ОБНОВЉИВЕ ЗАБЛУДЕ

Није тачно, а економски и еколошки је штетно, уопштавање да сви извори енергије из природе – сунце, ветар, вода, биомаса – производе обновљиву енергију. Тачан закључак се може добити ако се анализирају биланси примарне енергије утрошене за израду и одржавање таквих уређаја и енергије која ће се њима добити. На сличан начин треба разматрати питање: Да ли су такви уређаји еколошки чисти и да ли доприносе смањењу емисије „гасова стаклене баште”.

Проф. др Бранислав Ђорђевић

Најтеже се уочавају стратешке грешке.

(Мејнов закон, Марфијеви закони)

Није спорно да су обновљиви еколошки чисти видови енергије један од важних начина за смањење „гасова стаклене баште” (GSB). Проблем је, међутим, што нико није на јасан, егзактан начин разграничио кључно питање: Из којих извора и у којим условима се добија енергија која је заиста обновљива и еколошки „чиста”. До неверице чуди упрошћавање по коме су сви уређаји који користе енергију ветра, Сунца, биомаса, малих водних снага и других таквих природних извора проглашени за „обновљиве, еколошки чисте изворе”. Притом се пренебрегавају неке изузетно важне чињенице:

(а) Не узима се у обзир примарна енергија (нафта, угаљ, електрична) утрошена за материјале који су уграђени у уређај за производњу енергије из ветра, Сунца, биомасе или утрошени током њихове изградње. Ти материјали (челик, бакар, алуминијум, стакло, пластика, бетон итд.) су енергетски врло скупи и за њихову производњу се утроше огромне количине примарне енергије, која се мора обухватити на расходној страни укупне енергетске доходовности уређаја за производњу енергије. Та примарна енергија утрошена за материјале, сведене на исту енергетску јединицу – џул (Ј), често је већа од оне енергије која ће се добити током укупног времена коришћења уређаја. У том случају не ради о обновљивој енергији, већ је такав уређај, уствари, потрошач енергије.

(б) Када се говори о „обновљивој” енергији биомасе, запрепашћује да нико не води рачуна о огромној количини енергије која се утроши за њену производњу, сакупљање и транспорт до уређаја за енергетску прераду. Недвојбено се може показати да је утрошена енергија за производњу, транспорт и прераду биомаса (нафта за рад машина, енергија утрошена за ђубриво, транспорт и у процесу прераде) већа од енергије која се од биомасе добије, тако да енергије биодизела и биоетанола сигурно не спадају у обновљиве изворе енергије, већ се намећу као обавезне због политичких притисака моћних интересних група. А некада ће у регистар највећих непочинстава бити уписано и то да су због тих, наводно обновљивих и еколошки чистих горива, крчене Амазонија и друге тропске шуме, плућа наше планете, да би се ослободио простор за монокултуре из којих се добија такво гориво.

(в) Неки природни ресурси (сунце, ветар) временски су врло променљиви, тако да електро-енергетки систем (ЕЕS) мора да има у резерви друге електране (акумулационе и реверзибилне хидроелектране, термоелектране на угаљ и гас) с којима се може покрити потрошња када „обновљиви” извори не раде. Значи, „обновљиви” извори морају, због сигурности ЕЕS, да буду удвостручени с класичним електранама, чиме се само повећава притисак на све материјалне, али и еколошке ресурсе.

(г) Да би се неки уређај сматрао еколошки „чистим” извором енергије неопходни су следећи услови:

– Да се током века експлоатације „уштеди” емисија GSB у већем износу од емисије GSB током производње(било где у свету) материјала за њихову израду.

– Да се не смањује биолошка разноврсност у зони такве електране.

– У случају соларних електрана (SЕ), које заузимају велики простор, у биланс губитака енергија морају се још урачунати: изгубљена енергија биомасе која би се остварила на простору који електрана заузима, смањење производње кисеоника (О2) и апсорпција угљен-диоксида (СО2 у процесу фотосинтезе биљака. Када се и то уведе у рачун, билансне анализе су неумољиве: ако се соларна електрана гради на зиратном земљишту било које класе бонитета (укључив и оног лошијег, на коме је могућа само шумска производња), енергетски биланс соларног уређаја у нашим условима је негативан, тако да није обновљив извор. Али, није ни еколошки чист извор енергије: сума GSB емитованих током производње материјала и грађења већа је од суме „уштеђених” гасова током читавог века рада електране. И што нико не урачунава: смањена је продукција кисеоника и апсорпција угљен-диоксидакао последица уништења вегетације на том простору. Код таквих електрана посебно је рањива биолошка разноврсност, јер уместо богате разноврсности на том простору (шуме, ливаде), добија се ограђен простор са биолошком разноврсношћу – нула, јер се због заштите соларних панела од вегетације тај простор третира хербицидима и биолошки је потпуно мртав.

Пошто у Србији нема земљишта које се
не би могло искористити за пољопривреду
или за узгој култивисаних шума, соларни
су могући и пожељни само на крововима.

Егзактно разграничење да ли енергетски извори производе обновљиву или необновљиву енергију може се обавити ако се уведу следећи показатељи: (1) време враћања примарне енергије утрошене за грађење и одржавање, (2) индекс стратешког приоритета извора енергије и/или инвестиционе мере штедње.

