Industrijalizacija sveta je dovela do tačke gde nacije moraju da preurede energetsku budućnost. Evropa već ima ozbiljne projekte i planove, ali i budžete, dok je najveća problematika zelene tranzicije prisutna u siromašnijim zemljama.
Redakcija digitalnog magazina REUC je pozvala vrhunskog eksperta ove oblasti doktora Branimira N. Grgura, redovnog profesora Tehnološko-metalurškog fakulteta Univerziteta u Beogradu, dopisnog člana Akademije inženjerskih nauka Srbije.
Doktor Grgur je dao ekskluzivni intervju za našu publiku.
Novinar: Kako ocenjujete trenutni status razvoja alternativnih izvora energije u svetu i u Srbiji?
Dr Branimir N. Grgur: Kao osnovni odgovor na ovo pitanje može poslužiti podatak Svetske meteorološke organizacije (World Meteorological Organization, WMO), da je ukupna emisija ugljen-dioksida (CO2) procenjena na oko 42 Gt ( gigatona ) u 2024. što je porast od 11% u odnosu na 2023. kada je emitovano 37,4 Gt CO2. Shodno tome, vidi se značajan porast upotrebe fosilnih goriva u svetu. Prema podacima Statistical Review Energetskog instituta u Londonu (jun 2024), na globalnom nivou u 2023. godini proizvedeno je 622 eksodžula (EJ) energije (622×1018 J), što je ekvivalent od 172 petavatčasova (172×1015 Wh).
Od toga se, usled različitih gubitaka, korisno iskoristi od 110 do 125 PWh. Na žalost, učešće od tog iznosa samo 6% je hidro energija, a 8% iz drugih obnovljivi izvora, ~10 PWh. Mada, optimistično gledajući u svetu se ulažu značajni napori u instalaciji obnovljivih izvora energije. Tako je 2023. godine u svetu instalirano novih kapaciteta od 3,87 TW – teravati – ukupne snage sa povećanjem tokom godine od 13,9% ili 473 GW -gigavati. Solarna energija činila je najveći udeo u ukupnoj globalnoj snazi, sa kapacitetom od 1,42 TW. Obnovljiva hidroenergija i energija vetra činile su najveći deo ostatka, s ukupnim kapacitetima od 1,27 TW odnosno 1 TW. Ostali obnovljivi kapaciteti uključivali su 150 GW bioenergije i 15 GW geotermalne energije, plus ~0,5 GW morske energije.
Međutim, instalisana snaga se ne može poistovetiti sa proizvodnjom energije, koja zavisi od niza faktora, dobom dana, godišnjim dobom, osunčanošću, jačinom i brzinom vetra itd. Krajem prošle godine, na naslovnim stranama nemačkih novina osvanula je nova reč: Dunkelflaute. Brzo je stekla popularnost u međunarodnim vestima. Razlog nije nimalo bizaran, naprotiv. Iza osnovnog značenja – oblačno vreme, bez vetra – krije se ono pravo, suštinsko: označava uslove koji ističu ranjivost proizvodnje energije na bazi Sunca i vetra, tačnije, vreme kada te proizvodnje nema ili je svedena na najmanju moguću.
Republika Srbija ima značajne potencijale obnovljivih izvora energije sa procenama od 5-8 miliona tona ekvivalentne nafte (Mten) ili preračunato na energiju od 58 do 93 TWh. Na žalost u većini dostupnih dokumenata, nailazimo na reči, planirano je, procenjeno je, i vrlo je teško doći do realnih podataka. U 2023. godini planirano je povećanje proizvodnje primarne energije iz vetra, biogasa i hidropotencijala u odnosu na 2022. godinu.
Ukupna planirana proizvodnja primarne energije iz obnovljivih izvora energije u 2023. godini iznosi 2,6 Mtoe (30,2 TWh), što je što je 7% više od procenjene proizvodnje u 2022. godini koja iznosi 2,44 Mtoe. Trenutno najveći stepen iskorišćenja energije iz obnovljivih izvora u Srbiji je iz energije hidrotokova, čiji ukupan bruto potencijal vode koje otiču u vodotocima na teritoriji Republike Srbije iznosi oko 25 TWh. U strukturi planirane ukupne domaće proizvodnje primarne energije za 2023. godinu, obnovljivi izvori energije učestvuju sa 26%, dok je procenjena vrednost za 2022. godinu 25%.
