Veliki nemački energetski eksperiment

08.04.2014. | Gradjevinarstvo.rs

Nemačka je odlučila da teži ambicioznom smanjenju emisija štetnih gasova koji izazivaju efekat staklene bašte, dok ujedno zatvara svoje nuklearne elektrane. Može li teško industrijalizovana zemlja napajati svoju ekonomiju samo sa vetroelektranama i solarnim panelima?!

Duž seoskog puta u zapadnoj nemačkoj državi Severna Rajna-Vestfalija živi poljoprivrednik po imenu Norbert Leurs. Predusretljiv 37-godišnjak sa žuljevitim rukama, otac dvoje dece se do nedavno bavio neupadljivim poslom uzgoja krompira i svinja. Ali njegov novi poduhvat prikazuje vanredni pomak u energetskoj politici najveće evropske ekonomije. Godine 2003, mala kompanija koja se bavi vetroelektranama je podigla turbinu od 70 metara, jednu od oko 22.000 turbine u stotinama vetroparkova koji krase nemački krajolik, na parčetu Norbertove leje krompira. On dobija 6 odsto prihoda od prodaje električne energije, što izađe na oko 6.800 evra godišnje. Sada Norbert razmatra dodavanje još dve ili tri vetroturbine, od koji bi svaka bila duplo viša od prve.

Zarada od tih turbina je skromna u odnosu na zaradu koju ima od solarnih panela. Godine 2005, Leurs je saznao da vlada zahteva od lokalnih energetskih kompanija da plaćaju velike troškove za krovne solarne panele. Uzeo je kredite, i u fazama u narednih sedam godina, on je pokrio svinjac, ambar i kuću sa solarnim panelima - bez obzira što je nebo često oblačno i što njegovi krovovi nisu svi optimalno orijentisani. Sa fotonaponskom instalacijom kapaciteta od 690 kilovata on sada uzima oko 200.000 evra godišnje, a očekuje više od 1,4 miliona evra profita nakon što isplati svoje kredite.

Priče nalik ovoj pomažu u objašnjavanju kako je Nemačka bila u stanju da proizvede 20 odsto svoje električne energije iz obnovljivih izvora 2011. godine, u odnosu na 6 odsto 2000. godine. Nemačka ima garantovane visoke cene za vetroenergiju, solarnu eneriju, biomasu i energiju iz hidorelektrana, pridružujući troškove na račune za struju. I igrači poput Leursa i malih energetskih kompanija koji su izgradili njegovu turbinu su postavili tehnologiju i osigurali profit. Za njih, bilo je veoma lako biti „zelen“.

Ono što sledi nije tako lako. Nemačka vlada je 2010. godine proglasila da će preduzeti ono što je popularno nazvano „Energiewende“ – energetska tranzicija, ili energetska revolucija. Ovaj prelaz sa fosilnih goriva na obnovljive izvore energije je najambiciozniji projekat te vrste ikada pokušan od strane teško industrijalizovane zemlje: on ima za cilj da smanji emisije štetnih gasova za 40% od nivoa iz 1990. godine do 2020. godine, a za 80% do polovine veka.

Cilj je izazov, ali je donekle olakšan činjenicom da Nemačka već generiše više od 20% svoje električne energije iz nuklerane energije, koja skoro uopšte ne proizvodi štetne gasove. Onda je 2011. godine, u odgovoru na rastuću zabrinutost javnosti zbog post-cunami nuklearne katastrofe u Fukašimi u Japanu, kancelarka Angela Merkel naredila hitno zatvaranje osam najstarijih nemačkih nuklearnih elektrana. Nekoliko meseci kasnije, vlada je usvojila plan da zatvori preostalih devet do 2022. godine. Sada „Energiewende“ uključuje prelaz sa nemačkog najvećeg izvora nisko-ugljenične električne energije.

Nemačka je sebi postavila veliki eksperiment koji bi mogao imati posledice za celu Evropu, koja u velikoj meri zavisi od nemačke ekonomske snage. Zemlja mora izgraditi i koristiti obnovljive energetske tehnologije u neviđenim razmerama, sa ogromnim ali neizvesnim troškovima, uz istovremeno smanjenje potrošnje energije. I to sve mora izvesti nesmetano po industriju, koja se oslanja na pouzdanu energiju po razumnoj ceni.

