Cikksorozat írásába kezdtem a német környezetvédelemről. Az eddig megjelent bejegyzések a hulladékokkal és a megújuló energiákkal foglalkoztak. Az energiás témát folytatva most a szél- és vízenergiával foglalkozom.
Korábban is csak olyan erőműveket építettek, amik például a malomköveket hajtották meg a liszt elkészítése érdekében, vízzel és széllel egyaránt (szélmalom és vízimalom). Ilyenekből még van néhány üzemelő példány, és Magyarországon is gyakorlat volt ilyeneket építeni.
A képen: turbulencia a Horns Rev 1 offshore (tengerparttól távol lévő, a tengerbe telepített) szélerőműveknél, 2008. február 12-én, 13:00 órakor. (Fotó: Christian Steiness).
Azonban jelenleg teljesen másfajta berendezéseket, egész erőműveket építünk: áramot termselünk az elektromos hálózatra.
Mit azt korábban már láthattuk, egy 3 fős család éves elektromos áram-felhasználása 3500 kWh.
A szélerőműveket napjainkban szárazföldön és vízen egyaránt telepítik: előbbi neve on-shore, utóbbié pedig off-shore.
A szélerőművek felépítése:
Oszlop-gondola-generátor-lapátok-fékező egység.
A lapátok a gondolán helyezkednek el, a generátort forgatják, ami áramot generál. Az áram ezt követően akkumulátort tölt vagy egyenesen a hálózatba kerül betáplálásra. Léteznek olyan kísérletek, melyek során a légkör szén-dioxid- és hidrogén-tartalmát felhasználva metanol előállítására törekednek, de ezek veszélyesek és drágák (vízbontás, robbanékonyság).
A szélfarmok hátránya: fragmentálja az élőhelyeket, madarak vonulási útvonalába telepítik őket, és sokszor a lapátok kárt tesznek vagy megölik a madarakat.
A telepítéskor hosszú távú bérleti szerződéseket kell kötni a terület tulajdonosával, aki igyekszik drágán adni területét, főleg akkor, amikor tudja, a projekt határidő közeledik, és égető szükség lenne a munkák megkezdésére.
Elvileg Németország területének 13,8%-a alkalmas a szélenergia használatára, mely segítségével 1190 GW teljesítményt lehetne telepíteni. Az éves megtermelt áram mennyisége közel 2900 TWh lehetne.
A realitás ezzel szemben csökken pl. az állat- és növényvédelemből adódó megszorításokkal és gazdaságossági meggondolásokból elvetendő projektekkel.
Költség-hatékonysági szempontból vizsgálva a technológiát: a legnagyobb költség a kezdeti befektetés mértéke. Ez közel 910 euró/telepített kilowatt teljesítmény. Ez azonban még mindig olcsóbb, mint egy hagyományos szénerőműesetében: a Lünenben telepített szénerőmű 750 megawatt teljesítményű, és ott fajlagosan 1867 euró/telepített kilowatt a befektetés költsége.(Forrás: Trianel Lünen)
A szélenergia kihasználásával kb. 6 cent/kWh áron termelhető meg energia.
Az off-shore parkok a magasabb finanszírozási költségek miatt csak ennél drágábban tudnak termelni, jelenleg ez 12- 16 cent körül mozog kilowattóránként.
Jelenleg Németországban több mint 23000 szélerőmű üzemel 31332 MW telepített kapacitással. Összehasonlításul: az EU-ban telepített kapacitás 105.700 MW, az Egyesült Államokban 60.000 MW, Kínában 75.600 MW.
A teljes megtermelt energia Németországban 2012-ben 617,6 Twh-t tett ki, ebből szélenergiával termeltek 45,9 TWh mennyiséget. Ez a bruttó áramfelhasználás 7,4%-a. Átlagos névleges teljesítmény: 1364 kWh/erőmű.
A legtöbb erőmű Alsó-Szászországban található, összesen 5477 db, 7333 MW teljesítménnyel, mely az energia-igény 25,5%-át fedezi.
Az energia-igény több mint felét, szám szerint 54,4%-át Mecklenburg-Előpomeránia tartományban szélenergiából fedezik.
Az off-shore erőművek is hozzájárulnak az energiatermeléshez: a Jeges-tengerben 46, a Balti-tengerben 22 erőmű működik. Ezek összesen 280 MW kapacitással rendelkeznek.
