A gigantikus akkumulátor – mennyi tárolókapacitás kell 5 gigawatt szélerőmű-kapacitás mögé
Magyarországon ma nagyjából 330 megawattnyi szélerőmű-kapacitás működik. Ha a következő években Kapitány István terveinek megfelelően valóban 4 gigawatt közelébe nőne a hazai szélkapacitás, az olyan lenne, mintha 2,0 Paks I-el azonos kapacitású erőmű jelenne meg a hazai energiarendszerben. Csakhogy a szélerőműveknél a névleges teljesítmény nem azt jelenti, hogy ekkora áram éjjel-nappal biztosan rendelkezésre áll.
Az 5 gigawatt azt jelenti, hogy ideális szélviszonyok mellett legfeljebb ennyit tudnának leadni a turbinák. Az éves átlag azonban ennél jóval kisebb, mert a szél néha erős, néha gyenge, néha pedig alig fúj. Ha egy szélerőműpark átlagosan a névleges teljesítményének 25 százalékát adja (ami magasabb, mint a 2024-es 21 százalékos magyar mutató), akkor az 4 gigawattból éves átlagban 1,0 gigawatt lesz.
Szélenergia – a kapacitás még nem tölt telefont
Ez olyan, mintha lenne egy csapunk, amely időnként négy liter vizet ad percenként, máskor csak egy litert, néha pedig szinte semmit. Lehet, hogy az év végén átlagosan 1 liter víz folyt ki percenként, de elképzelhető, hogy egyetlen olyan perc sem volt, amikor 1 litert adott volna a csap. Sőt, az is megtörténhet, hogy akár hónapokig egy csepp víz sem folyt ki rajta.
A szélerőmű energiatermelése is hasonló. Az éves termelés értékét pedig úgy számolhatjuk ki, hogy a beépített kapacitást megszorozzuk az egy évben lévő órák számával, vagyis 8760-nal, majd a kapacitás-kihasználtsággal. Így, ha 25 százalékos kihasználtsággal számolunk, akkor az 4 gigawattos névleges kapacitás 4 × 8760 × 0,25 = 8,76 terawattóra áramot termel évente.
Ez komoly mennyiség, Magyarország 2025-ös, nagyjából 48 terawattórás villamosenergia-igényének körülbelül az ötödét jelenthetné. A feltételes módra azonban szükség van, hiszen a szél nem feltétlenül akkor fúj, amikor a helyi gyár termelne, vagy a kisvárosban az emberek interneteznének.
Amikor a szélcsendnek ára van
A szélerőművek esetében ezért valamit kezdeni kell azzal a jelenséggel, hogy a termelési és a fogyasztási görbék alakja eltér egymástól. A válasz lehet akkumulátorpark , szivattyús tározó, a hidrogén, egy vagy több gázerőmű, import vagy a fogyasztás csökkentése.
Ha a problémát akkumulátorparkkal szeretnénk megoldani, akkor a következő lényeges kérdés az, hogy milyen hosszú szélcsendes időre kell felkészülnünk. Ha például 24 órán át van szélcsend, akkor az átlagosan 1 gigawattos kapacitás fedezésére 24 x 1, azaz 24 gigawattóra energiát kell tudnunk tárolni.
Egy kilowattóra tárolókapacitás ára 100 dollár fölött van. Azaz 24 gigawattóra tárolókapacitás ára 2,5 milliárd dolláros, azaz közel kilencszáz milliárd forintos beruházást jelentene. Ez a magyar GDP több mint egy százaléka. És ez a megoldás csak legfeljebb 24 órás szélcsend ellen jelent védelmet.
Ha 3 napos szélcsendre is fel szeretnénk készülni, akkor már 75 gigawattóra energiát kell tudnunk tárolni, így a beruházás költsége háromszoros lesz, azaz a magyar GDP 3 százalékánál járunk.
Ha pedig egy teljes hetet is át akarunk vészelni, akkor már 175 gigawattóra tárolókapacitásnál járunk, így a magyar nemzeti termék 7 százalékát kell csak a kiegyensúlyozásra költeni. És mielőtt bárki azt mondaná, hogy egyszer kibírunk ennyit, annak érdemes figyelembe vennie, hogy az amortizáció miatt a tárólókapacitást nagyjából tíz évente le kell cserélni.
