Összhangban a megújuló- és az atomenergia – így működik biztonságosan az áramellátás (X)

Az ország áramtermelésének minden korábbinál nagyobb részét, több mint negyedét biztosították naperőművek 2020. október 4-én, a déli csúcsidőszakban. Többször is megdőlt a megújuló energiát hasznosító erőművek által termelt villamos energia arányának rekordja a hazai termelésben 2020 nyarán, és hasonlóra még a napos őszi időszakban is sor került. Az, hogy egyre nagyobb teret nyer a megújuló energia Magyarországon, örvendetes, ám ahhoz, hogy az áramellátás folyamatos legyen, olyan biztonságos termelésre van szükség, amely az alaperőművekben zajlik.

Teljesen természetes mindenki számára, hogy „van” áram. Ha hazaérünk, felkapcsoljuk a villanyt, télen működik a fűtés, nyáron üzemel légkondicionáló. Ha eszközeinket bedugjuk a konnektorba, azok töltődnek. Sütünk, főzünk, és meleg vízben fürdünk – ez mind-mind olyan alaptevékenység manapság, amely nemcsak a kényelmünket, hanem a hétköznapi életünket is megalapozza. Arra viszont javarészt nem is gondolunk, hogy mindezek egyetlen dologtól függenek, mégpedig az áramtól, vagyis a villamosenergia-rendszer stabil működésétől.

Az áramból minden pillanatban annyinak kell „bekerülnie” a rendszerbe, mint amennyit mi, fogyasztók épp felhasználunk. Hogyan működik a rendszer? Képzeljünk el ivóvízzel teli vödröt, amelyen állandóan kisebb-nagyobb lyukak keletkeznek. A feladat pedig az, hogy a lyukakat számon tartva az eredeti vízszintet és az ivóvíz minőségét is megőrizzük. Ehhez különböző mennyiségű ivóvizet kell a vödörbe öntenünk, mindig attól függően, hogy mekkora nyíláson mennyi víz folyik ki belőle, és persze az is fontos, hogy közben a víz továbbra is iható legyen. Ehhez hasonlóan működik a villamosenergia-rendszer is, amelynek alappillére az energia megtermelése, az energia szállítása és a fogyasztás.

A villamosenergia ellátás egyensúlyát a rendszert irányító MAVIR ZRt. biztosítja. A MAVIR felügyeli és szervezi meg az áram elosztását és gondoskodik az egyensúly fenntartásához szükséges tartalék-energia biztosításáról is. Az otthonokba, irodákba, gyárakba, iskolákba, kórházakba a helyi áramszolgáltatók juttattatják el az áramot. A MAVIR szakemberei szabályozzák az erőművek működését, szükség szerint – vagyis a fogyasztási igényeket látva – indítják el vagy állítják le azokat. Ez a fajta szabályozás az elektromos berendezések működéséhez nélkülözhetetlen állandó 50Hz-es frekvencia megtartásához is fontos, nem beszélve a kiesett termelési kapacitások pótlásáról is. A lényeg összességében az, hogy a rendszer egyensúlyban maradjon, vagyis a ki- és bekerülő áram egyenlege nulla legyen.

Fotó: MVM Paksi Atomerőmű Zrt.

Hol termelik az áramot?

Az áram többféle módon termelhető, sőt, még más országokból is be lehet szerezni, illetve eladni is lehet azt. A villamosenergia-termelés alapját olyan erőművek adják, amelyek képesek állandóan, stabilan nagy mennyiségű áramot előállítani. Ezek jellemzően fosszilis és nukleáris alapú erőművek. A Paksi Atomerőmű például egymaga átlagosan az itthon termelt áram felét adja már három évtizede, sőt a hazánkban felhasznált áram több mint 35 százaléka is innen származik.

A fosszilis és nukleáris alapú energiatermelésben sok a hasonlóság. Az egyetlen jelentős különbség a hőenergia előállításában fedezhető fel: a hagyományos erőművekben kazánban termelődik a hőenergia, míg az atomerőművekben reaktorban. A megtermelt hőenergia mozgási energiává alakul a turbinákban, a generátorok pedig ebből állítják elő az áramot. Mivel ezek nagy tehetetlenségű forgógépeket, turbinát és generátort működtetnek, a kiegyensúlyozott termeléssel hozzájárulnak a rendszer frekvencia-stabilitásához is, amire a megújuló források, a szél- és napenergia sajnos nem alkalmasak. Az atomerőmű a nap 24 órájában óriási mennyiségű áramot termel, üvegházgáz-kibocsátás nélkül. Ezáltal az egyik legfontosabb fenntartható energiaforrás, amelyre támaszkodni lehet a globális éghajlatváltozás elleni küzdelemben.

Fotó: MVM Paksi Atomerőmű Zrt.