„U izvesnom smislu, Energiewende je politička izjava bez tehničkog rešenja“, kaže Stefan Reimelt, direktor kompanije GE Energy Germany. „Nemačka sama sebe primorava ka inovacijama. To stvara veliku industrijsku laboratoriju u veličini koja nikada ranije nije učinjena. Mi ćemo morati da pokušamo mnoge različite tehnologije kako bismo to postigli.“

Glavni igrači u nemačkoj energetskoj industriji slede nekoliko strategija odjednom. Kako bi zamenili nuklearnu energiju, oni se utrkuju da instaliraju velike vetroelektrane daleko van nemačke obale u Severnom moru; nova prenosna infrastruktura se planira kako bi sprovela energiju do industrijskih regija u Nemačkoj. Istovremeno, kompanije kao što su Siemens, GE i RWE, najveći proizvođači energije u Nemačkoj, traže načine da održe fabrike u pogonu tokom zatišja vetra i oblačnih dana. Oni tragaju za jeftinim i velikim oblicima skladištenja energije, nadajući se da će računari moći da inteligentno koordiniraju sa potencijalnim milionima distribuiranih izvora energije.

Procene koliko će prenos koštati variraju, u zavisnosti delom od toga koliko brzo nova tehnologija može biti uvedena i njena cena snižena. Razni ekonomski nezavisni istraživački centri predviđaju da će zemlja potrošiti negde između 100 i 200 milijardi evra na proširenje energetske infrastrukture i subvencije u narednih 7 godina – što je između 3,5 i 7 odsto BDP-a Nemačke. Dugoročni troškovi, uključujući i troškove gašenja nuklearnih elektrani, će biti daleko veći.

Nemačka je već sakupila značajne troškove. Svaki mesečni račun za struju ima u sebi taksu za obnovljive izvore energije od oko 15 odsto (teška industrija je izuzeta). Veleprodajna cena električne energije je skočila za oko 10 odsto, pošto su osam nuklearnih elektrana zatvorene. Nemačka elektromreža je pod stresom kao nikada ranije. A, ironično, s obzirom na cilj Energiewende-a o smanjenju emisija štetnih gasova, odluka o zatvaranju nuklearnih elektrana je povećalo oslanjanje na termoelektrane na ugalj.

Uprkos troškovima, Nemačka bi mogla imati velike koristi od svog velikog eksperimenta. U protekloj deceniji, zemlja je iznegovala ne samo eolsku i solarnu energiju, već i manje slavljene energetske tehnologije kao što su softveri za upravljanje i efikasni industrijski procesi. Posmatrane zajedno, ove „zelene tehnologije“ su stvorile izvoznu industriju koja vredi 10 milijardi evra, i koja će još više rasti, prema Mirandi Šreurs (Miranda Schreurs), direktorki Istraživačkog centra za politiku životne sredine na Slobodnom univerzitetu u Berlinu. Vladine mere mogu da obezbede dodatne podsticaje za razvoj i primenu novih tehnologija. „To je znanje koje možete prodati“, kaže Šreursova. „Način na koji Nemačka dugoročno može da se takmiči je da postane najviše energetski i resursno efikasno tržište, i da se proširi na izvozno tržište u tom procesu.“

Ako Nemačka uspe u ovoj tranziciji, ona bi mogla da obezbedi funkcionalni plan za druge industrijske nacije, od kojih će mnoge verovatno da se suoče sa pritiscima za transformaciju svoje energetske potrošnje. „Ovaj Energiewende se posmatra veoma izbliza. Ako bude funkcionisao u Nemačkoj, on će biti šablon za druge zemlje“, kaže Grejam Vil (Graham Weale), glavni ekonomista kompanije RWE, koja se bori sa tim kako da zatvori svoje nuklearne elektrane, a da pritom ne propadne u potpunosti. „Ako ne bude funkcionisao, on će biti veoma štetan za nemačku privredu i privredu Evrope.“

