V Sobotni prilogi Dela je dr. Igor Lengar, vodja skupine Fuzijska nevtronika na Institutu Jožef Stefan in predavatelj na Fakulteti za energetiko Univerze v Mariboru, objavil izjemno dober članek o optimalni poti v brezogljično družbo iz vidika zahtev zanesljivosti oskrbe in stabilnosti elektroenergetskega sistema. Nazorno je pokazal, da iz tehničnega vidika z obnovljivimi viri vetra in sonca ni mogoče zagotoviti stabilnosti elektroenergetskega sistema, saj ta vira v sistem vnašata ogromno nestabilnost. Te nestabilnosti pa ni mogoče učinkovito izravnavati s shranjevanjem morebitnih viškov elektrike iz sonca in vetra, saj tako velikega hranilnika ni mogoče izgraditi. To nestabilnost, ki jo v sistem vnašata elketrika iz sonca in vetra, je mogoče izravnavati zgolj z izdatnimi fleksibilnimi viri, kot so termoelektrarne (na premog in plin) in kar počne Nemčija. Vendar pa na tak način ni mogoče razogljičiti proizvodnje električne energije, kar je cilj politik neto ničelnih izpustov do leta 2050.
Lengar izjemno dobro ilustrira to, kar energetiki zelo dobro vedo, vendar so zaradi agresivnosti vladajoče politike, ki tega ne razume, prisiljeni molčati. Lengarjev članek posredno potrjuje absolutno pravilnost našega alternativnega NEPN (SAZU-GZS, 2022 in 2024), ki smo ga naredili z energetiki na podlagi urnih bilanc proizvodnje in porabe električne energije.
Ta članek bi morali vsak večer pred spanjem namesto pravljice zvočno predvajati predsedniku slovenske vlade, ministrom in sestavljalcem NEPN, ki zanikajo energetsko stroko. Resnično je težko verjeti, da je lahko ideologija tako močno povozila stroko pri sicer tako eksaktni zadevi, kot je energetika.
Spodaj je nekaj odlomkov, ki se nanašajo na analizo različnih evropskih elektroenergetskih modelov.
Prav pri zagotavljanju konstantne moči v sistemu in možnosti prilagajanja proizvodnje trenutnim potrebam pa se elektrarne s slike 1 med seboj izrazito razlikujejo. Termoelektrarne in jedrske elektrarne lahko moč zagotavljajo neprestano, podobno velja tudi za hidroelektrarne; težava pri slednjih so daljša sušna obdobja. Najlažje nihanjem v omrežju sledijo termoelektrarne na plin, ki jih je mogoče zagnati v nekaj minutah, dlje traja sprememba moči pri hidroelektrarnah in premogovnih elektrarnah, najdlje pri jedrskih elektrarnah. Vse to pa ne velja za sončne in vetrne elektrarne, katerih delovanje je v celoti odvisno od vremenskih razmer in ure v dnevu. Sončne in vetrne elektrarne tako v splošnem ne prispevajo k stabilizaciji elektroenergetskega sistema, ampak s svojo zelo spremenljivo močjo, ki je odvisna od naravnih dejavnikov, v sistem vnašajo dodatno nestabilnost.
Primerjava različnih pristopov
Zagotavljanje konstantne električne moči v omrežju in s tem njeno zagotavljanje uporabnikom brez pogostih električnih mrkov je veliko zahtevnejša naloga kot le gradnja velikega števila elektrarn, predvsem če gre pri tem za gradnjo sončnih ali vetrnih elektrarn. Problem je tako zapleten, da je pri celostnem načrtovanju energetske prihodnosti rezultat težavno vnaprej napovedati. A pri napovedih se je vsekakor smiselno zgledovati po obstoječih rešitvah v drugih državah in oceniti njihovo uspešnost.
