Vsi smo nekako posvojili narativo, da je (z namenom zmanjšanja globalnih izpustov CO2) potrebno razogljičiti proizvodnjo električne energije (EE). V naslednjem koraku pa, da je najbolj učinkovit in logičen način razogljičenja prek obnovljivih virov energije (predvsem prek energije, sonca in vetra ter delno biomase, geotermalne energije itd.). Toda ali je to res?

Predpostavljam, da 99.999% ljudi pri sebi razmišlja, da smo s tem, ko ugasnemo umazane elektrarne in jih nadomestimi s sončnimi paneli, rešili problem izpustov CO2, saj solarni paneli nimajo emisij CO2. Pri tem pa seveda povsem pozabijo na to, da sonce dovolj intenzivno sije zgolj pomladi in poleti ter še malce jeseni, da sije samo podnevi (intenzivno največ 8 ur dnevno) in samo ob sončnih dneh. V Sloveniji, ki spada med najbolj osončene države v Evropi, na letni ravni zberemo v povprečju 1,100 sončnih ur. Toda leto ima 8,760 ur (365 x 24). S čim si svetimo in se ogrevamo v preostalih 7,660 urah leta?

E, zdaj smo pri srži problema. Za čas, ko sonce ne sije (ne sije dovolj intenzivno), potrebujemo nadomestne vire energije. Torej potrebujemo vire energije ali elektrarne, ki jih lahko zaženemo, ko oblak prekrije sonce, ponoči, jeseni in pozimi. V ta namen se običajno uporabljajo fleksibilni viri, katerih proizvodnjo je mogoče poljubno prilagajati potrebam po EE. En možen vir so baterije. Toda baterije lahko shranijo energijo zgolj za omejen čas, denimo da shranijo dnevne viške energije iz sonca, ki jih uporabimo ponoči. Toda baterije (ob tem, da so zelo drage in dramatično škodljive za okolje) lahko uravnavajo zgolj te dnevne oscilacije energije. Samooskrbne hišne sončne elektrarne z baterijo denimo omogočajo gospodinjstvu 40 do največ 50% samozadostnost. Kaj pa jeseni in pozimi, ko potrebujemo bistveno več energije (za ogrevanje, daljše noči)? Z baterijami si glede tega zdaj in še precej časa ne bomo mogli pomagati, ker tako velike baterije fizično ni mogoče ustvariti.

Tudi črpalne hidroelektrarne, ki so bistveno bolj učinkovite in ekološko sprejemljive od baterij, lahko pomagajo zgolj glede kratkoročnega uravnavanja proizvodnje in porabe EE (preko dneva, preko tedna). Pretočne hidroelektrarne so boljše, ker lahko ob spremembi režima delovanja (namesto podnevi delujejo ponoči, ko ni sonca) dobro balansirajo proizvodnjo in porabo EE. Na žalost pa pretočne HE (zaradi vpliva na biodiverziteto) zeleni sovražijo še bolj kot jedrske. Pretvorba EE v vodik in nato nazaj v sintetični metan, s katerim bi poganjali plinske elektrarne, pa ima vsaj dva problema – eden je izguba približno polovice energije v tem procesu (kar zahteva podvojitev kapacitet sončnih elektrarn), drugi pa, kam shraniti te velike količine vodika / metana za zimske čase.

Iz tega vidika sta relevantna nadomestna vira energije za čas, ko ni sonca, samo dva. Prvi so plinske elektrarne (PE) na zemeljski plin. Pri čemer potrebujemo kombinacijo dveh tipov PE. Prvi tip so PE odprtega cikla, ki imajo nižji izkoristek goriva (ker ne proizvajajo pare), približno tretjinski, in posledično višje emisije CO2. So pa sposobne hitrega zagona in hitrega doseganja maksimalne moči (ki je potrebna za hitro proizvodnjo nadomestne EE, ko se sonce začne spuščati; podobne PE imamo v Brestanici, kjer služijo kot rezervni vir v primeru motenj v NEK). Drugi tip so PE s kombiniranim ciklom, kjer je v prvem delu plinska turbina, kot v PE odprtega cikla, v drugem delu pa iz vročih izpušnih plinov pridobivajo še vodno paro, ki poganja drugo turbino (tako kot NEK ali TEŠ). Te imajo boljši izkoristek, 60% in polovični izpust CO2, okoli 420 g/kWh. Niso pa sposobne tako hitrega prilagajanja odjemu, kot tiste odprtega cikla (še vedno pa tako hitro kot TEŠ), zato so primerne za stabilno obratovanje v zimski sezoni obratovanja.

