MAGY ARmagyarenergetika.hu/wp-content/uploads/me/ME 2011-3.pdfVarga Dávid A megújuló energetika...
Transcript of MAGY ARmagyarenergetika.hu/wp-content/uploads/me/ME 2011-3.pdfVarga Dávid A megújuló energetika...
-
1MAGYAR ENERGETIKA 2011/3
TartalomKatona Tamás: A paksi atomerőmű földrengésbiztonsága 2
Varga Dávid: A megújuló energetika integrálása az építészetbe 8
Haddad Richárd, Karacsi Márk: Elektronikus energiakereskedelem 12
Pázmándi Tamás, Deme Sándor, Zagyvai Péter: Aktivitásterjedés az atomerőműben és a környezetben 14
Bauman Vilmos, Makai Zoltán: A nagyváradi hőerőmű és távfűtőrendszer modernizálása 18
Hírek 20
Olvasói levél 23
Horn János: Természeti erőforrások hazánkban és a világban 24
Börcsök Endre, Osán János, Bozóki Sándor, Török Szabina: Több szempontú döntési modell alkalmazása a hazai villamosenergia-termelési rendszer fejlesztésében 28
Kerényi A. Ödön: Feltámad-e még a Nagymarosi Vízlépcső? 33
Tóth András: Új atomerőmű nukleáris biztonsági szabályozása 34
Ősz János, Kaszás Csilla, Sándor Csaba: A biomassza energetikai hasznosításának nemzetközi irányai 36
Kovács Norbert: Vezetékjog 41
Hadnagy Lajos: Az Európai Nukleáris Energia Fórum elemzése az atomenergiáról 42
Makai Zoltán: Tovább folytatódik Romániában az atomerőmű-program 46
Előzetes 48
Tisztelt Olvasóink!
Mostani lapszámunk tervezett főtémája, az elektromos áram némileg szűkebb teret kapott, tekintettel Fukushimára. A szer-kesztőbizottság ugyanis elengedhetetlen fontosságúnak tartotta, hogy a közmédiában megjelent, sokszor megtévesztő és bulvárjellegű híradásokkal ellentétben korrekt és szakmailag megalapozott cikkeket közöljön az atomenergia jelenével és jövőjével kapcsolatban, mind Magyarország, mind a világ energetikájának szempontjából. Természetesen egyéb témákkal is foglalkozunk számunkban, melyhez hasznos időtöltést kívánunk.
A szerkesztőség
M A G Y A R
ENERGETIKA Együttműködő szervezetek:Magyar Atomfórum Egyesület, Magyar Kapcsolt Energia Társaság, Magyar Napenergia Társaság, Magyar Távhőszolgáltatók Szakmai SzövetségeXVIII. évfolyam, 3. szám 2011. májusAlapította a Magyar Energetikai Társaságwww.e-met.hu
Főszerkesztő:dr. Veresegyházi MáriaMobil: 06-20-537-7416E-mail: [email protected] Szerkesztőbizottság:dr. Büki Gergely, dr. Czibolya László, Civin Vilmos, dr. Emhő László,dr. Farkas István,dr. Garbai László, dr. Gács Iván, Újhelyi Géza, Zarándy Pál
Szerkesztőség:Kiadó: Mérnök Média Kft. 1134 Budapest, Róbert Károly krt. 90.Telefon: 1-450-0868Fax: 1-236-0899
Laptulajdonos:Magyar Energetikai Társaság1094 Budapest, Ferenc krt. 23. II. em. 2.Telefon/fax: 1-201-7937
Tervezőszerkesztő: Büki Bt.
Borítóterv: Metzker Gábor
Nyomda:D-Plus Nyomda Felelős vezető: Németh László ügyvezető igazgató
ISSN: 1216-8599
-
2 MAGYAR ENERGETIKA 2011/3
www.e-met.hu ATOMENERGIAATOMENERGIA www.e-met.hu
Katona Tamás
A paksi atomerőmű földrengésbiztonsága
Az atomerőműveknek biztonságosnak, védettnek kell lenni a ter-
mészeti vagy emberi tevékenységből eredő katasztrófák hatásaival
szemben. Erre figyelmeztetett az Onagawa Atomerőművet ért föld-
rengés 2005-ben, a Shika és a Kashiwazaki-Kariwa Atomerőmű esete
2007-ben és a Hamaoka Atomerőmű esete 2009-ben, vagy a Blaye-i
Atomerőmű elárasztása 1999-ben, illetve a 2005-ben. Újólag pedig
intően figyelmeztet erre a japán Honshu sziget keleti partjának köze-
lében 2011. március 11-én bekövetkezett földrengés, majd az azt kö-
vető szökőár, amely nukleáris katasztrófához vezetett a Fukushima
Daiichi atomerőműben.
Alapvető biztonsági követelmények
Az atomreaktorok akkor biztonságosak, ha minden körülmények között a
láncreakció leállítható, a reaktor lehűthető, és a hűtés folyamatosan biztosít-
ható, s a radioaktív közegek nem kerülnek ki a környezetbe.
Az első követelmény érthető, hiszen így megállítható a maghasadások-
ból származó energiatermelés, illetve a kritikusság kialakulása, s a láncre-
akció ellenőrizetlen felgyorsulása is kizárható. Ezt a funkciót neutronelnyelő
anyagok reaktorba való bejuttatásával lehet elérni, ami történhet abszorbens
rudakkal vagy a hűtőközegben oldott abszorbenssel, a gyakorlati esetekben
bórral.
A leállított reaktor hűtésére azért van szükség, mert a maghasadás
következtében az üzemanyagmagokból, mint az U235, instabil magok ke-
letkeznek, amelyek különféle bomlási láncok eredményeként s az insta-
bil magok természetének megfelelően különböző időtartamok alatt stabil
magokká alakulnak, s ebben a folyamatban hő keletkezik, amit marad-
vány-hőképződésnek nevezünk. Ezt a hőt több okból is ki kell vonni a
rendszerből:
• Az üzemanyag ne hevüljön túl, s maradjon meg a szerkezeti integri-
tása, ami mind a hűthetőségnek, mind a reaktivitás kézben tartásának fel-
tétele, de egyúttal a radioaktív anyagok visszatartása tekintetében is fon-
tos, hiszen az üzemanyag (megjelenését tekintve egy kerámia) anyagában
visszatartva marad ekkor az aktivitás nagy része, a gáznemű és halogén
anyagok kivételével.
• Másfelől, a lehűtött rendszerben alacsony nyomást lehet tartani, s ez
azért fontos, mert legyen bár a legkisebb tömörtelenség a reaktor aktív zóná-
ját magában foglaló rendszeren, azon a szivárgás hajtóereje a külső és belső
nyomás közötti különbség: belátható, hogy ennek célszerű a legkisebbnek
lenni.
• A harmadik ok pedig az, hogy az üzemanyag-pasztillákat magában
foglaló csövecskék anyaga cirkónium, amely ha túlhevül, 1200 °C felett a
vízgőzzel reakcióba lépve oxidálódik, és ennek következtében hidrogén kelet-
kezik. A hidrogén, mint robbanóképes gáz jelenléte a rendszerben új veszélyt
jelent, ezért erre az esetre ma már az atomerőművekben, így a paksi erőmű-
ben is hidrogén-rekombinátorokat telepítenek a robbanásképes hidrogénkon-
centráció kialakulásának megelőzése céljából.
A hűtéshez, az üzemzavari hűtőrendszerek működéséhez két dolog fel-
tétlenül kell: hűtőközeg, azaz a könnyűvizes reaktorokban víz, és villamos
energia a hűtőrendszer működtetéséhez, valamint ahhoz, hogy azok a mű-
szerek működjenek, amelyek elengedhetetlen információt szolgáltatnak az
erőmű állapotáról.
A maradványhő termelése – a gyorsan stabil állapotba kerülő magoknak
köszönhetően – gyorsan csökken, s amíg a reaktor leállítása után ez az üze-
mi teljesítmény 7%-át teszi ki, néhány óra után már egy százaléknyi, majd
néhány nap után a százalék törtrésze lesz. A kiégett és a reaktorból kirakott
üzemanyag hőtermelése általában öt év után éri el azt a szintet, hogy át-
meneti tárolókba helyezhető legyen, addig a kiégett üzemanyag a reaktorok
melletti tárolókban, folyamatos hűtés mellett tárolható.
A radioaktív anyagok visszatartását több fizikai gát biztosítja: az üzem-
anyag maga, az üzemanyagot magában foglaló burkolat, a reaktor és a pri-
merkör szerkezete, mint nyomástartó rendszer, s legvégül a konténment
szerkezete.
Miként lehet az atomerőművet biztonságossá tenni?
A fentiekben áttekintett, a biztonsághoz elengedhetetlen funkciók mindenko-
ri, s nagy megbízhatósággal történő megvalósulását az alábbiakkal érhetjük
el:
1. A tervezési alap adekvát meghatározása: a mértékadó veszélyek és
azok jellemzőinek meghatározása.
2. A veszélyek hatásainak figyelembe vétele a tervezés során, beleértve
a megfelelő üzemzavari, balesetkezelési és következménycsökkentő eszkö-
zök betervezését.
3. A veszélyek potenciális hatásaira minősített termékek alkalmazása.
4. Üzemzavar-elhárítási, balesetkezelési és következménycsökkentő el-
járások kidolgozása, bevezetése.
5. A biztonság elemzése.
6. A biztonság, azaz a fenti 1-5 pont időszakos felülvizsgálata, s az ebből
eredő biztonságnövelő intézkedések foganatosítása.
A tervezés alapja
Ahhoz, hogy az atomerőmű biztonságos legyen a külső hatásokkal szem-
ben, a tervezéshez meg kell határozni a biztonság szempontjából releváns,
a telephelyre jellemző mértékadó veszélyeket, s azokat jellemezni kell olyan
módon, hogy azt a tervező teherként, hatásként, működést befolyásoló felté-
telként, körülményként figyelembe vehesse, illetve meg kell határozni azokat
a kritériumokat, amelyek minősítik a terv megfelelőségét az adott hatások,
terhek, körülmények vonatkozásában.
A tervezés alapjaként figyelembe veendő veszélyek definiálhatók va-
lószínűségi vagy determinisztikus alapon, vagy – minden egyéb feltételtől
-
3MAGYAR ENERGETIKA 2011/3
www.e-met.hu ATOMENERGIAATOMENERGIA www.e-met.hu
függetlenül – posztulálva. A valószínűségi alapon történő meghatározás lé-
nyege az, hogy azt az eseményt tekintjük mértékadónak, amelynél nagyobb
az atomerőmű üzemideje alatt csak igen kis valószínűséggel fordulhat elő.