Време враћања примарне енергије утрошене за грађење и одржавање веома је важан показатељ, који дефинише време изражено годинама за које извор енергије, односно инвестициона мера штедње, можа да врати примарну енергију утрошену за њену реализацију. Тај показатељ је веома индикативан: уколико су врло дугачки периоди враћања утрошене енергије (у неким случајевима дужи од периода експлоатације), то јасно показује да са дугорочног стратешког енергетског становишта нема смисла градити таква постројења.

Укупна примарна енергија (UPE) утрошена за грађење и одржавање уређаја за производњу енергије, увећана за изгубљену енергију биомаса због ангажованог простора, може се дефинисати изразом (све врсте енергије се претварају у џуле – Ј):

UPE = PE + EE×k + OE×tе + BE    [J]       (1)

Користе се следеће ознаке: PE– примарна енергија утрошена за производњу материјала за реализацију електране (угаљ утрошен за производњу кокса који се користи у производњи челика и за друге потребе, гас, течна горива итд.); EE– електрична енергија утрошена за реализацију постројења; k = 1/Кк – коефицијент за претварање електричне енергије у одговарајућу величину примарне енергије горива: k= 3; Кк– коефицијент корисног дејства (kkd) у процесу конверзије горива (угаљ, гас, течна горива) у електричну енергију, при чему се прелиминарно може усвојити: Кк=0,33; OE– примарна енергија која се троши на одржавање постројења у току године, tе– период експлоатације (број година), BE– укупна енергија биомаса што се зацео период експлоатације губи на електраном запоседнутом простору, који би могао да се употреби за неки вид производње биомасе, рачунајући са турнусима могуће производње биомаса – огревног дрвета или једногодишњих култура; Pе– номинална снага уређаја за конверзију обновљиве или необновљиве енергије у корисни облик енергије; Ti– годишње време коришћења снаге уређаја (време / година); Кu–kkd уређаја при конверзији у корисну енергију; Кopt– номинални (оптимални) средњи степен искоришћења снаге уређаја.

Енергија која је добијена (DEi), као просечни годишњи енергетски приход од уређаја који обавља конверзију примарне енергије у корисну енергију, може се представити у општем виду:

DEi = Pe×Кop×Ti×Кu            [J/god]                  (2)

Пошто су велике флуктуације производње, остварена снага се исказује кривом трајања снаге N(t), па се произведена електрична енергија добија на уобичајен начин интеграљењем функције снаге у временском опсегу (0-8760), тј. за фонд сати једне године.

Ако се конверзија обавља у електричну енергију, добијена енергија има енергетски еквивалент уштеђене примарне енергије DE:

DE = DEi× k               [J/god]                  (3)

Време враћања примарне енергије (VREME-vraćanja) која је утрошена за изградњу постројења или заспровођење инвестиционих мера рационализације потрошње може се дефинисати изразом:

VREME-vraćanja = UPE / DE     [J : J/god = god]  (4)

Оквирне анализе показују да се по овом показатељу (VREME-vraćanja) најбрже враћа енергија утрошена за изградњу већих термоелектрана и гасних електрана, код којих је око годину дана. Следе хидроелектране рационалних прибранских типова, код којих је тах показатељ око 1,5¸2 године. Изразито су доходовне нуклеарне електране, код којих је време враћања око две године. По том показатељу знатно су неповољнија нека постројења за коришћење тзв. обновљиве енергије. Због велике расутости енергије већине обновљивих извора неизбежни су врло високи специфични утрошци материјала по јединици расположиве снаге, односно произведене енергије, тако да за таква постројења показатељ времена враћања енергије најчешће износи више од 10 година. Неки видови конверзије тзв. обновљиве енергије толико су скупи са становишта тог показатеља да током целог века експлоатације нека таква постројења једва успеју, а нека и не успеју да врате примарну енергију која је утрошена за њихову изградњу. У ту категорију спадају неки типови соларних уређаја.

 

Индекс стратешког приоритета извора енергијеи/или инвестиционе мере штедње (ISP) аналитички разграничава дугорочни стратешки приоритет коришћења појединих обновљивих и необновљивих извора енергије и/или инвестиционих мера за штедњу потрошње (доградња термичких изолација зграда, повећана улагања у тзв. соларну архитектуру итд). Тај индекс ISP дефиние се у облику:

ISP = DE / ((UPE/tе) + GE + OE)         (5)

Нове ознаке: GE– потрошња примарних необновљивих енергија у процесу производње корисних облика енергије (потрошња у термоелектранама угља, гаса, течних горива итд). Уштеђена примерна енергија (DE) има шире тумачење у односу на једначину (3), јер обухвата и енергетски еквивалент произведене и/или уштеђене енергије применом инвестиционих мера за уштеду потрошње енергије (ефекат енергетских уштеда због додатне термичке заштите зграда итд.).

