késleltetett adatok
Árfolyamok: 15 perccel késleltetett adatok
Az időjárásfüggő megújuló villamosenergia-termelés térnyerése és a kiegyenlítő tartalékok: mennyi az annyi? – ZöldÁram cikksorozat 4.
Az időjárásfüggő megújuló villamosenergia-termelő, ezen belül kiemelten a naperőművi kapacitások – örvendetes módon – egyre nagyobb részarányt képviselnek a hazai erőművi portfólióban (lásd az alábbi ábrán). A beruházói kedv a háztartások és a nagyobb naperőművi beruházók oldalán sem lanyhul.
Az a kedvező helyzet állt elő, hogy a jelenleg ismert, hiteles finanszírozási potenciállal bíró beruházási tervek alapján Magyarország már 2028–2030-ra elérheti a hatályos energiastratégiában 2040-re kitűzött megújuló villamosenergia-termelési céljait. Ez 12 gigawatt körüli beépített időjárásfüggő megújuló áramtermelői kapacitást és évi 17 terawattóra termelést meghaladó hazai nap- és szélenergia-termelést jelent. A korai teljesítés összhangban lenne az Európai Unió megemelt szintű klímaambícióival és az ebből hazánkra háruló kötelezettségekkel (FitFor 55, RePower EU), egyben nagy lépést jelentene Magyarország energiafüggetlensége felé.
A villamosenergia-hálózat felépítésének, illetve a rendszer üzemeltetésének és irányításának szigorú műszaki kritériumoknak kell megfelelnie. Az egyik legfontosabb alapvető minőségi paraméter a villamosenergia-rendszerben a frekvencia szintje. A frekvenciaszint a magyar (és az európai) villamosenergia-rendszerben 50 herz, ennek az értéknek minden pillanatban egy bizonyos határon belül kell maradnia a hálózat és így a villamosenergia-szolgáltatás biztonságos működése érdekében. Ahhoz, hogy a frekvenciaszint a megfelelő értéken belül maradjon, a hálózatra történő betáplálásnak és vételezésnek mindig közel egyenlő mértékűnek kell lennie, vagyis a termelői oldal teljesítményének (erőművek termelése, import) mindig meg kell egyeznie a fogyasztók terhelésével (fogyasztók, erőművek önfogyasztása, hálózati veszteségek és export). A termelés és a fogyasztás egyensúlyának fenntartásához központi irányításra van szükség. Ezt a tevékenységet rendszerirányításnak nevezzük, amelyet itthon (az átviteli hálózat üzemeltetése mellett) a Mavir lát el. Ahhoz, hogy a Mavir folyamatosan fent tudja tartani a betáplálás és vételezés közötti egyensúlyt, minden napra és azon belül minden negyedórára menetrendet készít elő és kér be az összes rendszerhasználótól, amely tartalmazza a terv betáplálási és vételezési villamosenergia-mennyiségeket. A menetrendtartás felelőssége a rendszerhasználóké, ha eltérnek a menetrendjüktől, kiegyenlítő energiadíjat kell fizetniük az adott negyedórában. A menetrendek és a kiegyenlítési feladat kezelésére a rendszerhasználók úgynevezett mérlegkörökbe állnak össze, a mérlegkörfelelősök begyűjtik tagjaik menetrendjeit, összevonják és leadják a Mavirnak, utána a mérlegkört érő büntetést visszaosztják. A menetrendek és büntetés a minél pontosabb tervezéshez szükséges, ugyanakkor még nagyon pontos tervezés mellett is folyamatosan történnek előre nem látott események. Így a Mavirnak ahhoz, hogy frekvenciaszintet 50 herz körül tartsa, a valós időben frekvenciaszabályozást kell végeznie. Ennek érdekében fenntartja a villamosenergia-szektor legrégebb óta működő rugalmassági piacát, a kiegyenlítő-szabályozási piacot. Ezen a piacon hagyományosan a teljesítményüket rugalmasan változtatni tudó erőműveket köt le a Mavir rendelkezésre állásra (ez a piac rendelkezésre állási része, azaz a tartalékpiac vagy más néven kiegyenlítő- szabályozási kapacitáspiac). Ezután a valós időben lehívja a tartalékokat egy másik kiegyenlítő-szabályozási energiapiac keretében, ahol a konkrét aktiválásért versenyeznek már a szereplők. A kiegyenlítő-szabályozási tartalék és az energiapiacok az évek során sokat fejlődtek, és az időjárásfüggő megújulók megjelenésével jelenleg is nagy fejlődés alatt állnak. A villamosenergia-rendszerben a szabályozási kihívást tradicionálisan ugyanis a fogyasztói igények bizonytalansága okozta. A rendszerirányítók kiegyenlítő-szabályozási tartalékok fenntartásával és valós időben való aktiválásával a termelést a fogyasztás váratlan ingadozásaihoz igazították, így korrigálva a frekvenciaeltérést. Az időjárásfüggő termelés megjelenésével ehhez képest egy újabb bizonytalansági elem került a villamosenergia-rendszerbe, méghozzá a termelési oldalon. A nap és szélerőművi kapacitások bővülése időjárásfüggő, nem determinisztikusan kiszámítható termelésük miatt rendszerszintű szabályozási feladatot von maga után. |
Felmerül azonban a kérdés, hogy a kapcsolódó rendszerszintű szabályozási kapacitásfejlesztési igények nem teszik-e fenntarthatatlanná a közelmúltat jellemző megújuló fejlesztési dinamika fenntartását.
