A Vízenergia: Karbonmentes Termelés, Típusok és Jövőbeli Kihívások

A klímavédelmi szempontból és a világ energiaellátásában egyaránt egyre fontosabb szerepet kapnak a megújuló energiaforrások. A víz nem csupán éltető elem, a földi élet létrejöttének és fenntartásának alapja, de fontos energiaforrás is. Igaz, valójában elsősorban a Nap energiáját közvetíti: a Nap az, ami energiájával folyamatos mozgásban tartja. A nap- és a szélenergia elmúlt évekbeli előretörésének ellenére a világ teljes megújulóenergia-termelésének 60 százalékát még mindig vízerőművek állítják elő. Karbonmentes működésük, kiszámítható és stabil teljesítményük miatt a vízerőművek fontos szerepet tölthetnek be a klímacélok elérésében.

A Vízenergia Hasznosításának Története és Működési Elve

A vízenergia a legrégebb óta kiaknázott tiszta, szén-dioxid-kibocsátástól mentes megújuló energiaforrás. Hasznosításának története évezredekre nyúlik vissza. A közvetlen hasznosítás legegyszerűbb példája a faúsztatás vagy az olyan, pusztán a folyók sodrását kihasználó egyszerű közlekedési eszközök, mint a tutaj és a bárka. Már az ókorban felfedezték ugyanakkor, hogy az áramló víz által meghajtott eszközök is felhasználhatóak munkavégzésre. Az ehhez létrehozott mechanikai szerkezetek legkorábbi példája az öntöző- és a vízkerék. A vízkereket az emberiség legalább az i.e. 4. évszázadtól kezdve ismeri és használta különböző célokra - akár egészen bonyolult gépezetek működtetésére is. Ilyenek voltak a különböző vízi- és fűrészmalmok és a vaskohók fújtatóit és a hámorok vasverő kalapácsait működtető szerkezetek.

A vízerőművek a vízfolyások, tavak, tengerek mechanikai energiakészletét villamos energiává (régebben közvetlenül mechanikai energiává) alakító műszaki létesítmények. A közös mindegyikben az, hogy a vízfolyások, tavak, tengerek víztömegének mozgási energiáját alakítják villamos energiává. Az alap itt is az áramló víz és a mozgási energiájával megforgatott vízkerék - illetve ennek továbbfejlesztett és sokkal hatékonyabb változataként turbina. A hasznosítható energia növelése érdekében a vizet duzzasztják, esetleg tárolják, és a vízerőtelepen a turbinákra ejtik, amelyek generátort hajtva termelnek villamos áramot.

A Vízerőművek Alapvető Típusai

Felépítése és működési elve alapján többféle vízerőmű létezik. A folyóvizek energiáját kiaknázó létesítmények három alapvető típusba sorolhatók:

1. Tározás nélküli folyami erőműrendszerek: Ezekben a villamosenergia-termelést a folyó meglévő vízhozama és esése adja. Az erőművek e típusa a vízfolyások természetes áramlása révén termel villamos energiát. Jelentős részük a hagyományos patakmalmokhoz hasonlóan működik. A patak, folyó vizének csak egy részét vezetik egy oldalcsatornán (“üzemcsatorna”), vagy akár egy föld alatti csővezetéken” a vízkerékhez/turbinához, majd a vizet egy újabb csatornán visszavezetik az eredeti víztestbe.

2. Tározással kombinált, tározós vízerőmű: Ez alacsony áramfogyasztáskor tározza a vizet, megnövekedett fogyasztáskor pedig leengedi. A gát mögött tárolt vizet az erőmű szükség szerint használhatja. A folyók vizét gátakkal rekesztik el, majd rávezetik a vízturbiná(k)ra, ami meghajtja a villamos áramot fejlesztő generátort. A legnagyobb folyami erőművek ebbe a típusba tartoznak.