Показатељ ISP је бездимензионална величина, која може да буде већа или мања од 1. У случају када је ISP>1, сасвим је очито да се ради о извору енергије или мери рационализације потрошње који имају неоспорну дугорочну стратешку ваљаност јер је енергетски приход већи од суме свих расхода – потрошених примарних енергија и за изградњу и за одржавање уређаја. У тој категорији су концентрисани обновљиви извори енергије (водне снаге) и неке енергетски ефикасне инвестиционе мере штедње. Јасно је да већи дугорочни стратешки приоритет имају извори енергије и мере штедње с већим показатељем ISP, тако да се критеријум за оцену дугорочне стратешке ваљаности при избору енергетских извора или мера штедње, у случају више могућих опција, може формализовати у облику:

ISP  maximum              (6)

Вредност показатеља ISP< 1 имају сви извори необновљиве енергије, али и извори обновљиве енергије који, због велике расутости, захтевају велике утрошке материјала по јединици произведене енергије, па тако велику утрошену енергију не успевају да врате током целог века коришћања. Уколико је ISP< 1, такав енергетски извор, чак и ако је у питању конверзија обновљиве енергије (Сунце, ветар, биомасе), не може да носи атрибут обновљиви, јер се за његову израду и одржавање утроши више примарне енергије но што он може да произведе у процесу експлоатације. Такође, уколико се анализирају инвестиционе мере за рационализацију потрошње, а индекс износи ISP< 1, сасвим је очито да таква мера нема енергетског смисла јер се више примарне енергије изгуби за њено спровођење него што ће се енергије уштедети током целог периода експлоатације.

Највиши ранг у категорији стратешки
највреднијих извора и мера, оних са
ISP> 1, има мера штедње енергије
применом термичке изолације зграда.

Те мере су посебно ефикасне уколико се изведу одмах, током грађења, мада су и мере санације већ изграђених недовољно термички заштићених зграда енергетски врло ефикасне. Мерења у Немачкој и неким другим земљама показују да се добром изолацијом зидова, подова и тавана, уз боље бритвљење прозора и замену обичног стакла вакуум стаклом, утрошак енергија за грејање може свести на само око 30% у односу на енергију која се троши у енергетски необезбеђеној згради. Када се урачунају сви енергетски утрошци за производњу изолационих и других додатних материјала, добијају се вредности ISP> 7-10.

Битна је чињеница да је коришћење те мере врло дуготрајно (рачунато је са 50 година, али познато је да куће трају и дуже), што повећава енергетску ефикасност те мере. Без обзира на изванредну енергетску доходовност, та мера се мало спроводи због већих почетних инвестиција, неадекватногвредновањаи даље јефтине енергије и нестимулисања адекватним мерама фискалне политике. Међутим, у новије време неке земље (предњачи Канада) увеле су обавезу и нормативе за термичко опремање зграда, што већ почиње да даје жељене ефекте.

На другом месту на листи стратешки најваљанијих, заједнички вреднованих енергетских извора и мера штедње, према индексу ISP, налазе се хидроелектране разних типова, код којих је индекс ISP, по правилу, већи од 5. То хидроелектране убедљиво ставља на прво место извора енергије, са гледишта дугорочних стратешких приоритета. Оне су знатно испред свих других обновљивих извора, од којих неки, често апострофирани као „енергетска будућност” света (нпр. соларне електране, електране на ветар) имају индекс ISP нешто мало већи од 1, што значи да се са гледишта биланса унете и добијене енергије једва могу да сврстају у класу обновљивих енергетских ресурса. Наизглед парадоксално, али потпуно тачно, јер су ти извори енергије велики потрошачи материјала, односно енергије по јединици произведене енергије. Поред тога, соларне електране онемогућавају производњу биомасе на великим површинама земљишта које заузимају.

Електране које троше необновљиве примарне ресурсе (угаљ, гас, течна горива итд.) имају индекс ISP< 1. То не значи да такве изворе енергије не треба градити, јер се без њих не могу затворити енергетски биланси у највећем броју земаља. Међутим, индекс ISP квантификује једну логичну чињеницу: једина разумна дугорочна политика једне земље јесте да најпре форсира коришћење извора енергије и мера штедње чији је индекс ISP највећи, како би се што више успорио утрошак необновљивих примарних енергената. Из тог угла треба разматрати логичан захтев да се форсира изградња средњих и већих хидроелектрана које насумњиво спадају у категорију економски искористивог потенцијала, јер успоравају трошење фосилних горива.

Полазећи од наведених показатеља могу се извући неки битни закључци о приоритетнима и проблемима реализације сада најчешће коришћених извора енергије.

Хидроелектране (HЕ) су једини концентрисани извори обновљиве енергије, због чега их одликује висока укупна енергетска доходовност. To посебно важи за ХЕ на средњим и већим рекама (све три Мораве, Ибар, Дрина, Морача, Лим, Врбас, Босна итд.). Постоји тенденција у свету да све већи део технички искористивог хидро потенцијала (постоје погодна техничка решења за коришћење) прелази у категорију економски искористивог потенцијала (потенцијал чије је коришћење оправдано). У догледној будућности укупан технички искористив хидропотенцијал, стављен под заштиту државе (просторним плановима и другим мерама које спречавају обезвређивање намене простора и водних потенцијала) – прећи ће у категорији економски искористивог потенцијала.

