Tranziția energetică, o ambiție irealizabilă? Dr. Andrei David Korberg: ”Alegerile făcute astăzi vor rămâne cu noi pentru următoarele decenii”

Se vorbește din ce în ce mai mult despre angajamentul autorităților europene și române de a reduce poluarea cu CO2 și de a crește generarea energiei din surse verzi. Totuși, în același timp, observăm popularizarea unor argumente în spațiul media care vin să contrazică fezabilitatea tranziției energetice.

Fie că e vorba despre preț sau despre stabilitatea sistemului energetic regenerabil, aceste argumente trebuie discutate pentru a înțelege dacă e posibil să avem o tranziție energetică de succes sau dacă țelurile noastre sociale, politice și de mediu sunt doar o ambiție irealizabilă.

Pentru a răspunde la aceasta întrebare, vom analiza cele mai des citate “probleme” legate de regenerabile, axându-ne pe argumente științifice pentru a putea vedea dacă aceste probleme sunt sau nu un obstacol insurmontabil în calea tranziției energetice.

• Problema 1 – Costul energiei regenerabile – plătim prea mult pentru regenerabile?
• Problema 2 – Densitatea energiei regenerabile – pierdem spațiu util?
• Problema 3 – Variabilitatea energiei regenerabile – ce facem când nu bate vântul?
• Problema 4 – Stocarea energiei regenerabile – avem destule baterii?
• Problema 5 – Producerea bateriilor – Avem destule resurse?

Problema 1 – Costul energiei regenerabile 

Un argument ce contestă fezabilitatea tranziției energetice ține de preț. Un exemplu este găsit intr-o lucrare publicată în jurnalul de specialitate Energies care afirmă:

“Între 2011 – 2018, s-au cheltuit global $3.666 miliarde pe proiecte de schimbări climatice. Din această sumă, 55% ($2.030 miliarde) au fost cheltuite pe implementarea energiei solare și eoliene. Conform rapoartelor energetice globale, contribuția eoliană și solară la consumul mondial de energie a crescut de la 0,5% la 3% în perioada menționată. În același timp, cărbunii, petrolul și gazele naturale au asigurat 85% din consumul energetic global, restul (12%) fiind acoperit de energiile hidro și nucleară”.

La prima vedere, aceste cheltuieli par mari și nejustificate, având în vedere că au crescut contribuția energiei regenerabile la mixul global cu doar 2,5%. Dacă ar fi sa împărțim aceste investiții pe cei 8 ani (2011-2018), ar rezulta aproximativ $250 miliarde (sau €190 miliarde) cheltuite anual pentru implementarea energiei regenerabile. Pe de alta parte, autorii nu explică dacă această sumă este mare sau mică în contextul cheltuielilor energetice anuale, notează dr. Andrei David Korberg pentru Infoclima.

• Cifrele prezentate mai sus nu fac diferența între investiții (CAPEX) și cheltuieli (OPEX).
• Un sistem energetic bazat pe tehnologii specifice combustibililor fosili are nevoie de a achiziționa acești combustibili pentru a funcționa.
• Investițiile în energia regenerabilă sunt în general investiții de tip CAPEX. Odată realizată investiția, acestea produc energie cu costuri mici de operare, asta pentru că acei combustibili provin din energia solară sau eoliană, respectiv au un OPEX aproape de zero.

Problema 2 – Densitatea energiei regenerabile

Energia eoliană, solară sau biomasa au densități spațiale mici. Dar trebuie evidențiat caracterul versatil a soluțiilor regenerabile. De exemplu, panourile solare se pot instala pe acoperișul clădirilor, practic nefiind nevoie de spațiu suplimentar dedicat. Mai mult, se pot instala în spații care nu sunt folosite în alte scopuri, ca de exemplu în deșert, zone mlăștinoase, sau chiar pe suprafața apei. Instalațiile eoliene pot fi plasate off-shore, ceea ce nu se poate face cu o centrală pe cărbune.

Asemenea sisteme se pot distribui în numeroase locații în diferite capacități, ceea ce nu se poate spune despre o centrală nucleară. Distribuirea producției energetice între producători mai mici sau mai mari pe o suprafață geografică mai diversă înseamnă costuri mai mici cu producerea si transportul energiei, cât și accesul la energie pentru comunitățile defavorizate, ce poate contribui la rezolvarea problemei sărăciei energetice.

