A szélerőmű, és ami mögötte van

Nagy visszhangot kapott tavaly januárban a kormány Nemzeti Energia– és Klímaterve (NEKT), amelyből úgy tűnt, hogy 2030-ra teljesen leépítik a szélerőműveket Magyarországon. Hogy megérthessük mind a szélerőművek pártolóit, mind pedig az ellenzőit, meg kell értenünk a szélerőművek működését, és környezetre gyakorolt hatásait. (Utolsó frissítés: 2022 december 6.)

A szélenergiáról általánosságban

A szélenergia egyike a megújuló energiaforrásoknak, a nap-, a szél-, a geotermikus energia és a biomassza mellett. Vitorlázáshoz évezredek óta használják. Az első fennmaradt leírás szélenergiával működő mechanikus szerkezetről a Krisztus utáni első századból származik, és Hérón szélkereke néven vált híressé.

A tudósok a mai napig vitatják, hogy pontosan milyen célt szolgált, és hogy valóban működőképes volt-e. A hetedik századtól több helyen bukkantak fel korai szélmalmok Kínában, Tibetben, Perzsiában, majd a világ minden részén.

Elektromosság termelésére először a 19. században használták, a szélturbina 12 kW energiát termelt és 18 méter magas volt. (Összehasonlításképpen a mai szélturbinák átlagosan 3 MW energiát termelnek és típustól függően 80-120 méter magasak.) A 20. század végéig kellett várni, hogy hatékonyan fel tudják használni a termelt energiát, mivel a szélenergia időjárásfüggő, nem folyamatos és egyenletes a termelés, így meg kellett oldani a fejlesztett áram elvezetését és tárolását.

A szélerőművek működése

A szélerőművek állhatnak egy vagy több szélturbinából. Átlagos élettartamuk 25 év, nagy előnyük, hogy abszolút környezetkímélő módon állítják elő az energiát, nem termelnek semmilyen káros anyagot, és elhasználódásuk után az alkatrészeik nagyrészt újrahasznosíthatók.

A turbinák működésüket és felépítésüket tekintve viszonylag egyszerű szerkezetek, a lapátokba belekapaszkodik a szél, forogni kezdenek a szárnyak, a gondola, vagyis a generátorház kisfeszültségű árammá alakítja a generált energiát, majd a tartóoszlopon át elvezetik az áramot a villamos csatlakozásig.

A gondolán helyezkedik el a szélsebesség– és széliránymérő, ami egyrészt jelzi, a forgatórendszernek, hogy merről fúj a szél, így a generátor irányba tud fordulni, másrészt pedig adatokat küld a központnak, hogy figyelhessék a szélmozgást. Természetesen lehetőség van a szélturbina leállítására is, ha a széllökések elérik a 25 km/h sebességet, biztonsági okokból a rendszer leáll.

A termelt villamos energiát helyileg is felhasználhatják akkumulátorok segítségével, vagy továbbítható az országos hálózatba. Ehhez transzformátort kell elhelyezni a szélerőmű területén, ami a kisfeszültségű áramot középfeszültségűvé alakítja, ezzel alkalmassá téve azt a hálózati csatlakozásra.

Gazdaságossági szempontból jobban megéri, ha egy szélerőműbe több turbinát is telepítenek, hogy maximálisan kihasználják a transzformátor kapacitását. A transzformátor és a turbinák között helyezkedik el a generátor, és típustól függően a frekvenciaváltó vagy a lágyindító, amelyek a fordulatszám szabályozását teszik lehetővé.

Egy szélfarm mérete logikusan mindig attól függ, hogy hány turbinát állítanak fel a területén, Európában a legnagyobb szélerőmű Romániában található, 17 kilométerre a Fekete-tengertől: 11 négyzetkilométeren terül el, 240 szélturbina termeli az áramot, és nagyjából 600 MW-ot termel.