Разлога за тај смер развоја има више: (1) са развојем ЕЕS и променама нивоа потрошње и структуре производње мења се улога хидроелектрана у ЕЕS: хидроелектране преузимају све важнију и скупљу улогу у обезбеђивању вршне снаге и енергије и обезбеђивања захтеване резерве и поузданости система; (2) тенденције поскупљења фосилних горива и све оштрија, скупља обавезујућа еколошка ограничења у вези с дозвољеном емисијом GSB, мењају услове вредновања HE: економичне постају све ХЕ чија је цена енергије мања од цене енергије најскупљих ТЕ које хидроелектране истискују из ЕЕS својим уласком у погон; (3) вишенаменски системи су учинили економичним многе хидроелектране који нису биле економичне када су планирани једнонаменски; (4) увођење нових ХЕ у ЕЕS повећава економску стабилност ЕЕS; (5) брзи развој технологије опреме за ХЕ (посебно за објекте на малим падовима) и њихова типизација чини опрему специфично јефтинијом и проширује опсег економичне експлоатација многих раније неекономичних хидро потенцијала. (6) ХЕ разних типова и величина повећавају виталност ЕЕS у условима ванредних догађаја.

Хидроелектране се могу успешно уклопити у окружење, па се могу искористити за побољшавање услова за опстанак и развој водених екосистема, наменским испуштањем већих протока из акумулација у маловодним периодима и управљање температурним режимима воде низводно од акумулација (тзв. оплемењавање малих вода). Рибљим стазама и другим објектима и мерама, нпр. стабилизацијом нивоа у акваторијама у периодима мреста риба) неутралишу се неповољни ефекти на ихтиофауну. Све хидроелектране, посебно акумулационе, јесу и вишенаменске и служе и за ублажавање поплавних таласа, чиме се њихова оправданост знатно повећава, посебно у условима већ евидентних погоршања наравномерности падавина и пораста опасности од поплава због климатских промена.

У условима све већег учешћа извора енергије са врло израженом случајном компонентом (ветар, сунце) расте потреба за грађењем и реверзибилних хидроелектрана (RHЕ). RHЕ у околностима повећавања и смањивања снаге таквих извора имају задатак да “пеглају“ дневни дијаграм оптерећења, јер у периодима вишка енергије коју испоручују „обновљиви” извори, RHЕ користе ту енергију за пумпање воде у горње акумулације RHЕ, а у условима када се на тим уређајима смањи расположива снага, RHЕ преласком у турбински режим надокнађују мањак енергије у односу на потребе. У регији постају посебно значајне планиране RHЕ Бистрица 2 на систему Увац-Лим и RHЕ Бук Бијела у оквиру система „Горња Дрина”. Захваљујући могућности годишњег регулисања протока, ова друга била би врло корисна за све хидроелектране на дринској каскади.

Мале хидроелектране (МHЕ) су на низу места врло користан извор (нпр. на испустима за еколошки проток из акумулација, на денивелацијама у оквиру каналских мрежа, на испустима из компензационих базена итд.), али само ако у складу с већ наведеним критеријумима спадају у заиста обновљив извор енергиј, и ако немају неповољан утицај на еколошко окружење. Међутим, њиховом развоју у Србији, али и у околним земљама приступило се врло неселективно, без брижљивијих анализа. Неке МHЕ уништавају непроцењиво вредне еколошке потенцијале геоморфолошки и хидролошки раритетних водотокова, који би требало да се ставе под режиме еколошке заштите у складу с ратификованом конвенцијом NATURА 2000, по којој су земље обавезне да на 12,5% повећају површине под неким видом еколошке заштите.

ХЕ Ђетиња (Википедија)

Бројне мале HЕ које се граде или су одобрене за градњу не спадају у категорију обновљивих извора, јер се за њихово грађење троши већа количина примарне енергије од оне коју оне могу да произведу током целог века експоатације, а енергетски учинци су им веома скромни. А нису ни еколошки чисте јер је уштеда гасова стаклене баште (ГСБ) мања од количине ГСБ емитованих током израде материјала потребних за њихово грађење. Посебна слабост таквих МHЕ су врло дугачке деривације којима се врши концентрација пада (цевоводи дуги по 2÷3 km у које се стрпа мала река), што уништава најфиније хидрографско и еколошко ткиво таквих водотокова, који су еколошки најдрагоценији биотопи.

Колика је опасно такво некритичко грађење МHЕ врло често безначајних енергетских перформанси (снаге по 200÷300 kW) показује чињеница да се оне налазе чак и на водотоцима у заштићеним природним добрима (паркови природе Стара Планина и Голија). Неопходно је да се одмах приступи строгој селекцији које се МHЕ могу градити, полазећи од наведених показатеља који показују да ли се ради о обновљивим изворима и у складу са оценама утицаја на еколошко окружење.

Ветрогенератори као извори обновљиве енергије су оправдани у подручјима у којима постојано дувају доминантни ветрови, који омогућавају стабилан рад уређаја и реализацију снага и енергија с којима се може доста поуздано рачунати при планирању покривања дневних дијаграма оптерећења у ЕЕS. Такви ветрови дувају у ширим приобаљима мора. Није случајно да су управо у појасу Северног мора, али и у врло дугачким плићацима, реализовани ветропаркови највећих снага (Данска, Холандија, Немачка). Међутим, некритичке аналогије („Тако раде у Данској”) при изградњи већих инсталисаних снага ветрогенератора бесмислене су на подручјима с јаким ветровима подложним великим флуктуацијама, јер се не може иоле поздано планирати њихово уклапање у ЕЕS. У тим случајевима ветропаркови велике снаге (код нас се помињу и од 300 MW!) постаје врло проблематично, зато што нагле (некада готово тренутне) уласке и испаде тако великих снага ЕЕS не може да савлада без великих губитака.