Így például, ha ötven évet veszünk teljes üzemidőnek, akkor azt a természeti
eseményt, mondjuk földrengést vesszük mértékadónak, amelynél nagyobb
csak 0,005 valószínűséggel fordulhat elő az 50 év alatt. Ez éves gyakoriság-
ban kifejezve az az esemény, amelynek gyakorisága 10-4/év, azaz a visz-
szatérési ideje 10 000 év. A tervezés alapjának ilyen meghatározása maga
után vonja azt is, hogy a tervezési alapba kerülő veszélyeket is valószínűségi
módszerrel kell meghatározni, amely a természeti folyamatok inherens vé-
letlenszerűségét és az erre vonatkozó ismereteink bizonytalanságát egyaránt
figyelembe veszi.
A tervezési alapba tartozó veszély meghatározható determinisztikus mó-
don. Ennek az alapja az, hogy a múltban bekövetkezett események egyértel-
műen meghatározzák azt az eseményt, ami az atomerőmű üzemideje alatt
bekövetkezhet. Itt nincs értelme visszatérési időről vagy éves gyakoriságról
beszélni, még akkor sem, ha a múltbeli események feldolgozásánál a bi-
zonytalanságokat statisztikai módszerekkel értékelik, és erre tekintettel a
mértékadó esemény jellemzőit bizonyos rátartással határozzák meg. Elég
nyilvánvaló, hogy ez a módszer alig alkalmas arra, hogy ritka események,
például egy mérsékelt szeizmicitású területen egy nagy földrengés bekövet-
kezésének lehetőségéről bármit állíthassunk, illetve a szinguláris jelensége-
ket megfelelően figyelembe vehessük. Szakmai példaként említhető az USA-
ban a New Madrid szeizmikus zóna, ahol 1811-ig, az írott történelem híján,
semmilyen történelmi ismeret nem volt egy pusztító rengést produkálni ké-
pes szerkezet létezéséről.
Tervezés biztonságra
Az alapvető biztonsági funkciók megvalósítását három konstrukciós elv alkal-
mazásával lehet elérni:
• Az adott funkciót megvalósító rendszerek többszörözésével, azaz két-,
három-, sőt négyszeres redundanciával. Így például a paksi atomerőműben
a szükség villamosenergia-ellátást minden blokkon három dízelgenerátor biz-
tosítja, amelyek teljesítménye egyenként is elégséges az üzemzavari ener-
giaszükséglet kielégítésére, s ezen kívül van még biztonsági akkumulátor-
telep is.
• Az azonos funkciót teljesítő rendszerek egymástól eltérő gyártmányú,
kivitelű, működési elvű elemekből való felépítésével, azaz diverzitásával, ezzel
csökkentve annak lehetőségét, hogy a redundáns rendszerek egyszerre esse-
nek ki, hiszen az azonos elemek azonos módon és időben hibásodhatnak meg.
• A redundáns biztonsági rendszerek térbeli szétválasztása pedig azt
szolgálja, hogy egy tűz vagy más meghibásodást okozó hatás egyszerre ne
érhessen több rendszert is.
A külső veszélyekre történő tervezés sajátosságai
Az atomerőművek tervezési alapjában a rendkívül ritka természeti esemé-
nyeket és külső hatásokat, körülményeket, s emberi tevékenységből eredő
veszélyeket, sőt a különböző veszélyek egymással korrelált vagy egymás-
tól független egyidejű bekövetkezésének lehetőségét is figyelembe veszik.
Elég természetes feltételezés például, hogy szélsőséges hóteher és szélvihar
egyidejűleg következik be. Egy földrengés esetén a rezgésjellegű hatás mel-
lett a biztonsági funkciók megvalósulását akadályozhatják a földrengés kö-
vetkeztében keletkezett tüzek vagy egyes térrészek elárasztása, mint újabb
veszélyek.
A külső természeti vagy emberi tevékenységből eredő veszélyek külön-
legesek abban a tekintetben, hogy a biztonságot szolgáló tervezési elvek
közül a megsokszorozás alkalmazása nem javít a helyzeten, hiszen – legyen
bár több azonos felépítésű rendszer, amelyekből akár egy működőképessége
is elég lenne a biztonsági funkció megvalósításához – azokat mind egyaránt
károsíthatja például egy földrengés, hiszen az az egész telephelyet érinti.
Az azonos funkciót megvalósító redundáns rendszerek diverz kiépítése már
hatásosabb, hiszen van esély arra, hogy a különböző gyártmányú, netán mű-
ködési elvű komponensek nem egyszerre mennek tönkre.
A térbeli szétválasztásnak igen jelentős szerepe van. Az egymástól tér-
ben szeparált, netán a telephely különböző pontjain lévő biztonsági rend-
szereket a földrengés egyformán érintheti, de korántsem lesznek azonos
körülmények a földrengést követően, ha tűz, elárasztás vagy szomszédos
tárgy rázuhanása szempontjából vizsgáljuk a helyzetüket. Magyarán, van
esély arra, hogy ha megőrizték a működőképességüket a földrengés alatt,
azután majd a keletkezett egyéb károk, tüzek, elárasztások nem egyformán
veszélyeztetik őket, s a funkció megvalósulásához legalább egy rendszer mű-
ködőképes marad. A térbeli szétválasztásnak különös szerepe van például a
repülőgép-rázuhanás, a külső emberi tevékenységből származó veszélyek,
mint például közúti szállítási baleset következtében fellépő robbanás ese-
tén. Ezeknek az eseményeknek térben koncentráltabb hatása van, mint a
földrengésnek, de bizonyos módon az egész telephelyet érinthetik; bár a
lezuhanó repülőgép egy épületet eltalálva ott okoz maximális károsodást, de
az ütközés következtében a telephely több pontján is keletkezhetnek tüzek,
vagy egyéb, például repülő tárgyaktól származó károk.
Mivel a külső események egyszerre érinthetik a reaktor üzemzavari
hűtőrendszereit, annak integritását, működőképességét és a működéshez
Richter-skálaA Richter-skála a földrengés erősségének műszeres megfigyelésen
alapuló mérőszámát (a Richter-magnitúdót, vagy más szóval a mére-
tet) adja meg. A magnitúdó a földrengéskor a fészekben felszabaduló
energia logaritmusával arányos.
Eredetileg a Richter-magnitúdót egy képlettel egy bizonyos típu-
sú szeizmográf által jelzett legnagyobb kitérésből és az epicentrumtól
való távolságából határozzák meg. (Maga az érték a földrengés helyé-
től 100 km távolságban lévő Wood-Anderson típusú szeizmográf által
mikrométerben mért legnagyobb kitérés tízes alapú logaritmusa.) Ma
már számos más magnitúdó-definíció létezik, amelyek között egy bi-
zonyos földrengés méretét illetően némi eltérés is van.
Ebből értelemszerűen következik: a skála felfelé nyitott, vagyis
nincs formális maximuma, bár a földrengések hatásmechanizmusa és
a Föld szilárd kérgének mechanikai jellemzői alapján gyakorlatilag 10
feletti értékek nem fordulnak elő. Másik fontos jellemzője, hogy a ská-
la két fokozata között a kipattanó energiában kb. 32-szeres különbség
van.
Dátum Hely Magnitúdó
1960. 05. 22. Chile 9,5
1964. 03. 28. Prince William, Dél-Alaszka 9,2
2004. 12. 26. Szumátra Andaman szigetek 9,1
2011. 03. 11. Honshu, Japán 9,0
1952. 11. 04. Kamcsatka, Oroszország 9,0
1868. 08. 13. Arica, Peru (most Chile) 9,0
1700. 01. 26.Cascadia zóna (Egyesült Államok, Kanada) 9,0
Nagy földrengések (Forrás: U.S. Geological Survey honlap)
-
4 MAGYAR ENERGETIKA 2011/3
www.e-met.hu ATOMENERGIAATOMENERGIA www.e-met.hu
szükséges üzemzavari villamosenergia-ellátás rendszerét, egyre inkább teret
nyernek a külső energiaellátást nem igénylő eszközök, mint például a gravitá-
ciós hűtővíz-betáplálás, természetes cirkulációs hűtés, vagy a konténmentből
történő hőelvitel természetes léghuzattal.
Van egy tervezési elv, amelyet kötelezően alkalmazva ellensúlyozhatjuk
azt, hogy külső veszélyek és azok jellemzői csak korlátozott bizonyosság-
gal határozhatók meg. Konstrukciós megoldásokkal és mérnöki tartalékokkal
biztosítani kell, hogy hirtelen tönkremenetel ne következhessen be, ha a ter-
vezésnél figyelembe vett terheknél némileg nagyobb, a tervezettnél némileg
súlyosabb hatások következnének be. Az, hogy ennek a tartaléknak milyen
mértékűnek kell lenni, nem megkötött, egyes megközelítésekben például
földrengésre a tervezési alaphoz képest 40% „túllövést”, nagyobb gyorsulá-
sokat kell az atomerőműnek elviselnie. Ennek minden határon túli növelése
egyfelől nem célszerű, másfelől ez sem ad abszolút biztonságot, mivel az
elméletileg sem értelmezhető.
Arra az esetre, ha mégis bekövetkezne egy fatális következményekkel
járó esemény, s a biztonsági rendszerek nem lennének képesek az alapvető
funkciójukat teljesíteni, balesetkezelési és következménycsökkentő eszközö-
ket és eljárásokat kell kidolgozni, s azok alkalmazását éppúgy kell elsajá-
títtatni és gyakoroltatni a személyzettel, mint a többi üzemzavar-elhárítási
eszköz és eljárás alkalmazását. A baleset-elhárítás és a következménycsök-
kentés lényege nem más, mint az alapvető funkciók, a reaktivitás ellenőrzé-
se, a hűtés és a radioaktív közegek visszatartása immáron bármilyen erre
bevethető eszközzel. A bevethető eszközök lehetnek előre elkészítettek, mint
például a mobil tartalék biztonsági dízelgenerátor a telephelyen, baleseti kö-
rülményekre installált hidrogén-rekombinátorok a hidrogén spontán robba-
násának elkerülése és a konténment védelme érdekében, a reaktortartály
külső hűtésének kialakítása arra az esetre, hogy a tartály visszatartsa az
esetleges megolvadt zónát, a konténment-nyomás hosszú távú kontrollja a
konténment-hűtés és a szűrt lefúvatás megoldásával stb.
A külső események, akár a természeti, akár pedig az emberi tevékeny-
ségből eredőek, rendkívül próbára tehetik az üzemeltető személyzetet, hi-
szen ezen események következtében egyszerre több meghibásodás lehet-
séges, rendkívüli állapot lehet az egész erőműben, több-blokkos telephelyet
tekintve akár minden blokkon, s blokkonként eltérő módon, sőt a telephely
egészén is.
Mi történt a Fukushima Daiichi atomerőműben?