3. Szivattyús-tározós vízerőmű (SZET): Ez különböző tengerszintmagasságokon lévő tározók rendszere, amely kiegészítő termelést tesz lehetővé fogyasztási csúcsok idején. Ezek az erőművek valójában nem termelnek energiát, hanem mindössze tárolják azt. Amikor a rendszerben túltermelés van (vagy amikor épp olcsó az áram), elektromos energiával egy magasabban fekvő tározóba szivattyúzzák a vizet. Amikor pedig a nap- és szélerőművek keveset termelnek, a felső víztározóból áramtermelő turbinákon át az alsó víztározóba eresztik azt a vizet, kihasználva a víztömeg helyzeti energiáját.

Végül, röviden szólni kell a tengerek áramlását, az ár-apály áramlást és a hullámenergiát hasznosító erőművekről is. Ezek nem tartoznak a szó szerinti vízerőművek közé, mégis megegyező elven működnek.

Hogyan Működik egy Hagyományos Vízerőmű?

A vízerőművek a víz energiáját hasznosítják, és egyszerű mechanikát alkalmaznak az elektromos árammá alakítására. A vízerőművek valójában egy meglehetősen egyszerű koncepción alapulnak - a gáton átfolyó víz megforgat egy turbinát, ami pedig megforgat egy generátort. Íme egy hagyományos vízerőmű alapvető alkotóelemei:

• Gát: A legtöbb vízerőmű egy gátra támaszkodik, amely visszatartja a vizet, és így nagy víztározót hoz létre. A tartályban lévő víz tárolt energiának tekinthető.
• Beömlőnyílás: A gát zsilipjei kinyílnak, és a gravitáció a vizet a nyomócsőön, a turbinához vezető csővezetéken keresztül húzza. A csövön keresztül áramlás közben a víz nyomást gyakorol. Amikor a zsilipek kinyílnak, a nyomócsőn átáramló víz mozgási energiává válik.
• Turbina: A víz a turbina nagy lapátjait csapja be és forgatja azokat, amelyek egy tengely segítségével egy felette lévő generátorhoz vannak csatlakoztatva. A vízerőművekben a leggyakoribb turbinatípus a Francis-turbina, amely egy nagy, görbe lapátokkal ellátott korongra hasonlít. Egy turbina akár 172 tonnát is nyomhat, és percenként 90 fordulat/perc (rpm) sebességgel foroghat.
• Generátorok: Ahogy a turbinalapátok forognak, úgy forog a generátor belsejében lévő mágnesek sorozata is. Óriásmágnesek forognak réztekercsek mellett, elektronok mozgatásával váltakozó áramot (AC) termelve. A vízerőmű szíve a generátor. A legtöbb vízerőmű több ilyen generátorral rendelkezik. A generátor, ahogy talán sejted, termeli az elektromosságot. A generátor bizonyos alapvető alkatrészekből áll: Tengely, Gerjesztő, Forgórész, Állórész. Ahogy a turbina forog, a gerjesztő elektromos áramot küld a rotornak. A rotor egy sor nagy elektromágnes, amelyek egy szorosan feltekercselt rézhuzal tekercsben, az úgynevezett állórészben forognak. A tekercs és a mágnesek közötti mágneses mező elektromos áramot hoz létre.
• Transzformátor: Az erőműben található transzformátor a váltakozó áramot nagyobb feszültségű árammá alakítja.
• Távvezetékek: Minden erőműből négy vezeték indul ki: a három fázis egyszerre termelődik, plusz egy mindhárom fázisban közös nullavezeték vagy földvezeték.
• Kifolyás: A használt víz csővezetékeken, úgynevezett alvízcsatornákon keresztül jut el a folyóba, és visszafolyik az alsó folyásirányban.

A termelt villamos energia mennyiségét több tényező határozza meg. Ezek közül kettő a vízhozam és a hidraulikus nyomás nagysága. A nyomás a vízfelszín és a turbinák közötti távolságra utal. Ahogy a nyomás és az áramlás növekszik, úgy nő a termelt villamos energia is. A nyomás általában a tartályban lévő víz mennyiségétől függ. A vízerőművek energiatermelési kapacitása (teljesítménye) függ a vízhozamtól, az ún. esésmagasságtól, a víztömeg nehézségi gyorsulásától, de az alkalmazott turbinák hatásfokától is.

