Augusztus végén látott napvilágot a hír, hogy 2024 nyári időszakában közel háromszor annyi olyan nap akadt, amikor a Paksi Atomerőmű termelését csökkenteni kellett feltételezhetően a masszív naperőművi termeléshez való alkalmazkodás miatt, mint egy évvel korábban.

A visszaterhelésre főként a túltermelés okozta üzemzavarok és a negatív áras helyzetek kivédése miatt van szükség akkor, amikor nincs mód a felesleg exportjára, vagy eltárolására. El kell kerülni azt, hogy az áramtermelő fizessen az áramot felhasználónak, vagy, hogy országos áramkimaradás legyen.

Magyarország nem véletlenül építi klímasemlegességi terveit a nap és az atomenergiára, hiszen mindkét áramtermelési technológia dekarbonizált, a leginkább megfelel a természetes adottságainknak, azaz annak, hogy jó a napenergia potenciálunk és az évekre eltárolható fűtőelemeknek köszönhetően, az atomenergia ellátásbiztonsági szempontból hazai forrásnak számít. Így a hazai dekarbonizált áramtermelésünkre alapozva válságállóbbak lehetünk, kimaradhatunk az energiaforrásokért való tülekedésből növelve a szuverenitásunkat. Az 1. ábra pontosan ezt a helyzetet demonstrálja Németország példáján. Hogyan csökkent az export képesség és hogyan növekedtek az áramimport csúcsok az atomerőműveik fokozatos leállítása eredményeként.

1. ábra – A német havi áramexport-import mérleg alakulása az időjárásfüggő megújuló termelés kapacitásnövekedésével és az atomerőművek leállításával párhuzamosan. Míg az átlagos export potenciál lefeleződött (5,375 TWh/hónapról 2,50 TWh/hónapra), az áramimport csúcsok több, mint ötszörösükre nőttek az utóbbi négy évben 2019. májusához képest (0,7 TWh/hónap-ról 3,8 TWh/hónap-ra). Forrás: energy-charts.info/Entso-E

Ebben a helyzetben kifejezetten problémás, hogy az egyik dekarbonizált áramtermelési ágazat miatt (naperőművek) vissza kell terhelni egy másikat (atomerőmű), ráadásul az olcsóbbat és azt, amelyiknek mindez műszakilag sem tesz jót. Kétségtelen, hogy a magyar villamosenergia rendszer harmonikus működése érdekében a fentiekre mielőbb megoldást kell találnunk.

A negatív áramárak lassan normalitássá válnak a nap- és szélerőművek dominálta piacokon

A Nemzetközi Energiaügynökség 2024-es adatai szerint (IEA, Electricity Mid-Year Update July 2024), jelentősen megnőtt a negatív nagykereskedelmi áramárak gyakorisága a világ azon régióiban, ahol az időjárásfüggő szél- és naperőművi áramtermelésnek magas a részesedése a villamosenergia termelési mixben. Például Dél-Ausztráliában az év napjainak 20%-a (73 nap), Dél-Kaliforniában és Texas-ban több, mint 5%-a (18 nap) már a negatív áras időszak. De Európa, ezen belül elsősorban Németország is felzárkózóban van. Itt az év napjainak 20%-ban – tehát 73 napon át – előfordulnak legalább 1 órás negatív áras periódusok.

Mi a negatív ár? Ahogy említettük, a villamosenergia-piacokon a kínálatot és a keresletet folyamatosan egyensúlyban kell tartani, legtöbbször korlátozott tárolókapacitás mellett. Ha ezzel egyidejűleg a keresleti oldalon is elégtelen a rugalmasság (nincs fogyasztói csoportokon alapuló tervezett fogyasztás), akkor ez olyan helyzetekhez vezethet, amikor a villamos áram termelője hajlandó fizetni is a vásárlónak azért, hogy vigye el áramot. Ezt pedig azért teszi, mert így még mindig kisebb kárt szenved, mintha leállítaná az erőművet, vagy lekapcsoltatná a szél-, vagy naperőművét a hálózatról. Emellett a határkeresztező vezetékhálózatok limitált kapacitása is súlyosbíthatja a problémákat. Az áramfelesleg exportja és importja ellehetetlenülhet hálózati torlódás, vagy korlátozott elérhetőség miatt, ami súlyosbíthatja a negatív árral összefüggő szimptómákat.

