A technológia mint kulcskérdés

Rugalmas energiatermelés (nincs többé alapterhelés)

Az már világos, hogy az időszakosan termelődő nap- és szélenergia idővel jelentős mértékben visszaszorítja az alapterhelést. A németek évek óta tisztában vannak azzal, hogy az alapterheléses rendszer nem kompatibilis az időszakosan termelő megújuló energiaforrásokkal. A megújulók kiegészítésére szabályozható erőművek kellenek, amelyek viszonylag gyorsan fel- és leszabályozhatóak. Az ilyen erőművek közelebb állnak napjaink menetrendtartó- és csúcserőműveihez (pl. gázturbinák), mint az alaperőművekhez (pl. atomerőművek, amelyeket nem lehet könnyen szabályozni). A fenti tartalék termelőkapacitás finanszírozásához azonban át kell alakítani az energiapiacot, Németországban ezért van egyre több szó kapacitáspiacról és stratégiai energiatartalékról.

Merkel kancellár 2015-ben a kapacitáspiacok ellen foglalt állást, így nem valószínű, hogy középtávon létesül ilyen az országban. A „téli tartalékot” azonban várhatóan 2,5-ről négy gigawattra fogják bővíteni. A téli tartalék olyan erőműveket foglal magában, amelyekre csak vészhelyzet esetén van szükség, általában az energiaigény fűtési szezonban jelentkező csúcsakor. Ezek az erőművek kompenzációt kapnak készenléti szolgáltatásaikért, de másképpen nem értékesíthetnek energiát.

Mit teszünk, mikor nem süt a nap és nem fúj a szél? Németországon kívül gyakran hangzik el, hogy áthidaló technológiaként szükség lesz a hagyományos erőművekre, amíg lezajlik a megújuló energiaforrásokra való átállás az évszázad folyamán. Konkrétan az alapterhelés szükségességét is készpénznek veszik, amit a hullámzóan termelő szélturbinák és napelemek nem tudnak biztosítani. Németország már most akkora részét fedezi energiaszükségletének szél- és naperőművekből, hogy itt más az uralkodó vélemény. Számos külföldi szemlélő meglepetésére a németek rájöttek, hogy az alapterhelési energiaigény hamarosan a múlté lesz. Rugalmas, gyorsan szabályozható áramtermelésre van szükség, nem alaperőművekre. A különbség könnyen megérthető, ha figyelembe vesszük a központi alaperőműveket, például a szén- és atomerőműveket. Ezeket az erőműveket ideális esetben beüzemelik, és szinte teljes kapacitással üzemelnek mindaddig, amíg karbantartást nem igényelnek. Az atomerőműveket különösen nehéz pár órán belül fel- vagy leszabályozni, és ezzel próbálkozni két szempontból is ártalmas a költséghatékonyságra: a fix költségek változatlanok maradnak, csak a tüzelőanyag-költség csökken minimálisan, ezért az erőműben termelt áram költsége emelkedik; másrészről a leszabályozás az erőmű termikus kifáradásához vezet, ami megrövidítheti annak teljes üzemidejét.

Németország négy legnagyobb energiacége számára ez az új helyzet komoly dilemmát jelent. Ezek a cégek arra alapozva létesítették energiatermelési kapacitásukat, hogy csúcsterhelési fogyasztás idején nagy haszonnal el tudják majd adni az áramot. Az energiafogyasztás most változatlan, és még mindig 70 megawatt körüli a csúcsfogyasztás egyes napokon, de a nap- és szélenergia valamivel 40 megawatt alá szorítja a hagyományos energiatermelést – hozzávetőleg az alapterhelés szintjére, amit a nagy energiavállalatok kielégítenek. Egy évtizeddel ezelőtt ezek az energiacégek még lekicsinyelték a szél- és napenergiát, rétegtechnológiának tekintették, amely soha nem tudná az energiaellátás jelentős részét kitenni; most a nap- és szélenergia miatt egyre kevésbé jövedelmezőek.

A német közművállalat, az E.On 2015-ben két céggé vált szét: az egyik a megújulókkal és új szolgáltatásokkal foglalkozik, a másik a hagyományos energiahordozókkal. A teljes egészében a svéd állam tulajdonában levő Vattenfall közműcég szintén bejelentette, hogy fokozatosan leépíti szenes érdekeltségeit Németországban, de ezt politikai okok vezérlik, nem pénzügyiek; a 2014-ben megválasztott svéd kormány arra törekszik, hogy a vállalat külföldön is olyan tiszta energiát állítson elő, mint hazai terepen. Baden-Württemberg állami kormánya az EnBW közműszolgáltató tulajdonosa, amely most „zöldebb” stratégiát követ. Az RWE közművállalat szintén két cégre oszlott. Az RWE túl sok barnaszén érdekeltséggel rendelkezik (energiatermelésének több mint egyharmada), ami továbbra is viszonylag jövedelmező a német energiapiacon. Az E.On ezzel szemben csupán hat százalékban termel barnaszénből; 2015-ben energiatermelése egyharmadát az olaj és a földgáz adta. Az atomenergiától való elfordulás leginkább az E.Ont érinti; a szén mostanában felvetett fokozatos kivonása pedig az RWE-t. Ezek a közműszolgáltatók jellemzően külföldön ruháznak be megújulókba – az RWE az Egyesült Királyságban, az E.On az Egyesült Királyságban és az Egyesült Államokban –, ahol befektetéseik nem ütköznek a meglévő érdekeltségeikbe.

