Hidrológiai Közlöny, 2014 (94. évfolyam)
2014 / 2. szám - Terlaky Fanni: A szivattyús energiatározók szerepe az energiatermelésben és a magyarországi alkalmazás lehetőségei
54 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2014 94. ÉVF. 2 SZ. energia felvétel a villamos energiarendszerből alap üzemmód forgó tartalék üzemmód (készenléti állapot) turbina vagy szivattyú üzem forgásirányban alap üzemmód a turbina vagy a szivattyú forgását a villamos energia- rendszerből felvett minimális energia biztosítja cél minél rövidebb idő alatt a terhelés leadásának vagy felvételének biztosítása” [11] Minimális Turbina üzemmód Szivattyú iizrimnód Forgó tartalék üzemmód 8. ábra: A szivattyús energiatározó erőtelepének alap üzemmódjai f! IJ A szivattyús energiatározók technológiai fejlődési irányát elsősorban a funkció határozta meg. Az elmúlt évtizedekben a hagyományos napi töltés-kisütés üzem helyett a gyors reagálású, rugalmas tartalékképzés és frekvencia-szabályozás vált hangsúlyossá. Azonban a fejlődési trendek a fejlődő és a fejlett országokban eltérnek. Míg az előbbieknél a terhelés kiegyenlítés, illetve a csúcsidei energiatermelés az uralkodó, addig az utóbbiaknál a széles körű felhasználásra alkalmas dinamikus funkciók biztosítása a fontosabb. [4] A kapacitások kiválasztásánál, az egyik elsődleges szemponttá a dinamikus funkciók megfelelő kielégítése vált. A dinamikus üzemhez szinte folyamatos részüzem szükséges, ami alacsonyabb veszteségekkel és magasabb hatásfokkal jár. Jelenleg a tárolási ciklus hatásfok akár a 80 %-ot is meghaladhatja. Azonban a hatásfok értékét a kisebb áramlási sebességekből adódó magasabb ciklus hatásfok és a nagyobb áramlási keresztmetszetekkel járó magasabb beruházási költségek közötti gazdasági egyensúly határozza meg. [4] A főgépek kiválasztásánál két fő szempont kerül előtérbe: a szabályozhatóság, illetve a költségek csökkentése. Manapság az egyfokozatú reverzibilis gépeket alkalmazzák a legtöbbször, mivel kompakt beépítést biztosít, így csökkentve mind a főgépek, mind az építés költségét. Gazdasági szempontokból a nagyobb esés és a nagyobb egység-teljesítmények kerültek előtérbe. Az esések növelése csökkenti a jellemző fordulatszámot, ami így rontja a gépek hatásfokát, míg az egységteljesítmények növelése emeli a fordulatszámot, így javítva a gépek hatásfokát. Tehát a magasabb hatásfokhoz, nagyobb jellemző fordulatszám szükséges, ami a nagyobb gépteljesítmények alkalmazását teszi szükségessé. Azonban a magasabb fordulatszám nagyobb áramlási sebességekkel jár, ami a kavitáció előfordulásának a kockázatát növeli. Ezt a problémát ellensúlyozni lehet a telepítési biztonság növelésével. Azonban a kavitáció mellett komoly problémákat okozhatnak a rezgések, az átmeneti folyamatok csúcsterhelései és a szerkezeti szilárdsági és anyagfáradási gondok. [4] Az elmúlt 20 év legjelentősebb technológiai előrelépését a fordulatszám szabályozott generátorok megjelenése jelentette. Elsődleges céljuk a szivattyúüzemi teljesítményfelvétel szabályozása, illetve az esés széles tartományú változásának a lekövetése. Azonban az eddigi tapasztalatok azt mutatják, hogy a fordulatszám szabályozás bevezetése mind ezek felett növeli a turbinaüzem hatásfokát, csökkenti a ka- vitációs hatásokat és a nyomásingadozásokat, illetve szélesebb teljesítmény tartományban teszi lehetővé a részterhelések melletti üzemet. Alkalmazásukkal a blokkok üzemi tartománya folyamatosan szabályozható a névleges teljesítmény 20 és 120 %-a között, de kedvező hatással vannak a nagy teljesítményű blokkok kis villamos energia-rendszerekhez történő illesztésére is. A jelenleg üzemelő fordulatszám szabályozott generátorok teljesítménye a 31 MW és a 395 MW közötti tartományba esik. [4] A létesítés környezeti feltételei A szivattyús energiatározók számára a víz az üzemanyag és az energiatárolás közege. A működés során felhasznált víz nem megy át semmilyen kezelésen vagy beavatkozáson, nem szennyeződik, ezért is alkalmazhatóak a nyílt rendszerek, ahol az alsó tározót egy élő vízfolyás adja. A vízigények csökkentése miatt manapság egyre gyakrabban alkalmaznak zárt ciklusú szivattyús energiatározókat. Ebben az esetben mind a két tározó mesterséges és a vízigényt az első feltöltést követően csupán a párolgási és szivárgási veszteségek pótlása jelenti. [4] A SZET-ek működésük során nincs saját anyagfelhasználásuk, nem termelnek hulladékot, nem terhelik a környezetet saját emissziókkal. A környezeti elemeket illetően a környezeti hatásuk és zavarásuk minimalizálható, főleg felszín alatti elhelyezés esetén, így viszonylag könnyen teljesíthetők a környezet- és természetvédelmi előírások. [4] A rendszer működéséről sok éves tapasztalattal rendelkezünk és rengeteg új beruházás van folyamatban. A SZET- ek összességében a villamos energia ellátó rendszer hatásfokát és biztonságát növelik, ami az erőmüvek esetében az ü- zemanyag felhasználás és az emisszió csökkenést hozza magával, így biztosítva a villamos energiatermelés emisszió -minimalizálását. Mára már olyan környezetbe illesztési módszerek alakultak ki, amelyek a nemzetközi gyakorlatban elfogadottak és lehetővé teszik a szivattyús energiatározók elhelyezését, akár egy Nemzeti Parkban vagy egy Natura 2000-e területen. Ilyen SZET-ek az alábbiak: [4] „a Fekete Vág az Alacsony-Tátrai Nemzeti Parkban; a Foyers a Loch Ness tavon;