Искуства у више држава које су погрешним аналогијама и политичким одлукама инсталисале такве ветрогенераторе упозоравајућа су: због наглих флуктуација тих извора и немогућности њиховог логичног уклапања у ЕЕS долази до изнуђеног преливања практично бесплатне енергије на проточним ХЕ и до превођење темоелектрана у неповољне режиме рада с гледишта утрошка енергената итд. Реализација је посебно дубиозна на подручјима у којима у дугим периодима нема ветра, и то управо у кризним периодима највећих зимских и летњих оптерећења у ЕЕS.

Пошто је снага ветрогенератора пропорционална с брзином ветра на трећи степен  у подручјима у којима су велике флуктуације снаге и брзине ветра (код нас је оправдан израз “удари ветра“), искоришћење инсталисане снаге ветрогенератора било би  веома малог трајања. Рачунајући с реалном кривом фреквенције брзине ветра на овим просторима, аутор је израчунао да би ветрогенератор инсталисане снаге од 5 MW развијао ту снагу око 130 сати годишње или само 1,5% од времена коришћења! У 50% времена само 250 kW (само 5% oд инсталисане снаге) или мање од тога. А последице тога су енергетски и економски неумољиве: укључивање електрана на ветар у ЕЕS уопште не смањује потребну инсталисану снагу других електрана, већ се своди на штедњу горива у термолектранама.

Међутим, и та наводна штедња је под знаком питања, јер би у условима наглих укључивања и искључивања ветрогенератора термоелектране често радиле у неоптималним режимима, с већим специфичним утрошком енергената по произведеном kWh. Ето, то је тајна садашњих „негативних цена” енергије у Европи у неким периодима: земље које су се префорсирале у изградњи тих уређаја, суочене с немогућношћу да их уклопе у ЕЕS, а морају да је прихвате од произвођача и плате великом ценом због државне принуде, нуде чак и новчану накнаду ако неко тада, баш тада, прихвати ту енергију. То је прилика за добар посао земаља које имају реверзибиле електране с годишњим регулисањем протока – да преузимају такву енергију и троше је на пумпање у горње акумулације да би је пласирале у енергетски кризним периодима.

Глорификација ветрогенератора као
„еколошки чисте енергије” није заснована
на реалности. Таква похвала се може
применити за ветропаркове у плићацима
Северног мора где ти објекти не сметају
И где дувају постојани ветрови.

Међутим, бар три утицаја су релевантна: (а) Осим у подручјима с постојаним ветровима где су показатељи ветрогенератора повољни, време враћања утрошене енергије за добијање материјала за њихово грађење у зонама у којима нема таквих ветрова доста је дуго, тако да је упитан термин да је то „обновљив извор”. Није ни неке хвале вредан „еколошки чист” извор, јер су за добијање материјала за његову израду већ емитовани GSB у износу који може да буде и већи од количине које ће тај уређај да уштеди током свог века. (б) Буку и вибрације ниских фреквенција и у инфрацрвеном делу спектра не подносе животиње и дивљач, тако да се подручја око тих објеката брзо испразне, а Србија се спрема да странцима за то уступи Делиблатску пешчеру, специјални резерват природе, без икаквих озбиљних анализа утицаја). (в) Може се поменути и визуелна девастација пејзажа и естетских вредности.

„Ветроентузијасти” чине невероватан превид (хотимичан!) када не узимају у обзир врло велике количине материјала и енергије, потребних за производњу делова електрана на ветар, које спадају у скупе управо са гледишта утрошка материјала по јединици инсталисане снаге. Та ресурсна скупоћа је много већа када се узме у обзир стварно расположива снага. Као да претпостављају да материјал и енергија за израду уређаја – падају с неба. Због тога је веома наивна тврдња неких аутора да „иза коришћења енергије ветра нема непожељних отпадака, а да би се искористио ветар нису потребни ни рудници, ни воде река”. То само показује или непознавање или игнорисање врло дугог производног ланца, од фабрика за производњу индустријског експлозива, преко рудника, транспортних возила, флотација, челичана, топионица бакра, цементара, каменолома, термоелектрана – све док се не произведе ветрогенератор и монтира на стуб висок стотинак метара.

Ветрогенератори

Ветар јесте обновљив извор енергије, али су необновљиви ресурси који се морају утрошити за израду уређаја за његово коришћење. А ти ресурси се никако не могу произвести без великог загађења околине, али у Смедереву, Руру, Бору, Мајданпеку, Беочину, Кини и на сличним местима, а не на самом локалитету фарми ветрогенератора. Зато је нетачна и генерална тврдња да ветрогенератори не емитују ГСБ: не емитују их они, али их емитују сви остали у претходним карикама технолошког ланца који су морали да произведу обиље материјала за њихово грађење. А ти материјали и те како еколошки коштају. Време враћања примарне енергије ветрогенератора није краће од 15-так година. Ако им је радни век око 25 година, јасно се види да нема места за неки претерани „ветроенергетски ентузијазам”: највећи део свог радног века они раде да би отплатили примарну енергију која је утрошена за њихову производњу и градњу. Уколико се имају у виду и трошкови одржавања, који такође односе енергију из других извора, произилази да је њихов нето енергетски учинак доста скроман.