Szélerőművek Magyarországon

Hazánkban jelenleg 34 szélerőmű üzemel, 171 szélturbinával, amelyek összesen 330 MW-ot termelnek. Az elsőt 2000-ben telepítették Inotára, az utolsót pedig Ikerváron telepítették, 2011-ben. Azóta nem épült új erőmű, amelynek több oka is lehet.

A REKK és a Corvinus Egyetem kutatói szerint a kormány hozzáállása tehető felelőssé: 2010-ben visszavonták a meghirdetett, 410 MW kapacitásra kiírt tendert, amire amúgy 1175 MW kapacitással nyújtottak be pályázatot. A hivatalos közlemény szerint azért került erre sor, mert időközben elkészült a Nemzeti Cselekvési Terv, ami átalakította a Magyarországon tervezett megújuló energiaforrások kiaknázásának módját, illetve középpontba helyezte a villamosenergia-rendszer szabályozhatóságát, amit az időjárásfüggő energiatermelők nehezítenek.

A pályázatot az ígéretek ellenére sem írták ki újra, majd 2016-ban kiadták a 253/1997. (XII. 20.) Korm. rendelet az országos településrendezési és építési követelményekről módosítását, amelyben 12 km-ben határozzák meg a szélfarmok lakott területektől való távolságát. A szakértők szerint ez, a sűrű lakossági hálónak köszönhetően lényegében ellehetetlenítette további szélerőművek építését.

A szélerőművek kihasználtsága

Másrészt viszont a REKK kutatásai szerint Magyarországon nem költséghatékony szélerőműveket működtetni, mivel a kapacitáskihasználtság csak 23 % körüli. Az átlagos szélsebesség alacsonynak számít, 2-4 m/s, ez az a tartomány, ahol a szélerőmű egyáltalán működésbe kezd. A szélerőművek nyereséggel történő használata 12 m/s állandó szél mellett valósul meg, hazánkban, a legmagasabb széllökéseket a Kisalföldön és a Kiskunság–Tiszazug–Kőrösszög háromszögben mérik, ám az átlag szélsebesség ott sem haladja meg a 7-9 m/s-ot.

A felmérések szerint az évi 120 szeles napból, amikor a szélsebesség meghaladja a 10 m/s-ot, 35 viharos nappal számolhatunk, amikor a szélerősség eléri vagy akár meg is haladhatják a 15 m/s-ot. Ne feledjük azonban, mint ahogy arról korábban szó esett, hogy 25 m/s-nál már ki is kapcsolnak a turbinák. Ezen persze a technológiai fejlesztések majd segíthetnek, hiszen az első szélturbinák csak 12 kW-ot termeltek, míg a mai rendszerek már 3-4 MW-ot. (Ugyanakkor a már említett elemzésben kiemelik, hogy amennyiben megjelennek a piacon költséghatékonyabb szélturbinák, amikkel jobban be lehet fogni a szelet hazánkban is, szükség lesz a már meglévő turbinák lebontására, mivel azok a legoptimálisabb helyen épültek, így minden máshová telepített turbina csak kapacitásvesztéssel építhető.)

Szélerőmű vs. természetvédelmi terület

A helyzetet tovább nehezíti, hogy a legszelesebb területeink nagy része természetvédelmi szempontból jelentősnek számít, tehát nem ajánlott szélerőműveket telepíteni. A Kisalföldön már meglévő szélerőművek például a fokozottan védett túzokok élőhelyére épült. Egyrészt több száz madár pusztult el a turbinák lapátjainak repülve, másrészt pedig a költőterületük nagyjából 25 százalékos veszteséget szenvedett, mivel a madarak a hangos gépek környékéről is elköltöztek.

Szélenergia a NEKT-ben

A jövőt tekintve sem tűnik úgy, hogy növekedni fog a szélenergia kihasználása Magyarországon. Tavaly, 2019-ben adták ki a Nemzeti Energia– és Klímaterv (NEKT) első verzióját, amelyben grafikon mutatja a megújuló energiaforrásokból származó áram mennyiségét. Világosan látszik, hogy 2030-ra a szélenergia csaknem teljesen megszűnik itthon, áthelyezve a hangsúlyt a napenergiára és a biomasszára.