Kitekintés 2020-ig:
Schleswig-Holstein tartományban 2020-tól a jelenlegi áramigény 300%-át megújuló energiákból kívánják fedezni.
Alsó-Szászország tartományban 2020-ig az áram 90%-át megújulókból kívánják előállítani, mely nagy részét on-shore szárazföldi erőművek segítségével kívánják megtermelni.
A vízben lévő energia hasznosítása sem új keletű dolog: mondhatnánk itt is, hogy „már az ókori görögök is”, de tovább kell mennünk: az ókori Kínában már közel 5000 éve használták energiatermelésre, egyiptomi és indiai hasznosítása kb. 3500 évvel ez előttre nyúlik vissza. A képen: egy vízerőmű vázlata.
Magyarázat az ábrához:
Oberwasser= felduzzasztott víz
Staudamm= visszatartó gát
Rechen= rács
Rohrleitung= csővezeték
Maschinenhaus= gépház
Generator= generátor
Turbine= turbina
Diffusor= diffúzor (térfogatáram növelése érdekében)
Transformator= transzformátor
Unterwasser= alsó víz (pl. a folyó erőmű utáni szakasza)
Az első német, kifejezetten áramtermelésre fejlesztett vízerőmű 1890. május 15-én álltüzembe Bad Reichenhall-ban (Bajorország).
2008-ban a 27 EU tagállamban a megtermelt vízenergia az összes megtermelt energia 9,7%-át tette ki. Világszerte ugyanez 15,8% volt 2008-ban. Németországban a megtermelt energiának 1,6%-a származik vízenergiából. A telepített teljesítmény 4,7 GW, a kihasználtság 52% körüli.
A műszakilag hasznosítható potenciál három tényezőtől függ: csapadékmennyiség, topográfiai viszonyok, földrajzi viszonyok.
Az idők folyamán nagyon sokféle erőmű fejlődött ki, ezeket a következők alapján lehet csoportosítani:
Hasznos vízoszlop magassága szerint: 15 m alatti alacsony nyomású, 15- 50 m közötti közepes nyomású, vagy 50 m-nél magasabb azaz magasnyomású erőművek.
Energia-hasznosítási szempontból: alap erőművek, közepes terhelésű erőművek, nagy terhelésű erőművek.
Telepített teljesítmény alapján: a kis erőművek teljesítménye 1 MW alatti, a közepeseké maximum 100 MW, a nagy erőműveké pedig nagyobb, mint 100 MW.
Topográfiai szempontból is csoportosíthatjuk őket: vagy van gazdaságossági okokból víztározás, vagy nincs (a gát felett van duzzasztás vagy nincs).
Üzemi szempontból megkülönböztetünk szigetes és hálózatit.
A speciális erőművek közé tartozik a hullám-erőmű, mely a tengerek hullámzása során keletkező vízszintingadozást használja ki.
A gleccser-erőműveket értelemszerűen a gleccserek vize működteti, és csak ezeken a speciális területeken lehet használni.
A vízenergia hasznosítás előnye az energia-termelés mellett a szabályozott árvíz elleni védekezés: programozott, bonyolult szabályozással az alacsonyabban fekvő területek védhetők, valamint a felduzzasztott tározóból ivóvíz vehető ki. Hátrány ugyanakkor, hogy a gát feletti részt időnként kotorni kell: a felgyülemlett iszapot és hordalékot el kell távolítani.
Az erőmű 1908-ban épült, 3 turbinája darabonként 800 kW teljesítménnyel rendelkezik, és rajtuk 5,6 m vízoszlop esik.
Münchenben 2015-re el kívánják érni, hogy a teljes felhasznált energia-mennyiség teljes egészében megújulókból származzon (kb. 7,5 milliárd kWh). (Forrás: SWM, 2013)
A fenti erőmű mellett még további kettő teljesít szolgálatot, melyek München és a régió részére termelnek áramot.
Az erőművet 1976-ban helyezték üzembe, teljesítménye 160 MW, a felső tároló medence kb. 300 méterrel van magasabban, mint az alsó. A tavakban fürdőzni tilos.
A képen az alsó tároló medence látható, a felvételt 2006. szeptember 22-én készítette „ProfessorX” (Wikipedia).