2011. március 11-én hatalmas, kilences magnitúdójú földrengés pattant ki
Japán keleti partjától mintegy 150 km-re. Ez a földrengés méretében messze
meghaladta a Japán-árok mentén a huszadik században észlelt rengéseket,
amelyek mind 8-nál kisebb magnitúdójúak voltak. Ehhez hasonló pusztító
rengés 869-ben történt, amelyet követően Sendai várost elpusztította a szö-
kőár. A 2011. március 11-i nagy rengés egyike az elmúlt száz év legnagyobb
földrengéseinek.
A rengés által érintett területen öt atomerőmű-telephely van 15
atomerőművi blokkal, ebből három, az Onagawa, a Fukushima Daiichi és
a Fukushima Daini összesen 13 blokkja a földrengés és a szökőár által leg-
jobban érintett partszakaszon. A földrengést követően minden üzemelő re-
aktor automatikusan leállt, és elindult a reaktorok lehűtése. Az Onagawa
és a Fukushima Daini erőművek példáját tekintve igazoltnak tűnik, hogy a
földrengés hatására biztonságot veszélyeztető kár nem történt. Feltehetően
így volt ez a Fukushima Daiichi erőműben is, ahol hat blokk van, amelyek
közül három üzemben volt a földrengés előtt, három pedig karbantartáson.
A földrengés után mintegy 34 perccel később érte el a szökőár a Fukushima
Daiichi atomerőmű telephelyét, és tönkretette a villamos energiát adó dízel-
generátorokat. Ettől a kezdve a véges időtartamra elégséges és korlátozott
teljesítményű akkumulátorok álltak rendelkezésre a reaktorok ellenőrzésé-
hez. Mobil dízelgenerátorok helyszínre szállítására vagy a villamosenergia-
ellátás helyreállítására volt szükség egy olyan hátországból, ahol rendkívüli
állapotok uralkodtak a földrengés és a cunami következtében.
A hűtés elvesztése után rendkívüli állapotot hirdettek meg az atomerő-
műben, és elkezdték a környéken lakók kitelepítését. Ezek után lényegében
az alábbi eseménysorozat indult el minden blokkon: a hűtés hiányában a
hőmérséklet, s ezzel együtt a nyomás is megnőtt a reaktorokban, s a reaktor
sérülését megelőzendő a reaktorokat lefúvatták a belső, acél konténmentbe.
Megjegyezzük, a biztonságra való tervezés elveinek megfelelően kettős
konténment van, egy belső acél-konténment és egy külső vasbeton védőépü-
let. Ám egy idő után a belső konténmentekben is veszélyes túlnyomás alakult
ki, amelyet a konténment sérülését megakadályozandó lefúvattak. A túlhe-
vült üzemanyag-burkolat oxidációja során keletkező és kiszivárgó hidrogén
felrobbant, és lerombolta a reaktor feletti csarnokot. Ez az eseménysorozat
következett be mindhárom blokkon, különbség a hidrogénrobbanás helyé-
ben, a konténment állapotában van. A reaktorok üzemzavari hűtését ebben
a helyzetben csak rendkívüli eszközökkel, tengervíz bejuttatásával lehetett
biztosítani, amelyhez a reaktivitás kontrollja érdekében még bórt is kevertek.
A lefúvatások során, majd a sérüléseken főleg gáznemű aktív anyagok és jód,
illetve cézium került a környezetbe.
A pihentető medencékben lévő üzemanyag hűtése és felmelegedése volt
a második gond, amivel meg kellett küzdeni. A túlhevülés itt is kibocsátá-
sokhoz vezetett.
A helyzetet súlyosbították a tüzek, amelyek a blokkokon lévő kábelek s
egyéb éghető anyagok kigyulladásából és hidrogénrobbanásokból keletkez-
tek.
A három sérült reaktorblokk, mint termelőkapacitás elveszett, helyreál-
líthatatlanok, azokat megfelelően el kell zárni a környezettől. A környezetbe
kijutott aktivitás a katasztrófa méreteihez képest és a csernobili kataszt-
rófában kibocsátotthoz képest mérsékelt. Az evakuációnak köszönhetően a
lakosság biztonságban van. Bár a környezetben, sőt igen nagy távolságokon
is mérhető a japán nukleáris kibocsátásból származó sugárzás, de a mérhe-
tőség még nem jelent egészségi kockázatot, s ennek a kibocsátásnak ha-
zánkban egészségügyi kockázata nincs.
A helyzet továbbra is súlyos, a biztonsági rendszerek, így a reaktor és
a pihentető medencék hűtésének helyreállítása, a kikerült radioaktív közeg
visszatartásának megoldása, majd az egész erőmű izolálása, illetve a terület
maximális mértékű mentesítése igen bonyolult és még megoldandó feladat.
Nap mint nap várhatók még komplikációk az elhárítási munkálatok során, de
ma már biztosak lehetünk abban, hogy a folyamat a reaktorok és a pihentető
medencék feletti teljes ellenőrzés megvalósítása felé halad.
A fentiekből látható, hogy az egyik alapvető biztonsági funkció elvesztése,
azaz a reaktor, illetve a kiégett üzemanyag hűtésének megszűnése a szükséges
villamosenergia-ellátás elvesztése következtében milyen súlyos következmé-
nyekkel járt, és a másik biztonsági funkció, az aktív közegek visszatartása is
sérült. Igaz, ehhez nem volt elég a világ egyik ismert legnagyobb földrengé-
se, ehhez egy, a tervben figyelembe vettnél jóval nagyobb szökőár is kellett.
A 2011. március 11-i földrengés és szökőár egy alapvető ok miatt oko-
zott nukleáris katasztrófát, az árhullám magasságának alábecslése miatt.
Nem vonható kétségbe a japán szakemberek szakmai felkészültsége és
lelkiismeretessége, sőt azt is tudjuk, hogy a közelmúltban felülvizsgálták a
földrengés- és szökőár-tervezési alapot, de a veszély alábecslését ma a té-
nyek sajnálatosan igazolják. Elterjedt az a vélemény, hogy ha valószínűségi
módszerrel értékelnénk a földrengés- és szökőárveszélyt, akkor a mostanit
egy ≥10-3/év gyakoriságú eseményként foghatnánk fel, s korántsem lehetne
ezt a tervezés alapjának tekinteni, tehát a 10-4 éves gyakoriságúnál ritkább
eseménynek.
-
MAGYAR ENERGETIKA 2011/3
www.e-met.hu ATOMENERGIAATOMENERGIA www.e-met.hu
5
Ahhoz, hogy az események úgy alakuljanak, ahogy azok
történtek, a terv sajátosságai is hozzájárultak. A terv sajátos-
sága, hogy az üzemzavari villamosenergia-ellátást adó dízel-
generátorok a turbinaépület alsó szintjén helyezkedtek el, így
a földrengésálló dízelgenerátorokat az elárasztás egyszerre
veszélyeztette, s feltehetően a villamos kábel-nyomvonalakat,
sőt a biztonsági hűtővízszivattyút is. Könnyen belátható, hogy
a redundancia mellett a térbeli szétválasztás elengedhetetlen. A
dízelgenerátorok szerencsésebb diszpozíciója, s a gépek, kábel-
nyomvonalak térbeli szeparációja sokat segíthetett volna. Nagy
szerencse, hogy a reaktorok hűtéséhez a tengervíz bejuttatásá-
ra volt megfelelő provizórium.
Az üzemzavari körülmények között keletkezett hidro-
gén robbanóképes koncentrációjának kialakulását ezekben a
konténmentekben nitrogén atmoszférával tervezték megoldani.
Baleseti körülmények között ez a megoldás elégtelennek bizo-
nyult. Baleseti hidrogén-rekombinátorok, amilyeneket számos
atomerőműben, így a paksiban is a közelmúltban balesetkeze-
lési céllal felszereltek, talán segíthettek volna elkerülni a hidro-
génrobbanást, vagy csökkenthették volna annak mértékét. Úgy
tűnik, nem volt megfelelő a konténment szűrt leeresztésének
konstrukciója sem.
Ma még számos lényeges kérdés van a Fukushima Daiichi atomerőműben
történtekkel kapcsolatban, amire a választ aligha lehet kívülállóként megtalál-
ni. Ezek főleg a baleset-elhárítás során a személyzet és az elhárítás irányítói
által hozott intézkedések alapjával, tartalmával, időzítésével, és az intézke-
dések megvalósításának problémáival, hatásosságával függnek össze. A vég-
leges értékelés ezek nélkül nem végezhető el, mint ahogy anélkül sem, hogy
direkt vagy indirekt jelekből megfejtsük, milyen állapotban volt az erőmű a
rengést követően és a szökőár megérkezése előtt, s milyen állapotba került
pontosan a szökőár után, illetve később a beavatkozások eredményeképpen.
A paksi atomerőmű földrengésbiztonsága
Jogosan fogalmazhatjuk meg a kérdést, mennyire biztonságos a paksi atom-
erőmű egy súlyos természeti katasztrófa, egy a paksi telephelyen elképzelhe-
tő nagy földrengés esetén. Ennek megértéséhez két dolgot kell tisztázni:
1. Milyen földrengésre lehet számítani a paksi telephelyen, illetve milyen
földrengésre kell tervezni az atomerőművet?
2. Hogyan lehet az atomerőművet földrengésbiztossá tenni, s ehhez mit
kellett tenni a paksi atomerőműben?
Mekkora földrengésre kell tervezni a paksi atomerőművet?
A magyarországi követelmények szerint az atomerőműveket a tízezer év alatt
előforduló legnagyobb földrengés hatásaira, az általa kiváltott telephelyi gyor-
sulásokra kell tervezni. Megjegyezzük, a nem nukleáris létesítmények eseté-
ben a tervezés a 475 év alatt elképzelhető legnagyobb földrengésre történik.
Az olyan területeken, mint a Pannon-medence, ahol a szeizmicitás mér-
sékelt, és az erre vonatkozó ismereteink is bizonytalanabbak, valószínűségi
módszert alkalmaznak, alkalmaztunk a telephely földrengés-veszélyeztetett-
ségének meghatározására, amely módszer épp a bizonytalanságok megfelelő
figyelembe vételére alkalmas. A valószínűségi módszer alkalmazása során
meghatározzák a rengések forrászónáit, amelyek jellemzésére az ott elkép-
zelhető rengések magnitúdójának valószínűségi eloszlásfüggvényét használ-
ják. Így a magnitúdó-gyakoriságeloszlás, illetve az adott zónában elképzelhe-
tő legnagyobb magnitúdó fontos adat az elemzésekben. A helyi megrázottság
azonban nem egy konkrét helyen kipattanó, adott méretű, hanem minden
lehetséges szerkezeten és forrászónában elképzelhető rengés figyelembe
vételével adódik. Így történt a földrengésveszély, illetve a tízezer évenként
előforduló legnagyobb megrázottság meghatározása a paksi telephelyre is.