Tačke zagušenja

U gradu Erlangenu, 20 kilometara severno od Nirnberga, jako obezbeđenje dočekuje posetioce kompleksa industrijskih objekata koji smeštaju laboratorije i fabrike energetskog giganta Siemens-a, jedne od nekoliko kompanija koje doprinose razvoju programa „Energiewende“. Jedna od tih zgrada bukvalno zuji od energije – jačine 30 megavata. Unutra je velika mašina od čelika i bakra koja pretvara naizmeničnu struju u jednosmernu u velikom obimu – ona je predodređena za montažu na platformi na moru koja mora da izdrži jake oluje Severnog mora decenijama.

Nemačkoj je potrebna ova tehnologija jer joj je potreban što stabilniji izvor vetra koji može pronaći, a to je nađeno daleko od obale – toliko daleko da standardne AC rute za prenos energije neće raditi. Do danas, Nemačka je instalirala samo oko 500 megavata vetroelektrana na moru, sve u okviru opsega od 90km od obale, u vodama manje od 40 metara dubine. Sada energetske kompanije planiraju da instaliraju 10.000 megavata vetroenergije na razdaljinama od 160 kilometara i na dubinama od do 70 metara. Nekoliko podstanica na moru od 10.000 do 20.000 tona će pretvarati gigavate naizmenične u jednosmernu struju, koja može da prevali takve razdaljine bez velikih gubitka energije. „Nigde u svetu ovo nije učinjeno: izgradnja energetske infrastrukture na moru na ovaj način i u ovom obimu“, kaže Leks Hartman, direktor korporativnog razvoja kompanije Tennet, holandske elektrodistributivne kompanije zadužene za delove nemačkih napora na Severnom moru.

Naravno, sve ovo samo dovodi energiju do plaže. Električna energija mora da proputuje celu Nemačku kako bi stigla do glavnih industrijskih centara na jugu zemlje. Potrebno je oko 3.800 kilometara novih dalekovoda, ali je samo oko 200km izgrađeno zbog nevoljnih zemljoposednika i regionalnih političara koji odugovlače napredak i stvaraju tačke zagušenja. Odlaganja i nove tehnologije čine nemački program vetroelektrana na moru velikim kockanjem samim po sebi. „Niko zapravo ne zna koliko će koštati Energiewende“, kaže Keren Pitel (Karen Pittel), energetski ekonomista na Univerzitetu u Minhenu. „Ali, posebno ove vetroelektrane. One su manje ili više pilot projekti.“

Neizvesnosti ne prestaju tu. Čak i sa sadašnjim nivoom energije vetra, pri vetrovitim danima mrežni operateri moraju da ugase turbine kako ne bi radile „u prazno“, jer ne postoji gde da se smesti ta energija. Kada oblak pređe preko južne Nemačke po inače sunčanom danu, energetski izlaz mnogih fotonaponskih panela u regionu može pasti za stotine megavata – efekat sličan povlačenju prekidača za isključivanje na elektranama na ugalj umerenih veličina, što povećava pretnju od nestanka električne energije.

Bez dovoljno jeftine, pouzdane energije koja može da podržava visoko-tehnološku industriju i transportni sistem, Nemačka ekonomija (kao i Evropska) može biti u problemu. Već sada nekoliko nemačkih firmi gradi nove proizvodne objekte na drugim mestima; na primer, hemijski gigant „Wacker Chemie“ je odlučio da izgradi polisilikonsku fabriku u Tenesiju, SAD, delimično zbog toga što su energetski troškovi u Nemačkoj toliko visoki. Vil kaže: „Kvalitet snabdevanja treba da se pogorša samo malo i to bi bio sasvim veliki problem za ovu visoko-tehnološku industriju. Već smo videli da, čak i bez nestanka struje, industrija postaje nervozna.“

Kako bi izbegla katastrofu, Nemačka će morati da počne da raspoređuje tehnologiju skladištenja energije i strategije balansiranja energije u daleko većim razmerama. Zemlja sada ima 31 reverzibilnu hidroelektranu, koje prisiljavaju vodu u povišene rezervoare noću, a zatim koriste protok te vode nizbrdo za pokretanje turbina koje generišu energiju. Sve u svemu, one mogu da skladište 38 gigavat časova električne energije. To može delovati kao mnogo, ali to je manje od 90 minuta maksimalnog izlaza nemačkih vetroelektrana.

