és bár a tél az utóbbi években lényegében elmaradt Európa nagy részén, ez nem feltétlenül lesz mindig így, a tengerentúli példa alapján pedig a felkészületlenség katasztrofális hatásokkal járhat.

Bár az európai és a hazai telek trendszerűen egyre enyhébbek – ami az energiaválsággal küzdő kontinensnek most kifejezetten kedvezett –, továbbra is kialakulhat a tengerentúlihoz hasonló szélsőséges téli időjárás. Miközben Európára egy újabb, az energiarendszert próbára tevő forró nyár vár, már megkezdődött a felkészülés a következő hideg évszakra is, amely a mostaninál is nagyobb kihívás elé állíthatja a szakembereket, különösen akkor, ha az időjárási körülmények mostohán alakulnak.

Áram, gáz és víz nélkül

Az elmúlt időszakban Észak-Amerikát több alkalommal sújtó kemény téli időjárás Európa számára is figyelmeztetésül, egyben értékes tapasztalatokkal szolgálhat arról, hogy hogyan állhat helyt egy elöregedett, de átalakuló energiarendszer extrém télies körülmények között. Mert akármilyen meglepőnek is tűnhet, a földcsuszamlás-szerű változásokkal járó energiaátmenet és a klímaváltozás még a világ legerősebb gazdaságával rendelkező országának, az Egyesült Államoknak a nem ritkán nyugdíjas korú energia-infrastruktúráját is nagyrészt elavulttá tette.

2021 februárjában az Uri névre keresztelt téli vihar szerte az Egyesült Államokban rendkívüli időjárási körülményeket teremtett, jelentős mennyiségű hóval, ónos és jeges esővel, illetve sarkvidéki hőmérsékleti értékekkel. Különösen súlyos helyzet alakult ki Texasban, a hatóságoknak pedig az ország déli régiójában található állam mind a 254 megyéjére figyelmeztetést kellett kiadniuk. A szokatlanul nagy hideg az állam egész területén problémákat okozott az erőművi termelésben, befagyasztotta a tüzelőanyag-tartalékokat, miközben a megugrott fűtési igény miatt a villamosenergia-felhasználás új rekordot ért el, amely 2022 decemberében az újabb, hasonlóan súlyos hidegbetörés alkalmával dőlt meg.

Villámcsapás
Fotó: Pexels

Az áram- és földgázszektorban is jelentkező tovább gyűrűző hibák miatt milliók maradtak energiaellátás nélkül napokig, legalább 246 ember meghalt, a gazdasági kár pedig a becslések szerint elérte a 130 milliárd dollárt, ami körülbelül a 2021-es teljes évi magyar GDP kétharmadának felel meg. A szivattyúk és a szennyvízkezelő berendezések révén szintén jelentős energiaigényű víziközmű-rendszer ugyancsak súlyosan károsodott, aminek következtében legkevesebb 10 millió emberre vonatkozóan a hatóságok vízforralási figyelmeztetést adtak ki. Ez azt jelentette, hogy az esetleges fertőzések elkerülése érdekében az érintetteknek minden, az étkezéshez kapcsolódóan használandó vizet előbb fel kellett forralnia, nemcsak a 2021. február közepi, összességében néhány napos vihar idején, de akár hetekig is.

Az azóta eltelt időben számos elemzés készült annak okait kutatva, hogy vajon miért érték olyan felkészületlenül Texas államot a történtek. Az egyik leggyakoribb reakció a széles körű áramkimaradásokat előidéző katasztrófákra „megbízhatóbb” erőművek építését szorgalmazza, amelyek tüzelőanyagot használnak (például szenet vagy földgázt), és folyamatos áramtermelésre képesek a nap bármely szakában. A szén- és gázerőművek, illetve ezek üzemanyag-ellátása látványosan meghibásodhat szélsőséges téli időjárási körülmények között. Új hagyományos erőművek építésével tehát nem feltétlen oldható meg a helyzet, más megoldások tisztább, olcsóbb és gyorsabb megoldásokat kínálhatnak a problémákra.

Időjárásfüggő gázalapú áramtermelés?

Az elemzések szerint a rendszerszintű hibák egyik kritikus oka a villamosenergia- és gázszektor téliesítésének hiánya volt. Ezt orvosolandó a texasi törvényhozás új téliesítési követelményeket írt elő a villamosenergia-termelők számára, de ugyanezt elmulasztotta megtenni a földgáztermelők vonatkozásában, ami továbbra is meglehetősen sérülékennyé teszi a rendszert szélsőséges időjárás esetén. A texasi áramtermelés ugyanis körülbelül 40 százalékban gáztüzelésű erőművekben valósul meg, és amint ezt a 2021. februári vagy éppen a 2022. decemberi tapasztalatok mutatják, az extrém körülmények közepette ezek gázellátásának fenntartása nem garantálható maradéktalanul.

A problémák a 2022 januárjában és februárjában tapasztalt hidegbetörések alkalmával megismétlődtek. A földgáztermelés jelentősen esett, miután a gázkitermelés során a gázzal együtt a felszín felé tartó víz és egyéb folyékony anyagok jégdugókat képezve megakadályozták a gáz vezetékekbe kerülését. A 2022 decemberében Amerikára lecsapó, Elliottnak elnevezett téli vihar újabb jelentős csökkenésekhez vezetett a gáztermelésben egyúttal áramszüneteket okozva szerte az Egyesült Államok délkeleti régiójában. Az események azonban azt mutatják, hogy az energiarendszer téli rendelkezésre állásával kapcsolatos kockázatok nem korlátozódnak Texasra. Az ország egyéb területein, sőt, világszerte hasonlóak a kihívások.