Az atomerőmű tervezéséhez a mértékadó vagy biztonsági földrengést
jellemezni kell. A földrengés erősségének jellemzésére különféle skálákat
használnak. A legelterjedtebb a Richter-skála, amely a rengés magnitúdóját
adja meg, és a rengésben felszabaduló energiával arányos. Az érzékelhető
rengések magnitúdója 2-nél nagyobb. A történelmi feljegyzésekből és mé-
résekből ismert magyarországi földrengések magnitúdója kisebb, mint 6,6.
A legnagyobb az érmelléki rengés volt, a sokak által megélt berhidai rengés
magnitúdója ≈4,9 volt.
Használnak még intenzitásskálákat, amelyek a földrengés által okozott
károk szerint kategorizálnak, általában egy 12 fokozatú skálán. Az intenzitás-
skálán a fokozatok a tapasztalt károk fenomenologikus leírása alapján hatá-
rozhatók meg, például megbillenek a kémények, a téglafalak megrepednek.
A tervezéshez azonban olyan input kell, amely a kárt okozó közvetlen
hatást jellemzi. Ez pedig a talajmozgás, annak is a gyorsulása, sebessége,
illetve az elmozdulás. A tervezés során a talajgyorsulást (legtöbbször annak
vízszintes összetevőjét) szokták inputként használni, amelyet a gravitációs
gyorsulás (g) hányadában adnak meg.
Mivel a mérnöki munkákban használt, egy konkrét telephelyen felté-
telezhető talajgyorsulás és a területet megrázó, valahol kipattanó rengés
magnitúdója között csak minőségi összefüggés van, nem szakszerű az olyan
kijelentés, hogy az atomerőművet valamilyen magnitúdójú földrengésre ter-
vezték, s főleg nem méretezték, ámbár a közbeszédben és a médiában eze-
ket a kifejezéseket használják.
Bár a tervezés inputja a maximális vízszintes gyorsulás, abból, hogy egy
földrengés során milyen maximális vízszintes gyorsulás alakul ki, önmagá-
ban nem ítélhető meg az, hogy a létesítmények megsérülnek-e vagy sem.
A kilences magnitúdójú Tohoku földrengés által a Honshu sziget partvidékén
kiváltott átlagos vízszintes gyorsulás 0,3-0,35 g lehetett. Az érintett 14 blokk
tervezési telephelyén a tervezési alapban figyelembe vett biztonsági földren-
gésnél ez némileg nagyobb megrázottságot jelent. A Niigataken Chuetsu-Oki
földrengés csak 6,6-6,8 magnitúdójú volt, de a Kashiwazaki-Kariwa atom-
erőműnél ≈0,68 g maximális vízszintes gyorsulást okozott a reaktorépületek
alaplemezén. Ez több mint kétszerese volt az ottani blokkok tervezési alapját
1. ábra. Viszkózus lengéscsillapítók a gőzfejlesztők alatt
-
www.e-met.hu ATOMENERGIA ATOMENERGIA www.e-met.hu
6 MAGYAR ENERGETIKA 2011/3
képező rengés gyorsulásának. A fenti két esetben a talajmozgás által kivál-
tott igénybe vételeket a nukleáris szabványok szerint tervezett berendezések
és szerkezetek sérülés nélkül elviselték.
A kárt jobban jellemzi például a kumulatív abszolút sebesség, amelynek
értéke nem csak a gyorsulás-időfüggvény ampitúdójától, hanem az erős ren-
gés időtartamától is függ. Ez a mostani, Nagy Tohuku rengés esetében mint-
egy 10 g sec értékű lehetett, míg a Niigataken Chuetsu-Oki földrengésnél a
Kashiwazaki-Kariwa atomerőmű telephelyén legfeljebb 2 g sec.
A tapasztalat azt mutatja, hogy a rezgésjellegű hatásra való tervezés
nem műszaki, hanem beruházási költség kérdése.
Nincsenek azonban megbízható műszaki megoldások az olyan esetekre,
ha a földrengés a felszínen is tapasztalható elvetődéshez, elcsúszáshoz ve-
zet. Ez felveti a következő kérdést.
Lehet-e törésvonal a telephely környezetében?
A fentiekből egyértelmű, hogy csak az olyan törésvonal jelent a telephely ki-
választásánál alkalmasságot kizáró körülményt, amely képes felszínre kifutó
elvetődést okozni. A telephelyet nem szabad kijelölni az ilyen szerkezetek
felett, a minimális távolságnak legalább 8-10 km-nek kell lenni. Az, hogy
egy szerkezet képes-e felszínre kifutó elvetődést okozni, a nagy aktivitású
területeken mintegy tízezer év, míg a kis aktivitású területeken ≈2,5 millió év
(földtörténeti negyedkor) alatti aktivitás alapján állapítható meg.
Felmerül a kérdés, hogy veszélyesek-e a paksi telephely közelében lévő
törések?
Minden aktív törésvonalra érvényes az, hogy talajmozgást okozhat a
rajta kipattanó földrengés. Ezt a hatást figyelembe vettük az atomerőmű
telephelyén várható megrázottság meghatározásánál. A Pannon-medence
töredezett, de az adott földtani körülmények között általában nem tud akko-
ra rugalmas energia felhalmozódni, hogy az a felszínen tapasztalható relatív
elmozdulást okozzon, ha az egy földrengés formájában felszabadul. Ezért
az ilyen törésvonalak, s a paksi telephely közelében lévők sem zárják ki a
telephely alkalmasságát.
A paksi földrengés-biztonsági program keretében kiépült az atomerőmű-
ben és annak ötven kilométeres körzetében egy mikroszeizmikus megfigyelő
hálózat, amely a telephely és lényegében az egész régió szeizmikus aktivi-
tását monitorozza. Nem szabad azonban azt hinni, hogy a blokkokon lévő
szeizmikus műszerezés vagy akár a mikroszeizmikus hálózat arra szolgálhat,
hogy földrengéseket előre jelezzenek.
Mit okozhat még a földrengés?
A földrengésnek lehetnek egyéb következményei is a talajmozgáson kí-
vül. Ilyen volt a szökőár Japánban. Erről a paksi és dunai körülmények kö-
zött nincs értelme beszélni. Van azonban más jelenség is, mint például a
talajfolyósodás, ami abban nyilvánul meg, hogy a rezgés hatására a vízzel
telített laza talajok elveszítik a nyírószilárdságukat, magyarán, folyadéksze-
rűen viselkednek. Ez az alapozás és az épület stabilitásának elvesztését, il-
letve a jelenség után épületsüllyedést okoz. A paksi atomerőmű esetében a
talajfolyósodás tervezésen túli esemény, előfordulás valószínűsége kisebb,
mint 10-4/év.
A földrengésbiztonsági program
A paksi atomerőmű telephelyét a hatvanas években a történelmi feljegyzések
és a műszeres mérések alapján az ország egyik legkisebb veszélyeztetettsé-
gű területén jelölték ki, s ennek alapján, illetve az 1970-es években érvényes
földrengésbiztonsági követelmények figyelembe vételével tervezték és épí-
tették. A külső környezeti hatásokkal összefüggő biztonsági követelmények
a nyolcvanas években radikálisan megváltoztak, szigorúbbak lettek, így a
történelmi feljegyzésekből és műszeres regisztrátumokból meghatározható
intenzitás alapján származtatott gyorsulásértéknél jóval kisebb valószínűsé-
gű, 10-4/év meghaladási valószínűséggel jellemezhető megrázottság vált a
tervezés alapjává. Arra, hogy ennek milyen súlyos következményei lehetnek,
a nyolcvanas évek második felében a paksi telephelyen végzett geológiai,
szeizmológiai vizsgálatok rámutattak. Nyilvánvalóvá vált, hogy a tervezés
alapjaként figyelembe veendő maximális vízszintes gyorsulásérték legalább
tízszer nagyobb, mint amit a tervezésnél számításba vettek.
A probléma értékelését a paksi atomerőmű első korszerű módszerekkel
végzett, szisztematikus biztonsági elemzése tartalmazta 1993-ban. A telep-
hely szeizmicitásának előzetes értékelése és a biztonsági probléma elemzé-
se alapján az atomerőmű vezetése – a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség
szakértő támogatásával és az Országos Atomenergia Hivatal felügyelete mel-
lett – egy átfogó biztonságnövelő projektet indított a létesítmény földrengés-
biztonságának növelése céljából.
A követelmények értelmezése és teljesítése azt jelentette, hogy:
• a telephelyi földrengésveszély elemzését el kellett végezni, s meg kel-
lett határozni a 10-4/év meghaladási valószínűségű, biztonsági földrengés
jellemzőit. Ez a paksi telephely esetében 0,25 g maximális vízszintes gyor-
sulással jellemezhető;
• erre az új tervezési alapra el kellett végezni az atomerőmű ellenőrzé-
sét, majd a megerősítések tervezését;
• végre kellett hajtani az atomerőmű teljes körű minősítését/megerő-
sítését úgy, hogy még a 10 000 évenként egyszer előforduló rengés esetén
is a reaktor leálljon, lehűthető és tartósan hűthető maradjon, s az aktivitás
visszatartása biztosított legyen.
2. ábra. Hosszirányú megerősítések a reaktorcsarnokban
-
7
www.e-met.hu ATOMENERGIA ATOMENERGIA www.e-met.hu
MAGYAR ENERGETIKA 2011/3
A program két szakaszban valósult
meg. A könnyen végrehajtható, legsür-
gősebb megerősítések még egy előzetes,
felülbecsült földrengés-inputra 1994-
1995-ben megtörténtek. Ekkor a kábel-
tálcák, a villamos- és irányítástechnikai
keretek, szekrények, az akkumulátorte-
lepek rögzítésének ellenőrzése, illetve a
főépület különböző helyiségeit elválasz-
tó, nem szerkezeti válaszfalak állékony-
ságának ellenőrzése, illetve mindezek
megerősítésének megtervezése és kivi-
telezése történt meg. A komoly előkészí-
tést igénylő megerősítések tervezése és
kivitelezése 1998-ban kezdődött, s 2002
végéig befejeződött. Ennek jellemzésére
elég egy számot ismertetni: több mint
2500 tonna acélszerkezetet építetek be
az erőmű megerősítésére.
A feladat egyedülálló komplexitású
volt, hiszen egy lényegében földrengés-
re nem tervezett erőművet kellett egy
jelentős megrázottságra megerősíteni és
minősíteni. A feladat megvalósíthatósága
érdekében a szerkezetek és a rendszerek
dinamikai számításának módszerét, s a
minősítési eljárást azok biztonsági és földrengésbiztonsági osztálya szerint
differenciáltuk. Kombináltuk az atomerőmű tervezéshez előírt, szabványos
módszereket, és az újraminősítéshez kidolgozott elemzési és empirikus mi-
nősítési módszertant. A módszertan kiválasztását egyedülálló robbantásos
kísérletekkel, próbaszámításokkal, numerikus kísérletekkel alapoztuk meg.