A Hidrológiai Ciklus és a Vízenergia

A vízerőművek egy természetesen előforduló, folyamatos folyamatot használnak ki - azt, amely esőt és folyók vízszintjének emelkedését okozza. A Föld vízellátását egy saját cikluson keresztül hajtják, amelyet hidrológiai ciklusnak neveznek. Ahogy a Nap felmelegíti a folyékony vizet, a víz gőzzé párolog a levegőben. A Nap felmelegíti a levegőt, aminek következtében a levegő felemelkedik a légkörben. A levegő feljebb hidegebb, így ahogy a vízgőz felemelkedik, lehűl, és cseppekké kondenzálódik. Amikor elegendő csepp gyűlik össze egy területen, a cseppek elég nehézzé válhatnak ahhoz, hogy csapadékként visszaessenek a Földre. A hidrológiai ciklus fontos a vízerőművek számára, mivel azok a víz áramlásától függenek. Ha az erőmű közelében nincs eső, a víz nem gyűlik össze a folyásiránnyal szemben. Ha nem gyűlik össze a víz a folyásiránnyal szemben, kevesebb víz áramlik át a vízerőművön, és kevesebb villamos energia termelődik.

A Vízenergia Előnyei

• Megújuló energiaforrás: Elviekben nem fogy el, utánpótlása folyamatos.
• „Tiszta” energiaforrás: Hasznosításakor alapvetően nem keletkeznek káros anyagok (pl. szén-dioxid, légszennyező anyagok), ártalmatlanítandó hulladék (pl. salak, bányatermék, még hosszú ideig sugárzó fűtőelem), nem kell számolni egyéb veszélyes folyamatokkal (pl. háttérsugárzás).
• Alacsony üzemeltetési költség: Ha már egyszer megépült, a vízerőmű alacsony üzemeltetési költséggel, üzemanyag költség nélkül termel villamos áramot.
• Szabályozható, stabil termelés: Folyamatos áramtermelést tesz lehetővé, ami azonban időben és mennyiségében is szabályozható (nagyobb igény esetén fokozható a termelés, viszont elkerülhető a túltermelés is). Noha a termelés a csapadékviszonyok alakulásától is függ, a vízerőművek kapacitáskihasználtsága jóval magasabb a nap- és szélerőművekénél.
• Rekreációs lehetőségek: A tározók és vízlépcsők rekreációs lehetőségeket teremtenek.

A Vízenergia Hátrányai és Környezeti Aggályai

Bár a víz ereje megújuló energiák közé tartozik, a vízi erőműveknek hátrányai is vannak. A vízerőművek kedvezőtlen környezeti hatásai miatt a technológia Európában is vita tárgyává vált. Nem csupán a nagyobb vízerőművekre igaz, hogy működésük bármely fázisában kedvezőtlen hatást gyakorolhatnak nem csak a folyók, de a szárazföldek növény- és állatvilágára is.