U ovoj strukturi najveće je učešće čvrste biomase 62%, hidropotencijala malih elektrana 32% čija je upotreba povezana sa nizom ekoloških rizika, energije vetra 4%, dok biogas, energija Sunca, obnovljivog industrijskog otpada, deponijskog gasa i geotermalna energija učestvuju sa 2%. Planirana potrošnja električne energije u energetskom sektoru u 2024. godini iznosi 45,5 TWh, što je za 9% više od procenjene potrošnje u 2023. godini. Ako, međutim uporedimo planiranu potrošnju električne energije od 45,5 TWh sa 30,2 TWh odnosno ako oduzmemo 25 TWh hidropotencijala, dobija se 5,2 TWh odnosno 11% ,,planiranog” učešća obnovljivih izvora u proizvodnji/potrošnji električne energije.
Prema Strategiji razvoja energetike Republike Srbije u periodu do 2030. godine očekuje se ekspanzija izgradnje elektrana koje kao primarnu energiju koriste vetar i Sunce, pa se očekuje da u 2030. godini ukupna instalisana snaga vetroelektrana i solarnih elektrana bude 3,5 GW, što predstavlja značajan porast učešća intermitentnih obnovljivih izvora energije u ukupnoj proizvodnji električne energije, navodi se u nacrtu. Predviđena instalisana snaga u vetroelektranama iznosi oko 1,77 GW (sa godišnjom proizvodnjom 4,60 TWh), dok je predviđena instalisana snaga u solarnim elektranama 1,73 GW (sa godišnjom proizvodnjom od 2,27 TWh). To znači da sa ovako predviđenim instalisanim kapacitetima, očekivana godišnja proizvodnja iznosi 6,87 TWh – piše u nacrtu.
Šta će od toga biti ostvareno, pod velikim je znakom pitanja, zbog visokih investicionih troškova i drugih problema koji donosi proizvodnja električne energije iz obnovljivih izvora.
Novinar: Da li su postojeće tehnologije za obnovljive izvore energije, poput solarne i vetroenergije, dovoljne da zadovolje rastuće energetske potrebe?
Dr Branimir N. Grgur: S obzirom na sve veću potražnju električne, i drugih vidova energije, koje su u eksponencijalnom porastu, mišljenja sam da i uz intenzifikaciju instalacija solarnih elektrana i vetrogeneratora ne mogu u znatnom procentu da zadovolje rastuće energetske potrebe. Takođe, treba imati u vidu da navedeni konvertori energije imaju nizak stepen efikasnosti, od 17% za fotonaponske ćelije do ~35% za vetrogeneratore. Na primer, za solarnu fotonaponsku ćeliju od 1 m2 pri osunčanosti od 1 kWh dobija se pri idealnim uslovima samo 170 Wh, što je energija koju troši malo jača sijalica. Usto ovi tipovi konvertora zahtevaju i elektrohemijska skladišta električne energije (akumulatore).
Novinar: Koje nove tehnologije i pristupi u oblasti alternativnih izvora energije smatrate najperspektivnijim za budućnost?
Dr Branimir N. Grgur: Ja bih preokrenuo pitanje. Jedna od najstarijih ,,tehnologija” na svetu koja može značajno uticati na promenu pristupa u oblasti alternativnih izvora energije je fotosinteza. Naime već više milijardi godina biljeke od ugljen-dioksida, vode i sunčeve svetlosti proizvode biljnu masu, smanjujući koncentraciju ugljen-dioksida, a biljna masa se različitim tehnološkim postupcima može prevesti u biogoriva, koja su ugljenično neutralna.
Naime, procesima gasifikacije i pirolize, mogu se dobiti sintetički gas (smeša vodonika i ugljen monoksida) od koje se u Fišer-Tropsovoj sintezi mogu dobiti biogoriva slična benzinu, dok se pirolizom može dobiti pirolitičko ulje slično nafti, od koga se mogu dobiti frakcije slične benzinu i dizelu ali sa prefiksom ,,bio”. Takođe sintetični gas se može primenom visokotemperaturnih gorivnih galvanskih spregova prevesti u električnu i toplotnu energiju sa visokom efikasnošću.