Nem elég pár ceruzaelem
A számok kijózanítóak. Egy 4 gigawattos szélerőmű-rendszer éves szinten sok zöldáramot adhat, de ha azt várjuk tőle, hogy mindig rendelkezésre álljon, akkor országos léptékű energiaraktárra van szükségünk. Nem elég néhány autóakkumulátor, hanem ipari méretű, sok tíz vagy sok száz gigawattórás infrastruktúrát kell kiépíteni.
Ez nem azt jelenti, hogy nincsen értelme kiaknázni a szélenergiát. Ám fontos látni, hogy ha fontos szerepet szánunk neki az országos energetikai rendszerben, magyarul ha biztosan elérhető áramforrásként akarunk rá számítani, annak nagyon jelentős többletberuházás-igénye van.
Ennek a beruházás-igénynek nem csak a pénzügyi, de a fizikai méretei is monumentálisak. A modern lítium-vasfoszfát, vagyis LFP akkumulátorok energiasűrűsége nagyjából 150 Wh/kg. Ez alapján a 24 gigawattóra tároláshoz körülbelül 160 ezer tonna akkumulátortömeg kellene. Egy hetes védettség, azaz 160 gigawattórányi tárolókapacitás esetén pedig már közel 1,12 millió tonnánál járunk. Ez annyi, mint a világon élő összes magyar ember testsúlya együttvéve.
Látható, hogy a tervezett szélerőművi kapacitásbővítés önmagában is kihívást jelent majd mind az adófizetőknek, a támogatott árak finanszírozásán keresztül, mind a rendszerirányítónak, a megfelelő rendszerszintű flexibilitás biztosításán keresztül.
Tovább bonyolódik a helyzet, hogyha azt is megvizsgáljuk, hogy hogyan illeszthető a tervezett szélerőművi kapacitásnövelés a hazai villamosenergia rendszerbe?
Hiszen ha egy rendszer egy elemét lényegesen megváltoztatjuk, akkor a harmonikus működés érdekében a rendszert magát is meg kell változtatnunk. Az EU Bizottság által is jóváhagyott hatályos magyar Nemzeti Energia és Klímaterv (NEKT) 12 gigawatt napenergia alapú áramtermelést, 1 gigawattnyi szélerőművet, 232 megawatt biomasszát, 124 megawatt biogázt és 110 megawatt víz/geotermia/egyéb megújuló kapacitást jelez 2030-ra. A megújuló termelőkön túl működni fog a Paksi Atomerőmű és, ha nem lesz további csúszás, akkor a Paks-2 Atomerőmű is, összesen 4,4 gigawatt beépített teljesítménnyel, valamint 3,2 gigawattnyi földgáztüzelésű erőmű (melyből a 3 db új CCGT blokk 1,65 gigawatt). A fentiek most úgy módosulnak, hogy az időjárásfüggő áramtermelés (nap- és szélerőművek) kapacitása a tervezett 13 gigawattról 16 gigawattra nő.
Nézzük mi várható a felhasználás terén? A MAVIR adatai alapján Magyarország bruttó villamosenergia-felhasználása 2025-ben a hálózati veszteségekkel és egyéb korrekciókkal együtt 48–49 terrawattóra körüli értéket mutatott. 2030-ra a NEKT és az ipari beruházások alapján az áramigény várhatóan jelentősen nő úgy, hogy 2029-ben végleg leállnak a Mátrai Erőmű lignites blokkjai. 2030-ra az akkumulátorgyárak, az elektromobilitás és a hőszivattyúk együttesen 10–15 terrawattórányi többletigényt eredményezhetnek. Az elemzések többsége ennek alapján 58–65 terrawatt körüli fogyasztási tartományt valószínűsít. Ehhez jön még az import kiváltásának stratégiai igénye! Ahhoz, hogy ezt a fogyasztás növekedést import mentesen fedezni tudjuk és ki tudjuk egyensúlyozni a tervezett 4 gigawattnyi új szélerőművet, a most épülő 1,65 gigawattnyi földgázos kapacitás mellett még 2,0 gigawattnyira lesz szükség a többlet kiegyensúlyozási igény miatt és minimum meg kell duplázni a 2030-ra tervezett 1 gigawatt (4-6 gigawattóra) tárolókapacitást 2030-ra. Ennek a becsült beruházási költsége MI-alapú költségelemzés alapján, EU-s árakon számolva 4,4–5,4 ezer milliárd forint (összetevők: plusz 2 gigawattnyi CCGT erőmű, plusz 1 gigawatt /4-6 gigawattóra akkumulátoros tárolás, plusz 4 gigawatt új szélerőművi kapacitás és a hozzá tartozó infrastruktúra fejlesztés). A legfrissebb hivatalos, teljes éves adat szerint Magyarország nominális GDP-je 2024-ben 81,4 ezer milliárd forint volt. Ennek a 4,7-5,0 százalékát költjük az állami egészségügyre, 4,5-4,8 százalékát oktatásra és 2 százalékát honvédelemre.
