Na amerykańskim blogu wattsupwiththat ukazała się analiza punktu, w jakim znalazła się niemiecka Energiewende, czyli programu przestawienia systemu energetycznego na OZE, pochodzącego głównie z wiatru i słońca. [1]
Artykuł napisało trzech Skandynawów: Oddvar Lundseng, inżynier z 43-letnim doświadczeniem zawodowym w sektorze energetycznym, dr Hans Konrad Johnsen, były menedżer działu badawczo-rozwojowego w spółce Det Norske Oljeselskap ASA, oraz fizyk Stein Storli Bergsmark, wcześniej starszy pracownik naukowy zajmujący się problemami energii i były kierownik programu edukacji w zakresie OZE na Uniwersytecie w Agder (Norwegia).
Szczególnie polecamy ten tekst Ministerstwu Energii, by przejrzało na oczy w sprawie OZE i przestało wydawać publiczne pieniądze na coś, co i tak nie zadziała.
Podsumowanie dotychczasowych osiągnięć niemieckiej polityki energetycznej
Coraz więcej ludzi zaczyna zdawać sobie sprawę z niemożliwości zapewnienia naszej planecie dostatecznej ilości stabilnej energii wyłącznie na bazie słońca i wiatru.
Niemcy podjęli się zadania zademonstrowania reszcie świata, że da się zbudować społeczeństwo wyłącznie w oparciu o „zieloną, odnawialną” energię. Ten projekt napotkał obecnie ścianę nie do przekroczenia. Pomimo wielkich inwestycji w potencjał wytwarzania energii z wiatru, słońca i biopaliw, Niemcom nie udało się zmniejszyć emisji CO2 przez ponad dekadę. Jednocześnie w tym samym okresie nastąpił dramatyczny wzrost cen energii elektrycznej w tym kraju, co niosło za sobą istotne negatywne konsekwencje dla przemysłu, poziomu zatrudnienia i biedniejszych gospodarstw domowych.
Niemcy zainstalowały u siebie tak wielkie moce w sektorze energii słonecznej i wiatrowej, że powinny być w stanie zaspokoić krajowe zapotrzebowanie na energię każdego dnia, kiedy jest dość wiatru i słońca. Ponieważ jednak słońca i wiatru często brakuje, kraj ten jest w stanie wyprodukować z tych źródeł jedynie 27% energii elektrycznej potrzebnej w Niemczech w ciągu roku.
Równie problematyczne jest to, że w okresach maksymalnej produkcji energetyki słonecznej i wiatrowej, elektrownie wiatrowe i panele słoneczne często wytwarzają nadmierną ilość energii elektrycznej — to znaczy więcej niż wynosi zapotrzebowanie krajowe w danym czasie — co jest przyczyną poważnych problemów ze zbilansowaniem produkcji i zużycia energii. Ze względu na konieczność utrzymywania częstotliwości systemu energetycznego na poziomie zbliżonym do 50Hz, dalsze zwiększanie produkcji energii z wiatru i słońca wymaga podejmowania dodatkowych, kosztownych działań.
Produkcja wiatrowych i słonecznych OZE osiąga często zbyt wysoki poziom, aby można było utrzymać stabilną częstotliwość sieci bez odłączania części jednostek wiatrowych lub solarnych. Skutkiem tego są duże straty energii i wymuszony eksport energii elektrycznej do krajów sąsiednich po ujemnych cenach, poniżej kosztu wytwarzania energii.
fot. Pixabay/licencja CC0
W 2017 r. z Niemiec wyeksportowano około połowę energii elektrycznej wytworzonej na bazie wiatru. Kraje sąsiednie na ogół nie potrzebują takiego nieplanowanego dopływu energii. W związku z tym spółki niemieckie zmuszone są płacić im za możliwość pozbycia się nadmiaru elektryczności. Kosztami tych operacji obciążani są niemieccy odbiorcy energii elektrycznej.
W przypadku odłączenia farm słonecznych i wiatrowych od sieci, ich właściciele otrzymują płatności odpowiadające 90% maksymalnej (znamionowej) mocy ich instalacji. Za to też płacą odbiorcy elektryczności w Niemczech.
W okresach spadku produkcji energii z wiatru i słońca, kiedy ilość dostępnej energii elektrycznej nie wystarcza na zaspokojenie potrzeb wszystkich odbiorców, niemieckie przedsiębiorstwa energetyczne zmuszone są odłączać dużych odbiorców, którzy z kolei żądają rekompensaty z tytułu utraconej produkcji własnej. Także te koszty przerzucane są na konsumentów w skali całego kraju.