Takođe, fermentacijom biomase, se mogu dobiti bioalkoholi (bioethanol i biobutanol), kao i biogas koji se nakon odvajanja ugljen-dioksida može koristiti kao i fosilni prirodni gas. Nove tehnologije u razvoju mogu koristiti različite bakterije i alge, da se od CO2 iz vazduha dobijaju biogoriva. Slične tehnologije koje rade na katalitičkim i elektrokatalitičkim procesima se već uveliko razvijaju u cilju dobijanja biogoriva iz atmosferskog ugljen-dioksida. Takođe, intenzivno pošumljavanje može imati značajan uticaj na smanjenje koncentracije ugljen-dioksida.
Vodonična energija je potencijalno najčistijii vid energije pošto njegovim sagorevanjem ili korišćenjem gorivnih galvanskih spregova, može dobiti toplotna i električna energija, koja može služiti za pogon automobile ili mešanje sa prirodnim gasom, a jedini produkt reakcije je čista voda. Međutim, cena vodonika dobijana elektrolizom je relativno visoka, pošto se za dobijanje 1 kg vodonika elektrolizom teorijski mora utrošiti 33 kWh električne energije (realno 40-60 kWh). Jedna od najobećavajućih tehnologija, je nuklearna fuzija, koja će u narednim decenijama biti verovatno usavršena do stanja primene. Zanimljivo je da se fuzija izotopa vodonika, deuterijuma i tricijuma (koji se dobija od litijuma) dobija čista energija bez problema sa radioaktivnošću.
Novinar: Koliko su elektrohemijski procesi, poput onih korišćenih u baterijama i skladištenju energije, ključni za uspešnu zelenu tranziciju?
Dr Branimir N. Grgur: Velika je zabluda da akumulatori, od kojih su na bazi litijuma neuporedivo najzastupljeniji, doprineti zelenoj tranziciji. Ako se analizira, trenutno relativno grubo, emisija CO2 dok se dođe do Li ( litijum ) akumulatora. mora se poći od rudarenja litijumskih mineral ili dobijanja litijuma iz slanih jezera. Preadom vode iz slanih jezera u procesu dobijanja litijuma emituje se od 5 do 25 kg CO2eq po kg Li2CO3 ekvivalenta (1 t Li odgovara 5.32 t Li2CO3). Za 1 tonu Li2CO3 potrebno je ispariti ~500.000 litara vode. Najrasporostranjenija ruda litijuma spodumene tokom prerade oslobodi od 17 do 22 kg CO2,eq po kg Li2CO3. Bitno je napomenuti da najveći proizvođač koncentrata Li, 2 do 6% Li2CO3 ekvivalenta brodovima transportuje u Kinu na dalju preradu. Ukupno se na godišnjem nivou za dobijanje Li2CO3 ekvivalenta oslobodi od 16.4-28 Mt CO2,eq.
Kina proizvodi 70% Li akumulatora. Koncentrat Li se iz Latinske Amerike, Australije i drugih zemalja transportuju u Kinu brodovima koji troše oko 50-70 t/dnevno najprljavijeg goriva, teškog ulja, što odgovara od oko 160-210 t/dan CO2 pa puta 40-70 dana, što iznosi grubo 420 kt do 1 Mt CO2,eq što treba pomnožiti sa brojem bordova. Za recimo 100 brodova emisija CO2,eq iznosi 42 Mt do 100 Mt. U to bi trebalo uračunati transport koncentrata kobalta iz Konga, nikla i mangana iz drugih delova sveta.. Za proizvodnju 1 kWh akumulatora emisija CO2,eq iznosi ~16 tona/kWh. 2024 je proizvedeno u svetu ~1.5 TWh Li akumulatora, čime je emitovano 2,5 Gt CO2,eq. Pošto Kina proizvodi 70% akumulatora, deo izvozi opet brodovima, sirovina za proizvodnju baterija, kao i električnih automobile, a emisija CO2,eq je teško proračunati, ali je na nivou od 50-tak Mt, ako ne i znatno više? Suma sumarum, samo za proizvodnju baterija gruba procena je da se emituje minimum 3 Gt CO2,eq što je skoro 10% ukupne svetske emisije ugljen-dioksida!