Ökológiai és Társadalmi Következmények

• Folyómeder hosszirányú konnektivitásának megszakítása: A vízlépcső fizikai akadályt jelent a vándorló halak számára. Felfelé haladáskor az átbukó víz magassága vagy sebessége korlátozza vándorlásukat, lefelé haladáskor pedig a turbinán való áthaladás igen nagy arányban okozhat komoly sérülést, akár 1 és 99% közötti mortalitási arányt. A legtöbb halfaj egyedfejlődése több létfontosságú élőhelytípushoz kötődik (táplálkozóhely, ívóhely, telelőhely), amelyek között az egyedek ciklikusan vándorolnak. Amennyiben valamelyik alapvető élőhelytípus megszűnik, vagy elérhetetlenné válik a halak számára, az komoly fenyegetést jelent egy adott populáció fennmaradására. Erre az esetre kiváló példa a viza, a Duna legnagyobb hala, melynek vándorlását ellehetetlenítette a Vaskapu I. vízlépcső.
• Duzzasztott mederszakasz hatása: Egy vízlépcső építése korlátozza a folyó hosszirányú átjárhatóságát, illetve egy tározó teret hoz létre, ahol a mederszelvény bővülése miatt a vízáramlás lelassul, a hordalék felhalmozódik, és ezért jelentősen megváltozik a folyó élővilága. A víz minősége átalakul, a növényi tápanyagok koncentrációja és a víz hőmérséklete megnő, továbbá az oldott oxigén mennyisége lecsökken. Az áramló vizet kedvelő élőlények számára a duzzasztott mederszakasz többnyire lakhatatlanná válik, és gyakran invazív élőlények népesítik be.
• Vízjárás megváltozása: A hagyományos folyószabályozás gyakran a szélsőséges vízállapotok mérséklésére törekszik, ami csökkenti a folyami élővilág biológiai sokféleségét. Fontos kritérium, hogy az árhullámok ne szűnjenek meg teljesen.
• Hordalékszállítás megváltozása: A duzzasztómű egy csapdaként jelentkezik a hordalék számára, mely a felvízi szakaszon lerakódik, ebből kifolyólag az alvízi szakaszon hordalékhiány alakul ki, ami a medereróziós folyamatok fokozásával a meder beágyazódását, illetve mélyülését idézi elő. Egyes folyók feliszapolódása is komoly veszélyt hordoz, például a kecsege szigetközi ívóhelyének eltűnése.
• Élővilág pusztulása és áttelepítés: Megakadályozzák a vízi élőlények (így számos halfaj) vándorlását, nagy területen elpusztul az élővilág és sok emberi település is, a rájuk jellemző természeti és kulturális értékekkel együtt. A Vaskapu vízerőmű például nem csak a vizától fosztja meg a folyó felsőbb szakaszait, de a duzzasztás miatt több település és a történelmi Ada Kaleh szigete is víz alá került, lakosaiknak pedig el kellett költöznie, ami a társadalmi igazságosság kérdéseit is felveti. Az utóbbi évtized egyik legnagyobb vízerőmű fejlesztése, a brazíliai Belo Monte-ről készült dokumentumfilm érzékletesen mutatja be a problémát.
• Környezetátalakítás és metánkibocsátás: A nagy méretű erőművek megépítéséhez hatalmas mennyiségű betonra és gépi munkára van szükség. Egy másik kapcsolódó probléma az elöntött területek növényzetének víz alatti bomlásával keletkező metán. A hatás mindig eseti és több mindentől függ (pl. fekvés, méret, technológia), de jellemzően a nagyobb környezet átalakítással nagy környezeti hatások is járnak. Az erdélyi törpe vízerőművek építése például nagy károkat okozott és az élőhelyek sérülésével járt.
• Földrengések: A gátakkal felduzzasztott víztömegek nyomása földrengéseket okozhat, de legalábbis hozzájárulhat létrejöttükhöz.

Az Európai Bizottság a fenntartható beruházások kritériumait rögzítő úgynevezett taxonómiai rendeletében is foglalkozik a kérdéssel. A fenntarthatósági elvárások részletes és szigorú meghatározása ellen Norvégia már a tervezet 2020 végi megjelenésekor tiltakozott, mondván, ez veszélyezteti a vízenergia zöld státuszát.

Technológiai Innovációk a Vízenergia Területén

Régebbre visszanyúló hasznosítási történetük miatt más tiszta energiaforrásokkal, például a szél- és a napenergiával összevetve a vízenergia-technológiák már korábban magas fejlettséget értek el. Ezért kevesebb tér mutatkozik a működésüket forradalmasító radikálisan új koncepciók megalkotására. Ezzel együtt a tervezés és a működtetés területe még mindig kínál lehetőségeket a megközelítések szemléletének megújítására - állapította meg az Európai Bizottság tudományos szolgálata, a Közös Kutatóközpont (JRC).