Baterije bi mogle pomoći, ali su do sada za njih troškovi previsoki kako bi one mogle igrati značajniju ulogu. U drugoj zgradi u Erlangenu, Siemens gradi baterije veličine traktorske prikolice na osnovu tri različite litijum-jonske tehnologije. Svaka od ovih bi mogla da napaja 40 nemačkih kuća na jedan dan, ali baterije su previše skupe da bi ih koristili za bekup energiju. Umesto toga, kompanije će ih verovatno koristiti da izjednače pad napona na 15 minuta, sa naponom od osam megavata, tako da specijalizovane mašine ne moraju da se podvrgavaju skupoj proceduri ponovnog pokretanja. Cene bi trebale da padnu najmanje za pola kako bi litijum-jonske baterije mogle da obezbede ekonomičan način za skladištenje sati viška energije iz vetrogeneratora.

Druge tehnologije skladištenja se razvijaju, ali su i dalje godinama od toga da budu praktične, ako ikada i budu. Jedna nova tehnologija u kompaniji Siemens, na primer, proizvodi hidrogen korišćenjem viška električne energije za cepanje molekula vode. Ali, ona je eksperimentalna i, u ovoj fazi, skupa.

Neizbežno, desiće se neka topla sedmica u julu kada će se visoki vazdušni pritisak smestiti iznad Evrope, zaustavljajući vetar i posledično vetroturbine tačno kada se prekuvali Nemci budu sklanjali sa sunca ispod svojih klima. Sve dok jeftino skladištenje energije velikih razmera ne bude dostupno, elektrane na gas, koje se mogu pokrenuti brzo i efikasno, biće najpraktičniji način borbe sa takvim situacijama. Ali postoji jako malo podsticaja za izgradnju takvih elektrana.

„Cilj je koristiti softver kako bi transformisali hiljade obnovljivih izvora energije, od kojih je svaki nepouzdan, u ogromnu elektro-mrežu na koju se možemo osloniti“, kaže Otmar Edenhofer, glavni ekonomista u Institutu za istraživanja uticaja na klimu u Postdamu. „Dizajn tržišta električne energije će se promeniti fundamentalno. Imate fluktuirajuću tražnju, a istovremeno promenljivo snabdevanje. Povezanost i međusobni uticaj u ove dve dimenzije je postao predmet intenzivnog istraživanja. Tu može biti novih neuspeha tržišta.“

Virtuelna energija

Duizburg je izdržljiv grad zapadno od Esena, veliki proizvodni centar municiju u Drugom svetskom ratu koji je sveden na ruševine od savezničkog bombardovanja. Ovo je mesto gde kompanija RWE, jedna od četiri nemačkih najvećih elektroprivrednih preduzeća, radi na razvitku druge ključne tehnologije: virtuelne elektrane, u kojima softver inteligentno kontroliše ogroman broj malih izvora energije (i, eventualno, distributivna mesta skladištenja) i koordiniše izlaznom snagom radi prodaje na energetskim tržištima. Cilj je transformisati hiljade energetskih izvora, od kojih je svaki zasebno nepouzdan, u ogromnu elektro-mrežu na koju se možemo osloniti. To je sjajan koncept, ali je tek u povoju.

Unutar laboratorije koja se nalazi ispred nacističkog skloništa u obliku šiljatog šešira, istraživački kompanije RWE testiraju desetak kotlova na gas i gorivne ćelije dizajnirane da generišu toplotu i električnu energiju. U teoriji, elektroprivredna preduzeća bi mogla da pozovu na stotine hiljada kućnih jedinica (i onih većih koji snabdevaju stambene ili kancelarijske zgrade) na generisanje dodatne struje za mrežu u slučaju krajnje nužde. Čak 5 odsto nemačke električne energije može biti proizvedena na ovaj način – što je broj koji kompanije očekuju da dobiju od novih vetrolektrana na moru.