A beépített időjárásfüggő villamosenergia-termelő kapacitás növekedése és a szükséges szabályozási kapacitás növekedése közötti kapcsolat feltárására először megnéztük, hogyan változott a Mavir kiegyenlítő szabályozási kapacitáslekötése az elmúlt hét év exponenciális naperőmű-bővüléssel jellemzett időszaka alatt.
Azt látjuk, hogy miközben 2017 és 2022 között a beépített naperőművi kapacitás mintegy tizenkétszeresére bővült Magyarországon, a lekötött tartalék kapacitás mértéke ugyanezen időszak alatt mindössze 36 százalékkal nőtt. Ráadásul 2023 elején a Mavir új, immár EU-szabály szerinti módszertant vezetett be a tartalékkapacitás-igény meghatározására, melynek hatására a lekötés mennyisége jelentősen visszaesett. Így 2023-ban néhány százalékkal kevesebb a lekötött tartalék mennyisége, mint 2017-ben volt. Az új szabály szerint 2023. januártól az új tartalék kapacitás meghatározási módszertan a múltbéli kiegyenlítetlenségek valószínűségére, illetve az időjárási körülményekre vonatkozó adatokon alapszik. A lekötés meghatározásában figyelembevételre kerül a nemzetközi nettósítás is.
Ezután a 2022. év negyedórás adatait részletesebben elemezve azt a kérdést tettük fel, hogy vajon a magasabb időjárásfüggő megújuló termeléssel jellemzett időszakokban jelentősen magasabb tartalék kapacitás igénybevételre van-e szükség, mint az időjárásfüggő termeléssel kevésbé jellemzett (éjszakai) időszakokban. Az eredményeket az alábbi ábra mutatja.
Mint látható, a legmagasabb megújuló termelési decilist leszámítva egyértelműen pozitív a kapcsolat az időjárásfüggő termelési szint és a kiegyenlítő-szabályozási energia igénybevétele között: a legkisebb (feltehetően döntően éjszakai) termelési szinthez kapcsolódó átlagos kiegyenlítő-szabályozási energia igénybevételhez képest 2,3-szer nagyobb a 9. decilishez tartozó igénybevétel. Ugyanakkor az időjárásfüggők a naperőművi kapacitások túlsúlya miatt akkor termelnek többet, amikor a fogyasztási szint is magasabb, a nagyobb fogyasztástömeghez pedig nagyobb kiegyenlítő-szabályozási igény is társul. Így a magasabb megújuló termeléssel jellemzett időszakok magasabb kiegyenlítő-szabályozási energia igénybevételét inkább a magasabb fogyasztási szint magyarázza, mint a magas megújuló termelési szint.
A magyar múltbeli fejlemények tehát nem támasztják alá azt a hipotézist, hogy az időjárásfüggő áramtermelő kapacitások penetrációjának feltétlenül nagyon jelentős hazai rendszerszintű szabályozási tartaléknövekedéssel kell együtt járnia.
Ennek több magyarázata lehet.
Egyrészt az elmúlt időszakban folyamatosan fejlődött az időjárásfüggő termelés előrejelzése, egyre jobb előrejelzéseket készítenek a meteorológiai szolgálatok, és erre egyre jobb előre jelző modelleket építenek a piaci szereplők.
Egy további magyarázó tényező, hogy a harmonizált európai belső villamosenergia-piaci szabályok fokozatosan abba az irányba fejlődnek, hogy a piaci szereplők a valós időhöz minél közelebb tudjanak még korrigálni menetrendjükön, és az egyre jobban összekapcsolt és ezáltal egyre likvidebbé váló másnapi és napon belüli nagykereskedelmi piacokon még lekereskedhessék a frissített előrejelzések alapján adódó kiegyenlítetlenségüket. Így a valós időben a rendszerirányító által működtetett kiegyenlítő-szabályozási piacra egyre kevesebb kiegyenlítetlenség kezelése marad.
A menetrend pontos betartására ráadásul a szabályozás is egyre jobban ösztönzi az időjárásfüggő megújulókat. A kereskedelmi méretű időjárásfüggő megújuló termelők pontatlan menetrendtartásához kapcsolódó kiegyenlítő energiaköltségeket a szabályozás 2026-ig fokozatosan és teljesen a megújuló termelőkre terheli. Ez nagyon erősen ösztönzi a megújuló energiatermelési engedélyezési kört a menetrendtartási képessége javítására – azaz a kiegyenlítő energiaköltség minimalizálására, azonban az ilyen jellegű ösztönzés a háztartási méretű kiserőművi szegmensben ma teljesen hiányzik.