• Moduláris vízerőművek: Az egyik fejlesztési irányt az építési és munkaerőköltségeket csökkenteni hivatott moduláris vízerőművek jelentik. Ezek szabványosított alkatrészekből állnak, így szinte bárhol megépíthetőek, akár integrálhatóak egy új vagy meglévő telephelyre is. A gátakhoz vagy más kiaknázatlan helyszínekre telepíthető moduláris vízerőművek a környezeti hatásokat is mérsékelhetik. Az újítások célja kifejezetten kisméretű vízerőmű-technológiák fejlesztése, amelyek fontos szerepet kaphatnak a vidék villamosításában, decentralizált hálózatok kialakításában.
• Változtatható sebességű turbinák: A változtatható sebességű turbinák fejlesztése olyan feltörekvő trend, amely az időjárástól függő egyéb megújulók, így a szél- és a napenergia termelésének kiegyenlítését is elősegítheti. Az említett turbinák különösen a szivattyús-tározós erőművek esetében jelentenek ígéretes lehetőséget.
• Digitalizáció: A digitalizáció - a turbinák működési kondícióit jelző részletes adatok gyűjtése és feldolgozása révén - jelentős mértékben hozzájárulhat a hatékonyság és a termelés fokozásához. A változó üzemi körülmények jobb megértésével a turbina hidraulikai, illetve mechanikai tervezése tökéletesíthető, ezáltal a berendezés stabilitása, megbízhatósága tovább javítható. Például a turbinák indítási eljárásának optimalizálásával a berendezést érő stressz csökkenthető, ami által élettartama növelhető.
• Halbarát vízerőművi technológiák: A vízerőművek negatív ökológiai hatásainak mérséklését célozza a halbarát vízerőművi technológiák innovációja, illetve a vízerőművek környezeti és ökológiai jellemzőinek kutatása. Ez két fő koncepciót követ: a halak áthaladását lehetővé tevő létesítmények, például hallétrák vagy -liftek fejlesztését, valamint halbarát turbinák megalkotását például - a vízszennyezés kockázatának csökkentése céljából - vízzel kent turbinacsapágyak által.

A Szivattyús-Tározós Erőművek (SZET) és Az Intenzív Hidroerőművek (IHE)

A szivattyús-tározós vízerőmű (röviden: SZET) különböző tengerszintmagasságokon lévő tározók rendszere, amely kiegészítő termelést tesz lehetővé fogyasztási csúcsok idején. Ezek az erőművek valójában nem termelnek energiát, hanem mindössze tárolják azt. Amikor a rendszerben túltermelés van (vagy amikor épp olcsó az áram), elektromos energiával egy magasabban fekvő tározóba szivattyúzzák a vizet. Amikor pedig a nap- és szélerőművek keveset termelnek, a felső víztározóból áramtermelő turbinákon át az alsó víztározóba eresztik azt a vizet, kihasználva a víztömeg helyzeti energiáját. Az ilyen erőművek jelentősége a világon nagy: az USA Energiaügyi Minisztériumának nyilvántartásában összesen mintegy 1700 energiatároló, s ebből 350 SZET létesítmény szerepel. Utóbbiak beépített teljesítménye 181 GW, ami a teljes energiatárolási kapacitás 95%-át jelenti. Magyarországon a Prédikálószékre terveztek 4-szer 300 MW-nyi SZET kapacitást, a beruházás azonban nem valósult meg.

Az Intenzív Hidroerőművek (IHE)

Míg a SZET-ekkel az országos- és régiós szintű termelési egyenetlenségeket lehet kiegyensúlyozni és általában nagyerőművi kapacitásúak (500-1000 MW), addig a RheEnergise víz nélküli vízerőműve, az Intenzív Hidroerőmű (IHE) kisebb teljesítményű, jellemzően 5-100 MW közötti, és kistérségek megújuló kapacitásainak lokális kiegyenlítésére alkalmas, azokkal mikrohálózatokba kapcsolva. A RheEnergise innovációjában az volt az eredeti gondolat, hogy egy olyan természet-semleges, azaz nem környezetszennyező vizes oldatot használ, melynek sűrűsége és ezzel a tömege 2,5-szerese a vízének, nagyjából a tejnek megfelelő.