Dostizanje te tačke može potrajati decenijama kako vlasnici kuća i preduzeća postepeno zamenjuju svoje postojeće kotlove i infrastruktura se postavi na mesto kako bi se sinhronizovalo hiljade izvora energije. Ali na sat vremena istočno od Duizburga, u kancelarijskoj zgradi iz 1960-tih godina na obodu Dortmunda, inženjeri testiraju skromniju mrežu kao polaznu tačku. Podrumska server-soba služi kao komunikacioni centar za 120 malih proizvodnih stanica koje zajedno proizvode 160 megavata energije iz obnovljivih izvora – većinom vetroenergija, ali i uz pomoć biomase i solarne energije. Softver uzima u obzir vremensku prognozu i montira blok obnovljive električne energije iz vetro ili solarnih izvora, paleći ili gaseći elektrane na biogas tačno onoliko koliko je potrebno da se uspostavi ravnoteža promenljive izlazne energije i stvori blok stabilnog snabdevanja.

Rani projekti poput ovog su preteča više sofisticiranijih sistema koji obuhvataju upravljanje potražnjom: energetske kompanije će kompenzovati mušterije ukoliko pristanu da se njihova potrošnja energije automatski umanji u vreme maksimalnih zahteva za energijom. Jednog dana će ti sistemi takođe moći da izvuku energiju iz baterija parkiranog električnog automobila, ili da skladište višak energije u njega, kako bi nadoknadili fluktuaciju vetroelektrana.

GE i druge kompanije slede takve koncepte, takođe. „Ono što danas znamo je da će energetsko tržište biti decentralizovano; to će biti fragmentirano tržište“, kaže Reimelt iz kompanije GE. „Pre smo imali četiri elektroprivredna preduzeća. Danas imamo 350 kompanija koja proizvode energiju, sutra ćemo imati hiljadu, a i milion, ako uračunamo sve sa solarnim panelima na krovu. Dakle, jedan od trendova koje vidimo je da mora postojati manje naglaska na proizvodnju električne energije i više na upravljanje napajanjem.“

Zbunjeni u Bavarskoj

Prozori visine od poda do plafona iza stola Volfganga Majera (Wolfgang Mayer), gradonačelnika malog bavarskog grada Gundremingena, pružaju prelepe poglede. Kilometar i po dalje nalaze se rashladne kule bliznakinje jedinice B i C Gundremingen nuklearne elektrane, koje su zajedno najveći izvor nuklearne energije u Nemačkoj. Udobno smeštena na pola puta između Štutgarta i Minhena, elektrana ima kapacitet da proizvede 2,6 gigavata energije. Gradonačelnik Majer je zabrinut zbog programa „Energiewende“, koji preti stotinama radnih mesta u gradu i koji bi mogao smanjiti poreske prihode. „Oni kažu da će zatvoriti jedinicu B u 2017. godini, a jedinicu C u 2021. godini“, kaže on, gledajući ka fabrici. „Ali, one su u isto vreme pokrenute 1989. godine! Normalna osoba to ne može razumeti. Gde je tu logika?“

Mejer nije jedini zbunjen. Postoji mnogo čega u trenutnoj politici što je diskutabilno nelogično. Odluka da se zatvore nuklearne elektrane će, makar na kratke staze, gurnuti energetske kompanije u zagrljaj uglja. Na primer, kompanija RWE je 2011. godine pokrenula dva dugoplanirana nova kotla na postojećem objektu u blizini belgijske granice koja spaljuju najprljavije fosilno gorivo od svih: braon lignit ugalj. Iako su ovi kotlovi čistiji od onih koje su zamenili, termoelektrana na ugalj je najveća takve vrste u svetu, a radi u punom jeku ovih dana kako bi održala korak sa potražnjom električne energije.