A program végén valószínűségi biztonsági elemzés igazolta, hogy az el-
végzett intézkedések a biztonság „szükséges és elégséges” szintjét ered-
ményezték. A 2007-ben elvégzett időszakos biztonsági felülvizsgálat pedig
megerősítette, hogy a földrengésbiztonság megvalósítása megfelel az aktuá-
lis nemzeti és a nemzetközi normáknak.
Ez a projekt a paksi atomerőmű legnagyobb s másfél évtizedig tartó
biztonságnövelő programja lett, amelynek csak a megerősítésekre fordított
költsége több mint 200 millió USD-t tett ki.
Néhány megerősítésre mutatnak példát (a gőzfejlesztők alatt, a reaktor-
csarnokban és a lokalizációs tornyoknál) az 1-3. ábrák.
Mi történik az atomerőműben földrengés esetén?
A program keretében kidolgozták az üzemeltető személyzet számára azt az
üzemzavar-elhárítási utasítás rendszert, ami meghatározza a teendőket föld-
rengés esetén. Az ilyen helyzet kezelése a személyzet rendszeres képzésé-
nek ugyanúgy része, mint bármely más rendkívüli eseményé.
Földrengés esetén a paksi atomerőmű a védelmi működéseknek kö-
szönhetően leáll, ha bármely rendszer sérül, de rendelkezésre állnak azok a
megerősített technológiai rendszerek, amelyek segítségével az atomerőmű
biztonságos állapotban tartható. Az ekkor szükséges technológiai művelete-
ket, a személyzet tevékenységét, illetve az atomerőmű földrengést követő
állapotának értékelését speciális műszerezés, gyorsulásérzékelők segítik. A
gyorsulásérzékelők csupán kiegészítő műszerezésnek tekinthetők, hiszen a
blokkokat, mint egy bonyolult idegrendszer, behálózzák a mérések és vé-
delmek, amelyek a megfelelő védelmi működéseket indítják, ha bármely, a
biztonság szempontjából fontos rendszer sérülne.
Földrengés esetén a talplemezen elhelyezett detektorok 0,05 g vízszintes
irányú gyorsulásnál jelet adnak a vezénylőkbe, illetve indítják az izolálandó
armatúrák zárását. Ez a védelmi működés még nem okozza a blokkok leál-
lását, de azokat a rendszereket kizárja, amelyek nem lettek földrengésállóvá
téve, mert nincs az adott esetben biztonsági funkciójuk. A blokkot a minden
biztonsági funkcióval rendelkező rendszer működőképességét felügyelő mé-
rés- és irányítástechnikai, illetve védelmi rendszerek leállítják, ha a funkció
sérül. Így például a buborékoltató kondenzátorban egy földrengés hatására
fellépő szintingadozás vagy gőzfejlesztő szint-ingadozás is, ami mellett még
semmilyen sérülésnek nem kell bekövetkeznie.
Egy földrengés esetén a blokk így vagy leáll, vagy ha nincs semmilyen
zavar vagy funkcióvesztés, tovább üzemel. Arról, hogy a blokkokat le kell-e
állítani egy (kis) földrengés után, ha egyébként védelmi működés nem volt,
a szabadfelszínen (udvartéren) lévő gyorsulásérzékelő jelének feldolgozása
alapján kell dönteni. Erre meghatározott eljárás és kritériumok vannak. Ab-
ban az esetben, ha a kritérium alapján vagy védelmi működés következtében
a blokk leáll, az állapot függvényében kell az üzemzavar-elhárítást és az ál-
lapotellenőrző bejárásokat szervezni és végrehajtani. Az állapot értékelésé-
hez a blokkok kritikus helyein gyorsulás regisztrálók vannak. Ez a koncepció
a világ más, szeizmikusan mérsékelten aktív területein lévő atomerőművek
eljárásával azonos.
Összegezve
A paksi atomerőmű földrengés-biztonságát a tízezer évenként feltételezhető
legnagyobb földrengésre való megerősítés és minősítés révén, a földrengés
esetén követendő eljárások kidolgozásával és a személyzet erre történő ki-
képzésével a mai követelmények szerint biztosítjuk.
Az atomerőmű biztonsága nem statikus, az folyamatos kritika és meg-
újulás tárgya. A Fukushima Daiichi Atomerőmű katasztrófája bizonyára több
olyan tanulsággal is szolgál majd, amelyek feldolgozásával a paksi atomerőmű
földrengésbiztonsága is tovább fokozható.
3. ábra. Hídszerkezet a lokalizációs tornyok között a reaktor-csarnok szerkezetének megerősítésére
-
8 MAGYAR ENERGETIKA 2011/3
www.merkapt.hu A ROVAT TÁMOGATÓJA A MERKAPT KFT. A ROVAT TÁMOGATÓJA A MERKAPT KFT. www.merkapt.hu
Varga Dávid
A megújuló energetika integrálása az építészetbe
A fenntartható jövőt megalapozó gazdasági modellben az energia-
takarékosság, az energiahatékonyság, a megújuló energiaforrások
fokozott felhasználása meghatározó jelentőséggel bírnak.
Amikor megújuló energiák felhasználásáról és alkalmazásáról beszélünk,
fontos megemlíteni, hogy Magyarországon ma még gyerekcipőben járunk
ezen a területen. Ezzel szemben az Európai Unióban kellő támogatás és
anyagi források mellett sikerült elérni, hogy a megújuló energiaforrások
felhasználása jelentős szintet érjen el. Egy új, energiahatékony megoldás
alkalmazását, vagy egy innováció piacra kerülését elsősorban az adott or-
szág politikai és gazdasági helyzete szabja meg. Németország esetében az
elmúlt években, amikor a Zöld Párt mögött kellő támogatással felsorakozott
a teljes politikai háttér, a megújuló energiaipar rendkívül erős húzóága-
zattá fejlődött. Ez a példa is azt mutatja, hogy politikai támogatás nélkül
nem lehet új irányba terelni az energiaszektort, vagyis hirtelen változások,
nagy műszaki innovációk és technológiai áttörések gazdasági, társadalmi
és legfőképp politikai támogatás nélkül nem életképesek. Így a megújuló
energiák integrálását is csakis erős politikai és gazdasági támogatással le-
het elérni.
Magyarországi helyzet, új irányok és lehetőségek
Az Európai Unió tagjaként a hosszú távú stratégiai célkitűzések számos
feladatot fogalmaznak meg és rónak Magyarországra. Az EU energia- és
klímacsomagjának nyomán megszületett uniós Megújuló Energia Útiterv
2020-ra 20 százalékos megújuló energiaforrás-részarányt, ezen belül pél-
dául a közlekedés vonatkozásában 10 százalékot, továbbá 20 százalékos
energiahatékonyság-növelést és az üvegházhatású gázok (ÜHG) kibocsá-
tásának (az 1990-es szinthez képest) 20 százalékra való mérséklését tűzte
ki. Az uniós célok eléréséhez szükséges Nemzeti Cselekvési Tervek megal-
kotása a tagországok feladata. A hazai NCsT az Európai Parlament és Ta-
nács irányelve (RED irányelv) szerint került összeállításra. A struktúraváltás
keretében a Zöld Gazdaság fejlesztése az Új Széchényi Tervben megfogal-
mazottakkal összhangban a megújuló Magyarország gazdaságának egyik
kitörési iránya lehet. Ezért az NCsT célja a Kormány vonatkozó nemzetgaz-
dasági célkitűzéseihez – úgymint munkahelyteremtés, földgázimport-kivál-
tás, versenyképesség növelése – való lehető legnagyobb mértékű hozzájá-
rulás, a megújuló energiaforrások alkalmazásán keresztül.
Az Európai Parlament és Tanács RED irányelve Magyarország számára
2020-ra jogilag kötelező módon minimum 13 százalékban határozta meg a
megújuló energiaforrásból előállított energia bruttó végső energiafogyasz-
tásban képviselt részarányát. Így a kialakítandó Zöld Gazdaság, ezen be-
lül a megújuló energiák elsődlegesen a jövő alternatív iparágát és kitörési
pontját jelenthetik. Magyarországon a célok eléréséhez elsősorban a bio-
massza, a biogáz, a bio-üzemanyagok, a geotermikus és termálenergia,
másodsorban a nap-, a szél- és a vízenergia jelentik az alappilléreket.
Nálunk jelenleg az összes megújuló energiafelhasználás 80 százalékát
a biomassza jelenti. Ez az arány 2020-ra valamelyest csökken, de még ak-
kor is duplája lesz az egyéb források összértékének. A biogázüzemek gyors
felfutása várható a vidékfejlesztési programok részeként is: elsősorban a
kisebb kapacitású, olcsóbb, decentralizált típusú biogázrendszerek lehetnek
hatékonyak, a helyben megtalálható alapanyagokra telepítve. Itt új poten-
ciált jelent a szerves trágya mellett a kommunális szennyvíz- és iszapkeze-
lés, és a háztartási hulladékok energetikai célú kezelése.
Magyarország geotermikus adottságai kiemelkedőek, ennek ellené-
re azonban jelenleg a teljes nemzeti energiafelhasználás kevesebb, mint
0,5 százaléka származik geotermikus energiából. Komoly tőkét igénylő új
beruházásokkal ezt többszörösére kívánják emelni, aminek részleteiről a
közeljövőben várhatók új információk. Ezen a területen a hőszivattyú az
egyik legszélesebb körben, univerzálisan alkalmazható megoldás fűtésre,
hűtésre. Hasznosítása jelentősen bővíthető decentralizáltan a természeti
adottságokból adódó korlátok nélkül.
A napenergia tekintetében a megtakarítás és hatékonyság szempontjá-
ból a használati meleg víz és fűtési célok az elsődlegesek. Itt főleg egyéni,
lakossági alkalmazások vehetők számításba, amit egyéb nagyobb volumenű
alkalmazások (szállodák, kórházak, önkormányzatok stb.) is kiegészíthet-
nek. Az energiahatékonyság és az energiafüggőség csökkentése keretében
nálunk is egyre gyorsabban terjed a háztartási kiserőművekkel – elsősor-
ban napelemekkel – való áramtermelés.
A szélenergia hazai továbbfejlesztése várhatóan az eddigiektől eltérő
formákban és csak visszafogottan valósulhat meg, de várható a háztartási
méretű szélerőgépek, illetve a szigetszerűen kialakított szélparkok elterje-
dése is.
A kormány ez irányú új intézkedései tehát jelentősen elősegíthetik a
Megújuló Magyarország előrelendülését. Az új terv létrehozását jelentős
előrelépésnek lehet tekinteni, amely szakmai körökben nagy érdeklődést
keltett, de természetesen több vonatkozásban is még komoly szakmai vi-
tákra lehet számítani.
