Energia verde: miturile și adevărurile unui viitor sustenabil

Adrian Mihălțianu

Viața

15/02/2022

Această serie de articole despre sustenabilitate este sprijinită de BMW România, ca parte a eforturilor brandului de a construi un dialog despre cum este văzut viitorul în comunități, orașe, industrie, muncă, artă și motorsport.

Creșterea galopantă a prețurilor la energie din ultimul timp a fost pusă parțial pe seama Green Deal, proiectul european de „înverzire” a surselor de energie. Cărbunele e ieftin, gazul e scump, regenerabilele cer investiții, deci iată cum energia „verde” ne usucă buzunarul, nu?

Mai degrabă, trebuie să înțelegem foarte bine ce este, de fapt, „verde” și ce nu este. Și, mai ales, unde trebuie să ne concentrăm eforturile dacă vrem să avem atât o economie funcțională, ca bază pentru bunăstare socială, dar și o planetă care respiră.

Vlad Coroamă este lector smart energy și IT & sustainability la ETH Zurich, una dintre cele mai titrate universități tehnice din Europa. Practic, este cel mai potrivit pentru a răspunde la câteva întrebări concrete referitoare la ce înseamnă, de fapt, energia verde. Am stat de vorbă cu el despre miturile și adevărurile legate de subiect.

Energia e mult mai mult decât electricitate

PressOne: Toată lumea vorbește despre regenerabile ca fiind soluția minune pentru sustenabilitate. În ce condiții sunt acestea soluții pentru energie sustenabilă?

Vlad Coroamă: Trebuie mai întâi spus că prea des sunt confundate electricitatea cu energia. Teoretic știm cu toții că nu sunt același lucru, dar în discurs cele două se amestecă pe nevăzute.

Energia e mult mai mult decât electricitate. În media mondială, cam o șesime din toată energia pe care o folosim este electricitate, iar restul sunt tot felul de hidrocarburi pe care le ardem în sobele noastre de lemn, în centralele noastre termice sau în motoarele mașinilor și industrie.

Așadar cinci șesimi din energie nu sunt sub formă de electricitate, ci alte forme de energie; aproape întotdeauna hidrocarburi arse direct. Iar o parte a șesimii de electricitate vine și ea din hidrocarburi, mai ales gaz sau cărbune.

Iar țelul nostru, ca să nu ne coacem pe planetă, nu e numai să înlocuim hidrocarburile (mai ales gazul și cărbunele) din șesimea de electricitate, ci să decarbonificăm tot procentul ăsta enorm de hidrocarburi cât mai rapid. Paranteza asta mi se pare foarte importantă.

Așadar trebuie să reducem energia care produce emisii cu efect de seră, să o ducem către zero. Avem două modalități pentru asta: să reducem consumul energetic și să înlocuim ce rămâne cu tehnologii care nu introduc carbon nou în atmosferă.

Și cum reducem sau cum reușim să nu mai consumăm atât de mult, cum menținem cât mai mic consumul energetic?

Sunt mai multe „leviere” de care putem trage ca să reducem consumul energetic sau să-l înlocuim cu energie curată: eficiența energetică este unul, dematerializarea altul, economia circulară – să refolosim cât mai mult din ce avem și așa mai departe – iarăși altul, și taxe sporite pe energie sau ideal pe carbon încă unul. Și, evident, extinderea cât mai rapidă a surselor de energie cu impact redus de carbon, nuclear și regenerabile.

Pentru dematerializare și eficiență energetică, digitalizarea ne poate ajuta, cum o face de pildă în întâlnirea noastră acum, pentru care nu am călătorit ca să ne putem vedea. Toate acestea vin și cu efectele lor secundare, așa-numitele „rebound effects” (efecte de recul), care micșorează eficiența lor inițială, dar în general digitalizarea reduce consumul de energie.

Taxele pe energie sau și mai bine pe carbon vor reduce partea aceea energetică care vine cu emisii mari de carbon. Se numesc „ecotax” și nu sunt deloc ceva nou, există de aproape 30 de ani.

Ideea este să mărești progresiv taxele pe emisiile de carbon și să le micșorezi concomitent în alte părți, pentru a reduce impactul social sau, ideal, pentru a-l elimina în întregime – reduci taxele pe venit, poate și pe capital, dar mai ales pe venitul din salarii.