Očitno je, da je treba za razogljičenje elektroenergetike v veliki meri uporabiti nizkoogljične vire, to so predvsem vodna in jedrska energija, veter in sonce, izogibati pa se moramo termoelektrarnam na premog in plin. Ozrimo se po evropskih državah in njihovem zagotavljanju tako nizkih izpustov CO2 kot tudi konstantne moči v elektroenergetskem sistemu glede na to, na katere tehnologije stavijo. Smiselno je primerjati večje sisteme, ki uporabljajo različne tehnologije, npr. Francijo, Nemčijo in Norveško. Nemčija stavi na pridobivanje elektrike iz vetra in sonca, Francija v prvi vrsti na jedrsko energijo, Norveška pa na hidroenergijo. Na sliki 2 (povezava) sta prikazani poraba elektrike v Franciji ob koncu lanskega leta in njena proizvodnja iz nizkoogljičnih virov.
Slika: Poraba elektrike v Norveški in Franciji
Lepo so vidna dnevna nihanja v porabi, ki je ponoči za približno 20 odstotkov manjša kot podnevi. Z barvami je prikazano, koliko elektrike zagotovijo nizkoogljični viri, vrzel med proizvodnjo iz nizkoogljičnih virov in porabo je prikazana z belino. To vrzel je treba zapolniti z elektriko iz visokoogljičnih virov, v prvi vrsti iz termoelektrarn. Nihanja porabe v Franciji kompenzirajo z zmanjšanjem proizvodnje v jedrskih elektrarnah in s spreminjanjem proizvodnje v hidroelektrarnah. Treba je dodati, da je december običajno najmanj ugoden mesec v letu za proizvodnjo elektrike zaradi slabega osončenja, hkrati je poraba zaradi ogrevanja največja – a kljub temu v Franciji skoraj celotno proizvodnjo zagotavljajo z nizkoogljičnimi viri, predvsem z jedrsko energijo.
Daleč največji delež elektrike iz hidroelektrarn med evropskimi državami pridobivajo na Norveškem. Na sliki 3 (povezava) so enako kot za Francijo prikazani poraba in proizvodnja iz nizkoogljičnih virov ter umanjkanje takšne proizvodnje. Norveška je lahko decembra pokrila skoraj vso elektriko s pomočjo hidroelektrarn, zadnji teden pred božičem pa okoli tri četrtine elektrike, preostanek so pokrili iz uvoza, v veliki meri iz visokoogljičnih elektrarn. Hidrološke razmere na Norveškem so sicer skoraj vse leto boljše kot decembra, tako da lahko večino leta pokrivajo svoje celotne potrebe v prvi vrsti s pomočjo hidroenergije in elektriko tudi izvažajo.
Prikazane podatke za evropske države si je mogoče interaktivno ogledati na spletnem naslovu www.energy-charts.info, kjer so podane zgodovinske vrednosti proizvodnje za različne vire. Podatke lahko prikličemo za različne mesece ali leta in si hitro ustvarimo odlično sliko razmer v različnih državah.
Za razliko od Francije in Norveške stavijo v Nemčiji na sončne in vetrne elektrarne. Na sliki 4 (povezava) so predstavljene razmere v Nemčiji za isto obdobje.
Slika: Poraba elektrike v Nemčiji in proizvodnja iz nizkoogljičnih virov
Poraba elektrike je po obsegu podobna tisti v Franciji, na sliki 4 pa vidimo velik primanjkljaj pri proizvodnji nizkoogljične elektrike, ki je bila v začetku decembra dva tedna nizka in v tem obdobju ni pokrivala niti četrtine potreb, od tega je bila za 72 ur manjša kot 10 odstotkov. Razliko do porabe morajo v Nemčiji zapolniti v prvi vrsti z elektriko iz termoelektrarn na premog.