A fenti folyamatok abba az irányba hatnak, hogy egy-egy újabb megawatt naperőművi kapacitás fajlagosan egyre kisebb kiegyenlítő-szabályozási tartalékigényt generáljon.
A hazai tartalék kapacitások iránti igényre pedig közvetlenül csökkentően hat, hogy egy nemzetközileg olyan erősen összekötött villamosenergia-rendszer esetén, amilyen a magyar, a kiegyenlítéshez szükséges kapacitás- és energiaigény egy része nemzetközi kooperáció révén is igénybe vehető. A kiegyenlítő-szabályozási energia esetén ez ma már létező gyakorlat. 2022-ben például a fel irányú kiegyenlítő-szabályozási energia aktiválások 41 százalékát, a le irányú aktiválásoknak pedig 36 százalékát nemzetközi (IGCC) kooperáció keretében hajtotta végre Magyarország, azaz ezekben az esetekben hazai kapacitások aktiválására nem volt szükség.
A 2023. január 1-jétől bevezetett kiegyenlítő-szabályozási tartalékigény számítási módszertan már az IGCC-hatást is figyelembe veszi, a csökkenés így részben ennek is köszönhető. 2024 júliusától pedig továbblépünk a kiegyenlítő-szabályozási energiapiacok európai szintű integrációjában, és tovább erősödhet ez a hatás. További lehetőség lehet, hogy régiós kiegyenlítő-szabályozási kapacitáspiacokhoz csatlakozzunk, ezzel a hazai szabályozói kapacitáslekötési igény tovább mérsékelhető lenne. A csatlakozásunkra vonatkozó döntés ugyanakkor még várat magára.
A beépített időjárásfüggő villamosenergia-termelő kapacitás és a kapcsolódó szabályozási kapacitásigény közötti kapcsolatot nemzetközi adatok keresztmetszeti elemzése révén is vizsgáltuk. Az ENTSO-E Transparency platformon elérhető adatok alapján megnéztük, milyen kapcsolat áll fenn az éves átlagos lekötött szabályozási tartalék kapacitásnak az időjárásfüggő megújuló beépített kapacitáshoz viszonyított aránya, valamint az időjárásfüggő energiaforráson alapuló áramtermelésnek a fogyasztáshoz viszonyított aránya között. (Lásd az alábbi ábrán– az összehasonlításhoz szükség volt relatív mutatók képzésére, mivel nagyon különböző méretű piacokról van szó.)
Ez az elemzés azonban nem vezetett statisztikailag értelmezhető eredményre, mivel ezek az adatok nem érhetők el minden tagország esetén, így a kicsi elemszámú minta alapján nem tudtunk egyértelmű kapcsolatot megállapítani.
Összefoglalva: az biztosan állítható, hogy az időjárásfüggő megújulók többletkiegyenlítési feladattal járnak. A múltbeli hazai adatokból viszont az is látható, hogy a menetrendtartást ösztönző és támogató keretek fejlődésével ez a kiegyenlítési szabályozási igény fajlagosan csökken. Ennek köszönhetően az elmúlt időszak jelentős PV-kapacitásbővülése nem eredményezett jelentős kiegyenlítő-szabályozási kapacitásigény-növekedést.
Ahhoz, hogy a jövőben továbbra is hasonló dinamikával bővülhessenek az időjárásfüggő megújulók, fontos, hogy a menetrendtartás tovább javuljon, a nemzetközi kooperáció tovább bővüljön, így nem feltétlen lesz szükség jelentős hazai kiegyenlítő-szabályozási kapacitás bővítésre. Sőt, tovább javulhat a menetrendtartás az úgynevezett hibrid erőművek megjelenésével, ahol naperőművi vagy szeles kapacitások mellé energiatároló kapacitásokat is kiépítenek. Nemzetközi szinten egyre inkább ez a tendencia a jellemző.
Ha – jobb fogódzó híján – azt feltételezzük, hogy egységnyi beépített időjárásfüggő megújuló termelőkapacitás-növekedés 10 százalék többletszabályozási tartalékigény kiépítését vagy a meglévő szabályozási képesség mobilizálását teszi szükségessé, a 2040-es időjárásfüggő megújulóenergia-célok korábbi teljesítéséhez szükséges többlettartalék- vagy rugalmassági igény nem haladja meg a 800 megawattot. Arra, hogy ezt a szabályozási tartalékigény-növekményt milyen forrásból lehet és érdemes fedezni, a cikksorozat későbbi részében térünk vissza.
A ZöldÁram cikksorozat eddig megjelent cikkei: Zöldáram cikksorozat 1. , ZöldÁram cikksorozat 2. és ZöldÁram cikksorozat 3.
Portfóliónk minőségi tartalmat jelent minden olvasó számára. Egyedülálló elérést, országos lefedettséget és változatos megjelenési lehetőséget biztosít. Folyamatosan keressük az új irányokat és fejlődési lehetőségeket. Ez jövőnk záloga.