Rugalmassági piacépítés: karbonsemleges rugalmassági lehetőségek – ZöldÁram cikksorozat: 10. rész

Az időjárásfüggő áramtermelő kapacitások térnyerése a villamosenergia-ellátásbiztonság szempontjából két kritikus kérdést vet fel.

Az első, hogy az időjárásfüggő megújuló termelés nélküli időszakokban a villamosenergia-rendszer kínálati oldalán elegendő kapacitás áll-e rendelkezésre ahhoz, hogy a kereslet ezekben az időszakokban is maradéktalanul kielégíthető legyen hazai termelői kapacitások aktiválása és határkeresztező kereskedelem révén (rendszer-megfelelőség). Magyarország a határkeresztező hálózati összeköttetésekkel európai szinten az egyik legerősebben összekötött villamosenergia-rendszerrel rendelkezik, ez a kérdés ezért csak összeurópai elemzések révén válaszolható meg. 

Az átviteli társaságok európai szervezete (ENTSO-E) rendszeresen végez ilyen jellegű elemzéseket a szervezethez tartozó rendszerek, köztük Magyarország vonatkozásában is. Ezek arra utalnak, hogy az összeurópai dekarbonizációs törekvések, ennek részeként az időjárásfüggő megújulók gyors térnyerése és a fosszilis kapacitások fokozódó kivonása miatt a 2030-ig terjedő időszakban a kapacitáshiányos időszakok kockázata jelentőssé válik a kontinensen és Magyarországon is.  Ezen európai szintű kapacitásprobléma hazai következményeinek és az azok kezelésére vonatkozó lehetőségeknek az elemzése túlmutat ezen írás keretein. 

E cikk a megújuló áramtermelés térnyerésével kapcsolatos másik ellátásbiztonsági kérdésre koncentrál, azazhogy az időjárásfüggő termelés gyors penetrációja által okozott vagy felerősített hálózati és villamosenergia-rendszerbeli problémák kezeléséhez elegendő rugalmas reagálási képességű kapacitás áll-e rendelkezésre Magyarországon. A villamos hálózatokra csatlakoztatott időjárásfüggő termelői kapacitások terjedése ugyanis egyre nagyobb üzembiztonsági kihívás elé állítja az átviteli (TSO) és az elosztó (DSO) hálózatok üzemeltetőit. A jövőben ezeket a nehézségeket várhatóan tovább fogja növelni a fűtési rendszerek és a közlekedés egyre nagyobb mértékű villamosítása, valamint az energiaigényes iparágak térnyerése. 

 A felmerülő nehézségeket az alábbi három fő csoportba oszthatjuk: 

• Frekvenciaingadozás, amely a termelés és a felhasználási igények pillanatnyi kiegyenlítetlenségéből fakad. A probléma rendszerszintű, ezért kezelése a TSO feladata, amely erre a célra jól bejáratott szabályozási kapacitás- és energiapiacokat üzemeltet. 
• Hálózati szűkületek: a termelés és fogyasztás földrajzi elhelyezkedésének, valamint a villamos energiát szállító hálózati eszközök fizikai korlátainak következményei. Szűkületek az átviteli és az elosztó hálózatokon egyaránt előfordulhatnak. Kezelésük az adott hálózatot üzemeltető engedélyes feladata. 
• Feszültségingadozás: szintén a termelés és fogyasztás fizikai távolságából, valamint a hálózati és az arra csatlakoztatott termelő- és fogyasztó eszközök induktív és kapacitív jellemzőiből fakad. Feszültségproblémák elsősorban az elosztó hálózatokon jelentkeznek, kezelésük főleg a DSO-k számára kihívás. 

A Mavir a fenti problémák kezelésére jól fejlett, jelentős működési tapasztalattal rendelkező rendszerszintű szabályozási piacot működtet. 

Elosztói szinten a hálózati szűkületek és a feszültségingadozás okozta kihívásokra alapvetően háromféle válasz adható: (1) a hálózathasználat szelektív korlátozása; (2) a hálózati szűkületi pontok megerősítése új beruházásokon keresztül; illetve (3) megfelelő piaci árjelzések nyújtása a termelőknek és fogyasztóknak, akik reagálásukkal csökkentik a problémák mértékét (rugalmassági piac kialakítása). 