Există diverse mecanisme pentru a nu mai crește consumul de energie atât de tare sau de a-l ține cât mai bine sub control. Dar tot rămâne o bucată mare de consum energetic care va trebui decarbonificată.

Și cum facem asta?

Întrebarea înseamnă mai ales: „Cum facem să micșorăm consumul de păcură și gaz din încălzirea caselor, al produselor de petrol pe care le punem în motoare ca să ajungem la Sinaia la schi, ca să ne mișcăm vapoarele, vagoanele, camioanele, avioanele, cuptoarele industriale”?

Cum decarbonificăm noi toate astea? Există avocați ai diverselor energii. Soluția care mie mi se pare cea mai realistă nu depinde însă atât de o formă specifică de energie, ci mai degrabă de faptul că tehnologia trebuie să aibă două caracteristici:

Nu le vom putea face de la început regenerabile, dar e important să creăm o infrastructură pentru acea formă de energie care poate fi folosită generic și e compatibilă cu surse regenerabile. Astfel, treptat vom putea înlocui cu surse sărace în emisii de carbon tot mai multe dintre centralele pe hidrocarburi.

Ce înseamnă ca energia să fie cât mai generică?

Exemplul clasic de energie care îndeplinește ambele criterii este electricitatea. O putem folosi în foarte multe locuri. E din ce în ce mai mult folosită și pentru mobilitate, deși pentru transportul greu nu e fezabilă. Nu prea se folosește pentru încălzirea caselor sau industrial. Electricitatea este cel mai cunoscut exemplu, dar nu cel mai bun pentru toate scenariile.

Un alt exemplu ar fi de pildă hidrogenul. Îl putem obține prin electroliză, proces care se poate face cu orice sursă de energie. Apoi hidrogenul se poate transporta la benzinării (sau, mă rog, „hidrogenării”). Mai ales însă, spre deosebire de electricitate, îl poți folosi pentru camioane și vapoare.

Bateriile nu au nici pe departe densitatea de energie necesară ca să poți trimite un camion cu ele, în schimb hidrogenul este o soluție perfect fezabilă. Hidrogenul poate fi obținut cu eoliene offshore: faci electroliză, stochezi hidrogenul, iar o dată la două luni trimiți un vapor cu hidrogen la mal.

Și un al treilea exemplu, poate, este termoficarea, un domeniu mult mai redus ca aplicații față de primele două. Totuși, încălzirea caselor rămâne unul din factorii majori de consum energetic global, deci unul foarte important.

Iar pentru termoficare poți avea foarte multe surse. De exemplu în Zurich, unde trăiesc eu, căldura pentru termoficare se obține din: cogenerare (electricitate și căldură) clasică bazată pe gaz, cogenerare bazată pe biomasă – asta în Elveția este reprezentată mai mult de resturi de peleți de lemn din lemn crescut sustenabil.

Apoi este cogenerarea sau generare numai de apă caldă din incineratoarele de gunoi (din câte știu, România nu are niciun incinerator, se ard gunoaiele doar în niște fabrici de ciment, restul ajung la groapa de gunoi cu toate probleme aferente), dar există și surse mult mai exotice ca apa de răcire a centrelor de date.

Bun, dar dintre toate acestea, care crezi că va deveni dominantă? Sau n-ar trebui să insistăm ca una dintre ele să domine?

Personal, cred – e doar o părere, nu am argumente clare – că ne va trebui o combinație de electricitate și hidrogen, nu cred că vom putea numai cu una sau cu alta.

Ne trebuie electricitate săracă în carbon, și nu putem să o obținem numai din regenerabile, dar nici numai din energie nucleară.

Apropo, trebuie să folosim energia nucleară cât putem, în niciun caz să nu facem ca germanii sau elvețienii și să închidem reactoarele. Dar ele se construiesc greu, sunt costisitoare și nu există suficient uraniu accesibil în lume, deci nu vom putea nici măcar toată electricitatea de astăzi să o înlocuim numai cu nucleară, din păcate; cu atât mai puțin să înlocuim toată energia.

România însă stă foarte bine, având peste 60% surse sărace în carbon. Sursele importante sunt hidrocentralele construite pe vremea lui Ceaușescu, pe care din păcate nu le folosim la maximum pentru că se colmatează, nu le întreținem bine. Urmează apoi Cernavodă 1 și 2, vântul și solarul, de date mai recente.

Practic, dacă ne uităm pe hartă, energia electrică a României este mult mai „verde” decât cea a Germaniei, tocmai datorită acestui mix, în parte moștenit, în parte dezvoltat după anul 2000, pe fonduri europene.