A Nemzeti Cselekvési Terv intézkedései közül a legfontosabbak:
• 2011-ben egy új, a fenntartható energiagazdálkodásról szóló törvény
megalkotása;
• a meglévő támogatási programok végrehajtásának átalakítása, haté-
konnyá tétele és egyszerűsítése;
• 2014–2020 között önálló (az EU által társfi nanszírozott) energetikai
támogatási program indítása;
• a megújuló energiaforrásból nyert energiával termelt villamos ener-
giára (a továbbiakban: zöldáram) vonatkozó kötelező átvételi rendszer át-
fogó átalakítása;
• közvetlen közösségi és egyéb támogatási programokban történő ak-
tívabb részvétel elősegítése;
• az épületenergetikai szabályozásba épített ösztönzők felülvizsgálata
(összhangban a 2010/31/EK irányelvvel);
www.merkapt.huwww.merkapt.hu
-
9MAGYAR ENERGETIKA 2011/3
www.merkapt.hu A ROVAT TÁMOGATÓJA A MERKAPT KFT. A ROVAT TÁMOGATÓJA A MERKAPT KFT. www.merkapt.hu
• zöld fi nanszírozási formák és programok kialakítása;
• szemlélet- és tudatformálási programok, tájékoztatási kampányok
(integrált tájékoztatási programok) kidolgozása;
• kutatás–fejlesztési és innovációt ösztönző programok indítása;
• a megújuló energiaforrások és kapcsolódó területeihez a szabályozási
és engedélyezési eljárásokban résztvevő apparátus felkészítése;
A megújuló energiák integrálása az energiaszektorba elsősorban az
építészeti szektort érintheti, mivel ebben a szektorban lehet a leginkább
költséghatékony módon energia-megtakarítást elérni. Ma már elfogadott
tény, hogy a klímánkat károsan befolyásoló emissziós tényezők között az
épületek fűtése során a légkörbe kerülő CO2 egyike a legjelentősebbeknek.
A magyar épületállomány energetikai állapota az EU átlagánál rosszabb,
ezért azok átalakítása, korszerűsítése különösen jelentős területet jelent
az energetikai szektorban. Ma a Magyarországon felhasznált összes energia
40%-át az épületeinkben használjuk fel, amelynek mintegy kétharmada
a fűtés és a hűtés számlájára írható. Az EU-ban is az épületenergetika az
egyik fő prioritási terület, mert bizonyítottan ez az a terület, ahol a leg-
hatékonyabban lehet a klímavédelmi célokat teljesíteni. Ezért a Kormány
2011-től az új Széchenyi Terv részeként átfogó épületenergetikai progra-
mot tervez indítani, amelynek célja az épületek energetikai korszerűsítése,
az energiahatékonyság, valamint a megújuló energiaforrások alkalmazásá-
hoz történő hozzájárulás.
A tervezett programok egységes keretbe kívánják foglalni a lakó-, a
középületek és egyéb célú épületek energiahatékony fejlesztését, a meg-
újuló energiaforrások épületekben való alkalmazását, a felújítást és az
energiahatékony, újnak mondható „bioklimatikus” építészet elterjedését.
A komplex épületenergetikai program több elemből áll, a fi nanszírozási
(támogatási programok), a szabályozási (előírások, szabványok) és a tu-
datformálási-ismeretátadási alprogramokat összetetten, egymásra épülően
tartalmazza.
A kifejezés, „bioklimatikus” építészet (vagy fenntartható építés), utal
az épületek más, alternatív módon történő építésére, a fenntartható fejlő-
dés elvrendszerének érvényesítését jelenti az építésben, az ökológia, mint
tudomány fogalomkészletének felhasználásával. Az épületek felépítésénél
fi gyelembe veszik a helyi viszonyokat, és a klíma adottságainak kihasználá-
sával építik fel a szerkezetet. A fal- és tetőszerkezet, valamint a szigetelés
kialakításánál is kevesebb mesterséges, illetve környezetkárosító anyagot
használnak fel. Helyette környezet- és egészségkímélő építőanyagokat al-
kalmaznak, melyeknek jellemzői:
• kis primer energiatartalom (PET); kitermelés, gyártás, szállítás, be-
építés energiatartalma fosszilis energiahordozókra vetítve;
• határértéken belüli károsanyag-tartalom; teljes életciklus alatti káros
anyag- (pl. CO2, SO2 stb.) kibocsátás;
• recycling; újrahasználhatóság, újrahasznosíthatóság, visszaforgatha-
tóság;
• decentralizált előállítás, szelíd technikákkal; kis szállítási távolságok,
helyi munkaerő.
Az így megépített épületek környezeti szempontból jobb eredményeket
mutatnak, energiamérlegük optimálisabb. A fenntarthatósági feltételeket
teljesítik, valamint előrelendíthetik a megújuló energetikára épülő iparágak
fejlődését. Akár az új épületenergetikai programokról beszélünk, akár az
országos energiatermelő egységek energiahatékonyságának növeléséről,
vagy akár a biomasszával működő erőművekről, a legfontosabb tény, hogy
támogatni kell azokat a programokat, amelyek elősegítik a zöld technoló-
giák előtérbe kerülését és az erre épülő szemléletmód-váltást. A követ-
kező generációk számára fenntarthatóbb megoldások kellenek az egyre
súlyosbodó globális energia- és környezeti problémákra. A hazai politikai
támogatottság várhatóan 2011-től talán elég erős lesz ahhoz, hogy a kije-
lölt útvonalon Magyarország teljesítse az Európai Unió által előírt célokat,
illetve jól hasznosítsa geofi zikai lehetőségeit és természeti erőforrásait (jó
termőföld-, földhő-hasznosítás, termálvizek és karsztvizek, valamint a nap-
energia hasznosítása).
Egy példa a bioklimatikus irodaház koncepciójáról
Spanyolország vezető európai uniós tagország a megújuló energiaforrások
kiaknázásának és alkalmazásának terén. 2020-as teljes bruttó energiafo-
gyasztásukra vetítve a megújuló energiaforrásokból előállított energia 20%-
os részarányának elérését tűzték ki célul. Az épületenergetikai fejlesztések,
az új építési és felújítási projektek kiemelt támogatása nagy lendületet adott
a korszerű, energiahatékony épületek megépítéséhez.
Szakmai gyakorlatom során lehetőségem nyílt betekintést nyerni a példa-
ként bemutatni kívánt madridi bioklimatikus irodaház kivitelezésébe. A spa-
nyol mérnökök segítségével bekapcsolódhattam az egyes munkafázi-
sokba. A munkálatok 2010 szeptemberében fejeződtek be.
A téglalap alakú ötemeletes irodaépület a spanyol Ortiz tervező
és építési csoport új székhelye. Az épület előre gyártott betonszerke-
zetű; speciális beton függönyfalak (1. kép) és tartógerendák kerítik
körbe az irodaházat a beeső napsugárzás védelmében, amely jobb
természetes napfény-kihasználást és hatékony fényellenző funkciót
biztosít a napsugárzással szemben. Az épület az észak-déli irányra
33°-kal van elforgatva, aminek hatására egy-egy homlokzat észak-
keleti és északnyugati irányba, a másik kettő pedig délkeleti, illetve
délnyugati irányba néz. A beeső napsugárzás teljes mértékű kihasz-
nálását az épület elforgatása és irányítottsága teszi lehetővé. Ez az
elforgatás az éghajlati, meteorológiai tényezőkön és a nap évszakok
szerinti állásain alapszik. Az épület klimatizálását a passzív rendsze-
reken kívül aktív (épületgépészeti) rendszerek biztosítják (1. ábra).
Az épület funkciója az irodák napi működésének biztosítása. Az
üzemi időtartam reggel 8:00-tól este 20:00 óráig tart. A klímaberen-
dezések, melyek az üzemi időtartamon kívül is dolgozhatnak, és sza-
bályozható a leadott teljesítményük, képesek egyidejűleg meleggel
és hideggel is ellátni az épületet. A hideg (víz és levegő) előállítása
egy csavarkompresszoros hűtőberendezéssel és két abszorpciós hű-
www.merkapt.hu A ROVAT TÁMOGATÓJA A MERKAPT KFT.
1. kép. A madridi irodaház
-
10 MAGYAR ENERGETIKA 2011/3
www.merkapt.hu A ROVAT TÁMOGATÓJA A MERKAPT KFT.A ROVAT TÁMOGATÓJA A MERKAPT KFT. www.merkapt.hu
tőberendezéssel, valamint a tetőtérben elhelyezkedő klímaberendezésekkel
történik (2. ábra). A meleg (víz és levegő) előállítását két mikroturbina (3.
ábra) és egy központi kazánberendezés biztosítja. Ezen kívül két hűtőtorony
található a tetőtéren, amelyek a hűtőberendezések gőzét cseppfolyósítják és
hűtik le. Ezen berendezésekhez kapcsolódnak a napkollektorok, napelemek,
valamint a geotermikus energiahasznosító rendszer.
Az épület klimatizálásához hozzátartozik az éjszakai szellőztető rend-
szer, és természetesen a különböző rendszereket vezérlő automatika. A fű-
tőberendezések tüzelőanyaga tiszta földgáz, de a mikroturbinák képesek
bioüzemanyagok (bioetanol, biogáz) elégetésére is. A mikroturbinák egyik
hatalmas előnye, hogy decentralizált energiatermelést tesznek lehetővé, el-
kerülve így az elektromos energiaszállítási veszteségeket, mivel a megtermelt
elektromosságot a hálózatba táplálják, de egyúttal fogyasztják is azt. Ez a
technológia ideális megoldás az irodaházakban, hiszen elegendő meleg és fű-
tővíz állítható elő a berendezéssel, a fennmaradó meleg vizet pedig a kapcsolt
rendszerben levő abszorpciós hűtőgép hasznosíthatja. A mikro kogenerációs
rendszer elérheti a 35%-os primer energia megtakarítást, valamint jelentős
káros anyag kibocsátás-csökkentést is eredményezhet.
A fűtésnél és hűtésnél (az évszaknak megfelelően) szükség van egy biz-
tonságosan működő és megbízható szabályozó-irányító rendszerre, hogy a
berendezések biztosítsák az energiatakarékos üzemeltetést és a folyamatos
klimatizálást. Ezt a folyamatot – megfelelő szoftverek segítségével – egyet-
len számítógép irányítja az épületben elhelyezett biztonsági és irányító he-
lyiségben. A világítástechnika az épület minden helyiségében érzékelő vi-
lágítótestekkel van kiépítve, amelyek szabályozását szintén a biztonsági
szobában elhelyezett számítógép végzi. Az épület energiaellátó rendszere
egyedülálló, hiszen a tetőtéren elhelyezett napkollektorok és az általuk táplált
abszorpciós berendezés, valamint geotermális hőszivattyú jelentősen mér-
séklik a klimatizálási költségeket. Hasonlóképpen jelentős megtakarítás a
mikroturbinák alkalmazása is.
Az irodaház európai uniós támogatással épült viszonylag rövid időn belül.