Egyedül nem megy

Megújuló energiaforrásból is termelnek áramot, itthon is egyre nagyobb mennyiségben. Hazánkban nagyjából a villamosenergia-termelés tizede származik naperőművekből, de szélenergia, biomassza, geotermikus energia és nagyon kicsi mértékben vízenergia is szerepel a folyamatosan újratermelődő energiaforrások között.

Mivel a megújuló egységek az időjárástól függenek, szükségük van biztos háttérre, vagyis megfelelő, állandóan termelő alaperőművekre. Mert minél több a nem, vagy csak kevésbé előre tervezhetően termelő elem a rendszerben, annál nagyobb gondot okozhat, ha éppen nem süt a nap, vagy nem fúj a szél – vagyis amikor a nap- vagy szélerőmű nem tud termelni. A klímavédelem szempontjából a legelőnyösebb az, ha az alacsony károsanyag-kibocsátó, megújuló erőművek mellett alacsonyabb kibocsátású, más erőműtípus is rendelkezésre áll. Az időjárásfüggő megújuló energia ugyanis nem képes arra, hogy minden pillanatban megfelelő mennyiségű és minőségű áramot termeljen. Ennek ellenére ez a fajta energiatermelés is növekszik hazánkban: a naperőművek rekordmennyiségben biztosították a Magyarországon megtermelt villamos energia több mint 26 százalékát a 2020-as nyári időszakban. Ez a termelési képesség viszont időjárás, napszak- és évszakfüggő. Este, amikor hazaér a család és bekapcsolja a háztartási gépeket, televíziót, vagy éppen az elektromos autót szeretné tölteni – amelyből már több mint 2000 gurul a hazai utakon –, akkor a naperőművek már nem tudják kielégíteni az országszerte jelentkező áramigényt.

Egy borúsabb napon, vagy éppen télen is alacsonyabb a termelésük. A nyári időszakhoz képest télen közel hatodára esik vissza a napelemek termelése. A napenergia mellett a szélenergia hasznosításának is vannak feltételei és korlátai, hiszen a szeles időszakokat még kevésbé lehet előre jelezni, mint a napsütést. Felhős, hideg téli időben előfordul, hogy heteken át nulla körüli a hazai szél és napenergia termelés. A folyamatos áramellátásnak önmagában ez a technológia nem lehet alapja – már csak a frekvenciaszabályozási képesség hiánya miatt sem.

Az északi- és a balti-tengeri országokban például a szélenergia termelés rendkívül kedvező eredményeket mutat. Ott olyan szélcsatorna található, amihez hasonló idehaza nincs. Itthon a szélenergia hasznosítására alkalmas terület a Kisalföldön van, ott működnek is szélerőműparkok. Magyarországon a szélerőműveket nagyjából az „idő” negyedében lehet áramtermelésre használni.

A nap- és szélenergia mellett a biomassza, a geotermikus- és a vízenergia is tartogat lehetőségeket. Ezek azonban a hazai adottságok figyelembevételével még kevésbé alkalmasak arra, hogy önállóan biztosítsák Magyarország zavartalan áramellátását. A biomassza „készülhet” növényi és állati eredetű, mezőgazdasági hulladékból, de akár a városi kommunális hulladékot is el lehet égetni, és abból energiát nyerni. Az Európai Unió átfogó elemzése alapján azonban a biomassza áramtermelési célra kevésbé alkalmas, mert az energiaátalakítás hatékonysága alacsony, valamint az a levegő minőségére is rossz hatással van. A geotermia terén kedvezőek Magyarország adottságai, a föld alól érkező természetes meleg víz azonban gazdaságosan csak fűtésre alkalmas, a termeléshez szükséges „minőségű” gőzt önmagában nem képes biztosítani. A 365 ezer lakosú Izlandon ugyanakkor a vulkanikus működés miatt jól hasznosítható ez az energiaforrás, de ott is csupán az áramtermelés egyharmada származik ebből. Vízenergiából Magyarország földrajzi fekvése miatt jelenleg csak elenyésző mennyiségű villamos energiát lehet előállítani.

Fotó: MVM Paksi Atomerőmű Zrt.

Kell a megfelelő alaperőmű

A megújuló energia használata elengedhetetlen a klímaváltozás elleni harcban, hiszen az éghajlatváltozásért felelősnek tartott üvegházhatású gáz, a szén-dioxid-kibocsátásának csökkentését csakis tiszta energia előállításával lehet megcélozni. Ugyanakkor mivel napszak-, évszak és időjárásfüggő, és nehezen tervezhető a rendelkezésre állása, ezért önállóan nem biztosítható megújuló energiával egy ország folyamatos áramellátása. Ahhoz, hogy a megújuló energia még nagyobb teret nyerhessen, megfelelő alaperőműre, azaz állandó áramtermelést biztosító rendszerre van szükség. Ezt pedig kibocsátásmentesen, nagy mennyiségben, megbízhatóan és versenyképes áron az atomerőmű képes megtenni, így biztosítható az ország folyamatos villamosenergia-ellátása.