Nagy a baj, komoly kihívást jelentenek az extrém hőhullámok – nem erre tervezték a világ energiahálózatait

Nyitókép: AFP / Florian Gaertner / Photothek Media Lab / dpa Picture-Alliance 

Bácsi Attila és Santo Martin írása a Mandiner hetilapban.

A klímaváltozás hatásai, az egyre szélsőségesebb időjárás, az árvizek, a hőhullámok nem csak a gazdasági károk szintjén jelentkeznek. Egy-egy többórás áramszünet a komfortérzetünkre is nagy hatással van. A szélsőséges klímaviszonyok az energiahálózatok működtetésében új kihívások elé állítják a szolgáltatókat a világ szinte minden pontján.

Hazánkra is érvényes az a globális trend, hogy az energetikai rendszereket két oldalról is többletterhelés éri. Egyfelől a villamos energia iránti kereslet évről évre dinamikusan nő a széles körű elektrifikáció, például az elektromos autók elterjedése, illetve az épülethűtési igénynek a hőhullámok és a gazdasági fejlődés miatti folyamatos növekedése következtében. Ez azt jelenti, hogy a következő másfél évtizedben a globális villamosenergia-igény várhatóan a nettó zéró kibocsátás forgatókönyve szerint is megduplázódik, és ezt az energiát a lehető legzöldebb módszerekkel kellene előállítani. Másfelől a hálózatoknak lépést kellene tartaniuk a növekvő terheléssel is, ami hatalmas beruházásokat igényel nemcsak a fejlődő, de a fejlett világban is. A növekvő energiaigény és a megújuló források belépése ugyanis fokozott terhelést ró a vezeték- és transzformátorrendszerekre. Különösen az elavult és nem megfelelően karbantartott villamos hálózatokra, ami sűrűsödő áramkimaradásokhoz vezethet. Az extrém hőség olyan szempontból is kedvezőtlen, hogy nő a kábelek hőtágulása, csökken a szilárdsága, a transzformátorok túlmelegedése pedig rontja a hálózat hatékonyságát, további problémákat okozva az amúgy is sok helyütt már csúcsra járatott energiaellátásban.

A zavarok már itt vannak

Az éghajlatváltozás szélsőséges időjárási körülményei egyértelműen növelik az áramszünet kockázatát, a hálózatok ugyanis a villamosenergia-rendszer legérzékenyebb elemei. Az európai uniós Kopernikusz-program éghajlatváltozási szolgálatának jelentése szerint a júniusi átlaghőmérséklet történelmi rekordot döntött, ráadásul ez már az egymást követő tizenkettedik hónap, amikor a globális átlaghőmérséklet 1,5 Celsius-fokkal meghaladta az ipari forradalom előtti, 1850 és 1900 között mért értéket. Különösen Dél- és Kelet-Európában volt kiugróan nagy hőség, több helyen 40 fok fölé emelkedett a hőmérséklet, például Olaszországban és a Balkánon.

Több helyen a korábbinál sűrűbben jelentkeznek áramkimaradások egyrészt a hálózat károsodása, másrészt pedig a kereslet-kínálat egyensúlyának felborulása miatt. Nem is kell messzire mennünk: Montenegróban, Horvátországban, Albániában és Bosznia-Hercegovinában például a kánikula miatti energiaigény-növekedés és az infrastruktúra elavultsága együttesen vezetett többórás áramszünethez júniusban, ami a Balkán egy jó részét megbénította. Tavaly nyár óta Egyiptomban rendszeressé vált az extrém hőség okozta áramszünet, Ecuadorban és Indiában a több régióra kiterjedő kimaradás. Mexikóban az üzemzavarok miatt egyre több vállalkozás kénytelen dízelgenerátort használni, ami többletköltséget ró a gazdaságra. A Volkswagen pueblai gyárában például többször is órákra leállt a termelés az áramhiány miatt. A jelenség a leggazdagabb országokat sem kíméli: Kuvaitban egyre gyakoribbak az 50 fokot is elérő hőhullámok, ami miatt a hatóságok kénytelenek egyes hálózati blokkokat lekapcsolni, hogy stabilizálni tudják az áramellátást.

Nem csupán a hőhullámok, hanem a gyakoribb és hevesebb viharok, illetve a szélsőségesebb téli hidegek is megrongálhatják az energiahálózatokat. Például a Beryl hurrikán július elején millióknak okozott áramszünetet a texasi Houstonban.

Elöregedő hálózatok, megújuló energia

Ezek az események rávilágítanak arra, hogy a korábbi éghajlati körülményekre tervezett infrastruktúra már nem felel meg az időjárási viszonyoknak: 
a szélsőséges ingadozások közepette egyre több hálózat mondja fel a szolgálatot. A helyzet orvoslására az energiahálózatok minden eddiginél átfogóbb fejlesztésére van szükség, hogy lépést tudjanak tartani a növekvő igényekkel és a klímaváltozás okozta kihívásokkal. A Bloomberg számításai szerint a nettó nulla kibocsátás eléréséhez 2050-ig a globális hálózatbővítés mintegy 24 billió dollárnyi beruházást igényel.

