Új kutatás érkezett a napelemekről, ez minden tervünket megváltoztathatja

„Több év meteorológiai paraméterei alapján megtanítottuk a mesterséges idegsejt hálózatunkat – egy matematikai eljárást – arra, hogy adott külső körülmények esetén bemutassa, milyen napenergia-, szélenergia-termelésre és milyen villamosenergia-igényre lehet számítani” – mondta Aszódi Attila a közelmúltban publikált kutatásról, amely során szolgálatba állították a gépi tanulást, a mesterséges neurális hálózatokat is. 

A modellnek köszönhetően demonstrálható a jövő villamosenergia-igényének órás felbontású alakulása, továbbá az is, hogy az hogyan fedhető le a jövőben tervezett erőművekkel.

Saját piacukat kannibalizálhatják

„Nagyon érdekes eredmény, hogy a naperőművek 6000-8000 megawatt  beépített kapacitás fölött – ipari, hálózati léptékű villamosenergia-tárolás nélkül – elkezdik kannibalizálni a saját piacukat: mivel a naperőművek mindig ugyanabban az időszakban működnek, az említett kapacitás felett az év sok órájában nem tudjuk elhasználni mindazt a villamos energiát, amit előállítanak” – részletezte Aszódi Attila, aki úgy véli, hogy ilyenkor kénytelen lesz a rendszerirányító a naperőművek termelését visszafogni, egyes egységeket lekapcsolni.

Az is fontos tapasztalat, hogy a nagy megújuló kapacitások ellenére sok olyan helyzet van, amikor a nagy beépített erőművi kapacitás ellenére sem fedezhetők a fogyasztói igények, amikor egyszerre nem süt a nap, és nem fúj a szél. Ezeket nevezzük a német kifejezés alapján Dunkelflaute, magyarul sötétszélcsendes állapotoknak. Ilyenkor az áramellátást teljesen más forrásokból kell biztosítani. A korábbi vizsgálatok azt mutatták, hogy a környékbeli országok is hasonló energetikai fejlesztéseket terveznek, így ha a mostani energiapolitikai tervek valósulnának meg, akkor sajnos arra sem lehet számítani, hogy majd a környékbeli országokból importált árammal segítjük ki az éppen hiányzó hazai forrásokat.

Aszódi Attila szerint, ha Magyarország nem lesz körültekintő, akkor könnyen kerülhet olyan helyzetbe, hogy ezek az időszakok jelentős ki nem szolgálható villamosenergia-igénnyel párosulnak. Ez pedig a fogyasztók folyamatos ellátását veszélyeztetné. A tényezők alapján csak az atomerőművek és a megújuló források hatékony együttműködése biztosíthatja a megfelelő villamosenergia-rendszert, azonban ehhez elengedhetetlen a gondos műszaki tervezés – magyarázta a szakértő. 

Gyakori sötétszélcsend

A magyar kutatók Aszódi Attila vezetésével részletesen vizsgálták a sötétszélcsendes állapotok éves előfordulási gyakoriságát, eloszlását az elmúlt 42 évben. Megállapították: „2, 3 vagy 4 órás sötétszélcsendekből – ha 5 százalék vagy az alatti értéken definiáljuk a nap- és a szélerőművek betáplálását ezekben az időszakokban – 20-25-30 darab is előfordul évente. 10 óra hosszúságú sötétszélcsendekből évente 7-8 darab található, de még a 15 órát meghaladó hosszúságú ilyen állapotok is 3-5 alkalommal történnek meg” – összegezte a volt államtitkár. Találtak olyan évet is az elmúlt négy évtizedben, amikor 35, 39 vagy akár 61 óráig is tartott egy adott Dunkelflaute-esemény Magyarországon.

Ezek a kedvezőtlen állapotok itt, a Kárpát-medencében gyakoribbak, mint a szakirodalom szerint Németországban vagy Belgiumban. Ebből az következik, hogy ezekre a helyzetekre fel kell készíteni a villamosenergia-rendszert, és olyan más erőműveket – jellemzően atomerőműveket – is kell tenni az erőművi mixbe, amelyek képesek folyamatosan, az időjárástól függetlenül termelni

– fogalmazott az Indexnek Aszódi Attila, aki úgy folytatta: a német zöld energiastratégia ezekre a helyzetekre gondolta a földgáztüzelésű erőműveket beépíteni a rendszerbe, de az ehhez szükséges földgáz rendelkezésre állása romlott, az ára pedig jelentősen növekedett az orosz–ukrán háború következtében. Így a földgázellátási korlátok miatt Európában most a legrosszabb tapasztalható:

„Amikor nem fúj a szél, feltekerik a szénerőműveket, ami sok mindennek nevezhető, de klímavédelmi szempontból kedvező megoldásnak biztosan nem. Németország jelenleg barnaszén és feketeszén segítségével egyenlíti ki a megújulók ingadozásait, hatalmas szén-dioxid-kibocsátások árán” – világított rá.