Produkcja energii ze słońca i wiatru bywa często niewielka, a niekiedy w ogóle jej brak. Taka sytuacja może trwać od jednego do dziesięciu dni, zwłaszcza w miesiącach zimowych. Wtedy do akcji muszą wkroczyć konwencjonalne elektrownie (węglowe, na gaz ziemny i atomowe), aby zapewnić, że ilość dostępnej energii elektrycznej odpowiada zapotrzebowaniu. W tym zakresie pewne wsparcie mogą zapewnić elektrownie wodne i wykorzystujące biopaliwa, ale te ostatnie są w stanie zaspokoić jedynie około 10% szczytowego zapotrzebowania. Ich udział jest szczególnie ograniczony w okresach niskich temperatur.
Wyjściem alternatywnym jest import energii elektrycznej pochodzącej z francuskich elektrowni atomowych, austriackich elektrowni opalanych olejem lub elektrowni węglowych w Polsce.
W praktyce oznacza to, że Niemcy nie są w żadnym momencie w stanie wyłączyć elektrowni konwencjonalnych, jak to wcześniej planowano. Te jednostki muszą pozostawać w stanie gotowości i być zdolne do zaspokojenia w każdej chwili całego zapotrzebowania na energię elektryczną. Bez nich nie można by było zapewnić utrzymania stabilnej częstotliwości sieci. Taką samą rolę odgrywają elektrownie we Francji, Austrii i Polsce.
Ponadto, zbyt duże wahania zakresu częstotliwości prądu zmiennego (AC) wiążą się z poważnym ryzykiem przerw w dostawie prądu elektrycznego w dużej skali. Realność takiego zagrożenia jasno demonstruje przykład stanu Australii Południowej, gdzie energetyka słoneczna i wiatrowa odgrywają dużą rolę w systemie energetycznym, podobnie jak w Niemczech. Doszło tam do awarii sieci na wielką skalę, w wyniku których stanęła produkcja przemysłowa, powodując straty idące w miliardy dolarów.
Marzenie o zaopatrzeniu Niemiec w energię głównie w oparciu o „zieloną energię” ze słońca i wiatru okazuje się być coraz bardziej iluzoryczne. Energetyka słoneczna i wiatrowa zapewniają jedynie 27% niemieckiego zapotrzebowania na energię elektryczną i wyłącznie 5% łącznego zużycia energii, mając przy tym negatywny wpływ na niezawodność dostaw i windując ceny energii elektrycznej do rekordowego poziomu w skali światowej.
Energiewende wkracza w nowy etap
Mimo to Niemcy nie mają jeszcze zamiaru zrezygnować z pogoni za energetyczną utopią. Chcą zmienić cały system energetyczny, formułując plany obejmujące łącznie sektory energetyczny, ciepłowniczy i transportu. Plany te wiąże się z koniecznością ogromnego wzrostu produkcji energii elektrycznej i budowy dużo większych mocy energetyki odnawialnej, głównie wiatrowej.
Aby zrealizować swój cel 60% udziału OZE w całkowitym zużyciu energetycznym do roku 2050, Niemcy będą musieli piętnastokrotnie zwiększyć obecny potencjał wytwórczy sektora wiatrowego i słonecznego. W tym samym stopniu zmuszeni będą także zwiększyć produkcję konwencjonalnych elektrowni, aby zbilansować niedyspozycyjne OZE i zapewnić moc rezerwową. Nawet jeśli będą mogli sprowadzić część tej energii bilansującej z zagranicy, to skala koniecznych przedsięwzięć w kraju pozostaje ogromna.
Jeszcze bardziej istotna jest astronomiczna ilość gruntów, cementu, stali, miedzi, metali ziem rzadkich, litu, kadmu, związków węglowodorów i innych surowców, które będą niezbędne do realizacji tych planów. Żaden z tych surowców nie jest odnawialny. Żadnego z nich nie można pozyskać, przetworzyć, ani wreszcie przekształcić w elektrownie wiatrowe, słoneczne lub konwencjonalne, bez użycia paliw kopalnych. Takie plany są nie do pogodzenia ze zrównoważonym rozwojem, ani nie są przyjazne środowisku.