Az éghajlatváltozás mellett a megújuló energia­források egyre szélesebb körű alkalmazása is jelentős kihívásokat jelent a hálózatokra nézve. A zöldátállás jelenlegi ütemét figyelembe véve Európában akár már 2035-ben a megújuló források fogják szolgáltatni az energia kétharmadát. A háztartási napelemek elterjedésével ugyanis egyre inkább decentralizálttá és ingadozóvá válik az energiatermelés. Mindez csökkenti a közművek bevételét, ugyanis a napelemek túltermelését sok helyen felvásárolja a közműszolgál­tató, így lényegében egyes felhasználóknak ingyenessé teszik az energia­fogyasztást. A zöldátállás tehát sok helyen visszaüt, mert az így kieső bevétel akadályozza a hálózat korszerűsítéséhez, sőt karbantartásához szükséges beruházásokat, pont akkor, amikor ezek a feladatok kulcsfontosságúak lennének – ezt a jelenséget nevezzük energiaár­-kannibalizmusnak.

Mára odáig jutottunk, hogy az elektromos hálózatok problémái a zöldátállás kerékkötőivé váltak. A zöldenergiával kapcsolatos beruházások ugyan megduplázódtak 2010 óta, globálisan a hálózati beruházások évi 300 milliárd dolláron stagnálnak. Tavaly mintegy 3000 gigawattnyi kapacitást kitevő, megújuló energiával kapcsolatos projekt várakozott a hálózathoz csatlakozásra. A magasfeszültségű hálózatok, például a szabadvezetékek ötven-hatvan éves élettartama jóval meghaladja azokét a berendezésekét, amelyeket összekötnek. Az elektromos berendezések megbízhatósága az öregedésükkel együtt csökken, ami ugyancsak áramszünethez, károsodáshoz és tűzesethez vezethet. A hálózat digitális rendszerei, amelyek az ellenőrző és védelmi feladatokat látják el, arányaiban rövid életűek, mindössze tíz-húsz évre szavatosak, így a hálózat e részében a legsürgetőbb az innováció.

A kulcs: hálózatbővítés és energiatárolás

Az energiahálózatok stabilitásának megőrzéséhez elengedhetetlen az energiatárolási megoldások fejlesztése is. A kapacitás bővítése lehetővé teszi 
a megújuló forrásokból származó felesleges energia eltárolását és későbbi felhasználását, ami csökkenti a hálózati túlterhelés kockázatát. A tárolási technológiák, mint például a lítiumion-energiatárolók, a szivattyús tárolók és a hidrogénalapú megoldások fejlesztése, telepítése prioritás a zöldgazdaság-­politikában. Emellett az energiahálózatok digitalizációja és az intelligens hálózatok alkalmazása – amely érzékelőket, szoftvereket használ a kínálat és a kereslet jobb összehangolása érdekében – szintén segíthet az energiahatékonyság növelésében és a rendszer rugalmasságának javításában.

A beruházások egyelőre nem haladnak a kívánatos ütemben. Nem meglepő, hogy a legöregebb hálózatok a legfejlettebb régiókban találhatók, például Japánban, az Egyesült Államokban és az Európai Unióban; Kínában és Indiában a hálózat döntő része húsz évnél fiatalabb. A beruházásokra ezért a fejlett országokban lenne a legnagyobb igény, mégis az ilyen jellegű beruházások átlagosan csak 5 százalékkal nőttek az utóbbi öt évben. Ráadásul a kiadások elsősorban korszerűsítésre irányulnak, nem pedig átfogó bővítésre, pedig annak megvalósítása kifejezetten lassú folyamat.

Az utóbbi évtized hálózatbővítésének a harmadát Kína hajtotta végre, mégis 2030-ig Pekingnek kell a legtöbbet beruháznia a világ vezető gazdaságai közül mind abszolút értékben, mind GDP-arányosan, ha tartani szeretnénk a párizsi klímacélokat. Az elkövetkező esztendőkben az Egyesült Államoknak is óriási összeget szükséges hálózatfejlesztésre költenie, és szinte minden vezető gazdaság évente a bruttó hazai össztermékének 0,5-1 százalékát kitevő pénzt kell hogy szánjon rá.

A Nemzetközi Energiaügynökség szerint 2040-ig mintegy 80 millió kilométernyi új hálózat kiépítésére és felújítására lesz szükség, ez a jelenlegi hálózat teljes hosszának felel meg. A beruházások elmaradása vagy késése esetén jóval nagyobb mértékű lesz a gáz és a szén felhasználása, valamint tovább nőne az áramszünetek jelenleg évi 100 milliárd dollárnyi költsége. Az ügynökség számítása szerint a hálózati beruházásoknak 2030-ra meg kellene duplázódniuk, hogy elérjék az évi 600 milliárd dollárt, amivel az országos klímacélok megvalósíthatók maradnának. A villamos hálózatok karbantartása és fejlesztése a jólét fenntartásának megkerülhetetlen eleme, így a zavartalan működésük biztosítása a legfontosabb feladatok közé tartozik. A következő évtized nagy kérdése az, hogy a szükséges infrastruktúra modernizációjában az államok mekkora szerepet fognak vállalni.

 A szerzők a Makronóm Intézet elemzői.