De ce nu putem ajunge la 100% energie din surse regenerabile

Energia este cheia dezvoltării economice actuale

Un grup de specialiști europeni  a publicat în Revue européenne de science, vol. 2, n°2, été 2017, ( http://revue-arguments.com/articles/index.php?id=76)  un remarcabil studiu pe tema energiei din surse regenerabile, cu titlul  „Consecințele ascunse ale furnizării intermitente a energiei electrice „ (Hidden consequences of intermittent electricity production).  Studiul este o analiză  la zi, sinceră, onestă, corectă, riguroasă și mai ales lucidă a mult discutatei probleme a energiei curate, nepoluante și a integrării ei în sistemele energetice. Studiul este de asemenea un semnal serios de alarmă pe care reputați specialiști îl trag  asupra direcției de dezvoltare a energeticii actuale (spre obiective cum sunt 100% energie regenerabilă sau decarbonizare totală) și atrage atenția  asupra  riscurilor pe care le generează abordarea de până acum a integrării  regenerabilelor în sistemele energetice. Practic, se evidențiază limitele energiei din surse regenerabile, vazută până acum ca o soluție providențială pentru 2 probleme majore : necesarul în creștere de energie și reducerea poluării. Stdiul  utilizează date oferite despre sistemul energetic din Germania, una din țările cele mai avansate în utilizarea energiei din surse regenerabile și propune reevaluarea  modelului de integrare a energiei din surse regenerabile în sistemele energetice existente. Am remarca însă că situația dramatică a sistemului  energetic german s-a regăsit și în România în exact aceeași perioadă. Mulți specialiști români din domeniul energeticii au vorbit anterior evenimentelor din ianuarie 2017, ca și după, în repetate rânduri despre riscurile și limitele extinderii  producției energiei din surse regenrabile, fără a ține cont de realitate.  Studiul are ca și coautor pe regretatul István Markó (1956-2017),  reputat specialist în  problemele energiei și climei, căruia lucrarea i-a fost  dedicată de ceilalți coautori. Articolul de față detaliază și comentează unele din ideile acestui studiu .

Ce a declanșat totul ?  Situația limită a sistemului energetic din Germania din ianuarie 2017 !

Figura 1: Consum si producție energie electrică în Germania (în MW) din diferite surse pentru luna ianuarie 2017

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Legendă:
Necesar putere  consum  / Încărcare rețea (maro),
Producție energie electrică în centrale eoline onshore și offshore (albastru),
Producție energie electrică  în centrale solare PV (galben),
Capacitatea instalată de producție a energiei din RES (culoare verde de fundal).

 Comentariu  pe  marginea  Figurii 1.

Germania dispunea de capacități instalate de producție a energiei electrice în centrale   eoliene și solare de circa 90 GW :  50 GW în turbinele eoliene onshore și offshore și 40 GW în panouri fotovoltaice. Aceste capacități instalate impresionante, construite cu un efort  investițional uriaș,  produceau  în medie și cu puternice discontinuități, pe durata a aproximativ 15% din totalul timpului  (11% pentru PV solar și 18% pentru  eolian (offshore și onshore) datorită  condițiilor meteo. Altfel spus, o capacitate (putere instalată) de 1MW  într-o centrală ce utilizează energia regenerabilă(eoliană și fotovoltaic) produce în medie doar 15% din energia maximă pe care ar putea să o producă la o funcționare continuă.  Trebuie spus că centralele nucleare de exemplu  au o disponibilitate  de peste 90%. Aceste rezultate modeste pentru energia produsă din surse regenerabile, se obțin datorită disponibilității reduse  a centralelor ce utilizează energia eoliană și fotovoltaică. Centralele eoliene și cele fotovoltaice produc la capacitatea nominală pentru durate scurte de timp(cînd viteza vântului se situează într-o bandă limitată,  respectiv nivelul radiației solare depășește un prag  minim). Mai mult, cum deși se speră într-o predictibilitate extinsă la nivelul mai multor zile, fluctuațiile vitezei vântului și ale însoririi sunt extrem de imprevizibile.  Specialiștii în energetică știu  de altfel că  datorită imprevizibilității condițiilor meteo, dispecerii sistemelor energetice au mari probleme în integrarea centralelor eoliene și solare.