Mivel az Európai Bizottság hiányolta a tervezetből az indoklást, így a végleges Klímatervben két stratégiatervet dolgoztak ki: Kiegyensúlyozott és PV (photovoltaikus, vagyis napelem)-központú, majd megvizsgálták a két stratégia hatékonyságát energiatermelési és költséghatékonysági szempontból.

A vizsgálat azt mutatta, hogy a PV-központú tervezet mindenképpen előnyösebb, tekintettel arra, hogy a szélerőművek hazai kapacitáskihasználtsága mindössze 23%-os, ráadásul számolni kell a szélerőművek tájromboló hatásával is. A stratégiaelemzés megemlíti, hogy „A napenergia hangsúlyos hazai alkalmazása kiegyensúlyozott regionális megújuló energia portfoliót eredményezhet, tekintettel arra, hogy Lengyelországban, Romániában és a Balkánon a helyi adottságoknak megfelelően nagyobb súlyt kap a szél és vízenergia hasznosítás, mint idehaza.”

A napelem-központú tervezetnek megfelelően a klímaterv hangsúlyozza: mivel a napenergiába, mint fő megújuló energiaforrásból származó energiára fektetik a hangsúlyt, 2000 MW-os termelést várva, ezért további, időjárásfüggő rendszerek telepítését alaposan át kell gondolni, és inkább olyan egyéb megújuló energiaforrásokba fektetnek, mint a geotermikus energia vagy a biomassza. A portfolio.hu cikke rámutat, hogy előrelépés észlelhető a régi és az új tervezet között, ugyanis míg a régi tervezet szerint teljesen megszűnnek a szélerőművek Magyarországon 2030-ra, addig az újban 2030-ban is számíthatunk a már meglévő kb. 330 MW kapacitásra.

Ugyanakkor, véleményem szerint nem ennyire egyértelmű az előrelépés. Az új tervezet szövege szerint: „A szélerőművi kapacitás esetében a jelenlegi kapacitási szint (kb. 330 MW) fenntartása prognosztizálható.”. Mivel egy szélerőmű átlagos élettartamát 25 évben határozták meg, és 2005-ig összesen 10 MW kapacitással épült erőmű, ezért maximum 10 MW kapacitáscsökkenés következhet be 2030-ig, ha nem nyúlnak hozzá a meglévő erőművekhez.

Vegyük hozzá, hogy a felmérések szerint a karbantartott szélerőművek biztonságosan működtethetőek a tervezett élettartamon túl is, tehát valószínűsíthető, sőt „prognosztizálható”, hogy az a 10 MW sem esik ki. Viszont nem tettek ígéretet arra, hogy megelőzendő az esetleges 10 MW kiesést, elkezdik felújítani a meglévő erőműveket, mi több, kifejezetten azt írják, hogy „felújítás csak a most működő kapacitás (kb. 330 MW) élettartamának végével” kezdődhet meg. Továbbá a NEKT-ben találunk két diagramot, amelyek bemutatják, hogyan alakulna a hazai villamosenergia-termelés 2040-ig abban az esetben, ha nem hoznak új intézkedéseket (A ábra) és ha hoznak új intézkedéseket (B ábra).

A különbség jelentős, ám figyeljük meg, hogy 2030-ig szél szempontból a két érték azonos, utána pedig az A ábrán 2040-re megszűnik a szélenergia, a B ábrán marad a jelenlegi kapacitás. Ebből arra következtethetnénk, hogy 2030 után, amikor a szélerőműveink elérik a kapacitásuk végét, az új tervezet szerint elkezdik felújítani őket, csakhogy a Nemzeti Energia- és Klímaterv 2030-ig vállal intézkedéseket. Minden utána következő lépés csak ígéret, de nem kérhető számon.