Tény, hogy a negatív ár bizonyos értelemben fontos piaci jelzés, indikátora annak, hogy csökkenteni kell a termelést és növelni az áramtárolást. De amíg a támogatott áron és prioritizált áramátvétel mellett működő nap- és szélerőművek könnyebben átvészelik ezeket a negatív áras periódusokat, a tisztán piaci alapon működő hagyományos erőművi szektor likviditását ezek a periódusok folyamatosan rombolják. Érdekes, hogy általában mindenki az idősebb hagyományos erőműveket hiszi rugalmatlan működésűnek, de a tetőtéri napelem modulok és régebbi szélturbinák termelése sem csökkenthető, így nem reagálnak az árjelzésekre. Azokra a szabályozhatóan működő földgáz és a széntüzelésű erőművek reagálnak leginkább, mindezzel az új éra veszteseivé is téve magukat.

A negatív áras periódusok aránya nem állandó, hanem az időjárásfüggő áramtermeléssel arányban növekszik (2. ábra).

A negatív áras órák aránya 2024 első félévben Dél-Kaliforniában 20% felett volt, ami több mint háromszorosára növekedett a 2023 első félévében mért 7%-hoz képest. 2024 áprilisában a nagykereskedelmi árak Dél-Kaliforniában és a Texas Panhandle térségben az esetek 40%-ában negatívak voltak. Dél-Ausztráliában ez az arány 18% volt. Ezekben a régiókban ma már sokkal gyakoribbak az egy napon belüli negatív árú intervallumok, mint az, hogy egy nap teljes egészében csak pozitív áras legyen. Dél-Ausztrália ott tart, hogy nemcsak az áram importjáért, hanem exportálásáért is fizet.

De nem túl örömteli a helyzet Európában sem. Itt is megdőltek a negatív áresemények maximális időtartamainak rekordjai 16 országban, köztük Svédországban, Finnországban, Észtországban, Lettországban, Litvániában, Hollandiában, Lengyelországban, Szlovéniában és Norvégiában. Spanyolországban idén következett be először, és nálunk Magyarországon is egyre gyakrabban megfigyelhető. A 2023-as évben 74 óra volt a negatív áras időszak hossza nálunk, a Portfolio számítása szerint 2024 szeptember végéig már elértük a 187 órát. Ha nem csak a negatív, de a közel nulla áras órákat is hozzászámoljuk, akkor idén már 327 óránál tartunk, ami 2,6-szorosa a tavalyi egész éves 127 órának.

2. ábra - A negatív áresemények valószínűségének változása 2019 és 2024 között néhány magas nap- és szélerőművi kapacitású régióban. Forrás: IEA, Electricity Mid-Year Update 2024, ábra: Klímapolitikai Intézet

A negatív áras periódusok elkerüléséért itthon is van mit tenni

Az EU-s és a hazai energia- és klímapolitikai vállalásaink célszámait, a technológiai megvalósítás útját, annak időbeli ütemezését a felülvizsgálat alatt álló Nemzeti Energia és Klímaterv részletezi (NEKT). Eszerint a megújuló villamosenergia-termelés a jövőben is a naperőművi (PV) áramtermelés bővítésére összpontosít. Ennek három oka van: ehhez megfelelőek a klímatikus adottságaink, a naperőműveknek nincs üzemanyag költsége (a napenergia ingyen van), a termelési költség már szinte támogatás nélkül piaci alapon is versenyképes lehetne. Egyelőre azonban ezek az árak támogatottak, a megújuló áramtermelésre vonatkozó EU-s kötelező átvételi tarifa (KÁT) alapján. Míg a Paksi Atomerőmű 12-13 Ft-ért állít elő 1 kWh áramot, egy naperőmű támogatással 47 Ft-ot kap. Ez átlagosan 25 Ft-tal haladja meg a piaci árat január és május között. Nem volt rossz üzlet tehát a naperőmű építés a KÁT szabályozás hatálya alatt. Igaz, hogy időközben volt már pár METÁR tendereztetés is alacsonyabb támogatással, de a ma működő naperőművek nagy többsége a KÁT körbe tartozik. Ennek köszönhetően a naperőművi és lakossági napelempark (PV) beépített kapacitása a 2018-as 340 MW-ról mára lassan eléri a 7000 MW-ot (hússzoros növekedés), ami a felülvizsgált NEKT szerint 2030-ra 12000 MW körül lesz.