Bun, regenerabilele sunt mult mai curate decât energia obținută din hidrocarburi și relativ la fel de curate, sub raportul emisiilor de CO2, precum energia nucleară, dar fără riscurile acesteia. Ne putem totuși baza pe ele? Sau ce ar trebui să se întâmple ca regenerabilele să ia avânt?

Regenerabilele sunt esențiale. Dar vin și ele la pachet cu o serie de neajunsuri, de care, oricât le-am susține, trebuie să fim conștienți și să le rezolvăm. Iar acestea sunt în principiu trei:

Volatilitatea, pentru că vântul bate când vrea el, soarele la fel. Regenerabilele nu pot înlocui în acest moment energia din cărbune sau gaz, de exemplu, care e stabilă și controlabilă. Trebuie să vii cu soluții care atenuează aceste oscilații.

Stocarea este una dintre aceste soluții, pentru că volatilitatea de care vorbeam duce la o producție în exces de energie la un moment dat, care trebuie stocată ca să acopere perioadele în care nu bate vântul sau nu apare soarele. O să detaliez imediat cum se poate stoca energia asta.

A treia problemă, mai subtilă dar la fel de importantă, este înceata dispariție a maselor mari rotative ale centralelor clasice. Într-o centrală clasică, fie că este pe cărbune, gaz sau nucleară, ai un circuit de apă pe care energia termică sau nucleară o încălzește și o evaporă, devenind abur. Aburii trec printr-un șir de turbine cu viteză foarte mare, pe care le învârt. Turbinele alea sunt conectate la un generator și se induce curentul.

Iar generatorul ăla e uriaș. Eu am fost la Itaipu, în Brazilia, la una dintre cele mai mari hidrocentrale din lume, la granița dintre Brazilia și Paraguay. Sunt 20 de turbine de câte 700 megawați fiecare, deci cât un reactor nuclear un pic mai mic. Jos ai turbina de 300 de tone, axul pe care tu îl poți vedea învârtindu-se are 1000 de tone și generatorul parcă 14000 de tone, oricum ceva de neimaginat.

Când există un dezechilibru – pentru că a căzut o linie de transmisie sau a crescut neașteptat consumul, de exemplu – atunci ai consum mai mare decât producția. Centralele clasice induc o inerție sistemică pentru că marile lor mase rotative întâlnesc mai multă rezistență și încep să se învârtă ceva mai încet. În rețea scade frecvența, compensând pe termen scurt dezechilibrul dintre producție și consum. Până la 1-2 zecimi de Hz, diferența poate fi tolerată și câștigi stabilitate a rețelei.

Ei bine, la regenerabile nu se mai rotește mare lucru. Eolienele au generatoarele mult mai mici, iar la fotovoltaice nu se învârte nimic. Pe măsură ce aceste surse devin tot mai importante în rețea, pierzi din siguranța energetică.

Vin cu o a doua întrebare care se leagă nu doar de electricitate ci și de transport. Se tot vorbește despre mașini electrice: am fost șocat să văd că în 2021, în România, au depășit la autoturismele noi înmatriculate mașinile pe motorină, peste 23% au fost electrice sau hibride. Sunt ele parte a soluției sau parte a problemei? Care este rolul lor în toată această electrificare/ hidrogenificare a energiei?

Răspunsul este și-și. Și parte a problemei și a soluției. Să explic. Vara și iarna există un vârf de consum spre seară, când ajungem toți acasă și dăm drumul la aparate. Iarna mai există un vârf și dimineața când ne mai facem un ceai, ne încălzim casa șamd. Ghici ce se întâmplă când se încarcă, seara și mașina electrică la întoarcerea acasă?

Se exacerbează vârful ăsta. În afara lucrurilor de până acum, avem foarte mulți consumatori noi și care nu consumă puțin – mașinile electrice. Și dacă trecem și încălzirea caselor pe electricitate, evident, va crește și mai mult. De aceea vehiculele electrice vor fi parte din problemă, în unele locuri sunt deja, pentru că ne exacerbează vârful de seară, și nu cu puțin.

O a doua problemă este rețeaua de distribuție. Avem rețele mari de transmisie care sunt între 110-400 kilovolți, și avem și rețeaua de distribuție de medie tensiune de 10 kilovolți, care ajunge la transformatoarele către rețeaua de joasă tensiune pentru ce avem noi nevoie acasă.