Energija za punjenje akumulatora ~1.6 TWh na par dana pa ako uzmemo na primer da se akumulatori pune na 5 dana to godišnje iznosi 120 TWh, odakle ta energija? Na primer, za punjenje jednog električnog automobile sa akumulatorom od 50 kWh tokom pola sata pri idealnim uslovima je potrebno oko 800 m2 solarnih kolektora. Treba napomenuti da se ovaj grubi proračun odnosi na prethodnu 2024. godinu, a detaljnija analiza bi došla još do neverovatnijih podataka ako bi smo uzeli kumulativnu emisiju, tokom, recimao prethodnih deset godina.
Novinar: Kako bi uvođenje tehnologija za skladištenje energije moglo uticati na stabilnost energetskog sistema?
Dr Branimir N. Grgur: Obnovlјivi izvori energije, rade sa varijabilnom snagom kojom se ne može upravlјati po ugledu na tradicionalne izvore. Kod tradicionalni izvori u električnim mrežama snaga se menjati kako bi se ostvarilo balans između potrošnje i proizvodnje. Solarne elektrane i vetroelektrane ne mogu u svemu zameniti tradicionalne izvore, pošto njihova snaga zavisi od lokalnih vremenskih uslova i niza drugih faktora. Nјihov doprinos stabilnosti, integritetu i robustnosti sistema zahteva značajna ulaganja, što nije u interesu investitora. Dosadašnja praksa pokazuje da veliki udeo varijabilnih izvora značajno ugrožava sigurnost snabdevanja i traži značajna sredstva za integraciju, uvećavajući troškove tranzicije do neprihvatlјivog nivoa.
Novinar: Da li verujete da Srbija ima potencijal da postane lider u regionu u razvoju i korišćenju alternativnih izvora energije?
Dr Branimir N. Grgur: Po raspoloživim kapacitetima, Republika Srbija bi mogla da postane lider regiona u proizvodnji energije iz obnovljivih izvora. Međutim, kako se navodi u tekstu BBC-ja na srpskom: Obnovljiva energija u Srbiji: Mnogo planirano, nešto započeto, cilj daleko računica je odavno poznata – obnovljivi izvori energije moraju što brže da zamene fosilna goriva kako kroz par decenija velike suše, poplave i požari ne bi postali pravilo umesto izuzetka. Srbija je nedavno učinila jedan od prvih veći korak sa ciljem za smanjenje emisije ugljen-dioksida (u 2022. godini emisija je iznosila 51,5 miliona tona, Mt, ili 0,12% svetske emisije) potpisavši ugovor sa nekoliko stranih kompanijama o izgradnji šest velikih solarnih elektrana. Njihova snaga se planira na 1 GW, što je više od svih dosadašnjih kapaciteta za dobijanje struje iz vetra i Sunca. Međutim, i sa novim velikim solarnim elektranama Srbija ostaje daleko od cilja da do 2030. dobija 3,5 GW struje iz vetra i Sunca, a do 2040. trostruko više. Jedan od značajnih potencijala je značajnija primena energetske efikasnosti, kako u smanjenju gubitaka pri primarnoj proizvodnji energije, gubitaka pri prenosu energije, termo-izolacija stambenih i drugih objekata, modernizacijom starih tehnologija, i sl.
Da bi Republika Srbija petendovala na liderstvo u region u oblasti obnovljivih izvora energije moraju se učiniti veliki koraci po pitanju trenutne emisije gasova staklene bašte. Treba napomenuti da je Srbija peti zagađivač ugljen-dioksidom po glavi stanovnika od 36 zemalja Evrope. Sektor transporta predstavlja jednan od najvećih emitera ugljen-dioksida, a time i najvećeg zagađivača životne sredine sa godišnjom emisijom od 15% ukupne emisije CO2. Zbog toga bi primena energetski efikasnih tehnologija i saobraćajne politike, doprinela da se smanji potrošnja goriva i emisija CO2 i do 50% po pređenom kilometru. Prosečna starost automobila u Srbiji od ~13 godina, a njihova prosečna potrošnja prelazi 10 litara na 100 kilometara, pri čemu se za svaki pređeni kilometar emituje dodatnih 0.23 kilograma ugljen-dioksida.
