Húsvéti energiatermelés – Németország, Ausztria, Franciaország

Németországban a szél- és naperőművek nagy (110,65 GW) kiépítettsége miatt egyre gyakrabban lépnek fel problémák a villamosenergia-ellátás területén, a többnapos ünnepek alkalmából. Ilyenkor a fogyasztói igények (terhelés) akár jelentősen is lecsökkenhetnek. A rendszerirányítók türelmetlenül várják a meteorológiai előrejelzéseket, hogy vajon hogyan fog fújni a szél, ill. hogyan fog sütni a nap. Rendszerstabilitási problémák mindkét szélsőséges esetben felléphetnek: ha erősen fúj a szél (ill. napos az idő), vagy ha teljesen szélcsendes időjárás következik.

1. ábra. Németország szél- és naperőművi termelése (2020 ápr. 1-17)

Az 1. ábra a húsvéti ünnepnapokat (márc. 11-13) is tartalmazó áramtermelési függvényeket ábrázolja. A kék színű mezők a tengeri és szárazföldi szélerőművek, a sárga mezők a naperőművek termelését szemlélteti. A barna mezők az atomerőművek és a hagyományos erőművek által hálózatra adott energiát mutatja, e mező felső éle alapján a fogyasztói terhelés, a felső rózsaszín függvény alapján, az áramtőzsdén kialakult áramár (€/MWh) változása követhető. A piros területek az áramexportról adnak tájékoztatást (negatív előjellel).

Az ábra alapján a következő megállapítások tehetők:

a húsvéti hétvégen a fogyasztói igény jelentősen, 50 GW alá csökkent

a szélerőművi termelés viszonylag gyenge volt, különösen 8.-a és 12-e között, amikor 10 GW alá csökkent (61,14 GW beépített teljesítőképesség mellett)

a viszonylag erős széljárási időszakokban, három alkalommal is negatív tőzsdeár alakult ki, 13-án a -60 €/MWh értéket is meghaladta

– a naperőművi termelés viszonylag kedvezően alakult, a déli csúcsidőszakokban akár a 30-  35 GW-ot is elérte (49,5 GW beépített teljesítőképesség mellett)

– a szél+naperőművi termelés sehol sem volt képes a fogyasztói igényeket fedezni (noha egy második erőműrendszer alakult ki), tehát ebben az időszakban egyetlen kWh megújuló energiát sem lehetett volna eltárolni

– az említett szélcsendes időszakban éjjel gyakorlatilag az atomerőművek és a hagyományos erőművek fedezték a fogyasztói igényeket. De nappal is jelentős szerepet játszottak (barna mezők). Tehát a hagyományos erőműveket nem lehet a zöldek követelése szerint véglegesen leállítani (dekarbonizáció?)

A 2. ábra a Németországgal szorosan együttműködő Ausztriába irányuló áramexportot ábrázolja (zöld mezők). Ausztria un. szivattyús tározós vízerőművekkel is rendelkezik, ezek termelését a piros színű mezők szemléltetik (negatív előjellel). Valószínűsíthető, hogy e tározós erőművek hasznosították a negatív áru villamos energiát. Ez azt jelenti, hogy az áramtőzsde fizet azért, mert a tározós erőművek hajlandók e többletenergiát átvenni. Tiszta üzlet! (az osztrákoknak).

2. ábra. Ausztria áramimportja Németországból (2020. ápr. 1-17)

A 3. ábra részletesebben is bemutatja e függvényeket, húsvét vasárnaphoz és hétfőhöz tartozóan (ápr. 12-13). E két nap alatt a negatív tőzsdei árral importált villamos energia 128 332 MWh volt, amiért a tőzsde 3 247 159 eurót fizetett. Tényleg tiszta üzlet!

3. ábra. A húsvét vasárnaphoz (ápr. 12) és hétfőhöz (ápr. 13) tartozó függvények

A másik szorosan együttműködő szomszéd Franciaország, amelynek ugyanezen időszakhoz (2020. ápr. 1-17) tartozó áramtermelési függvényei a 4. ábrán láthatók. Itt a villamos energia jelentős hányadát az atomerőművek termelik (világos lila),  a szénerőművi termelés viszont csekély (sötét lila). A nap- és szélerőművek, ill. a bió- és vízerőművek csupán 15-20 %-ot képviselnek. Az export viszont jelentős (piros szín), az import viszonylag csekély. A fogyasztói igények (terhelés) változását a folytonos vékony vonal ábrázolja.