Управо због ових еколошких разлога све се чвршће консолидује и јача отпор масовном грађењу ветропаркова. Не тако давно је објављен чланак под насловом „Ла Манча поново против ветрењача”, у коме се сликовито, уз поређење са Севрантесовим јунаком, врло документовано описује отпор житеља ове шпанске провинције да се настави с градњом тих постројења.

Коришћење енергије сунца јесте енергетски веома користан, препоручљив извор, посебно на нивоу тзв. мале енергетике, непосредном конверзијом у топлоту, чиме се штеди енергија преузета из ЕЕS. То се односи и на соларну архитектуру, чије је циљ да се уз нешто већа улагања, користећи геофизичке законитости, дође до енергетски самодовољних зграда. Такав вид коришћења сунчеве енергије државе треба да стимулишу фискалним и другим мерама. Колико је то логичан и енергетски разуман приступ, говори чињеница да се сада у низу земаља готово да не може видети кућа на чијем се јужном крову не налазе панели за грејање воде, а често и за конверзију у електричну енергију.

С гледишта енергетске доходовности
и еколошке разборитости веома је спорно
једнострано оцењивање успешности
конверзије соларне енергије у електричну
енергију у оквиру великих постројења
(„високих температура”и већих снага).

Посебно је то спорно уколико се изузетно високим ценама соларне енергије и обавезношћу њеног преузимања од стране ЕЕS стимулише градња таквих електрана и на зиратном земљишту, у неким условима чак и на земљиштима највишег квалитета, не узимајући у обзир и енергетске, еколошке и развојне последице таквог коришћења драгоцених земљишних ресурса.

Енергија сунца је веома расут и временски неравномеран извор. Зато су за концентрацију те енергије ради конверзије у електричну енергију потребни врло пространи, велики уређаји, за које се морају утрошити огромне количине енергије: (а) у фази добијања потребних материјала и током изградње таквих уређаја, (б) током њиховог одржавања и (в) са становишта заузимања простора, који такође представља енергетску категорију, јер се велике површине на којима су смештени соларни уређаји не могу користити за производњу биоенергије. Други велики проблем јесте дневна, сезонска, годишња и стохастичка (метеоролошка) променљивост сунчане енергије, уз врло неповољну асинхроност, тако да је она најмања зими, управо када је највећа глад за енергијом.

Соларни панели

За конвезију сунчеве енергије у електричну енергију постоје два приступа. Први је посредна конверзија: сунчева енергија – концентрација рефлектоване топлотне енергије на радни медиј – стварање паре – механичка енергија у парној турбини – електрична енергија. Други приступ је непосредна конверзија, преко фотонапонских ћелија. У новије време се посебно развија други приступ, и ту се чине значајни технолошки продори који повећавају могућ опсег коришћења.

Оквирне анализе показују да је време враћања примарне енергије утрошене за грађење соларних уређаја не мање од 15 година. Време могућег коришћења таквих уређаја није дуже од 20-25 година, тако да се највећи део времена таквих електрана троши на враћање примарне енергије утрошене за њену израду и уградњу. Ако се узму у обзир и високи енергетски трошкови одржавања соларних уређаја (огледала у првом приступу или панела у другом), показатељ ефективности постаје још неповољнији. И што се не сме заборавити: соларна електрана мора да буде удвостручена са одговарајућом класичном електраном, чији је рад неизбежан ноћу и када је време облачно. Значи, поменути енергетски утрошци за изградњу SЕ су додатни, поред оних који су неизбежни за класичну електрану која је и даље потребна.

После велике еуфорије и стратешки неопрезног затрчавања с масовном градњом SЕ већих снага, у свету наступа извесно отрежњење. Сада се схвата да су огромне бенифициране цене соларне енергије (чак и преко 27,5 ЕURc/kWh), преваљене на потрошаче, последица управо енергетске нерационалности на релацији: (утрошена енергија за градњу SЕ + енергија изгубљена на великом запоседнутом простору + енергија за одржавање), с једне стране, према  енергији коју SЕ може да испоручи, с друге стране.

Посебан не само економски, већ и еколошки проблем соларних електрана (SЕ) је неоходност запоседања великог простора за врло скромне снаге. Еколошка последица те чињенице се може разматрати са гледишта емисије кисеоника и апсорпције угљеника у случају шумске вегетације, са једне стране, и уштеда у емисији ГСБ коју обаве SЕ, са друге стране.

Према подацима Светске организације
захрану FAO), млада култивисана
букова шума са1 хектара емитује
око300.000 m3 кисеоника, а веже
органски око 150 t угљеника.