Budowa „farm” wiatrowych czy słonecznych już spowodowała ogromne zniszczenia w siedliskach dzikiej fauny i flory, gruntach rolnych, prastarych lasach i zabytkowych wioskach. Już dzisiaj północna część Niemiec przypomina jedną wielką farmę wiatrową. Dziesięciokrotne lub piętnastokrotne zwiększenie mocy wytwórczych energetyki wiatrowej oznacza konieczność budowy 200-metrowych elektrowni w odstępach 1,5 km na całym terytorium kraju, wliczając w to tereny miast, równiny i góry, obszary lądowe i wodne.
W rzeczywistości proponowane zwiększenie produkcji 15 razy jest praktycznie niemożliwe.
Koszt niemieckiej „Energiewende” (transformacji energetycznej) jest ogromny: około 200 miliardów euro w 2015 r., co przyniosło jedynie minimalny spadek emisji CO2. W istocie w ciągu ostatnich siedmiu do dziesięciu lat zużycie węgla i emisje CO2 pozostają na niezmienionym poziomie lub nieznacznie wzrosły. Jedynie cud mógłby umożliwić Niemcom wypełnienie ich zobowiązań klimatycznych zarówno w 2020 roku, jak i do 2030 roku.
To, co dotyczy Niemiec, odnosi się także do innych krajów, które obecnie wytwarzają energię elektryczne przy pomocy elektrowni zasilanych paliwami kopalnymi lub atomowych. Podążając ścieżką rozwojową Niemiec, takie kraje będą w stanie zastąpić nie więcej niż około jednej czwartej swojego potencjału energetyki konwencjonalnej lub atomowej ze względu na konieczność utrzymania w eksplotacji jednostek tego typu, aby zapewnić sobie możliwość regulowania częstotliwości, bilansowania systemu energetycznego i dostępność mocy rezerwowej.
W okresach, kiedy energia z OZE wytwarzana jest w dużych ilościach, elektrownie rezerwowe będą musiały pracować w trybie jałowym (w trybie tzw. „rezerwy wirującej”), zużywając przy tym paliwo na niemal takim samym poziomie, jak przy normalnej eksploatacji. Trzeba będzie utrzymywać je w gotowości, aby mogły szybko zwiększyć produkcję do maksymalnego poziomu, ponieważ w ciągu paru godzin lub dni może zabraknąć dostaw energii elektrycznej z wiatru i słońca. W efekcie jednostki te zwiększają i zmniejszają swoją produkcję wiele razy w ciągu jednego dnia lub tygodnia.
Zatem szanse na zmniejszenie emisji CO2 są prawie bliskie zeru! W istocie w tym trybie ciągłego zwiększania i zmniejszania produkcji rezerwowe elektrownie węglowe lub gazowe zmuszone są funkcjonować w tak bardzo nieefektywny sposób, że zużywają niejednokrotnie więcej paliwa i emitują więcej (wspomagającego rozwój roślin) dwutlenku węgla, niż gdyby pracowały cały czas z pełną mocą i nie było żadnych instalacji wiatrowych i solarnych.
Nic nie wskazuje na to, że zużycie węgła na świecie zmniejszy się w nadchodzących dekadach. W największych krajach Azji i Afryki dalej buduje się elektrownie zasilane węglem — ponad 1500 elektrowni węglowych jest na etapie planowania lub budowy.
Inwestycje te zapewnią dostawy, każdego dnia i przez cały rok, przystępnej cenowo energii elektrycznej dla 1,3 miliarda ludzi, którzy nie mają do niej dostępu obecnie. Energia elektryczna jest niezbędnym warunkiem poprawy ich zdrowotności, podniesienia poziomu życia i wydłużenia okresu życia, czego ci ludzie oczekują i do czego mają prawo. Jeśli ktoś mówi tym ludziom, że zmiana klimatu jest bardziej pilną sprawą, to tym samym narusza najbardziej fundamentalne prawa człowieka.
Tłumaczenie i opracowanie
Redakcja stopwiatrakom.eu
Przypisy:
[1] Oddvar Lundseng, Hans Johnsen i Stein Bergsmark, „Germany’s green transition has hit a brick wall”, Blog wattsupwiththat, 21 grudnia, 2018 — https://wattsupwiththat.com/2018/12/21/germanys-green-transition-has-hit-a-brick-wall/
Śródtytuły i podkreślenia w tekście pochodzą od redakcji.