültetvény például nem energiaültetvény akkor sem, ha a melléktermékét is feldolgozzák és energiatermelésre hasznosítják. A biogáz előállítására használt kukoricát még azelőtt begyűjtik, hogy a szemek elég érettek lennének emberi fogyasztásra, és az egész növényt felhasználják a folyamat során. Az etanol ezzel szemben csak a gyümölcsből – az ehető részből – készül.

Energiaigényes

Németországban a sok energiát fogyasztó, nemzetközi versenyben álló cégek jobbára mentesülnek a megújuló energia költségeinek fedezését szolgáló különadó alól. Egy vállalat akkor jogosult erre a mentességre, ha évente legalább 10 GWh energiát fogyaszt, így kerülhet a „kiváltságos iparág’ kategóriájába. 2011-ben körülbelül 300 energiaigényes cég volt, amelyek energiafogyasztásuk 90%-a után csak 0,05 centet fizettek kilowattóránként a kötelező átvételi árak rendszerének finanszírozására, és csak az első 10% után fizették meg a teljes 3,52 centes különadót. Mindenki más 3,52 centes felárat fizetett kilowattóránként az összes energiafogyasztása után. Ha egy vállalat legalább évi 100 GWh-t fogyaszt, és az energiaköltségek a termelési költségének több mint 20%-át teszik ki, a fogyasztása fennmaradó 10%-ára sem kell megfizetnie a különadó teljes összegét.

Energiaunió

Az Európai Bizottság az elkövetkező évek során Energiauniót kíván létrehozni, hogy megerősítse az EU energiabiztonságát. Valószínűleg csak kis lépések valósulnak meg ebből; az EU tagállamainak túlságosan eltér a véleményük a helyes energiapolitikai iránnyal kapcsolatban. A jelenlegi vita az energiabiztonságra és a megfizethető energiaellátásra koncentrál.

Csúcskihasználási óraszám

Míg a teljesítménytényező a kapacitás felhasználásának százalékos arányát fejezi ki, beszélünk „csúcskihasználási óraszámról” is, ami a menetrendtartó, fel- és leszabályozható erőművek terén különösen hasznos kifejezés – ilyenek a biomassza-, a szén-, a földgáz- és az atomerőművek. Egy normális évben 8 760 óra van. A csúcskihasználási óraszám azt mutatja, hogy egy adott generátornak évente hány órában kell üzemelnie, hogy gazdaságilag megtérüljön. Vegyünk például egy erőművet, ami 4 000 csúcskihasználási óra mellett gazdaságos, ez 4 000 / 8 760 = 45,7%-os teljesítménytényezőt jelent. Ha ez az erőmű 50%-os teljesítménnyel üzemel, akkor 8 000 órát kell üzemelnie ahhoz, hogy elérje a 4 000 csúcskihasználási órát.

Energiatermelési kapacitás, azaz névleges teljesítmény

A legnagyobb teljesítmény, mellyel egy generátor adott körülmények között termelni képes. Például egy szélturbina névleges teljesítménye lehet 1500 kilowatt (1,5 megawatt), de csak erős szélben termel ennyi energiát. Lásd „teljesítménytényező”.

Hálózati hozzáférés

A megújuló energiaforrások fejlődésének egyik akadálya a hálózati hozzáférés hiánya. A német törvények megszabják, hogy a megújuló forrásból származó áram elsőbbséget élvez a hálózaton, tehát a hagyományos erőműveket kell leszabályozni szükség esetén. Más országok könnyebben megengedik, hogy a szélerőműveket és a naperőműveket kapcsolják le a hálózatról, hogy megvédjék a hagyományos erőművek jövedelmezőségét. A német törvények azt is előírják, milyen körülmények között kell a hálózatüzemeltetőknek bővíteniük a hálózatot, hogy szélturbinákat, biomassza-generátorokat és naperőműveket lehessen rákapcsolni. Másképpen leállnának a megújuló beruházások hálózati kapcsolat nélkül.