Az R-19 terméknevet viselő vízben oldott viszkózus anyag olcsó, ami miatt alacsonyan tartható az üzemeltetési költség, de összetételét szabadalom védi. A jelentősége abban rejlik, hogy a víznél 2,5-szer nagyobb tömege miatt, arányosan kisebb műtárgyakkal, esési magassággal és beruházással ugyanakkora tárolási kapacitás és áramtermelés érhető el, mint egy jóval nagyobb méretű SZET-el. A kisebb műtárgyak miatt kisebb a beruházásigény, a környezetre gyakorolt mérsékeltebb hatások miatt (például nem kell völgyeket elárasztani) pedig az Intenzív Hidroerőművek könnyebben engedélyeztethetők. Ráadásul a rendszer építése nem igényel olyan speciális terepviszonyokat, mint a SZET, alacsonyabb dombságok területén, felhagyott bányákban is telepíthető. Hamarosan meg is kezdi próbaüzemét az első ilyen demonstrációs ún. Intenzív Hidroerőmű egy délnyugat-angliai bányába telepítve, Cornwallban.

Tehát mind a SZET-ekre, mind az Intenzív Hidroerőművekre szükség van egy országos villamosenergia rendszer biztonságos működtetéséhez, hiszen folyamatos az igény központi és kistérségi szintű kiegyenlítő kapacitásokra. Sőt, ha figyelembe vesszük a jövőre vonatkozó célszámainkat, akkor a tovább növekvő naperőművi áramtermelés és a hamarosan növekedésnek induló szélenergia kapacitások rendszerbe integrálása meg is követeli az olyan rendszerszintű rugalmasságot biztosítani tudó technológiák alkalmazását, mint a SZET, vagy az Intenzív Hidroerőművek.

A Vízenergia Helyzete Magyarországon és Világszerte

A Nemzetközi Energiaügynökség szerint a vízerőművekre a technológiával szembeni környezetvédelmi aggályok ellenére is szükség van a klímaváltozás megfékezéséhez. A világ vízenergia-termelése az elmúlt tíz évben körülbelül 25 százalékkal nőtt, a jelenlegi szinthez képest pedig 2030-ig további legalább 30 százalékos növekedést kellene produkálnia ahhoz, hogy a fenntarthatósági cél elérhető legyen a szervezet számításai alapján. A trend azonban ehhez nem tűnik elegendőnek.

Világszerte a vízerőművek a világ villamosenergia-termelésének mintegy 24 százalékát termelik, és több mint 1 milliárd embert látnak el árammal. A világ vízerőművei összesen 675 000 megawattot termelnek, ami 3,6 milliárd hordó olaj energiamennyiségének felel meg a Nemzeti Megújuló Energia Laboratórium adatai szerint. 2019-ben a világon összesen 1308 GW beépített kapacitás 4306 TWh villamos energiát termelt. A vízenergiának kapacitás oldalról legjelentősebb szerepe Kínában, Brazíliában és az USÁ-ban van. 2015 és 2019 között átlagosan 2,1%-kal nőtt a termelési kapacitása. A beépített teljesítményt tekintve a világ legnagyobb vízerőműve, egyben a világ legnagyobb megújulós erőműve a Jangce folyón épült kínai Három-szurdok-gát, amely a tározós vízerőművek közé tartozik. Az erőmű összteljesítménye 22 500 MW, ami körülbelül 11 darab Paksi Atomerőműnek felel meg. Éves villamosenergia-termelése viszont „mindössze” 75-112 TWh között alakul vízhozamtól függően. A jóval több mint 3 kilométer széles, 185 méter magas gát megépítése több mint 20 milliárd dollárba került, építése miatta közel 1,3 millió embert kellett áttelepíteni.