A szélerőművi ágazatban is növekedés várható a felülvizsgált NEKT szerint, bár a beépített kapacitás nem emelkedik majd olyan mértékben, mint a PV esetében. A jelenlegi kb 330 MW-ról 1000 MW-ra növekszik majd 2030-ig, 2040-re 2000 MW a terv, 2050-re pedig 3000 MW. Ha ehhez hozzáadjuk a 2030-as évek elején várhatóan még üzemben lévő hagyományos (atom-, gáz-, biomassza/hulladék) erőműveink teljesítményét, ami várhatóan közel 8000 MW, akkor azt kapjuk, hogy 21000 MW-nyi beépített kapacitás fog szemben állni a 8600 - 9300 MW-ra becsült napi csúcsfogyasztással szemben. Látható, hogyha a 13000 MW időjárásfüggően termelő nap- és szélerőmű kedvező meteorológiai helyzetben maximum közeli teljesítménnyel működik, az önmagában a napi csúcsigényünk másfélszeresét tudja majd produkálni. A napi villamosenergia fogyasztás ritmusában egyre erőteljesebbé válik az ún. „kacsagörbe” (duck curve) jelleg, azaz eltűnik a reggeli csúcs a naperőművi termelés gyors felfutása miatt, és napnyugtakor megjelenik egy nagyon erős igénynövekedés a naperőművi termelés gyors csökkenése és a világítással jelentkező fogyasztás növekedés miatt (3. ábra).

3. ábra – A tipikus „kacsagörbe” úgy alakul ki, hogy a napelemek jellegzetes időbeli eloszlású napi áramtermelése nem jelenik meg az össztermelésben, azt a rendszerirányító nem tudja jelenleg prediktálni, csak utólag számszerűsíthető. Forrás: Duck curve - Wikipedia, ábra: Klímapolitikai Intézet

Ebben a helyzetben a KÁT szabályozásnak megfelelően a naperőművek termelése prioritást kap és a Paksi Atomerőmű termelését, majd később a 2030-as évek elején üzembe lépő Paks-2 Atomerőművet a földgáztüzelésű erőműveinkkel együtt ehhez kell igazítani. A baj ezzel annyi, hogy a Paksi Atomerőmű alaperőmű, zsinóráram termelésre tervezték. A zsinóráramot a legalacsonyabb önköltségű, folyamatosan rendelkezésre álló erőművekkel gazdaságos termeltetni, magas kihasználtsággal. Ez a garancia a megfelelő ellátásbiztonságra és egyben a megfizethető árú villamosenergia ellátásra. Ha a zsinórtermelők nem működhetnek maximális kihasználtsággal, az önmagában a villamosenergia árának a növekedését eredményezheti. A visszaterhelések pedig nem, hogy nem kedveznek az erőmű műszaki állapotának, de kockázatot jelentenek a tervezett második üzemidő hosszabbítási ciklus megvalósíthatóságára. Jó hír, hogy Paks-2 már flexibilisebb lesz és képes lesz menetrendtartó működésre.

Miután a villamosenergia termelésnek és az importnak együtt minden időpillanatban meg kell egyeznie a fogyasztással, a hazai időjárásfüggő áramtermelés további növelése nem képzelhető el a kiegyenlítő-, tároló kapacitások lényegi növelése nélkül. Ne felejtsük el, hogy a tervszerű energiagazdálkodást a fogyasztás tervezhető kielégítésének az igénye hozta létre. Ezért indultak a magyar villamosenergia rendszer rugalmasságát növelő projektek. Ezért épül a kiegyenlítésre alkalmas három modern kombinált ciklusú földgáztüzelésű erőművi blokk a Mátrai-, és a Tisza II Erőmű területén, és a tárolásra alkalmas egy, vagy két szivattyús tározós vízerőmű Borsodban, és/vagy a Mátrai Erőmű telephelyén. Ezért épülnek majd ipari akkumulátor telepek, mellyel dekarbonizáltan lehet jelentős mennyiségű áramot tárolni. Ezt a célt szolgálják a Napenergia+ típusú pályázatok is, megnyitva a lehetőséget a háztáji napelemes áramtermelés fölöslegének akkumulátoros eltárolására. Csak ki ne fussunk ki az időből! A 24. órában vagyunk. Miután a megújuló áramtermelés mellett hosszabb távon is szükség van a hagyományos erőművi szektorra, az ellátásbiztonság jövőbeni fenntartása érdekében számukra is biztosítani kell a hosszú távú tervezés lehetőségét.