Zakaj cilj evropskega energetskega sistema s 100-odstotno obnovljivimi viri do leta 2050 ni izvedljiv

Nekajkrat sem že napisal, da sta evropska cilja 100-odstotnega razogljičenja proizvodnje električne energije in hkrati 100-odstotne proizvodnje elektrike iz obnovljivih virov sonca, vetra in biomase med seboj konfliktna in neizvedljiva. (Zadnjič me je kolega Luka Snoj iz Inštituta Jožef Štefan sicer opomnil, da vseeno obstaja ena možna rešitev tega konflikta: ugasnimo vse jedrske, plinske in premogovne elektrarne in kurimo drva za ogrevanje in proizvodnjo elektrike (ker drva so biomasa in se torej štejejo med obnovljive vire) in bomo šli nazaj v kameno dobo. Zmanjšamo obseg razpoložljive energije in kurimo obnovljiv vir. No, jaz vseeno mislim, da bi s kurjenjem drv močno zasmradili hipernaogljičili ozračje in da je zgornji konflikt med obema ciljema nerešljiv).

Kolikor poznam, do sedaj še nikomur ni uspelo dokazati, da bi evropska energetska paradigma z obema konfliktnima ciljema lahko delovala v praksi. Torej da v Evropi naš energetski sistem v celoti preobrazimo v smeri 100-odstotne proizvodnje elektrike iz OVE virov sonca, vetra in biomase in da ob tem spravimo emisije CO2 na ničlo. Zappa, Junginger & Van Den Broek so leta 2019 objavili raziskavo v znanstveni reviji Applied energy, v kateri so poskušali ugotoviti, ali je to možno in koliko bi to stalo. Dve njihovi ključni ugotoviti sta: (1) tudi če bi lahko tehnično optimizirali tak idealen energetski sistem, bi bil tak sistem zelo drag (za 30 % dražji od sistema z nizkoogljičnimi viri, kot sta jedrska in vodna energija), in (2) 100-odstotno OVE energetski sistem ne bi zagotovil ravni zmanjšanja emisij, ki je potrebna za dosego evropskih podnebnih ciljev do leta 2050, saj bodo negativne emisije iz biomase z zajemanjem in shranjevanjem ogljika še vedno potrebne za izravnavo povečanja posrednih emisij.

Povzetek njihove raziskave:

In this study, we model seven scenarios for the European power system in 2050 based on 100% renewable energy sources, assuming different levels of future demand and technology availability, and compare them with a scenario which includes low-carbon non-renewable technologies. We find that a 100% renewable European power system could operate with the same level of system adequacy as today when relying on European resources alone, even in the most challenging weather year observed in the period from 1979 to 2015.

However, based on our scenario results, realising such a system by 2050 would require: (i) a 90% increase in generation capacity to at least 1.9 TW (compared with 1 TW installed today), (ii) reliable cross-border transmission capacity at least 140 GW higher than current levels (60 GW), (iii) the well-managed integration of heat pumps and electric vehicles into the power system to reduce demand peaks and biogas requirements, (iv) the implementation of energy efficiency measures to avoid even larger increases in required biomass demand, generation and transmission capacity, (v) wind deployment levels of 7.5 GW y−1 (currently 10.6 GW y−1) to be maintained, while solar photovoltaic deployment to increase to at least 15 GW y−1 (currently 10.5 GW y−1), (vi) large-scale mobilisation of Europe’s biomass resources, with power sector biomass consumption reaching at least 8.5 EJ in the most challenging year (compared with 1.9 EJ today), and (vii) increasing solid biomass and biogas capacity deployment to at least 4 GW y−1 and 6 GW y−1 respectively.

We find that even when wind and solar photovoltaic capacity is installed in optimum locations, the total cost of a 100% renewable power system (∼530 €bn y−1) would be approximately 30% higher than a power system which includes other low-carbon technologies such as nuclear, or carbon capture and storage (∼410 €bn y−1). Furthermore, a 100% renewable system may not deliver the level of emission reductions necessary to achieve Europe’s climate goals by 2050, as negative emissions from biomass with carbon capture and storage may still be required to offset an increase in indirect emissions, or to realise more ambitious decarbonisation pathways.

Vir: Zappa, W., Junginger, M., & Van Den Broek, M. (2019). Is a 100% renewable European power system feasible by 2050?. Applied energy, 233, 1027-1050.

En odgovor

  1. Nemci bodo gradili plinske elektrarne na vodik (https://www.power-technology.com/news/germany-e16bn-hydrogen-power-plants/). Ali obstajajo kakšni izračuni, koliko bi stal energetski sistem, ki bi z viški električne energije, ki nastanejo poleti iz sončnih elektrarn proizvajal vodik, ki bi ga nato uporabljale omenjene elektrarne za gorivo? Takšen sistem bi bil ogljično nevtralen pri proizvodnji energije, ne pa seveda glede posrednih CO2 izpustov zaradi proizvodnje sončnih panelov, gradnje elektrarn itd.

    Všeč mi je

    • Vsekakor bi bilo dobro poznati ekonomiko te ideje. Poleg tega pa se pojavlja cel kup tehničnih problemov, ki jih tako kot marsikaj okrog OVE, odločevalci ne poznajo. Zelo podrobno sta te probleme opisala dr. Senegačnik in dr. Sekavčnik na konferenci “Miti in resnice o varovanju okolja”. Na Youtube kanalu se nahaja prezentacija, splača se jo pogledati. ( https://www.youtube.com/watch?v=WdrisfhGUiM )

      Všeč mi je

    • Obstajajo izračuni.

      Poglejte NEA (2020), Projected Costs of Generating Electricity.

      Poglavje 10 je namenjeno vodiku.
      Slika 10-12 kaže, za koliko je treba penalizirati zemeljskega plina, da bi proizvodnja elektrike iz vodika postala konkurenčna.
      Kratek povzetek:
      Pri visoki ceni vodika (3 USD/kg) bi morale CO2 kazni doseči med 60 (visoka cena ZP) in čez 200 USD/t CO2 (nizka cena ZP) da bodo vodikove tehnologije postale konkurenčne zemeljskemu plinu v proizvodnji električne energije

      Problem je, da je ceno vodika iz sončne energije v višini 3 USD/kg nemogoče doseči. Dejanska cena vodika v srednji Evropi iz otočne sončne elektrarne z baterijo (pri 30% izkoriščenosti elektrolizerja) je med 6 in 7.5 €/kg. To pomeni ceno vodika 150-165 €/MWh, kar je pri trenutni ceni zemeljskega plina (25 €/MWh) 6 do 7-krat dražje od plina in seveda povsem nekonkurenčno. In pri samo 30% izkoriščenosti elektrolizerja nihče ne bo vlagal v proizvodnjo vodika.

      Cena vodika je konkurenčna samo, če ga proizvajamo iz metana ali z elektrolizo z elektriko iz amortizirane jedrske elektrarne. Prva varianta seveda ni zelena, druga pa je nesmiselna (zakaj bi proizvajal vodik iz jedrske energije, da bi ga nato kuril v plinskih elektrarnah za proizvodnjo elektrike in pri tem izgubil >70% energije ?!).

      Vodik kot potencialni hranilnik viškov elektrike iz sončnih elektrarn nikoli ne bo konkurenčen. Bo pa šlo ogromno subvencij v ta namen, nakar bodo čez 10 let ugotovili, da so subvencionirali ekonomsko nevzdržen projekt, od katerega so zaslužili le finančni investitorji (dokler so trajale subvencije).

      Liked by 1 person