A nap- és a szélenergiát is verheti ez a technológia a klímabarátságban

Az EU a biogázban látja a választ az orosz gázra. Jó hír, Magyarország biometán-termelő potenciálja az EU-n belül a nagyobbak közé tartozik.

A kutatások szerint a téli rendszerterhelési csúcsok az elmúlt két évtizedben a korábbiaknál érzékenyebbé váltak a hideghullámokra, elsősorban a villamos energia fűtésben betöltött arányának emelkedése miatt. Texasban a téli fogyasztási csúcsok gyorsabban nőnek, mint a nyári csúcsok, de jelentkezésük kiszámíthatatlanabb is a meleg évszakéinál, miután a globális felmelegedéstől nem függetlenül ma már lényegében évek telhetnek el valóban télies idő nélkül, ami értelemszerűen a tervezést és a felkészülést is megnehezíti.

A texasi „laboratórium” példája abból a szempontból is figyelemre méltó, hogy az állam az USA-n belül élen jár a fűtés olajról vagy gázról villamos energiára történő átállításában. A texasi otthonok több mint 60 százaléka elsődlegesen elektromos áramot használ a fűtéshez, részben hőszivattyúk üzemeltetéséhez, ami a téli lakossági energiaigényt a földgáz felől értelemszerűen a villamos energia felé mozdítja el. Nagyon alacsony külső hőmérséklet esetén az egyébként hatékony és klímabarát hőszivattyúk energiafelhasználása meghaladhatja a forró nyári napokét is, ezért a várakozások szerint a következő évtizedekben a rendszerterhelési csúcsok egyre inkább télen alakulhatnak majd ki Texasban, ahol ez korábban a nyári időszakra volt jellemző. (Magyarországon – északibb fekvése miatt – eddig is télen alakultak ki az éven belül a legnagyobb fogyasztási csúcsok.)

Mit lehet tenni?

Mindez nehezebbé teszik az elegendő, télen elérhető kapacitás biztosítását célzó hálózattervezői és -üzemeltetői munkát is. De mit is lehet pontosan tenni a katasztrofális következmények elkerülése érdekében? A felkészülés nulladik feltétele, hogy elég termelőkapacitás legyen online a rendszerben, de egyéb intézkedésekkel is fokozható az energiarendszer téli ellenálló képessége.

Behavazott átviteli hálózat
Fotó: Pexels

Ilyen logikus intézkedésnek tűnik a légvezetékek föld alá helyezése is, de ennek környezeti és egyéb hatásai még nincsenek teljesen felmérve. A tapasztalatok szerint a földkábelek jobban ki vannak téve a korróziónak, és bár például a széllel és a jegesedéssel szemben védettebbek, az áradások és a nyári kánikula idején jelentkező kiemelkedő rendszerterhelések jelentősebben károsíthatják őket.

Kézenfekvő cselekvési irány az energiahatékonyság növelése is, amivel a kényelmi szint csökkenése nélkül mérsékelhető az energiaigény, ezzel már önmagában fokozva az ellátásbiztonságot. Nemcsak az energiaigényt csökkenti, de a rendszer rugalmasságát is növeli az úgynevezett fogyasztó oldali szabályozás vagy válasz (demand side response, DSR) elterjedése, amelynek lényege, hogy (jellemzően az aggregátornak nevezett új típusú piaci szereplők) a hálózati, illetve rendszerigényekhez alkalmazkodva a fogyasztó által észrevehetetlen módon csökkentik a felhasználását, bizonyos anyagi ellentételezés fejében. Alapvetően javítható továbbá az ellátásbiztonság azáltal is, ha új interkonnektorokkal növelik a rendszer környező államokkal való összekötöttségét.

A szélerőművek megbízhatóbbnak bizonyultak

Az Elliott tapasztalatainak a birtokában a lehetőségeket vizsgáló kutatók egy talán sokak számára váratlan következtetésre is jutottak. Eszerint, ha a fent említett nagyobb összekötöttség mellett nagyobb telepített szélerőmű-kapacitás állt volna rendelkezésre, ez nagy eséllyel érdemben mérsékelhette volna a múlt decemberi téli vihar során tapasztalt gördülő áramszünetek kiterjedtségét. Az elemzések szerint az érintett régiókba telepített szélturbinák termelésében a vihar tombolása alatt az extrém hideg miatt kevesebb kiesés volt, mint a fosszilis forrásokban, amelyek felelőssége így a vártnál jóval nagyobb volt az áramszünetek kialakulásában.

Szélerőmű
Fotó: Pexels

Mindemellett ugyanakkor továbbra is igaz, hogy minél több nap- és szélenergia kerül be a rendszerbe, az elektromos hálózat tervezése és üzemeltetése annál bonyolultabbá és nehezebbé válik.

Az elemzések, így a Nemzetközi Energiaügynökség jelentése szerint is a fenti pontokra fókuszáló fejlesztési stratégia működőképesebb, olcsóbb és tisztább megoldást jelent az ellátásbiztonság fenntartására, mint a csak újabb gázerőművek építését erőltető megközelítés. Az energiarendszer előtt tornyosuló kihívások kiterjedtségére tekintettel nem elegendő csupán a termelési oldalon keresni a megoldást. Valamennyi szóba jöhető eszközt be kell vetni: az energiahatékonyság növelését, a fogyasztó oldali szabályozást, valamint a hálózatnak mikrohálózatokkal való rugalmasabbá tételét, ami lehetővé teszi a helyi adottságokhoz és a megújulóenergia-termeléshez történő jobb alkalmazkodást, illetve az államközi összekötöttség fokozását is.