Környezeti és energetikai szempontból is maximálisan megfelel a kor köve-
telményeinek, valamint jó példa arra is, hogy hogyan lehet optimalizálni az
energiafelhasználást és ezzel együtt csökkenteni a káros emissziót.
Számos – a világ más tájain megvalósuló – projekt alkalmaz megújuló
energiák felhasználásával új technológiákat és fejlesztéseket. A nyugat- és
észak-európai országok (pl. Hollandia, Németország, Norvégia, Dánia, Svéd-
ország, Spanyolország), az Amerikai Egyesült Államok és az ázsiai térség
vezető országai jelentős potenciállal bírnak a megújuló energetikai fejleszté-
sekben és alkalmazásokban. Széleskörű oktatási és támogatási programokat
indítanak, lehetőséget teremtve e területen is az innovációnak. Nemzetközi
versenyeket, megpályázható, komoly pénzügyi alapokkal rendelkező progra-
mokat és ösztöndíjakat kínálnak, elősegítve ezzel a kutatást és fejlesztést.
Az utóbbi évek egyik ilyen legismertebb és legfontosabb egyetemek közöt-
ti, nemzetközi innovációs versenye a Solar Decathlon, amely 2002 óta kerül
megrendezésre az Amerikai Energetikai Minisztérium és a spanyol kormány-
zat közös szervezésében.
A verseny célja a napenergia és az ezzel összefüggő építészeti megoldá-
sok alkalmazásának elősegítése, népszerűsítése, illetve a zöld technológiák
társadalmi, piaci támogatottságának megteremtése. A verseny során minden
résztvevő egyetemi csapatnak a piaci szereplőkkel szorosan együttműködve
egy kizárólag napenergiát hasznosító, rendkívül energiahatékony, környezet-
tudatos, könnyűszerkezetes lakóépületet kell terveznie és felépítenie.
A közép-európai régióból elsőként
a Budapesti Műszaki- és Gazdaságtu-
dományi Egyetem (BME) diákjaiból álló
csapat nyújtott be sikeres, a versenyen
való indulás feltételeit teljesítő pályá-
zatot, amellyel 2012-ben a verseny ki-
írásnak megfelelően fel kell építenünk a
saját innovatív lakóépületünket. A BME
Solar Dechatlon csapatának aktív tag-
jaként számomra is fontos, hogy jó he-
lyezést érjünk el a versenyen. A projekt
sikerének, illetve az innovatív megol-
dások megszületésének feltétele, hogy
a tervezés és kivitelezés során hatéko-
nyan tudjuk integrálni az egyetem és a
piaci szereplők kutatásait, valamint erő-
forrásait. Az elsődlegesen napenergiát
hasznosító ház megépítését különböző
intézmények támogatása és segítsége
nélkül nem igazán lehet megvalósítani.
A BME a felhasználandó technológiák
egy részét, valamint az infrastruktúrát
biztosítja. A versenyt lebonyolító spa-
1.ábra. Kapcsolt rendszerek, fűtő- és hűtőkör
Hűtés
Fűtés
Napkollektorok
Hőtárolótartály
Hűtőtornyok
Gázkazán
Mikro (CHP)Turbinák
Abszorpcióshűtőberendezés
Fan coil rendszerek
Hűtőtornyok
Yazaki abszorpciós hűtőberendezésWFC SC 10/20
GENERATOR CONDENSER
Dilute Solution
Concentrated Solution
Refrigerant Vapor
Refrigerant Liquid
Cooling Water
Chilled Water
Heat Medium
Napkollektorok
SOLUTIONPUMP
EVAPORATOR
HEAT EXCHANGER
Cooling water
ABSORBERORIFICE
Heat Medium
COOLINGHEATINGCHANGEOVERVALVE
Chilled Water
2.ábra. Abszorpciós hűtőgép a kapcsolt rendszerben
Fan coil rendszerek
Hűtőtornyok
Yazaki abszorpciós hűtőberendezésWFC SC 10/20
GENERATORGENERATOR CONDENSERCONDENSER
Dilute Solution
Concentrated Solution
Refrigerant Vapor
Refrigerant Liquid
Cooling Water
Chilled Water
Heat Medium
Napkollektorok
SOLUTIONSOLUTIONSOLUTIONPUMP
EVAPORATOREVAPORATOR
HEAT EXCHANGERHEAT EXCHANGER
Cooling waterCooling water
ABSORBERABSORBERORIFICEORIFICE
Heat MediumHeat Medium
COOLINGHEATINGCHANGEOVERVALVE
Chilled Water
www.merkapt.huwww.merkapt.hu
-
11MAGYAR ENERGETIKA 2011/3
www.merkapt.hu A ROVAT TÁMOGATÓJA A MERKAPT KFT.A ROVAT TÁMOGATÓJA A MERKAPT KFT. www.merkapt.hu
nyol egyetem, az Universidad Politécnica de Madrid pénzbeli hozzájárulást
nyújt, míg további külső szponzori támogatást a résztvevő csapatok saját or-
szágaikban a beépítendő technológiák és anyagiak vonatkozásában a szpon-
zoroktól várunk.
Csapatunk célja a verseny kiírásoknak megfelelő innovatív, a magyar-
országi környezeti, társadalmi igényekhez alkalmazkodó, napenergiát hasz-
nosító, a későbbiekben a piacon sikeresen szereplő ház megalkotása. Annak
érdekében, hogy minimalizáljuk a ház környezeti hatásait, helyben elérhető
anyagokat használunk fel, és számos energiahatékony technológiát alkalma-
zunk.
A ház energiaellátása alapvetően három innovatív megoldásra épül. Az
első a hibrid napelem, a napelem és napkollektor integrálása. A második a ház
homlokzatán elhelyezett napelemek egytengelyű mozgatása, amellyel egy fi x
napelem energiatermeléséhez viszonyítva akár 31,4%-os hatékonyságjavulás
is elérhető. Emellett a napkövető rendszer egyedi, formabontó dizájnt tesz
lehetővé. A harmadik kiemelkedő villamos energetikai innovációt a lencsés
napelemes rendszer adja, amely egy fókuszáló lencse segítségével vetíti a
napfényt egy szilíciumszeletre, így a besugárzott napenergia sokszorosára
növelhető. Összességében tehát egy újszerű megoldásokat felhasználó, mini-
mális környezeti terheléssel megépíthető és üzemeltethető, kompromisszum-
mentesen használható, piacképes lakóház felépítésén dolgozunk. Hosszabb
távon reméljük, hogy az általunk kifejlesztett és felhasznált építészeti, tech-
nikai megoldások széles körben, hazai körülmények között is alkalmazhatók
lesznek, ezzel is előremozdítva a fenntartható, zöld építészet, illetve szemlé-
letmód Magyarországon történő elterjedését.
Összefoglalás
A szakmai gyakorlatom során megismert spanyol irodaház kivitelezési mun-
kájában való részvételem megerősítette bennem azt a törekvést, hogy az
egyetemi tanulmányaim alatt minél szélesebb körű tudásra tegyek szert a
megújuló energetika terén. A Solar Dechatlon csapat tagjaként pedig a BME
hírnevét szeretném öregbíteni, és hozzájárulni a projekt sikeréhez. Úgy vé-
lem, a már ismert technológiák szélesebb körű alkalmazása, az innovatív fej-
lesztések és kutatások, valamint azok – a gyakorlati igényekkel összhangban
történő – tesztelése, a megfelelő politikai és gazdasági támogatás révén len-
díthetik előre a megújuló energetika integrálását az építészetbe és az ener-
giaszektorba egyaránt. Jól képzett szakemberek kineveléséhez egyre több, a
megújuló energiafajták elméleti alapjait és gyakorlati alkalmazásukat oktató
egyetemi program elindítása szükséges, valamint elengedhetetlen a műszaki
értelmiség naprakész és széleskörű tájékoztatása az e területen tapasztalható
új tendenciákról. A fenntarthatóság eszméje mentén kialakuló új irányzat – a
„Zöld Gazdaság” koncepció – valósíthatja csak meg országunk közép- és hosz-
szú távú gyarapodásának jövőjét.
Irodalom:
[1] Memoria presentacion nuevos edifi cios de ofi cinas del Grupo Ortiz en el P.A.U. de Vallecas, José María Nates Garay, Madrid, 2008
[2] Arquitectura bioclimática en un entorno sostenible de Neila Gonza-lez, F. Javier, Madrid, 2004.
[3] Desarrollo y evaluación de Tecnologías efi cientes energéticamente en modelos reales del sector terciario aplicadas a la construcción de 3 edifi cios del Grupo Ortiz en el P.A.U. de Vallecas, Madrid, 2008
[4] Medgyasszay P.; Osztroluczky M.: Energiatudatos építés és felújí-tás, Kiadó: Szent István Egyetem Ybl Miklós Főiskolai Kar. Buda-pest, 2000.
[5] Dr. Zöld A.: Energiatudatos építészet, Műszaki Könyvkiadó, Buda-pest, 1999
[6] Magyarország megújuló energia hasznosítási cselekvési terve 2010–2020; Nemzeti Fejlesztési Minisztérium (http://www.nfm.gov.hu/magyarorszagmegujuloenergia)
[7] Az Európai Parlament és a Tanács Irányelvei (http://eur-lex.europa.eu)
[8] A Solar Dechatlon verseny hivatalos honlapja (http://www.sdeurope.org)
Forró füstgáz
Átalakító
Tüzelőanyag
Levegő
Kompresszorfokozat
Rekuperátor
Kiegészítő vezérlések, generátor éscsatlakozási védelem Fogyasztó
csatlakozásHálózati
csatlakozás
Csatoló transzformátor
50 Hz
Tűztér
Hálózatikapcsolat és
védelmi rendszerEgyenirányító és
szűrő
CHPhőhasznosító
4 pólusú, állandómágneses, 3 fázisú
generátor
Nagyfrekvenciásváltóáram(2-3 kHz)
Füstgáz
DC
3. ábra. Capstone C-mikroturbina
www.merkapt.hu A ROVAT TÁMOGATÓJA A MERKAPT KFT.
Forró füstgáz
Átalakító
Tüzelőanyag
Levegő
Kompresszorfokozat
Rekuperátor
Kiegészítő vezérlések, generátor éscsatlakozási védelem Fogyasztó
csatlakozásHálózati
csatlakozáscsatlakozás
Csatoló transzformátortranszformátor
50 Hz
Tűztér
Hálózatikapcsolat és
védelmi rendszerEgyenirányító és
szűrő
CHPhőhasznosító
4 pólusú, állandómágneses, 3 fázisú
generátor
Nagyfrekvenciásváltóáram(2-3 kHz)
FüstgázFüstgáz
DC
-
12 MAGYAR ENERGETIKA 2011/3
www.e-met.hu ÁRAMÁRAM www.e-met.hu
Haddad Richárd, Karacsi Márk
Elektronikus energiakereskedelem
Cikkünk célja, hogy bevezesse az olvasót az egyre gyorsabban fej-
lődő elektronikus energiakereskedelem kulisszái mögé, rávilágít-
son ennek a Magyarországon viszonylag újnak számító kereske-
dési formának a fontosságára és előnyeire, valamint közérthetően
elmagyarázza a rendszer alapjait, működését.