V kombinaciji z OVE je v Evropi potrebno imeti oba tipa PE, po moči vsakega pol – hitre PE za čez dan (ponoči), kombinirane za zimo, po proizvodnosti pa večino (80 – 90%) tistih s kombiniranim ciklom. Torej je investicija v rezervne vire večja, ker potrebujemo dvojno moč in oba tipa PE, da zadostimo tako hitrim spremembam proizvodnje EE iz OVE kot tudi dolgotrajnemu nadomeščanju OVE virov prek zime.

Drugi nadomestni vir ob izpadu EE iz TEŠ pa je uvoz potrebne nadomestne EE. Pri slednjem pa bo seveda šlo za uvoz energije iz termo elektrarn na premog in plin, ki bodo edine imele dovolj viškov energije, s katerimi bo mogoče zbalansirati domačo porabo EE. S poceni (ali zastonj) energijo iz sonca v Nemčiji si ne moremo pomagati, ker imamo enak sončni cikel.

Problem obeh nadomestnih virov je torej v tem — da gre za fosilna vira. Z zapiranjem enega fosilnega vira (TEŠ), ki smo ga nadomestili ustrezno velikimi investicijami v sončne elektrarne ter nadomestne plinske elektrarne, smo torej dobili nov fosilni vir energije. Pri čemer pa je neto učinek te operacije glede zmanjševanja izpustov zelo majhen, potrebne investicije za ta “zeleni prehod” pa ogromne. Zeleni prehod je tako zgolj prehod iz enega fosilnega vira v drugega (ali istega), pri čemer pa se zapravi veliko denarja. “Zeleni prehod” je dejansko “prehod iz črnega v črno”, ki je povrhu še božjastno drag.

Poglejmo si na plastičen način ta “zeleni prehod nazaj v črno” na primeru zapiranja TEŠ. Z namenom ilustracije problema simuliram tri čiste možne načine nadomestitve izpada EE zaradi zaprtja TEŠ (gre za vsaj 3.2 TWh EE oziroma tretjino domače proizvodnje EE):

1. 1/8 izpada EE (400 GWh) nadomestimo z EE iz sončnih elektrarn (SE) (podnevi, ob sončnih dneh v pomladansko poletnih mesecih), 1/8 izpada nadomestimo prek baterij, ki pokrijejo potrebe po EE prek noči v pomladansko poletnih mesecih, preostale 3/4 izpada EE (2,400 GWh) pa nadomestimo iz obeh tipov plinskih elektrarn (PE),
2. Izpad EE v celoti (3.2 TWh) nadomestimo z uvozom EE iz tujine,
3. Izpad EE v celoti (3.2 TWh) nadomestimo z EE iz novega drugega bloka JE v Krškem.

Učinek teh treh scenarijev na globalne izpuste CO2 lahko ovrednotimo prek preračuna s specifičnimi izpusti posameznih tehnologij. Uporabil sem srednje vrednosti splošno sprejetih vrednosti IPCC (vzete iz Wikipedije, za baterije pa drug vir; glejte tabelo spodaj). Za solarne elektrarne sem uporabil dvojne količine proizvedene energije (2 x 400 GWh), en del za tekočo porabo, drugi del pa za polnjenje baterij (kar seveda pomeni dvojne inštalirane kapacitete SE). Pri domačih PE sem upošteval oba  tipa PE, zaradi česar so izpusti CO2 na ravni kombinacije TE na premog in PE odprtega tipa (vzel sem povprečje srednjih vrednosti za oba). Pri uvozu sem tudi upošteval srednjo vrednost izpustov med TE na premog in PE kombiniranega tipa (ker bo večina uvoza prišla iz viškov EE iz teh virov). Iz spodnje tabele je tudi razvidno, da so izpusti jedrske energije 3.5-krat nižji od izpustov CO2 (v življenjski dobi) solarnih panelov (pri čemer pa ni upoštevana razgradnja panelov).