Mind a Mavir, mind az elosztó hálózati üzemeltetők problémakezelési lehetőségeit javítja, ha új rugalmassági képességek kiépítésére vagy meglévők piacra léptetésére kerül sor. Ezért megvizsgáltuk, hogy a megújulók térnyerése által várhatóan megnövekvő rugalmassági kereslet kielégítésére milyen főbb technológiai megoldások alkalmasak, és ezek milyen nagyságrendben és milyen költségen építhetők ki vagy vonhatók be a hazai rugalmassági piac kínálati oldalára. 

Az alábbi ábra mutatja be a jelenleg rendelkezésre álló és a 2030-ig potenciálisan piacra vihető rugalmassági kínálat alakulását technológiák szerint. 

A rugalmassági kínálat potenciális bővülésének becslése során a következő technológiai alternatívákat vettük figyelembe.

Új kereskedelmi energiatárolók

A MEKH adatközlése szerint 2023 februárban hét engedélyes 28 MW/37 MWh villamosenergia-tároló berendezést üzemeltetett a magyar villamosenergia-rendszerben. A kiépített hazai tárolói kapacitások a következő években várhatóan jelentősen bővülnek a már meghirdetett és a jövőbeli kormányzati tárolótámogatási pályázatok révén. Ez érinti mind az úgynevezett hálózati integrált, mind a kereskedelmi célú energiatároló kapacitásokat. Az előbbi esetében a 2022 júliusában az NFFKÜ által meghirdetett, 2022/MA/ETÁROLÁS/01 kódszámú pályázati felhívásán nyertes Mavir és elosztótársaságok 32,7 milliárd forint támogatás segítségével 38 MW/100 MWh tároló kiépítését vállalták 2025-re. Továbbá hálózati integrált energiatárolók átviteli és elosztói engedélyeseknél történő telepítésének támogatására 2023 áprilisában jelent meg az RRF-6.4.1-23 pályázat 58 milliárd forint támogatási kerettel. A pályázat eredményeként a kiíró 2025 május végéig 146 MWh hálózatilag integrált tároló kapacitás kiépítésére számít. 

A kiépülő hálózatilag integrált tárolói képesség tehát 2025 végére elérheti a 110 MW/246 MWh mennyiséget. Mivel a hálózati integrált tárolók nem használhatók kiegyenlítő szabályozásra és szűk keresztmetszet kezelésre, ezektől eltekintünk a rugalmassági kínálat becslése során, noha ezen berendezések nyilvánvalóan javítják a hálózati társaságok rugalmas reagálási képességeit. Figyelembe vettük viszont a piaci szereplők által megvalósítandó tároló berendezések támogatására 2023 májusában társadalmi konzultációra bocsátott pályázat tervezetét, amely 2026. május végéig mindösszesen 885 MWh új kereskedelmi tárolókapacitás megvalósítását ösztönzi 62 milliárd forint támogatás felhasználásával. A magyar villamosenergia-rendszerbe épített hálózati tároló berendezések tehát 2026 közepére-végére elérhetik az 581 MW/1168 MWh nagyságrendet.  

Igénybe vehető decentralizált fogyasztói rugalmasság

Az igénybe vehető decentralizált fogyasztói rugalmassági képességek felmérése céljából a Zéró Karbon Központ (ZKK) – az MVM-mel együttműködve – 2023 elején vizsgálta a kisfogyasztók által üzemeltetett fontosabb elektromos berendezések jelenlegi mennyiségét és villamos kapacitását, valamint ezek várható jövőbeni trendjeit. A vizsgálat a következő elektromos berendezésekre terjedt ki: elektromos gépjárművek, villamos vízmelegítők és hőszivattyúk. A potenciális rugalmassági kínálat részeként a kisfogyasztóknál rendelkezésre álló becsült villamos kapacitás 10 százalékát vettük figyelembe.   

Nagyfogyasztói rugalmasság

Publikus felmérés híján itt azon egyszerű és konzervatív feltételezésre támaszkodtunk, hogy a piacra bevonható nagyfogyasztói rugalmassági potenciál a vizsgálat időtávján mindenképpen eléri az igénybe vehető decentralizált, kisfogyasztói képességek mennyiségét. Valójában a nagyfogyasztói rugalmassági potenciál az így feltételezettnél feltehetően jóval magasabb.   