Bruttó energia / végső energia

A bruttó energia az energiaiparon belüli energiafogyasztást jelenti a hálózati veszteségekkel együtt; a végső energia az az energia, ami elér a fogyasztóhoz üzemanyagként vagy elektromos áramként. Másképpen fogalmazva a végső energiába nem számít bele a termelés és szállítás során bekövetkező veszteség. Németországban például majdnem 600 terawattóra volt a bruttó áramfogyasztás 2011-ben, míg a végső energiafogyasztás körülbelül 535 TWh volt. A „hiányzó” 60 TWh-t maguk az erőművek fogyasztották el, vagy a vezetékekben veszett el. Lásd még: primer energia.

Feketeszén / antracit

Az antracit a feketeszén „szinonimája”, ahogyan a lignit a barnaszéné. A Németországban nagy mennyiségben fellelhető barnaszén a legszennyezettebb szénfajta; viszonylag magas a víztartalma, így viszonylag alacsony az energiatartalma is; ezért jellemzően nem szállítják nagy távolságra. A feketeszén azonban jóval sűrűbb, magasabb az energiatartalma, ezért kifizetődő a szállítása. Ha „egy darab szénről” van szó, a feketeszénre asszociálunk. A barnaszén puhább. De a gyakorlatban nincsen éles különbség a lignit és az antracit között, amik leginkább egy spektrum két külön szegmensének tekinthetőek. Az Egyesült Államokban használt szén nagy része feketekőszén, aminek valamivel alacsonyabb az energiatartalma, mint amit a németek feketeszénnek neveznek.

Kilowatt és kilowattóra

Ezer watt egy kilowatt. Ehhez hasonlóan ezer kilowatt egy megawatt, ezer megawatt egy gigawatt, és ezer gigawatt egy terawatt. Egy hajszárító, amelynek a címkéjére ezer watt van írva, egy kilowatt áramot fogyaszt legnagyobb fokozaton. Ha egy órán át üzemel, egy kilowattórát fogyaszt el. Ugyanígy egy bekapcsolva kétezer wattot fogyasztó készülék ezer wattórát (azaz egy kilowattórát) fogyaszt, ha fél óráig üzemel. A kilowatt és kilowattóra fogalmát gyakran összekeverik, pedig a kettő teljesen más dolgot jelent. Ha emlékeztetőre van szüksége, gondoljon a kilowattra úgy, mint a lóerőre – amennyi energiát az autója motorja nyújtani képes. A lóerő ekkor a kilowattal egyenlő – a motor / készülék potenciális teljesítménye. De az autója ritkán használja ki maximális lóerejét, a nap nagy részében csak tétlenül parkol. A kilowattóra – az elvégzett munka – tehát a levezetett kilométerek számának felel meg a hasonlatban.

Bekapcsolási sorrend

Azt a sorrendet jelöli, amely alapján az energiát megvásárolják az erőművektől a piacon. A bekapcsolási sorrend azt jelenti, hogy a jelenleg termelő legdrágább erőművek határozzák meg a villamos energia árát az energiatőzsdén. Az erőműveket a határár szerinti sorrendben rangsorolják és kapcsolják be, ami lényegében az üzemelési költség (főleg tüzelőanyag); és nem tartalmazza az erőműépítés költségét. A szén- és atomenergia esetében az erőmű építése drága, de a működtetése viszonylag olcsó, ezért az ilyen erőművek határára viszonylag alacsony, és ezek csúcskihasználási óraszáma magas. A földgázturbinákat ezzel szemben viszonylag olcsó megépíteni, de a földgáz a világ sok részén drága, ezért a gázturbinák kisebb óraszámban üzemelnek, amikor a földgáz drágább a szénnél. Ez Németországban jelenleg így van – az Egyesült Királyságban azonban nem. A megújuló villamos energia prioritást élvez a hálózatban, így nem ár szerint rangsorolják. A megújulók hatása tehát ugyanaz, mint az alacsonyabb fogyasztásé: a legdrágább csúcserőművek ritkábban üzemelnek, ezáltal csökkentve a tőzsdei energiaárakat.