Vízenergia Magyarországon

Hazánk elméleti vízerő-készlete 7478 10⁶ kWh/a, a hasznosítható vízerőkészlet-teljesítményt 1060 MW-ra becsülik, amely átlagos évben 4500 GWh energiatermelésnek felel meg. Ma hazánkban szám szerint öt nagyobb és harminckét kisebb, regionális vagy helyi vízerőmű működik aktívan. Mivel az elmúlt évtizedekben nem települtek újabb üzemek, ezért nem nehéz őket számon tartani. Az összes hazai létesítmény és ezáltal a vízenergia-hasznosítás lehetőségeinek megoszlása százalékos arányban leginkább a Duna javára írható, a Tisza, a Rába és egyéb kisebb folyók mindössze a maradék 30-40 százalékot képesek kitenni. A ma meglévő és aktívan működő vízerőműveink segítségével 50 MW teljesítmény érhető el, amivel évente 200 GWh energiát lehet termelni. Hivatalos adatok szerint az országban 2018-ban 56,2 MW vízerőmű-kapacitás üzemelt, aminek a hatvan százalékát a Kiskörei (28 MW), a Tiszalöki (12.9 MW), Kesznyéteni (4,4 MW) vízerőművek adták. A legjelentősebb vízenergia-felhasználás ma hazánkban Tiszalöknél, Kiskörénél, valamint Kesznyétenben és Gibárton történik, de Ikerváron és a Soroksári-Dunaágon is.

A Kiskörei vízerőmű például egy évben 245,28 GWh villamos áramot termelne folyamatos működés mellett (ideális esetben). Ez 2019-ben mintegy 113 ezer átlagos magyarországi háztartás energiaigényét fedezné. Ideális állapot természetesen nincs, a valóságban az erőművek termelése erősen függ a vízhozamtól és egy sor másik körülménytől is. A Kiskörei erőmű esetében például minden évben több hetes leállást okoznak a tiszai áradások. A hazai kis-és törpe vízerőművek nagy része a kedvező adottságokkal rendelkező Nyugat-Dunántúlon, a Rába baloldali vízgyűjtő területének kisvízfolyásain található. Az itt található négy vízerőmű együttes teljesítménye 2085 kW, évi átlagos energiatermelésük 10 millió kWh.

Európában Magyarország a beépített kapacitások terén a 37. helyen áll. Ujhelyi Géza, a korábbi Erőmű Beruházási Vállalat műszaki vezérigazgató-helyettesének előadásában kiemelte, hogy az EU huszonhét országában jelentős súlya és szerepe van a vízenergiának, kivéve egyben, hazánkban. Magyarországon a Duna jelenti a legjelentősebb potenciált, melynek külföldi szakaszán számos vízlépcső épült. Németországban huszonöt, Ausztriában tíz, Szlovákiában pedig egy található, ezek összes éves termelése közel 18 000 GWh. Az alsó szakaszon, a szerb-román határon a Vaskapu erőmű pedig önmagában 11 500 GWh energiát állít elő évente.

A magyarországi Duna-szakaszon négy helyszín adott az energetikai hasznosításra. Ha Nagymarosnál megépülne az erőmű, 160 MW lenne kinyerhető, ha azonban az eredeti projektnek megfelelően a Bős-Nagymarosi Vízlépcsőt (BNV) használnánk fel, 300 MW teljesítmény (csúcsüzemben 440 MW-ról átfolyós üzemre módosítás után), éves szinten 1800 GWh volna hazánk számára elérhető. A vízlépcsőre kötött szerződés értelmében a megtermelt energia 50-50%-ban oszlana meg a magyar és a szlovák fél között. Zöldmezős beruházásként lehetne telepíteni erőművet Adony és Fajsz közelébe, egyenként közel 150 MW beépített teljesítménnyel. Nem mellékes körülmény, hogy a fajszi vízlépcső hozzájárulna a paksi bővítés okozta hűtővízigény-növekedés fedezéséhez is. Ujhelyi Géza elmondta, hogy a folyami vízerőművek alaperőműnek tekintendők, a teljesítmény a vízjárás függvénye. A szabályozhatósága korlátozott, maximálisan 10% ingadozás engedhető meg. Fontos szerepet játszik a hajózás, az árvízi védekezés, és a partfalvédelem területén.