Árupiacok
A társadalmi-gazdasági fejlődés bizonyos fokán igény jelentkezik olyan
kereskedelmi lehetőségre, ami lehetővé teszi, hogy az értékesítendő árut
az adott ügylet megkötése után – az ár rögzítésével – az eladó a vevőnek
egy jövőbeni időpontban szállítsa (határidős ügylet: „olyan származtatott
ügylet, melyben az ügylet két szereplője kötelezettséget vállal egy termék
jövőbeni adásvételének lebonyolítására a jelenben rögzített feltételekkel,
azaz már most rögzítik az adásvételben szereplő mennyiséget, az árat
(kötési árfolyam), és az adásvétel pontos időpontját”). Ezzel az eladó ga-
ranciát kap arra, hogy a jövőbeni teljesítéskor mekkora bevétele szárma-
zik az értékesítésből, a vevő számára pedig szintén garancia a kialkudott
jövőbeni ár.
Egy ilyen tranzakciónak lehetnek hátrányai: az áraknak a szerződés-
kötést követő változása – ez a változás az egyik felet hátrányosan, a
másikat viszont – ugyanolyan mértékben – előnyösen érinti; illetve a vevő
esetleges nem fizetése vagy az eladó nem teljesítése. Mindezek mellett
viszont sokkal fontosabb az a biztonság, amelyet mindkét fél megkap: a
garantált jövőbeni ár. Így az eladó olyan fix bevétellel kalkulálhat, ami
az ügylet megkötésekor elfogadható nyereséget biztosít számára, míg a
vásárló a termék árának tudatában pontos kiadással tud tervezni. A ki-
számítható, tervezhető kiadások és bevételek nagy jelentőséggel bírnak,
olyannyira, hogy némi többletköltség árán az üzletfelek hajlandók külső,
pénzügyi elszámolási garanciát nyújtó partner bevonására. Ez az elszá-
moló intézmény a tőzsdei elszámoló ház, ahol a megkötött ügyletek biz-
tonságát az ügyfelek mögött álló elszámoló bankok garantálják.
Energiatőzsdék
A mai modern világban is megfigyelhető a piacok, a kereskedelmi és
pénzügyi technikák folyamatos fejlődése. Az Európai Unió direktívái sze-
rint a zárt, az Unió országainak a korábban nemzeti szinten szerveződő
villamosenergia-piacai folyamatosan liberalizálódnak, egyre több pia-
ci szereplőt és tőkét vonzanak. Ráadásul a villamosenergia-termelés és
-felhasználás sokszor nem esik egy országon belülre (például Magyaror-
szág is villamosenergia-importőr, az éves felhasználás 10-20%-át import
adja), ami az országhatárokon átnyúló kereskedelem szükségességét je-
lenti. A villamos energiára pedig fokozottan igaz, hogy mind a termelők-
nek, mind pedig a felhasználóknak különleges értékkel bír a kiszámítható
jövőbeni ár (a villamos energia, mint termék természetéből adódóan a
vásárlóknál – általában termelő vagy szolgáltató cégeknél – sokszor a
termelési vagy működési költség jelentős hányadát képezi, így az üzle-
ti tervezhetőség, a kiszámítható termelés/működés szempontjából nagy
jelentőségű). Mindezek pedig megteremtették az igényt a transzparens
módon, megfelelő teljesítési/elszámolási garanciával bíró határidős villa-
mosenergia-kereskedelemre, ami tipikusan az energiatőzsdéken valósul
meg. A teljesség igénye nélkül néhány példa az Európai Unióban létrejött
energiatőzsdékre:
• Nordpool 1996 (Skandinávia),
• OMEL 1998 (Spanyolország),
• EEX 2002 (Németország),
• EXAA 2002 (Ausztria),
• BELPEX 2006 (Belgium),
• PXE 2007 (Csehország),
• PXE magyar szekciója, 2009 márciusa,
• HUPX, 2010. július 20. (Magyarország).
Az árupiacokon a határidős ügyletek megkötését a jövőbeni árvál-
tozásoktól megóvó fedezeti ügyletek (hedge) és a spekuláció motiválja.
Egy határidős ügylet megkötése viszont nem jelenti azt, hogy a jövőbeni
tranzakció végbe is fog menni: az árutőzsdéken a határidős ügyletek-
nek csupán 2%-a végződik a termékek tényleges szállításával (forrás:
Portfolio.hu füzetek).
Azon fogyasztóknak, akik az egyetemes villamosenergia-szolgálta-
tást nem tudják igénybe venni, lehetőségük van közvetlenül egy eladó-
hoz fordulni, aki lehet maga a termelő vagy egy energiakereskedelemmel
foglalkozó cég, és így egyedi, kétoldalú megállapodás útján úgynevezett
bilaterális szerződést kötni. Továbbá közvetlenül vagy megbízva egy ener-
giakereskedő céget energiaaukciókon is fedezni lehet egy fogyasztónak a
jövőbeni energiaszükségletét. Végül pedig azokban az országokban, ahol
működik a folyamatos szervezett szabadpiaci kereskedés, az energiatőzs-
de lehet a beszerzés helyszíne.
A bilaterális szerződés során a két fél megegyezik az árban és a szál-
lítandó energia mennyiségében, a szállítás körülményeiben. Ebben az
esetben az ár nem publikus, és az ügylet jellemzője egy folyamatosan
fennálló partnerkockázat, mind a vevő, mind pedig az eladó részéről. Az
eladót a vevő esetleges nem fizetése fenyegeti, a vevő kockázata pedig
abban áll, hogy az eladó csődje esetén (ami a mostani gazdasági környe-
zetben sajnos nem elképzelhetetlen) a megvásárolt elektromos energi-
át nem kapja meg. A bilaterális kereskedelem további velejárója lehet a
protekcionizmus: bizonyos vevőknek kedvezőbb áron kínálhat az eladó
egyes termékeket. Mindazonáltal a bilaterális szerződés kapcsán a két fél
ismeri egymást, esetlegesen így következtetni lehet a szerződés alapján
a partner üzleti stratégiájára.
Az aukciók vagy más néven áramárverések a bilaterális szerződések-
hez képest kevesebb teret adnak a protekcionizmusnak, de még itt is
fennáll a veszélye annak, hogy az árverés kiírója nem a piaci kereslet-
-
www.e-met.hu ÁRAMÁRAM www.e-met.hu
kínálatnak megfelelő árat határoz meg: alacsonyabb ár esetén gyorsan
elkel a felkínált mennyiség, de ez esetben az eladót anyagi hátrány éri
ahhoz képest, mintha a tényleges piaci áron értékesítette volna az elekt-
romos energiát. Ha túl magas az ár, akkor pedig könnyen előfordulhat,
hogy az aukció sikertelen, és a felkínált energiamennyiség nem talál gaz-
dára. A partnerkockázat (esetleges csőd esetén nem fizetés, illetve nem
szállítás képében) továbbra is fennáll, de általában kisebb, mint a bilate-
rális tranzakcióknál. Az aukciós értékesítésekre sem áll fenn az anonim
kereskedés lehetősége.
A harmadik lehetőség az elektromos energia tőzsdei értékesítése. Egy
jól működő, likvid energiatőzsdén a mindenkori árat a kereslet-kínálat
határozza meg. Sem az eladónak nem kell aggódnia, hogy esetlegesen
a piaci ár alatt adott túl az energián, sem pedig a vevőnek, hogy a valós
piaci árnál drágábban vásárolt. A tőzsdei kereskedés során a kereskedők
mentesülnek a partnerkockázattól, az ügyleteket elszámoló bankok ga-
rantálják, illetve szükség esetén a tőzsdei befektetői alap.
A tőzsdén minden kereskedőpartner ugyanazokkal a jogokkal, kötele-
zettségekkel és lehetőségekkel bír. Egy energiaszektorbeli cégtől függet-
len tőzsdeüzemeltető esetén a protekcionizmus kizárt.
További előnye az energiatőzsdének a bilaterális szerződésekhez és az
aukciókhoz képest, hogy a kereskedés folyamatos, az elektromos energia
elvileg korlátlan mennyiségben rendelkezésre áll. A termékek ára és annak
változása publikus, és mindenki számára könnyen hozzáférhető. A tőzsdei
kereskedés támogatja az energiatermelő cégek közötti versenyt, az pedig
az árak csökkenését vonja maga után.
Az energiatőzsdén többféle termékkel lehet kereskedni. A termékek
egyfajta csoportosítása lehet: SPOT és derivatív termékek. A SPOT jel-
lemzője a rövid táv (napon belüli és másnapi szállítású termékek órára
lebontva), míg a derivatív ügyleteknél egy jövőbeli teljesítésre vállalnak
kötelezettséget. Ezek lehetnek: napi, havi, negyedéves és éves periódu-
súak. Ezeknél a termékeknél megkülönböztetünk zsinór- (0-24 h folya-
matos), illetve csúcsidős (8-20 h) termékeket. Fontos megjegyezni, hogy
a derivatív ügyletek többsége nem eredményez fizikai energiaszállítást: a
szállítás időpontja előtt a kereskedők egy ellentétes művelettel felszámol-
hatják az addigi pozíciójukat.
Lássunk egy valós példát határidős tőzsdei energiaügyletre! Tegyük
fel, hogy 2010. október 30-án létrejön egy olyan határidős tranzakció,
amelyben a vevő 10 MW éves zsinórteljesítményt (baseload) vásárol a
2011-es évre az eladótól (a zsinórteljesítmény egész évben folyamatos,
az év minden napján, napi 24 órán keresztül 10 MW teljesítményű fo-
gyasztást jelent). Ez az éves folyamatos teljesítmény energiában kifejez-
ve: 365 nap × 24 óra × 10 MW = 87 600 MWh. Az 1. táblázat egy hipote-
tikus ártáblázat, azt mutatja, hogy 2010 novemberében és decemberében
az egyes napokon milyen áron jegyzik a jövőbeni, 2011-es zsinóráramot.
A tőzsdei kereskedés transzparens és anonim – transzparens, mert a
tranzakció létrejöttekor mindenki láthatja, hogy milyen áron (50 €/MWh),
mekkora mennyiségű (10 MW – 87 600 MWh), milyen típusú (2011-es
éves zsinórteljesítmény) termék talált gazdára. Anonim, ugyanis a keres-
kedőpartnerek nem egymással állnak közvetlenül kapcsolatban, hanem
formálisan az eladóktól a tőzsde vásárolja meg az energiát, és