Emisija ugljen-dioksida u 2022. godini povećana je za 1,3% u odnosu na 2021. godinu (sa 51,5 Mt na 52,1 Mt), na žalost podaci za 2023. i 2024. godinu nisu dostupni. Posmatrano prema sektorima ekonomskih delatnosti, najveća emisija zabeležena je iz sektora Snabdevanje električnom energijom, gasom i parom 31,4 Mt, zatim iz sektora Prerađivačka industrija 9.5 Mt, iz domaćinstava 8.6 Mt) i iz ostalih sektora 2.7 Mt. Sa emitovanih 0,3 Mt, emisija metana (CH4) u 2022. godini beleži pad od 1,2% posmatrano u odnosu na prethodnu godinu. Treba napomenuti da metan ima 20 do 30 puta veći efekat globalnog zagrevanja u odnosu na ugljen-dioksid. U ukupnim emisijama metana, sektor Snabdevanje vodom i upravljanje otpadnim vodama ima udeo od 37,3%, udeo sektora Poljoprivreda, šumarstvo i ribarstvo 28,7%, udeo sektora Rudarstvo 23,1%, udeo iz ostalih sektora 4,3%, a iz domaćinstava 6,6%. Emisija sumpor-dioksida (SO2) u 2022. godini iznosila je ~0,4 Mt, što je za 0,3% manje u odnosu na prethodnu godinu.
U ukupnim emisijama SO2 sektor Snabdevanje električnom energijom, gasom i parom ima udeo od 92,0% i beleži pad od 0,6% u poređenju sa 2021. godinom. Udeo ostalih sektora ekonomskih delatnosti u ukupnim emisijama je 5,2%, a domaćinstava 2,8%. Od ukupno 0,34 Mt emitovanog ugljen-monoksida (CO) u 2022. godini 82,8% su emisije iz domaćinstava. Emisije koje nastaju u domaćinstvima zbog grejanja iznose 87,2%. Sektori ekonomskih delatnosti imaju znatno manje učešće u ukupnim emisijama (CO), a sektor Rudarstvo beleži rast emisija ovog gasa (21,6%) u odnosu na prethodnu godinu. Oksidi azota (NOx) sa emitovanih ~0,2 Mt beleže rast (6,1%) u poređenju sa prethodnom godinom. Emisije ovih gasova iz domaćinstava, u smislu transporta, beleže rast od 6,1%, a pad u sektoru Snabdevanje električnom energijom, gasom i parom (0,4%).
Novinar: Kako balansirati između ekonomske isplativosti i zaštite životne sredine prilikom razvoja obnovljivih izvora energije?
Dr Branimir N. Grgur: Prema najnovijim izveštajima Svetske meteorološke organizacije (SMO), 2024. godina će biti zabeležena najtoplija ikada zabeležena, sa prosečnom globalnom temperaturom koja dostiže 1,5°C iznad nivoa iz predindustrijskog perioda, što je dramatičan podatak. Moje je mišljenje kada je u pitanju zaštite životne sredine ne može se gledati ekonomska isplativost, pošto ćemo biti svedoci u narednoj deceniji, dve dramatičnih klimatskih promena, tako da Srbija može da dođe u situaciju kao da se nalazi u suptropskoj oblasti. Iz svega navedenog primena dosadašnjih konvertora energije obnovljivih izvora je veoma profitabilna, ali i pogubna po životnu sredinu (prevashodno sa stanovišta akumulacije električne energije). Jedino primena biogoriva i tehnologija zasnovanih na njoj mogu imati značajniji uticaj na delimično smanjenje efekata staklene baste i klimatskih promena, mada sam mišljenja da ćemo uskoro stvoriti domino efekat sa koga nema povratka.