Și ca să ne întoarcem la situația din Germania din ianuarie 2017, deși  capacitățile de producție instalate în centrale pe surse regenerabile depășeau necesarul de putere al sistemului energetic german, iată că s-a produs nefericita situație ca toate centralele  din surse  regenerabile să nu poată oferi decât o mică fracțiune din nevoile de energie electrică din Germania în această  perioadă  întunecată, cu mai multe zile cu cer noros și fără suficient vânt.

Astfel, cea mai mare parte a puterii a fost produsă în ianuarie 2017 de centralele clasice , pe surse convenționale de energie (fosile și nucleare). S-a ajuns însă la un moment dat la o situație limită !  Ce s-a petrecut  în perioada 16-25 ianuarie 2017, a demonstrat clar necesitatea unor sisteme de alimentare suplimentare de rezervă, cu capacități mari și care să poată fi pornite rapid.

 Diferența dintre puterea produsă în centralele pe bază de surse regenerabile și necesarul de energie electrică a Germaniei  s-a situat între 50 și 60 GW în acel interval, adică între 12 000 și 14400 GWh de energie electrică lipseau sistemului energetic german.

 Din cauza lipsei de vânt și de soare, în special în a doua  jumătate a lunii ianuarie 2017(16-25 ianuarie) cea mai mare parte a energiei electrice necesare Germaniei  pe parcursul acestei perioade a fost produsă de sursele de energie convenționale – lignitul, cărbunele, gazele și energia nucleară.. Cum însă sistemul energetic german contează  în mod substantial pe RES, în procent de circa 65%, suplinirea deficitului de putere datorat scăderii dramatice a producției din regenerabile, a necesitat folosirea  rezervelor existente (în special a apei din barajele hidrotehnice). Epuizarea rezervelor în cele circa 10 zile de stagnare a producției în centrale pe regenerabile, a creat o situație de criză. În dimineața zilei de 24 ianuarie 2017 a avut loc o prăbușire aproape totală a furnizării de energie electrică din Germania.  După o evaluare din Der Spiegel, căderea completă pentru o zi a sistemului energetic german ar produce daune financiare de 30 miliarde de euro. Această situație de criză ar fi putut avea consecințe însă pentru întreaga Europă și a fost evitată numai prin punerea în funcțiune a tuturor instalațiilor de producere  a energiei electrice ce folosesc combustibili fosili pe care Germania  le avea încă funcționale, inclusiv a celor mai vechi și mai poluante. Față în față cu alternativa unei pene de current masive, un blackout total, au fost luate rapid măsurile ce se impuneau așa cum spuneam anterior și toate capacitățile de producție existente și funcționale din Germania au fost utilizate.

Figura 2. Cresterea  capacității centralelor pe regenerabile în Germania în ultimii 7 ani.

Autorii articolului fac si o analiza a ultimilor 7 ani, priviti prin prisma cresterii substantiale a capacitatii de productie in central pe surse regenerabile si concluzia este că deși în Germania au fost făcute eforturi investiționale considerabile de 250-300 miliarde de euro în ultimul deceniu, nu este posibil ca un sistem energetic să se bazeze integral   pe centrale  cu funcționare  pe regenerabile. O primă concluzie a studiului este că 100% energie din surse regenerabile este un obiectiv aproape imposibil de realizat.

O altă concluzie este că integrarea în deplină siguranță a regenerabilelor este o problemă dificilă și trebuie făcute eforturi în continuare pentru rezolvarea ei.

Soluțiile posibile văzute de autori sunt două și anume, extinderea stocării energiei ca și adaptarea necesităților momentane de energie ale consumatorului, industrial sau casnic, la nivelul producției.

Analiza studiului Consecințele ascunse ale furnizării intermitente a energiei electrice „ (Hidden consequences of intermittent electricity production) extrem de amplu de altfel, va fi continuată în edițiile viitoare ale revistei. Studiul este util și pentru sistemul energetic din România care se confruntă cu probleme similare cu cel din Germania și care poate beneficia de concluziile sale. România a trecut de altfel în 10 mai 1977  printr-o pană de curent de circa 4-5 ore,  iar daunele ar fi fost, după opinia unor specialiști din energetică,  mai mari decât ale cutremurului din 4 martie 1977.