Időjárásfüggő megújuló erőművek szabályozási lehetősége

Az időjárásfüggő megújuló erőművek termelése a kapcsolódó inverterek távvezérlése révén önmagában is gyorsan és rugalmasan változtatható, többnyire persze elsősorban leszabályozási irányban. Ezen szegmens rugalmassági kínálatának becslése során azt feltételeztük, hogy 2030-ig a minden évben az újonnan létesülő kereskedelmi méretű naperőművi kapacitás 10 százaléka lesz képes rugalmassági képesség felajánlására. Ez 2023-ra például 357 MW naperőművi rugalmassági képesség feltételezését jelenti. A Mavir adatközlése szerint 2023 júniusában már 954 MW időjárásfüggő megújuló erőművi kapacitás – ebből 321 MW aFRR, 454 MW mFRR 12,5, és 179 MW mFRR akkreditációval rendelkezik – akkreditációjára került sor, azaz a 10 százalékos feltételezésünk meglehetősen konzervatív. Az időjárásfüggő megújuló erőművek rugalmassági képességének kérdésével ezen sorozat külön cikkében is foglalkozunk.

Új gázerőművek

A kormány 2027 végéig három kombinált ciklusú, nagy kapacitású gázerőmű (CCGT) megvalósítását tervezi, melyek együttes kapacitása eléri az 1648 MW-ot. Az ilyen erőművek rugalmassági szolgáltatások nyújtására kiválóan alkalmasak. Ezért a rugalmassági kínálat becslésénél ezen lehetőséggel is számoltunk, a tervezett kapacitások 70 százalékát véve figyelembe rugalmassági potenciálként. A gázerőművek természetesen nem tekinthetők karbonsemleges rugalmassági lehetőségnek, hiszen igénybevételük üvegházgáz-kibocsátással jár. 

Arra vonatkozó becsléssel is rendelkezünk, hogy a fenti rugalmassági képességek kiépítése új berendezések esetén (energiatárolók, CCGT erőművek), illetve meglévő termelői vagy fogyasztói berendezések rugalmassági képességének piacra léptetése esetén milyen beruházási költségekkel jár. 

A jelentős nemzetgazdasági hasznot ígérő gyorsított megújuló áramtermelési program megvalósítása tehát ki kell hogy egészüljön egy átgondolt és következetes rugalmassági piacépítési programmal. Ez garantálhatja, hogy a megújulók hálózati és piacintegrációja az energiaellátás-biztonság magas szintjének fenntartása mellet valósuljon meg.   

A rugalmassági piacépítés során a következő szempontok érvényesítése kiemelten fontos. 

Költséghatékonyság

Mint láthattuk, az időjárásfüggő megújulók terjedése által becsült többlet rugalmassági kereslet kielégítésére több, jelentősen eltérő költségű technológiai alternatíva is rendelkezésre áll. Éppen ezért fontos, hogy a piacépítés egyes technológiák célzott támogatása helyett lehetőleg a különféle rugalmassági képességek piacra léptetését ösztönözze költséghatékony és technológia semleges módon. A piaci megoldások, mint a rendszerszintű szabályozási piac fejlesztése vagy az elosztói rugalmassági piaci beszerzések elindítása, valamint különféle versenyeztetési eljárások megfelelő intézményként szolgálhatnak a költséghatékony alternatívák piacra lépésének támogatásában. 

Régiós piacintegráció

A hazai rugalmassági piacépítést célszerű az uniós, illetve a régiós piacintegráció kereteibe helyezve, annak előnyeit kihasználva végrehajtani. Az önellátásra törekvés ezen a területen is feleslegesen költséges megoldás lehet a fogyasztók számára, ami káros a nemzetgazdasági versenyképesség szempontjából. 

Zéró megújuló energiaveszteségre törekvés 

A rugalmassági lehetőségek eltérő sajátosságokkal bírnak klímavédelmi és energiaszuverenitási szempontból. A megújuló áramtermelés gyorsított fejlesztése mellett elsősorban energiaszuverenitási és klímavédelmi előnyök szólnak, de ezen előnyöket csökkenti, ha az időjárásfüggő megújulók kiszabályozását gázos erőművekkel végezzük, hiszen ez üvegházgáz-kibocsátáshoz és gázimport növekedéshez vezet. A megújuló erőművek (le)szabályozása pedig lényegében már megtermelt megújuló energia „kidobását” jelenti. 