Passzívház

Igen energiahatékony épület (lakóház vagy egyéb), ami „passzívan” használja a naphőt (napsugárzást), ezzel drasztikusan csökkentve az „aktív”, azaz fűtőrendszerrel vagy légkondicionálóval való fűtés- és hűtésigényét. A passzívházaknak nincsen szükségük központi fűtési rendszerre. A régi épületeket is egyre jobban fel lehet újítani a passzívházak követelményei szerint. Melegebb éghajlaton a hűtési igény csökkentésére is lehet passzívházakat építeni.

Primer energia

Az ellátórendszerbe betáplált energiamennyiség, nem a „hasznos energia” mennyisége, amit a rendszer eljuttat a fogyasztókhoz. Például egy szénerőműben eltüzelt több tonna szén primer energiának számít, míg az erőműből kijutó áram szekuder energia. Egy 40%-os hatékonyságú szénerőmű például 2,5-szer annyi primer energiát (szenet) fogyaszt, mint amennyit áram formájában megtermel (szekunnder energia). A szél- és napenergia terén nincsen különbség a primer és szekunder energia között. Lásd: energetikai hatékonyság.

Kiskereskedelmi piac

A kiskereskedelmi piac jellemző fogyasztói közé a háztartások és a kisvállalkozások tartoznak. Ezek kisfeszültségen vételező, alacsony áramfogyasztású villamosenergia-felhasználók. Jellemzően ők fizetik a legmagasabb árakat, mert mostanáig „röghöz kötöttek” voltak, vagyis nem volt megfizethető alternatívájuk a hálózati árammal szemben. A megújuló energiaforrások elterjedése – különösen a tárolható napenergiáé – világszerte változtat ezen a helyzeten.

Okosenergia

Amikor a számítástechnikát párosítjuk az energiafogyasztó eszközökkel és mindenféle méretű energiatermelő berendezéssel, „okoshálózatról” és „okosmérőkről” beszélünk. A megtermelt áram mennyiségének egyenlőnek kell lennie az egyidejű fogyasztással, különben el kell tárolni az energiát. Az adatok segítségével egymáshoz igazítható a fogyasztás és a termelés szintje. Az ipar már most képes a hálózati szükségletekre reagálva változtatni a termelés szintjén, és a háztartásokban is lehet hasonló lépéseket tenni. A hűtők és a légkondicionálók például időszakosan kikapcsolhatnak, hogy „lefaragjanak” a csúcsterhelési áramigényből. Amikor az energiafogyasztás alacsonyabb szintre esik, ezek a berendezések valamivel tovább üzemelhetnének.

Azonnali / másnapi piac

A villamos energia adás-vétele hosszú távú szerződések formájában a leggyakoribb, ez a legelterjedtebb modell az áram nagy részének értékesítésére a Németországéhoz hasonló szabadpiacokon. De mivel a tényleges energiaigény nem becsülhető meg pontosan 18 hónapra előre – egyes villamosenergia-beszerzési szerződések időbeli hatálya ennyi Németországban –, a fennmaradó energia az áramtőzsdén cserél gazdát, ami részben azonnali piacot jelent viszonylag azonnali vásárlással, részben másnapi piacot a következő napra vonatkozó tranzakciókkal. A másnapi piac különösen érdekes a megújulók, például nap- és szélenergia szempontjából, amelyek az időjárástól függenek – és amelyeket csak 24 órával előbb lehet megbízhatóan előrejelezni.

Nagykereskedelmi piac

Más árukhoz hasonlóan a villamos energiát is értékesítik nagy- és kiskereskedelmi piacon egyaránt. Németországban a nagy energiavásárlók (ipari vállalatok, kiskereskedelmi viszonteladók stb.) és a nagy energiakereskedők (erőművek) közvetlenül is köthetnek szerződéseket, de az energia jelentős része egyre inkább az azonnali árampiacon cserél gazdát. Az azonnali piaci árak határozzák meg, milyen árak alkalmazhatóak közvetlen értékesítési szerződésekben, amelyek jellemzőek csak pár évre szólnak Németországban.