Rețeaua aceasta de distribuție a fost gândită pentru un anumit consum și nicio producție dincolo de transformator.

Ori, noi, acum, pe deoparte mărim foarte mult consumul cu vehiculele electrice, și pe de altă parte începem să și producem, montând de exemplu panouri solare pe clădiri publice, pentru a le face mai sustenabile, dar și vânzând surplusul în rețea. Rețelele și transformatoarele nu au fost gândite pentru asta. Nu e o problemă fundamentală, dar trebuie schimbate multe dintre componentele lor, înainte să se prăjească.

Dacă avem sute de mii sau milioane de mașini electrice într-o țară, fiecare cu o baterie de 20-100 kWh, într-o zi vor fi oameni care își vor folosi energia din baterie, iar alții nu. Și atunci putem folosi capacitatea asta ca să stocăm electricitatea noaptea sau când avem supraproducție, iar cei care nu au nevoie de ea în ziua aia, să o vândă înapoi în rețea.

De aceea spun că vehiculele electrice sunt și parte a problemei și parte a soluției.

Bun, dar e clar că viitorul va fi al mașinilor electrice, într-un fel sau altul. Cum rezolvăm problema?

Ca să micșorăm problema și să mărim partea lor din soluție trebuie să planificăm infrastructura de încărcare în așa fel încât să pună cât mai puțină presiune pe rețelele de distribuție. Asta înseamnă să nu se încarce mașinile numai acasă, ci să fie stații de încărcare și la serviciu, să fie stații de încărcare de-a lungul autostrăzilor unde își iau curentul direct din rețeaua de înaltă tensiune, pentru a micșora presiunea pe rețeaua de distribuție.

În plus, pentru a încuraja proprietarii de mașini să fie parte din soluție, trebuie să creăm mecanismele care să îi facă să dorească să îți vândă energia.

Trebuie ca cineva, foarte ușor, să poată spune rețelei „eu în următoarele 5 zile sunt în concediu, folosiți-o, dacă eu fac câștigul de x Euro pe kWh” sau ceva similar.

Sigur, mai e și problema litiului și alte dificultăți ce țin de producție, dar strict din punctul de vedere al rețelei electrice, presupunând că o vom construi la masa de care e nevoie, eu sunt mai degrabă optimist că mașinile ar putea deveni mai mult parte a soluției decât a problemei.

Care ar fi cele 3 probleme majore care ar trebui rezolvate atunci când clădim rețeaua energetică a viitorului? Ai mai putea adăuga ceva?

Stocarea este esențială. Nu putem altfel. Avem volatilitatea producției, o avem și pe cea a consumului, crescută din cauza vehiculelor electrice, poate și a încălzirii electrice.

Până foarte recent, stocarea era 99% prin pompare hidro. Asta presupune două baraje – unul jos și unul sus. Electricitatea în surplus e stocată drept energie potențială a apei, pompând-o de jos în lacul de sus. E un principiu foarte simplu.

Franța, Elveția, Norvegia și alte țări muntoase fac asta, pentru că trebuie să te ajute puțin și geografia. Elveția câștigă chiar bani cumpărând curent nuclear din Franța noaptea și revânzându-l Franței ziua, când e mai scump. Și România s-ar preta foarte bine hidrocentralelor cu pompare.

Există și alte forme de stocare, dar sunt astăzi marginale căci nu sunt nici tehnic și nici economic fezabile. Bateriile încep însă să fie tot mai atrăgătoare și deși vor rămâne mai scumpe ca energia potențială a apei, pot fi foarte rapide și reacționa cvasi instantaneu pentru a echilibra dezechilibrele de rețea, deci au un avantaj suplimentar în afara celui de stocare – acela de a oferi reziliență rețelei.

Iar când zicem „baterii”, ne gândim nu doar la cele ale vehiculelor electrice, ci și la baterii industriale mari – de exemplu Tesla a început să producă baterii de peste 100 MWh care au și putere mare de 100 MW, putând injecta foarte repede energia în rețea.

România nu are capacități de stocare. Zero. Nada. Există pe lângă Cluj, pe Someșul Cald, barajul de la Tarnița, baraj de râu, iar pe hârtie există de cel puțin 20 de ani, cred că deja din comunism, planul de a construi un baraj sus, la Lăpuștești, și ar fi pompare hidro Tarnița-Lăpuștești, cu 4 turbine care în total au un 1 gigawatt (GW).