• Biomasa, în cantități sustenabile, poate fi o resursă importantă, în ciuda densității energetice mici.
• În prezent, aceste resurse, cum sunt reziduurile forestiere și agricole sunt depozitate/incinerate fără recuperarea energiei și cu emisii mari de gaze cu efect de seră.

De exemplu, producerea biogazului din dejecțiile animale sau umane este o metodă de tratare a deșeurilor care captează gazul metan, care altfel ar fi eliberat în atmosferă (metanul fiind un gaz cu efect puternic de seră). Reziduurile forestiere uscate pot fi convertite către combustibili lichizi sau gazoși în procese care chiar pot stoca carbonul în sol sau fi folosite ca fertilizanți.

Problema 3 – Variabilitatea energiei regenerabile

O altă critică adusă energiei regenerabile este variabilitatea acesteia. Mai exact, discrepanța dintre producerea energiei electrice și cererea de energie a consumatorilor și lipsa așa-numitului “baseload”. Cu alte cuvinte cum producem energia de care avem nevoie din solar dacă în timpul nopții nu avem soare sau din eolian când nu avem vânt?

• Energia regenerabilă este variabilă pentru că este dependentă de mișcarea maselor de aer (prezența vântului), de nebulozitate, de numărul orelor cu soare, pentru energia eoliană și respectiv ceva solară.
• Numeroase studii au demonstrat deja fezabilitatea sistemelor energetice cu grad ridicat sau chiar de 100% penetrare a energiei eoliene și solare.

De exemplu, Danemarca are deja în medie 50% din energia electrică obținută din surse eoliene, iar în multe zile din an, mai multă energie eoliană este produsă decât cererea totală de energie electrică. În prezent, aceasta energie este exportată către țările vecine, dar în viitor poate fi stocată in baterii, ca energie termica sau sub forma combustibililor alternativi. Aspectul stocării energiei este tratat în secțiunea următoare.

Într-un sistem energetic clasic, ca cel de astăzi (ilustrat în figura de mai sus), combustibilii fosili livrează necesarul de energie pentru fiecare sector în parte. Un rand de combustibili fosili pentru producerea electricității, un alt rând de combustibili pentru producerea încălzirii, alți combustibili pentru industrie, și alți combustibili pentru transport.

Viitoarele sisteme energetice bazate pe regenerabile (ca cele din figura de jos) vor fi mai integrate și mai eficiente pentru ca nu vor irosi atât de multă energie că cele actuale. Aceasta permite maximizarea utilizării regenerabilelor și face fezabile sistemele bazate 100% pe regenerabile.

• Stabilitatea viitoarelor sistemelor energetice este cu adevărat importantă, dar aceasta se poate asigura cu tehnologii existente, ca de exemplu prin condensatorii sincron (ce pot fi reconvertiți de la actualele centrale termice pe combustibili fosili) sau inclusiv prin invertoarele generatorilor eolieni sau solari.
• Asemenea sisteme energetice vor avea destulă capacitate instalată pentru a face fata si unor eventuale perioade cu producție redusă de regenerabile sau în cazul în care unii generatori eolieni sau solari întâmpină probleme.
• Partea și mai bună este că întreținerea unor asemenea capacități de rezervă vine la un cost foarte mic.

De exemplu, pentru Germania, construirea și întreținerea unei capacități de rezervă în caz de producție zero a regenerabilelor ar reprezenta doar 7% din totalul cheltuielilor anuale cu producția de electricitate. Și acesta este un “worst case scenario”, căci nu ia în calcul alte soluții, ca cele hidro existente sau importul de electricitate.

Problema 4 – Stocarea energiei regenerabile – avem destule baterii?

O altă critică adusă energiei regenerabile este cel al stocării energiei. Această critică spune ca sunt necesare capacități enorme de stocare in baterii sau în lacuri de acumulare pentru a face fata doar unei mici parti a actualei cereri de energie.

• Combustibilii fosili au avantajul stocării în forma solidă (cărbuni), lichidă (petrol) sau gazoasă (gaz natural) la costuri minime pe termen nelimitat.
• Energia regenerabilă, reprezentată în principal de eoliene și fotovoltaice, este mai dificil de stocat pentru că vine în formă electrică, ce necesită baterii sau hidrocentrale, iar acest tip de stocare este o soluție foarte scumpă, nesustenabilă si dependentă de zona geografică, necesitând capacități enorme de stocare.