„Ako preko noći zatvorite osam nukelearnih elektrana, koje ne izbacuju štetni ugljen-dioksid, vi ćete povećati emisiju ugljnika“, kaže Vil. „Morate biti mnogo više oslonjeni na ugalj nego što je ranije bio slučaj. Može biti teško smanjiti emisiju ugljen-dioksida onoliko brzo koliko biste želeli.“ Odluke koje se sada donesu po pitanju koje vrste elektrana će se praviti će imati posledice decenijama koje dolaze, kaže on i dodaje: „Ne možete napraviti nagle promene sa jedne vrste elektrana na drugu.“

Drugi problem je u tome što kada su i u pitanju alternativni izvori energije, Nemačka ne nagrađuje smanjenje emisija ugljen-dioksida. Umesto toga, njena politika uspostavlja dobro definisane subvencije za specifične tehnologije: kilovat-čas solarne energije se nagrađuje više od energije dobijene od vetrenjača na moru, koje zauzvrat zarađuju više od energije dobijene iz vetrenjača na kopnu.

Iako su subvencije za solarnu energiju smanjene na stope daleko niže od onih po kojima je poljoprivrednik Leurs započeo svoje poslovanje, solarna energija i dalje plaća najviše stope. Da su smanjene emisije u fokusu, međutim, više bi se novca usmerilo na smanjenju potrošnje energije. „Ako biste mogli da odaberete optimalne instrumente, fokusirajući se na one oblasti gde možete ostvariti svoje ciljeve najjeftinije, ne biste se toliko fokusirali na obnovljive izvore energije, već mnogo više na efikasnost“, kaže Pitel, ekonomista u oblasti energetike iz Minhena.

Sadašnje subvencije takođe ne podstiču inovacije onoliko koliko one čine postojeće tehnologije profitabline. Postoji malo podsticaja da se, recimo, razviju radikalno nove fotonaponske tehnologije, iako one mogu biti na kraju jedini način da se nesubvencionisana solarna energija učini dovoljno jeftinom da se takmiči sa fosilnim gorivima.

Za neke nemačke ekonomiste, energetska politika zemlje prosto ide u pogrešnom pravcu. Hans-Verner Sin (Hans-Werner Sinn), predsednik Ifo instituta za ekonomska istraživanja na Univerzitetu u Minhenu, je posebno oštar. „Program Energiewende ne vodi nigde, jer zelene tehnologije same po sebi nisu dovoljne da obezbede zamenu za energetske potrebe savremenog društva“, kaže on. „Veoma je pogrešno ugasiti nuklearne elektrane, jer to je jeftin izvor energije, a vetroenergija i solarna energija nisu nikako u mogućnosti da obezbede zamenu. One su mnogo skuplje, a energija koja se dobija sa njima je lošeg kvaliteta. Energetsko intenzivna industrija će se iseliti, a konkurentnost nemačkog proizvodnog sektora će se smanjiti ili će se plate u tom sektoru umanjiti.“

Nemački političari se, naravno, kunu da Sin greši. A mnogo ohrabrujućih znakova ne idu u prilog njegovom pesimizmu. Troškovi solarnih panela su naglo opali, što znači da solarna energija može postati konkurentnija. Troškovi skladištenja energije mogu slediti taj primer. Ako fosilna goriva i dalje budu poskupljivala, obnovljivi izvori energije će postajati atraktivniji.

„Četrdeset godina je dugačak period, a mi se stalno iznenađujemo povoljnim tehnološkim razvojima – na primer, način na koji cena solarnih ćelija opada“, kaže Vil. „Sa moje tačke gledišta, želim da naglasim koliko je izazovan program Energiewende. U ovom trenutku, on deluje teško izvodljiv. Ali sa pravim podsticajima, možemo imati dobar razlog da verujemo da će tehnološki napredak biti mnogo brži nego što trenutno očekujemo“.

Komentari: 0

TEKSTOVI /iz kategorije/


Anketa

Kojom vrstom toplotne izolacije je izolovan vaš stan/kuća?
veselnik 13.04.2019.
"Služba za urbanizam koja će okupiti 10 str...
Ljubinka 09.04.2019.
Da li se na zidove koji su krecenim prajmer...
Maks 04.04.2019.
Političari treba da shvate da se autoput, o...
Borko 03.04.2019.
Zasto se ne zapocne na vreme sredjivanje im...
Svetlana 03.04.2019.
Moze li neko da objasni gospodi iz Ministar...