A fogyasztói rugalmassági képességek szabályozási célú alkalmazásának hatása az energiaszuverenitásra és klímavédelemre igen eltérő lehet: például a villanybojlerek a megújuló villamos energia hőtárolási megoldásának tekinthetők, azaz igénybevételük klímavédelmi és energiaszuverenitási szempontból kedvező lehet, miközben előfordulhat, hogy nagyfogyasztók fosszilistüzelőanyag-bázison ajánlanak fel szabályozási kapacitást. Ugyanakkor a villamosenergia-tároló berendezések egyértelműen azt a célt szolgálják, hogy a megtermelt megújuló energiát eltároljuk, és alkalmas időben felhasználhassuk. A rugalmassági képességek piacra segítése, igénybevétele és kompenzálása kapcsán tehát indokoltabb a klíma- és energiaszuverenitási szempontból kedvezőbb alternatívák preferálása. 

Háztartási méretű kiserőművek (HMKE) integrációja 

Miközben a kereskedelmi méretű megújulók piaci integrációja jól halad, a háztartási méretű kiserőművek termelési jellemzőinek gyűjtése, elemzése, az ezen eszközök piaci integrációját segítő ösztönzők kialakítása és alkalmazása idehaza gyerekcipőben jár. Ezért a HMKE integráció elősegítésére külön piacépítési alprogramot érdemes kidolgozni és megvalósítani. Ez többek között méréssel, közcélú adatbázis létrehozásával, ösztönző elszámolási szabályok megalkotásával, aggregációs és energiaközösségi megoldások kialakításával kapcsolatos feladatokat foglalhat magában. 

Ösztönző hálózati tarifaszabályozás

Annak érdekében, hogy a rugalmassági piac keresleti oldalát reprezentáló hálózati társaságok érdekeltek legyenek a rugalmassági piacépítésben, meg kell szüntetni a rugalmassági képességek beszerzésével kapcsolatos költségeik megtérülésével, illetve az ezáltal elvesztett tőkemegtérülésükkel kapcsolatos bizonytalanságokat. A mai hálózati tarifaszabályozási környezetben a hálózati problémák fizikai eszközökbe történő beruházások révén történő kezelése jellemzően jövedelmezőbb a társaságok számára annál, mint ha a probléma kezelésére rugalmassági szolgáltatást vennének igénybe piaci alapon. Az elosztói rugalmassági piacok nem életképesek, ha az elosztók nem érdekeltek a rugalmassági szolgáltatások piaci alapú beszerzésében.

Végül az alábbi táblázat összefoglalja, hogy a fenti rugalmassági képességekkel rendelkező piaci szereplők piacra jutását jelenleg akadályozó szabályok eltávolítása, illetve a számukra hiányzó ösztönzők kialakítása mely esetekben lenne szükséges. 

A megújuló áramtermelés gyorsított térnyerése Magyarországon nemzetgazdasági szinten megtérülő, energiaszuverenitásunkat fókuszáltan erősítő program lehet. A végrehajtása ugyanakkor azt igényli még, hogy az új és meglévő rugalmassági képességek piacra lépését segítendő kiépüljön egy szisztematikus rugalmassági piac. Ennek a szabályozási és intézményi építkezésnek a kulcsfontosságú elemei hazánk régiós szabályozási kapacitáspiaci integrációja, az elosztói rugalmassági piacok tényleges működésének megteremtése, az új rugalmassági piaci szereplők piacra lépését segítő Mavir termékfejlesztés, a működőképes független aggregátori és energiaközösségi modellek véglegesítése és egy, a HMKE-k rendszerintegrációját ösztönző komplex intézkedéscsomag megvalósítása.

A ZöldÁram cikksorozat eddig megjelent cikkei: Zöldáram cikksorozat 1., ZöldÁram cikksorozat 2., ZöldÁram cikksorozat 3., ZöldÁram cikksorozat 4., ZöldÁram cikksorozat 5., ZöldÁram cikksorozat 6., ZöldÁram cikksorozat 7., ZöldÁram cikksorozat 8. és ZöldÁram cikksorozat 9.