4. ábra. Franciaország áramtermelésének összetétele

Az energiatermelés összetétele szinte ellentétes Németországéval. Dominál az atomenergia, Németország meg döntött az atomkiszállás mellett. 2022-ben leáll véglegesen az utolsó atomerőmű. Németországban még jelentős a hagyományos erőművek termelése, de a dekarbonizációs programjuk keretében 2038-ig a szénbányákat és a szénerőműveket is be kívánják zárni (tervezik!?). Franciaország Németországgal ellentétben a szél- és naperőművek építése területén is óvatosan jár el. A dekarbonizációhoz viszont tüntetően pozitívan csatlakozott, hiszen nem sok vizet zavar, ha kevéske szénerőműveit leállítja.

Franciaország export/import mérlegét az 5. ábra szemlélteti. Az importot a zöld mezők, az exportot a piros mezők, ezen belül, a Németországba irányuló export energiát a narancssárga területek ábrázolják. A fekete csúcsocskák a Németországból származó importenergiát képviselik. Amint látható, egyes francia fogyasztók élnek a negatív tőzsdei árak lehetőségével, hiszen ezek az importcsúcsok éppen a németországi negatív tőzsdeárak idejére esnek (a felső rózsaszínű függvény a németországi tőzsdeárak alakulását ábrázolja!).

5. ábra. Franciaország villamosenergia-export/importja.

Egymás mellé helyezve a negatív tőzsdeárral rendelkező napok (ápr. 5, ápr. 12 és ápr.13) függvényeit a 6. ábrán látható részletesebb ábrát kapjuk, amelyen már pontosabban megfigyelhetők a tőzsdei áramár és az export/import említett kapcsolata.  Csupán e rövid időszak értékelése alapján is megállítható, hogy Németország energiapolitikája rossz irányban halad. Ahogy továbbra is nő a szél+naperőművek létesítése és ezzel a nem kiszámítható és erőteljesen (széles tartományban) fluktuáló termelés, úgy romlik fokozatosan a villamosenergia-ellátás biztonsága. A hagyományos erőművek egyre nehezebben tudják ellátni a szél+naperőművek teljesítményváltozásainak kiegyenlítését. Olyan szélsőséges üzemvitelre kényszerülnek (egyre gyakrabban szuperminimum teljesítményükre visszaterhelve), amelyre nem is tervezték őket. A meghirdetett „szénkiszállás” megvalósítása még sok-sok probléma elé állítja Németországot. Erről a veszélyes útról minél előbb vissza kellene fordulnia.

6. ábra. Franciaország export/import függvényei (2020, ápr. 5 és ápr. 12-13)

Az évek során bekövetkező változásokat jól jellemzik a 7. ábrán szereplő összefoglaló táblázatok.

7. ábra. Németország áramexportjának adatai

A baloldali táblázat 2010-től 2020-ig az exportált villamos energia (MWh) éves mennyiségét, és annak árbevételét tartalmazza (a negatív előjel formálisan, az ábrákkal összhangban az exportra utal). A középső táblázat 2019 és 2020-hoz tartozóan havi bontásban tünteti fel ugyanezeket az adatokat. 2020 első negyedévi adatait a jobboldali kis táblázat összesíti, mely szerint a szél- és naperőművek által a rendszerbe táplált energia kissé meghaladta az 5 millió MWh-t, az ehhez tartozó tőzsdei árbevétel pedig megközelítette a 40,5 millió eurót, mely energiáért a hálózatüzemeltetők a megújuló törvény (EEG) szerint viszont több mint 600 millió eurót fizettek a termelőknek (a szél- és naperőművek által termelt áram átvétele ugyanis kötelező). Hát ez nem igazán üzlet! Már azért sem, mert a különbözetet a fogyasztókkal fizettetik meg. Ez is Németország.

A kritikus-közeli állapotok ma már elég gyakran előfordulnak. Húsvét után alig kellett néhány napot várni, hogy kialakuljon ismét a negatív tőzsdeár, amint a 8. ábra szemlélteti.

8. ábra. A szél- és naperőművi termelés 2020. ápr. 17-19-én

Április 19-én (vasárnap) a fogyasztói igény (barna szín) 50 GW alá csökkent, és a viszonylag kedvező széljárás/napsütés miatt a szél+naperőművi termelés (kék+sárga) csúcsban elérte a 42,44 GW értéket. A hagyományos erőművek jelentős visszaterhelése és az exportlehetőségek kihasználása ellenére áramfelesleg keletkezett.

Végül tájékoztatásul bemutatjuk a napi maximális (kék) és minimális (piros) terhelések változását (2018, 2019 és 2020 jan. – ápr.). Amint látható, március-áprilisban a vírusjárvány következményeként eddig mintegy 19 %-al csökkent a terhelés. Valószínűsíthető, hogy e tendencia egy ideig még tovább folytatódik.

9. ábra. A napi maximális és minimális terhelések alakulása (2018, 2019, 2020 jan.-ápr. 10)

2020. április 21.
Dr. Petz Ernő
címzetes egyetemi tanár