A 4 gigawatt szélerőmű kapacitásnövelésre és az ehhez szükséges rendszerszintű fejlesztésekre pedig az éves magyar GDP 4,5 százalékát fogjuk költeni melyet, ne legyen kétségünk efelől, egy az egyben a magyar fogyasztók fizetnek majd a rezsitámogatás kivezetése után.
Magyarország földrajza nem energiatárolásra optimalizált
Van persze más tárolási forma is. A szivattyús energiatározó például nem akkumulátorcellákkal dolgozik, hanem vízzel és gravitációval. Amikor sok az áram, vizet pumpálunk fel egy magasabban fekvő tározóba, amikor meg kell az energia, akkor a víz lefolyik, és úgy termel áramot, hogy közben turbinát hajt meg. A technológia régi, megbízható és nagy mennyiségű energia tárolására alkalmas.
Magyarország esetében azonban ez a módszer nem igazán használható. Ennek oka a földrajzban keresendő. A szivattyús tározóhoz nagy vízmennyiség, jelentős szintkülönbség, és alkalmas tározóhely kell, a komoly engedélyezési folyamatról nem beszélve.
Ha 300 méteres szintkülönbséggel és 80 százalékos hatásfokkal számolunk, akkor 30 gigawattóra hasznos energia tárolásához nagyjából 46 millió köbméter víz mozgatására lenne szükség. 160 gigawattóra esetén ez már nagyjából 228 millió köbméterről beszélünk. Ez a Duna közel öt napos teljes vízhozamának felel meg.
A hosszú tárolás rövid hatásfoka
Az áram tárolására használhatunk hidrogént is. Ha éppen túltermelés van, akkor elektrolízissel hidrogént tudunk előállítani, amit később vissza lehet alakítani árammá. Ennek a módszernek komoly előnye, hogy az akkumulátorokkal szemben alkalmas hosszabb távú energiatárolásra is. Hátránya viszont az, hogy a teljes folyamat hatásfoka meglehetősen alacsony, a betáplált energia közel fele elveszik. A felszíni tárolótartályokban való „elraktározás” speciális anyagokat és körülményeket igényel, ezért drága, de a föld alatti geológiai képletekben való tárolás sem könnyebb, a szivárgásmentesség biztosítása miatt.
Ha az elektrolízist, a sűrítést, a tárolást és az árammá alakítást együtt nézzük, a teljes körfolyamat hatásfoka könnyen 30-40 százalék közé eshet. Vagyis ahhoz, hogy a végén 160 gigawattóra áramunk legyen, akár 380-533 gigawattóra többletáramot is be kellhet táplálni a hidrogénes rendszerünkbe.
Az olcsó szél drága ára
Ha azt nézzük, hogy melyik technológia milyen időtávon optimális, akkor az akkumulátor másodperces, perces és órás kiegyenlítésre ideális, míg a szivattyús tározó és a hidrogén hosszabb távon képes tárolni az energiát. Azonban bármelyiket is választjuk, Kapitány István terveihez brutális beruházásra lesz szükség.
A szélturbina által megtermelt kilowattóra olcsó, de nem feltétlenül akkor érkezik, amikor ideális lenne, nem igazán kiszámítható, és komoly kiegyenlítési többletköltséggel jár. Ez utóbbi nem megspórolható, hiszen a villamosenergia-rendszernek minden pillanatban egyensúlyban kell lennie.