Када се направи коректна билансна анализа доприноса шуме гасном билансу планете (продукција кисеоника, апсорпција угљен-диоксида),  с једне, и смањења емисије ГСБ из SЕ током радног века, с друге стране, биланс је неупоредив – у корист шума. Наиме, SЕ највећи део свог радног века отплаћује ГСБ, већ емитованe током добијања материјала за њену израду и одржавања (фрапантно: о томе нико не води рачуна), а тек при крају радног века почиње да даје неке доприносе смањењу емисије ГСБ.

Међутим, млада култивисана шума посао производње кисеоника и апсорпције угљен-диоксида обавља континуирано, надмашујући у том погледу у укупном позитивном биласу све класе соларних електрана. Поред тог неоспорног великог еколошког доприноса, шума има и велики енергетски допринос, јер је годишњи прираст биомасе култивисане букове шуме старости око 30 година око 15 m3/ha∙год, што је еквивалентно енергији од око 3.000 kWh/ha∙год. Ако се у анализу убаци изузетно важане еколошки критеријум – биолошка разноврсност, закључак је много убедљивији: у шумским комлексима биолошка разноврсност је висока, док је у ограђеним просторима на којима су смештене SЕ биолошка разноврсност практично – нула.

Имајући све то у виду, може се закључити: државном регулативом, а посебно мерама фискалне политике, треба максимално подстицати коришћење соларних уређаја и соларне архитектуре на нивоу тзв. мале енергетике, с уређајима на самим зградама, а забранити грађење SЕ на зиратном земљишту које се може искористити за пољопривреду или за узгој шума. То треба урадити што пре, јер се сада очекује, због нашег сталног кашњења у сагледавању властитих интереса, да страни инвеститори похрле (страни инвеститор је већ направио SЕ на Фрушкој гори на простору идеалном за винограде или шуму).

Биоенергије. Енергија биомаса се користи на више начина: (а) непосредним сагоревањем, (б) дигестијом – прерадом отпадака биљног и животињског порекла у биогас, као замена за земни гас, (в) прерадом биомаса у етанол, као замена за бензин и (г) производњом биљних уља као замена за дизел. Прва два начина конверзије су традиционална, док се друга два у новије време уводе у употребу насилно, субвенцијама и обавезношћу, без обзира на  енергетске и еколошке дубиозе. Коришћењем биомасе (огревно дрво, биљни отпаци) од древних времена до сада се подмирују потребе домаћинстава, док се сточне излучевине користе за стварање биогаса у малим дигесторима. У Азији их има готово у сваком сеоском домаћинству. Биогасом се подмирују енергетске потребе домаћинстава, а користи се и за покретање пољопривредних машина. Таква употреба отпадне биомасе у „малој енергетици” је изванредно корисна замена енергије из великих система и треба је подржавати фискалним и другим мерама државе.

Веома је спорно, међутим, коришћење
биомасе у тзв. великој енергетици, за
реализацију већих електрана на биогас или
за масовну производњу течних биогорива.

Такав вид коришћења треба подвргнути озбиљној анализи с становишта енергетске, а и еколошке и развојне логике. Постављају се следећа стратешка питања: (а) Имајући у виду утрошак енергије на сакупљање и транспорт расуте биомасе, има ли смисла правити велика централизована постројења за њихово енергетско коришћење; (б) Да ли је сакупљање биљних отпадака енергетски сврсисходно, с гледишта базних принципа одржавања екосистема који опстанак дугује кружењу материја у њему и (в) Има ли смисла у енергенте претварати – људску или сточну храну? Озбиљнија анализа енергетске доходовности преко приказаних показатеља, показује да су одговори на та питања – негативни!

Кључно питање јесте енергија утрошена за сакупљање и концентрацију биомасе на месту коришћења. Кукурузовина, слама и други биљни отпаци имају малу специфичну енергетску вредност и због тога је бесмислено њихово превожење на већа растојања ради коришћење у већим термоенергетским јединицама. Више би се утрошило нафте на рад трактора и машина за сакупљање и превоз, но што би се од њих добило енергије у електрани. Управо из тих разлога се малокалорични лигнит се не транспортује на већа растојања, већ се сагорева у термоелектранама у близини рудника.

Биомаса

Стратегија коришћења биомасе мора се разматрати и у светлу одржавања педолошког стања и производног потенцијала земљишта. Ту је битна еколошка чињеница да, за разлику од енергије која протиче кроз екосистем, материја – кружи у екосистему. То се посебно односи на макро и микро елементе који представљају основне нутријенте у процесу биљне производње. Одношење биљних отпадака с поља доводи до убрзаног осиромашења земљишта у макро и микро елементима, који се морају надокнађивати појачаним уношењем вештачких ђубрива, за чију се производњу троше изузетно велике количине енергије. Такође, биљни отпаци који се разлажу на пољима имају своју улогу и са гледишта одржавања повољне физичке структуре земљишта, што је јако важно за пољопривредну производњу. Доказано је да би радикално коришћење биљних отпадака управо на енергетском плану било потпуно погрешна стратегија, која би имала два неповољна исхода: (а) Доводила би до осиромашења земљишта и кварења његове физичке структуре, а тиме и до пада биљне производње која има енергетски еквивалент и (б) Захтевала би знатно већи унос вештачких ђубрива, чија производња је један од највећих гутача енергије.С дугорочног становишта се може закључити: осиромашење пољопривредног земљишта одношењем биљних отпадака нелогично је управо са енергетског становишта, јер се више енергије губи но што се добија при конверзији тих отпадака у енергију.