Tabela 1: Izpusti CO2 za posamezne tehnologije proizvodnje EE (v gCO2/kWh)

Viri: Wikipedia, Vox

No, če primerjamo trajektorije izpustov CO2 po treh scenarijih, pridemo do “paradoksa razogljičenja” v praksi (glejte spodnjo sliko): ko zapremo TEŠ leta 2033 in preklopimo na “zelene tehnologije” (sonce in baterije), se emisije CO2 dejansko zmanjšajo samo za dobro tretjino (35%). Ker pač moramo 3/4 izpada EE po zaprtju TEŠ nadomestiti s kurjenjem plina v PE. Drugače rečeno, z razogljičenjem proizvodnje EE v obliki prehoda na OVE zgolj simbolično zmanjšamo emisije CO2, saj lahko solarne OVE efektivno uporabljamo samo 1/8 časa, 1/8 časa si svetimo prek baterij (ki pa so tudi zelo umazane iz vidika CO2 emisij), 3/4 časa pa kurimo plin, da ustvarimo nadomestno EE.

To zelo dobro dokazuje Nemčija, ki je po dveh desetletjih prehoda na OVE in zapiranja jedrskih elektrarn (ter navkljub 500 miljardam evrov investicij v OVE) glede proizvodnje EE 5- do 8-krat (odvisno od ure dneva in sezone) bolj “umazana” od Francije, ki dobro polovico EE pridobi iz jedrskih elektrarn.

Slika: Izpusti CO2 po treh scenarijih nadomeščanja električne energije po zaprtju TEŠ

Vir: Lastni preračuni na podlagi vrednosti v Tabeli 1

Uporaba domačih OVE virov v prvem scenariju je glede izpustov CO2 le malce (20%) boljša od scenarija, po katerem bi nadomestno EE dobili iz uvoza. Boljša je le v toliko, kolikor pri 1/4 energije solarni paneli in baterije povzročajo manj izpustov CO2 od plina. Nasprotno pa, kot kaže slika zgoraj, pravo razogljičenje prinaša šele jedrska energija v scenariju 3. Če namreč izpad EE zaradi zaprtja TEŠ v celoti nadomestimo z EE iz jedrske elektrarne, se izpusti CO2 zmanjšajo kar za 98.5% oziroma praktično na ničlo (glejte spodnjo tabelo in tisto drobno rumeno polje v zgornji sliki). Samo jedrske elektrarne dejansko prinašajo razogljičenje oziroma samo jedrske elektrarne so zelen vir energije (merjeno z emisijmi CO2). Seveda so zelen vir energije (iz vidika CO2 izpustov) tudi hidroelektrarne, vendar pa slednje zeleni aktivisti (iz nekega nekonsistentnega razloga) sovražijo bolj kot jedrske in bolj kot plinske.

Tabela 2: Sumarni izpusti CO2 po treh scenarijih nadomeščanja izpada EE zaradi zaprtja TEŠ

Vir: Lastni preračuni

Na podlagi tega primera lahko torej sklenemo dvoje:

Prvič, razogljičenje proizvodnje EE prek nestanovitnih OVE, kot je sonce, zgolj simbolično zmanjšuje globalne izpuste in ohranja tesno navezavo proizvodnje EE na fosilne vire.

In drugič, samo jedrska energija prinaša dejansko razogljičenje proizvodnje EE, hkrati pa zagotavlja:

(1) stabilen in izdaten vir energije,

(2) bistveno nižjo lastno ceno EE od vseh ostalih virov (po upoštevanju družbenih stroškov različnih tehnologij), in

(3) najmanjše stroške za omrežje in za regulacijo elektroenergetskega sistema.

Čemu torej tak stampedo na nestanovitne OVE, če pa ti ne prinašajo dejanskega razogljičenja? In čemu vse te blodnje glede OVE kot rešitelja za klimatske spremembe, če pa imamo optimalni odgovor pred nosom (in se imenuje jedrska in hidro energija)?