Amikor a távolabbi jövőbe tekintünk, és az ingadozó megújuló forrásokból származó problémákra hívjuk fel a figyelmet, akkor kerülnek elő a hidrogén melletti érvek. Ugyanakkor azt látni kell, hogy a hidrogénalapú energiatárolás jelenleg fejlesztés alatt álló technológia, és rendkívül drága. Egyelőre senki nem tudja, hogy mikor sikerül az ipari villamosenergia-tárolásba bevonni. Nem az a lényeg, hogy az embernek ötletei legyenek, hanem az, hogy meglegyen a recept, hogyan használja fel ezeket az ötleteket – Malcolm Gladwell nyomán.

Nagyon fontos, hogy az egyes országok, így Magyarország erőművi portfóliója is nagy gonddal, a technikai feltételek figyelembevételével kerüljön kialakításra, hogy a folyamatos áramellátás feltételeit a jövőben is lehessen biztosítani

– ismertette eredményeiket Aszódi Attila, aki úgy véli, hogy az energetikában, mint ahogy más területeken is, a beruházásokhoz pénz kell, ebből pedig nem rendelkezünk végtelen forrásokkal. A technológiák választásánál tehát nagyon fontos kitérni a gazdasági kérdésekre, így a beruházások megtérülésére is. 

Más, korábban végzett szimulációik azt mutatják, hogy a hálózathoz csatlakozó akkumulátortelepek jól kihasználhatók rövid távú energiatárolásra, de a hosszabb időszakok áthidalására nem alkalmasak. A szomszédos országokban meglévő szivattyús tározós vízerőművek nagy flexibilitást visznek be az ottani áramellátó rendszerbe, főleg Ausztria rendelkezik hatalmas ilyen kapacitásokkal, de Szlovákia, Románia, Szerbia, Szlovénia területén is vannak ilyen létesítmények. Magyarországon sok szivattyús tározós vízerőműre fizikailag nincs lehetőség, ugyanakkor az tény, hogy egy-két ilyen erőmű, akár már 500-600 megawatt egységenkénti kapacitással, hatalmas segítség lenne az ingadozások kiegyenlítésében.

Ez nem atomlobbi, ezek a tények

A kutatók megállapították, hogy ha a mostani, közel 3000 megawatt ipari naperőművi kapacitás ötszörösére rúgó, 15 000 megawattos napenergia-kapacitás és a jelenlegi, 320 megawattos szélenergia-kapacitás nagyjából a tízszerese, 3000 megawatt szélerőmű lenne a rendszerben, akkor is csak 42 százalékig emelhető a karbonsemleges villamosenergia-termelés értéke Magyarországon. Ugyanakkor ez kevesebb mint a fele annak a közös európai uniós célkitűzésnek, miszerint a karbonsemleges villamos energia részarányát 90 százalékra kell emelni.

Az atomenergia ugyanúgy karbonsemleges áramtermelési mód, mint a megújulók – ezt maga az Európai Bizottság is elismerte. Az a hatalmas különbség, hogy az atomerőművek termelése gyakorlatilag független az időjárástól, és sokkal nagyobb a kihasználási tényezőjük: amíg 1000 megawatt naperőművi kapacitás Magyarországon nagyjából 1,5 milliárd kilowattóra villamos energiát állít elő évente, addig egy 1000 megawattos atomerőművi kapacitás 8 milliárd kilowattóra környékén termel.

„Az atomerőmű zsinórtermelő, vagyis képes folyamatosan a névleges teljesítményén termelni. Ehhez képest a nap- és szélerőművek az időjárástól függően folyamatosan változtatják a teljesítményüket. Kombinálni kell ezeket a forrásokat a villamosenergia-rendszerben ahhoz, hogy az jól működtethető legyen” – emelte ki Aszódi Attila.

A kutatás eredménye egyértelmű: csak a napenergia, szélenergia és az atomenergia kombinálásával lehet Magyarországon egy olyan rendszert építeni, amellyel az képes a karbonsemleges villamosenergia-termelésre vonatkozó EU-s célokat elérni.

Nagyon jól tette Magyarország, hogy más, hasonló gondolkozású országokkal, például Franciaországgal közösen fellépett annak érdekében, hogy a zöld beruházások finanszírozását célzó ún. taxonómiarendeletbe kérte beépíteni a megújulók mellett az atomenergiát is

– jelezte a Műegyetem professzora, aki szerint a tanulmányukban ismertetett kutatási módszer alkalmas arra, hogy más összetételű villamosenergia-rendszereket is elemezzenek, alkalmazható más országokra is, ahol jelentősen mások a meteorológiai viszonyok, így az ottani meteorológiai és villamosenergiarendszer-adatokkal újra meg kell tanítani a neurális háló modelleket annak érdekében, hogy a kutatási módszer ott is alkalmazható legyen. 

„Nem utolsósorban az általunk kidolgozott módszer továbbfejlesztése arra is alkalmas lehet, hogy a hazai nap- és szélerőműpark – jelenleg meglehetősen nagy hibával működő – termelés-előrejelzési módszereit továbbfejlesszük annak érdekében, hogy a kiegyenlítő energia mennyisége és költségei csökkenjenek, és egy jobban működő, flexibilisebb rendszert kapjunk” – fűzte hozzá Aszódi Attila. 

(Borítókép: Branstetter Sándor / MTI)