Akaratlan eredmény: a megújulók visszaszorítják a földgázt

Ez az eredmény részben szándékos (lásd a következő, „Energia az emberektől az embereknek” című fejezetet), és részben akaratlan. Az akaratlan része az, hogy a megújulók kiváltják a közepes terhelést, ezáltal csökkentve a beruházási kedvet a földgázturbinák terén, tehát a földgázturbinák nem üzemelnek évente annyi órát. Németországnak lényegében annyi szabályozható kapacitást kell telepítenie, amennyi az éves csúcsterhelési igény. Ez jelenleg 80 gigawatt körül van, és a téli estéken következik be, amikor nem süt a nap. A 80 gigawatt nagy részét tehát szabályozható gázerőművekkel kellene biztosítani. Ezt a megoldást tartják általában a legjobbnak műszakilag, mivel nem igényel új infrastruktúrát, és lehetővé tenné a villamos energia évszakos tárolását. Német kutatók becslése szerint az ország jelenlegi földgázvezetékeinek tárolási kapacitása elég ahhoz, hogy az ország energiaigényét négy hónapra kielégítse.

Bár műszaki szempontból ez a megoldás tűnik optimálisnak, pénzügyi szempontból mégis kihívást jelent: a nagykereskedelmi energiaárak most olyan alacsonyak az energiatőzsdén, hogy az új energiatermelő kapacitásra irányuló befektetések nem térülnének meg. Nemcsak Németország négy legnagyobb energiacége tesz le azon terveiről, hogy új gázturbinákat létesítsen, hanem azt beszélik hogy a meglévő turbinákat is kivonhatják az üzemből, mert már nem működnek elég órán át egy évben. 2016-ban valamivel nőtt a gázturbinák megtérülési rátája, ezért elképzelhető a földgázalapú energiatermelés reneszánsza a nem túl távoli jövőben.

Ez az eredmény ugyan előre látható volt, a helyzet sokkal gyorsabban következett be, mint azt a megújulók támogatói várták, különösen a fotovoltaikus energiatermelés szélsőségesen gyors növekedése 2010 és 2012 között, amikor 7,5 gigawatt kapacitást telepítettek évente. Ha a német napenergia piac továbbra is olyan növekedést mutatott volna, mint abban a három évben (2014-ben csupán 1,9 gigawatt épült ki, 2015-ben 1,4), ez a kapacitás idővel a nyári csúcsigény 150%-át tette volna ki – olyankor a csúcsterhelés hét közben 60 és 70 gigawatt közé esik, és a hétvégén csupán 50 gigawatt körül alakul. Egy német kutató „fogtérképe” megmutatja, mi lenne a hatása annak, ha „csak” 70 gigawatt napenergia kapacitást telepítenének 2020-ig (ne feledjük, a hivatalos kormányzati terv 52 gigawatt).

A megújulókhoz rugalmas tartalék kapacitás szükséges alaperőművek helyett

Az ábra egyáltalán nem tartalmaz alapterhelést; a szürke terület itt a közepes terhelést és a csúcsterhelést jelöli. Németországnak egyértelműen szüksége lesz egy csoport nagyon rugalmas, szabályozható erőműre, amelyeket mindennap pár óra alatt fel lehet szabályozni tíz gigawattról ötven gigawattra. Az országnak jelenleg nincsen ennyi rugalmas energiatermelő kapacitása, és az új erőművekre vonatkozó tervek most mind kérdésessé váltak az új piaci körülmények, azaz az alacsonyabb nagykereskedelmi árak miatt. 2010 és 2015 között a nagykereskedelmi energiaárak majdnem felükre zuhantak a német energiatőzsdén. Ennek egyik fő oka a napenergia-termelés növekedése: mivel dél körül termelődik a legtöbb napenergia, a déli csúcsterhelési igény zömét ki is elégíti.

Jelenleg is zajlik a párbeszéd az egyik lehetséges megoldásról, a kapacitás szerinti díjazásról. E szerint a gyorsan szabályozható generátorok tulajdonosai nem csak a megtermelt kilowattórák után kapnának díjazást, hanem a készenlétben tartott kapacitás után is. Más országokban is léteznek hasonló programok, például Írországban. Az Egyesült Királyság szintén bevezetett egy ilyen programot 2014-ben, bár azt hevesen kritizálták, mivel minden erőműnek juttatott a díjazásból. A német kormány 2015-ben elhatározta, hogy ezeket a kifizetéseket úgy mérsékli, hogy a „téli tartalékot” 2,5-ről 4,0 gigawattra emeli. A téli tartalék, amit évente csak egy-két napon át üzemeltetett erőművek alkotnak, meglehetősen kicsi, hiszen Németországban több mint 100 GW szabályozható áramtermelési kapacitás van.