Poglejmo še razmere julija, ko je osončenost na vrhuncu (slika 5, povezava). Tudi v tem primeru je pokritost proizvodnje z nizkoogljičnimi viri le okoli polovična. A bolj od tega bode v oči izredno nihanje proizvodnje v sončnih elektrarnah, saj proizvodnja v uri ali dveh pade s skoraj 100 odstotkov potrebne moči na 20 odstotkov ali manj. V takih razmerah sončne elektrarne sistema ne stabilizirajo, ampak dodatno ustvarjajo velika nihanja med proizvodnjo in porabo. Manjkajočo elektriko zagotavljajo z zagonom termoelektrarn, ki pomagajo tudi pri stabilizaciji ekstremnih dnevnih nihanj. V Nemčiji so marca 2023 predčasno ustavili zadnje tri jedrske elektrarne in zaradi tega so bili kljub hkratnemu povečanju števila vetrnih in sončnih elektrarn primorani po oktobru 2022 znova zagnati dvajset predhodno že ustavljenih termoelektrarn na premog.
…
Ravno v to zanko so se Nemci ujeli na začetku energetskega preobrata. Vlada je takrat obljubljala poceni elektriko iz sončnih in vetrnih elektrarn ter shranjevanje elektrike in tudi uporabo vodikovih tehnologij. Dve desetletji in 500 milijard evrov pozneje pa prav v tem trenutku naprošajo Bruselj za odobritev subvencije za 40 novih plinskih elektrarn, vsake z močjo približno Teš 6, ki jih želijo zgraditi do leta 2030. Očitno v tem trenutku bolj zaupajo scenariju s fosilnimi viri kot skorajšnjemu razvoju učinkovitih hranilnikov. Izpusti CO2 pa so postali drugotnega pomena.
Naj postavimo v ta kontekst še trenutno ceno nemškega energetskega preobrata. Preračunano na število prebivalcev bi ta strošek za Slovenijo znašal 12 milijard evrov oziroma nekaj več, kot je predvidena cena Jeka 2. Z Jekom 2, slovensko polovico elektrike iz obstoječe jedrske elektrarne in z obstoječimi hidroelektrarnami bi v tem trenutku več kot pokrili vse potrebe po električni energiji v Sloveniji, na letni ravni bi nam celo ostalo okoli 10 odstotkov presežka elektrike. Rezultat sicer ni presenetljiv, saj bi Nemčija prav tako pokrila vse potrebe po električni energiji, če bi se odločila za jedrski scenarij.
…
Iz nemškega primera je razvidno, da scenarij elektroenergetskega sistema, slonečega samo na obnovljivih virih, ni izvedljiv. Taki scenariji so osnovani na domnevno nizki ceni električne energije iz OVE, brez upoštevanja njenih eksternih stroškov in ob predpostavki skorajšnjega razvoja hranilnikov energije. Praviloma iščejo opravičilo za zavračanje jedrskih elektrarn tudi z navajanjem nesorazmerno visokih stroškov jedrske energije, pri čemer skoraj izključno citirajo najslabše primere namesto povprečne cene jedrskih novogradenj.
…
Kot glavna težava pri tem se danes kaže izbira cilja obnovljivosti namesto nizkoogljičnosti. Ogljično nevtralno proizvodnjo elektrike bo v vsakem primeru zelo težko doseči, saj tudi nizkoogljične elektrarne sproščajo majhne količine CO2, ki ga bo treba odstranjevati s ponori, za kar danes tehnologija prav tako še ne obstaja. A če si kot cilj zastavimo proizvodnjo na osnovi OVE in s tem izločimo tehnologijo z najnižjimi izpusti ter sočasno v elektroenergetski sistem vnesemo še dodatne težave, se zdi ogljična nevtralnost skoraj utopija. Ob opozarjanju na ta dejstva nasprotniki jedrske tehnologije, ki podpirajo energetsko prihodnost na osnovi sto odstotkov elektrike, pridobljene iz OVE, pogosto argumentirajo, da moramo biti ambiciozni in verjeti v tehnološki preboj pri shranjevanju elektrike. A takšnemu pristopu bi lahko nadeli tudi oznako neodgovorno hazardiranje z vlaganji v tehnologije, ki mogoče ne bodo razvite.
Vir: Igor Longar, Sobotna priloga Dela
DAMIJAN blog 