Ce s-ar putea stoca acolo este echivalentul producției unuia dintre reactoarele de la Cernavodă, toată noaptea. L-ai stoca sus, în Lăpuștești, și îi dai drumul când ai nevoie de el.

Se mai poate stoca energia și comprimând gaze.

În România stăm bine cu sursele de electricitate, dar mizerabil cu stocarea.

Doar stocarea? Să transformăm totul în baterii de orice fel e suficient?

Nu, mai este al doilea lucru: rețele noi și extinse, ele sunt esențiale. Am vorbit de cele de distribuție, dar sunt importante și cele de transmisie – cele transcontinentale.

Vântul european vine mai ales din Marea Nordului (Germania, Anglia, Olanda, Norvegia etc), e un vânt bun, dar câteodată nu bate. Și s-a constatat că atunci când nu bate acolo, Mediterana e deseori bogată în vânt. Cele două sunt relativ complementare, deși nu chiar la același nivel. Iar ca să transmiți energia dintr-o parte în alta, îți trebuie rețele noi, cele existente acum nefăcând față. E vital să fie făcute cât mai repede rețele noi europene atât de transmisie cât și de distribuție.

Ce anume împiedică construirea lor? Că bănuiesc că nu e doar o problemă de costuri, astea se amortizează în timp

Tocmai, că ăsta e al treilea și ultimul punct, strâns legat de tot ce se face nou în energie. E problema NIMBY – Not In My Back Yard – nimeni nu vrea să aibă nimic în fața nasului.

De pildă rețelele – în niciun caz: arată urât când trec Pirineii sau Carpații, trebuie să faci un coridor, să tai mii de copaci, nimeni nu vrea să se expună câmpului electromagnetic, să locuiască în apropiere.

Rețele noi nu vrea nimeni, și asta e problema principală. Și nu am zis întâmplător de Pirinei, pentru că acolo nu reușesc să construiască. Dar nu doar rețelele sunt problema. Am văzut recent manifestațiile din Serbia contra extragerii de litiu – dar dacă ne trebuie baterii, ne trebuie și litiu.

Ecologiștii sunt primii aflați pe baricade, tocmai ei se opun unei șanse de a nu ne coace planeta. Îmi pare rău să o spun, dar așa e. Sunt foarte idealiști, dar mi se pare că mulți nu înțeleg gravitatea problemelor și urgența lor relativă.

Alt exemplu – nuclearele. Nu vrem să avem centrale lângă noi. Am văzut toți serialul Cernobâl, iar dacă suntem germani sau elvețieni, suntem oricum din anii 70 contra energiei nucleare pentru că, cumva, ni se amestecă în cap energia cu armele nucleare. Ne facem griji din cauza reziduurilor radioactive care iarăși sunt o grijă de înțeles, dar care vor fi o problemă acută peste sute de ani. Iar noi avem alta mult mai urgentă acum.

Chiar și eolienele: cică arată urât, fac zgomot și omoară păsări. De fapt, treaba e că ele nu prea omoară păsări dacă sunt puse unde trebuie. În Danemarca, de exemplu, sunt omorâte de către eoliene 30.000 de păsări pe an. Dar de mașini sunt omorâte un milion, iar de pisici, 55 de milioane!

Așadar, ce ne așteaptă? Putem avea energie suficientă, dar realmente sustenabilă?

Pe scurt, sunt trei scenarii posibile de viitor:

1) ne prăjim pe planetă,

2) ne întoarcem în peșteri pentru a nu ne prăji,

3) încercăm cumva, tehnologic, să decarbonificăm toată treaba, și ne schimbăm un pic și stilul de viață.

Pentru că asta nu poate fi evitat, nu putem decarbonifica într-atât încât să trăim 9-10 miliarde de oameni precum americanii sau europenii azi.

Dar hai să folosim o tehnologie care să ne ajute să reducem cât mai puțin din luxul vieții pe care o avem. Iar pentru asta trebuie să avem toți câte ceva în spatele curții, nu se poate altfel. Și nu știu cum să reușim să abordăm problema asta și să convingem societatea, habar nu am.

Una din problemele energiei verzi este deci faptul că cele mai bune soluții ale ei întâmpină încă foarte multă rezistență, de multe ori de acolo de unde nu te-ai aștepta, de la cei care sunt teoretic cel mai preocupați de mediu.