Magyarország Energiamixe és az Importfüggőség

Magyarország villamosenergia-felhasználása 2023-ban 41.3 TWh volt. Magyarország áramtermelése 2023-ban nukleáris (44,8%), földgáz (20,5%), napenergia (19,6%), biomassza: (4,0%), szén: 7,1% és kőolaj (0.2%) forrásokból származott. A vízenergiából származó arány 0,1% volt. Magyarország energiatermelése jelenleg nem képes az ország teljes energiaszükségletét kielégíteni, így szükségünk van importra. A 2018. március 2-i adatok szerint, amikor Magyarország villamosenergia-igénye rekordot döntött 6825 MW csúcsértékkel, 3000 MW-ot importáltunk. Egyértelműen kiszolgáltatott helyzetben vagyunk, ha valamilyen komolyabb hálózati üzemzavar, vagy egy nagyobb erőművet érintő üzemzavar következne be, a szomszédos országok a saját belső fogyasztóikat priorizálnák. A MAVIR is felhívja a figyelmet az ellátásbiztonsági kockázatokra és arra, hogy igenis szükség van hazai beruházásokra.

Az aszály és a rakoncátlankodó atomreaktorok alaposan feladták a leckét a már egyébként is energiaválsággal küzdő Európának: a kiszáradó folyók, és a karbantartás miatt leállni kényszerülő atomerőművek akkora lyukat ütöttek a kínálati oldalon, amelyet még a gyorsan növekvő időjárásfüggő megújulók (nap- és szélenergia) sem voltak képesek teljes egészében befoltozni, így a méregdrágán vásárolt fosszilis energiahordozókból kellett többet felhasználnunk. Az egész kontinensre jellemző szárazság miatt 2022-ben 25%-kal alacsonyabb volt az Unió vízerőműveinek termelése, ami abszolút értékben 47 TWh-s visszaesést jelent. Tavalyi 185 TWh után csak 138 TWh származott vízenergiából. Különösen súlyos volt a helyzet Portugáliában, ahol 65%-os volt a csökkenés, de Spanyolország (-45%), Olaszország (-40%), Horvátország (-40%), és Franciaország (- 25%) is jelentős visszaesést szenvedett el.

A villamosenergia-ellátás szempontjából, különösen az importfüggőség csökkentése és a klímacélok elérése érdekében, a vízerőművek gazdasági versenyképessége is releváns. Az alábbi táblázat Ujhelyi Géza elemzését mutatja be, amely az egyes erőműtípusok önköltségét hasonlítja össze.

Az eredményeket tekintve kitűnik, hogy az első húsz évben az önköltség a vízerőművek esetén a legolcsóbb. A hiteltörlesztést követő években szintén jelentős előnnyel kecsegtetnek a vízenergiát hasznosító létesítmények. Ebben az időszakban a szél- és naperőművek is kedvező értéken működhetnek, ezt nagyban ellensúlyozza azonban a jóval rövidebb élettartamuk. Vízerőművek esetén tehát a 80-100 éves üzemidő egy további, szignifikáns előny. A német példa a megújulók fluktuáló teljesítményét érzékelteti: 32 690 MW beépített szélerőmű-kapacitás mellett a maximális termelés 24 000 MW, a minimális 221 MW volt, míg a középérték 5992 MW, tehát jelentős az ingadozás. A nagyjából 32500 MW-nyi beépített napenergiát (szélenergiával együtt 65000 MW-nyit) hasznosító kapacitás hasonlóan kiszámíthatatlanul üzemel. Ezek tehát komoly problémát jelentenek a villamoshálózat szempontjából, és a nagymértékű telepítést nem indokolja a beruházási költségük sem.

tags: #elektromos #energia #termelese #dontoen #vizeromuvekre #telepult

Népszerű bejegyzések:

• Lengyel labdarúgás legendái
• Játékos feladatok és megoldások a Történelem 5 munkafüzethez
• Új trendek az európai futballtranszferekben
• Farkas József fotóművészeti munkássága
• Sportbeli és köznapi döntőfázisok értelmezése