Természetesen a tervezet nem zárkózik el a fejlesztésektől, évi 2,5 milliárd forintban állapítja meg a megújuló energiaforrásokra szánt pályázatok keretösszegét, az első pályázat már le is zárult 2019 decemberében (igaz, ennek összege csak 1 milliárd forint volt). A METÁR (megújuló energiaforrásokból előállított villamosenergia-átvételi támogatási rendszer)-tenderre összesen 168 pályázat érkezett be, ebből egy pályázat biomassza erőműre, 167 pedig naperőműre kíván felvenni állami támogatást. Szélerőműre nem érkezett kérvény, annak ellenére, hogy a már meglévő erőművek felújításánál figyelmen kívül hagyható a 2016-os törvénymódosítás.

Kérdés, hogy hogyan változik a hazai szélerőmű térkép, amennyiben a fejlesztők sikerrel járnak a szélerőművek élettartamát meghosszabbítandó eljárások kidolgozása során. Jelenleg a kutatások gyerekcipőben járnak, ám nem elképzelhetetlen, hogy 2030-ig forradalmi megoldásokkal rukkolnak elő, és lehetségessé válik a szélerőművek hosszabb távon is biztonságos használata.

A szélerőművek jövője

Addig is megoldást jelenthet az úgy nevezett szuper háló (super grid), ami összekötné az Európai Unió országait egy nagy hálózattá, így a megújuló energiaforrásból szerzett áram megoszlana, tehát az egyes országokban jelentkező túltermelést át lehetne irányítani más országokba, ahol éppen hiányt szenvednek. Ez a rendszer lényegében folyamatos áramellátást biztosítana, és kiiktatná az időjárásfüggő energiaforrások legnagyobb hátrányát, az ingadozó termelést.

Részletes térkép készült a bekapcsolni kívánt energiaforrásokról, amibe a Kárpát-medence biomassza által előállított árammal kapcsolódna be. Jelenleg természetesen ez csak elképzelés, egyrészt technikai akadályokba ütközik, másrészt példátlan összefogásra lenne szükség az országok között.

Szakértők szerint, ha meg is épülne a szuper háló, további problémát jelentene az import áram olcsósága a helyi áramszolgáltatók által előállított áramhoz képest. Kisebb hálózatok már léteznek, mint a NorNed kábel, ami Norvégiát és Hollandiát köti össze, vagy az Angol-Francia-Holland hálózat, de ezek technikai adottságai egyelőre nem teszik lehetővé a messzebbre nyúló áramellátást. Ám az előremutató elképzelés már megszületett, és reméljük, a jövőbeni kutatások lehetővé fogják tenni a hálózat kiépülését, ezzel teret nyitva a csak megújuló energiából származó áramellátásnak egész Európában.

Update 1:

2020 novemberében jelent meg az Energiaklub tanulmánya, melyet ezzel a mondattal indít:

„A szélenergia a napjainkban elérhető technológiák közül a legkisebb környezeti terhelés mellett képes nagy mennyiségű villamos energia előállítására – e tekintetben a tudományos világban közmegegyezés van.”
Itt olvasható összefoglalónk a tanulmányról.

Update 2:

2022 december:

Áttörés a szélenergia hasznosításban

Ahogy már sajtóhírekből és egyes megnyilatkozásokból várható volt, de most már hivatalos tervben is rögzítve látjuk: a Kormány jelentősen csökkenteni fogja az új szélerőművek telepítését jelenleg ellehetetlenítő védőtávolsági szabályokat. Örömhír, hogy a korábbi ötletek ellenére nem terveznek teljesítménykorlátozást sem: jöhetnek a legmodernebb turbinák! Részletek itt.

Gyakran Ismételt Kérdések

Mézes Dorottya | Főállású anya és egyetemista, kutatási területe az alkímia szimbolizmusa a középkorban. A környezetvédelem fontos helyet foglal el családja életében.