Totuși, ceea ce nu este explicat, este ca nimeni nu va face tranziția spre energie regenerabilă doar prin instalarea de baterii și turbine eoliene. Deși bateriile sunt importate în unele situații, ca de exemplu în vehiculele electrice, exista și alte soluții tehnologice pentru a stoca aceasta energie, care pot fi mai ieftine și fezabile. Așa cum am explicat în articolul De la un sistem energetic fosil la un sistem energetic 100% regenerabil în 6 pași, energia electrică provenită din eoliene și fotovoltaice poate fi convertită în energie termică sau în combustibili lichizi sau gazoși. Și acest aspect este dezirabil, deoarece mediile de stocare termice sau pentru combustibili gazoși sau lichizi sunt mai ieftine decât stocarea directă electrică, așa cum este ilustrat în figura de mai jos.

• Pentru a stoca energia electrică ca energie calorică este nevoie de soluții P2H (Power2Heat – Electricitate Spre Căldura) care pot converti energia electrică în apă fierbinte (
• Stocarea energiei calorice este o soluție mai ieftină și mai scalabilă decât bateriile, cu atât mai mult cu cât sectorul de încălzire este cel mai mare consumator de energie din Europa. Acea apă fierbinte stocată în ore când energia electrică este ieftină, poate apoi fi folosită la o dată ulterioară pentru încălzirea locuințelor prin sistemele de termoficare.

Cealaltă formă de stocare este denumita P2X (Electricitate spre X), unde X poate reprezenta orice combustibil gazos sau lichid, cum ar fi metanul, metanolul, amoniacul sau hidrogenul (proces explicat în detaliu în articolul De la un sistem energetic fosil la un sistem energetic 100% regenerabil în 6 pași).

Practic, prin conversia energiei electrice în acești combustibili alternativi, stocarea energiei devine un exercițiu fezabil și mai ieftin care poate suplini și chiar și acea cerere de combustibili care necesita temperaturi înalte, de exemplu în fabricile de ciment sau oțelării.

Problema 5 – Producerea bateriilor – avem destule resurse?

În secțiunea precedentă am menționat că în anumite cazuri bateriile sunt necesare pentru a stoca energie regenerabilă. Cea mai discutată metodă de stocare a energiei electrice în baterii este în cadrul vehiculelor electrice. Totuși, o problemă des dezbătută când vine vorba de mașinile electrice este cea a resurselor folosite pentru producerea acestor baterii, ceea ce ar face mașinile electrice mai dăunătoare mediului decât mașinile pe combustie internă.

• Producerea bateriilor nu este cea mai prietenoasă cu mediul, cel puțin nu până în momentul de față.
• Îngrijorările se referă în principal la necesarul de cobalt, litiu, nichel sau cupru dar și la emisiile de dioxid de carbon.

Totuși, aceasta este un adevăr trunchiat, iar toate aceste dificultăți sunt expuse des de companiile petroliere, ca modalitate de a crește neîncrederea în potențialul mobilității electrice.

Un raport recent produs de think-tank-ul Transport & Environment din Bruxelles, indica că de fapt, cea mai mare parte din materialele folosite în producerea bateriilor pot fi reciclate. Aceștia estimează că doar 30 kg de materiale sunt practic nereutilizabile după încheierea ciclului de viața al unei baterii (care continuă și după ce mașina e scoasă din uz). De cealaltă parte, materialele pierdute pe durata de viață a unui vehicul pe combustie internă sunt de 300-400 ori mai mari, o mașină pe combustie internă folosind nu mai puțin de 17.000 litri de combustibili de-a lungul perioadei de utilizare.

Este bine de știut că nu doar bateriile folosesc cobalt, ci multe alte procese industriale, chiar și producerea combustibililor fosili. Bateriile utilizează doar o parte (e adevărat, și cea mai mare) din producția de cobalt, dar bateriile sunt deja folosite în nenumărate alte produse. Totuși, companii precum Tesla folosesc deja mult mai puțin cobalt în producerea bateriilor sale, urmând chiar să elimine acest material din compoziția lor pe viitor.

Cu alte cuvinte, există mult spațiu pentru a îmbunătăți procesul de producție, dar numai și numai combinat cu rate ridicate de reciclare a bateriilor. Impactul de mediu al producerii bateriilor și autovehiculelor este încă mare, dar potențialul de reducere al acestui impact este mult mai mare decât în cazul vehiculelor pe combustie internă.

Este important ca atunci când dezbatem viitoare soluții energetice să punem în balanță toate aspectele legate de acestea. Este de asemenea important sa fim informați cu privire la toate soluțiile tehnice, pentru că alegerile făcute astăzi vor rămâne cu noi pentru următoarele decenii.