Енергетско, али и важно етичко јесте питање: Има ли смисла храну претварати у енергију? За производњу биоетанола и биодизела користе се енергетски најпродуктивније биљке – шећерна трска, кукуруз, кромпир, уљана репица, слатки сирак – које су основне сировине за производњу људске хране, непосредно или посредно, преко сточне хране. А за њихову производњу се троши необновљива енергија, пре свега нафта, за погон пољопривредних машина, и гас и електрична енергија, за производњу вештачких ђубрива и дестилацију алкохола.

Бесмисленост одлуке да се биоенергија
масовно претвара у друге енергетске
видове, као замена за деривате нафте –
етанол и биљна уља, очитује се када
се анализирају енергетски биланс.

Човечанство је проблем глади решавало повећањем пољопривредне производње уношењем све више енергије у производњу. Почетком 20. века је за добијање једног џула (Ј) хране просечно трошило око један џул енергије. Сада се у просеку троши 12 Ј енергије ради добијања 1 Ј хране, с тенденцијом даљег погоршавања тог односа. Због тога је пољопривреда постала један од највећих потрошача енергије. „Зелена револуција” којом је у другој половини 20. века ублажен проблем хране и глади у свету заснивала се на експоненцијалном повећавању уноса енергије у процес пољопривредне производње. Исто важи за све пољопривредне културе, па и културе из којих се може добијати енергија.

То се јасно уочава на слици 1, на којој је приказана зависност приноса житарица од примене вештачких ђубрива, пестицида и утрошене специцифичне снаге машина. Треба уочити: да би се удвостручио принос, потребно је за неколико пута повећати уношење енергије преко ђубрива, пестицида и потребне снаге пољопривредних машина. Зато је опасно мишљење да се борба за храну добија генетским инжењерством, а хотимице се пренебрегавају огромне количине енергије које се морају стално уносити у пољопривреду из околине, непосредно преко рада машина (које троше нафтне деривате) или посредн, преко ђубрива и осталих унетих материја, ради подршке нестабилним, генетски „допингованим” агроценозама, које могу да дају високе приносе само у условима „енергетског изобиља”.

Слика 1: Принос житарица у функцији количине ђубрива (I), снаге машина (II) и пестицида (III). У: Odum,E.P. (1975): Ecology, Holth Rinrhart and Winston, New York

Енергетска нелогичност коришћања хране за производњу горива као замене за нафтне деривате јасно се уочава ако се ураде иоле детаљније билансне анализе производње неког горива, свођењем свих утрошених енергија на исту енергетску јединицу – џул (Ј). Приказује се на примеру пшенице (коришћена у Европи за производњу биоетанола), али је исти закључак и када се уради и за друге културе из којих се прави биоетанол (нпр. кукуруз). Енергетским билансом треба што подробније обухватити оба сегмента производње: пољопривредни и индустријски.

У пољопривредном комплексу се обавезно обухватају: енергија потребна за производњу пољопривредних машина (опсег 80÷120 МЈ/kg, а узима се у обзир век њиховог трајања), енергија одржавања механизације, утрошци горива (нафта) за рад мапина од припреме земљишта, преко сетве до жетве (утрошак: дизел гориво: 37 МЈ/kg, просечно 90 L/ha), енергетски утрошци за производњу и припрему семена (6 МЈ/kg), за све врсте ђубрива (као пример: само за азотно ђубриво потребна енергија 75 МЈ/kg), за хемикалије за заштиту биља (чак до 430 МЈ/kg), за транспорт до фабрика за прераду (камионски транспорт, троши нафту). Уколико се рачуна са просечним приносом пшенице од 4,9 t/ha, може се срачунати да се за пољопривредни сегмент производње етанола утроши 15,3 МЈ/L.

На сличан начин се могу одредити и најважније енергетске компоненте у индустријском сегменту производње: изградња и одржавање рафинарије (рачунајући с веком њеног рада), утрошак гаса, електричне енергије, воде (у САД просечан утрошак воде за 1 t етанола око 7 m3), хемикалија, цистерни за превоз (челични лим енергетски кошта око 100 МЈ/kg) и њихово одржавање, дизел гориво за транспорт итд. На основу тих анализа специфични енергетски утрошак у индустијском сегменту износи 14,8 МЈ/L, тако да се за производњу 1 L етанола укупно утроши 30,1 МЈ/L. Ако се има у виду да је енергетска вредност етанола 21,2 МЈ/L, може се доћи до стратешки важног закључка: за производњу биоетанола се утроши 30,1 МЈ/L примарне енергије, а он у енергетском смислу врати само 21,2 МЈ/L или само 70% од енергије која је морала да буде унета у процес – од њиве до пумпе за гориво. Види се да је то права енергетска бесмислица, која се покрива само из државних субвенција и намеће принудом одлучивања у ЕУ, јер је то у интересу утицајних интересних група. Слични су биланси и за кукуруз (враћа се око 71% од уложене примарне енерије).

Имајући све то у виду недвојбено се може закључити да је претварање хране у неки течни или било какав други енергент – неразумно управо са енергетског становишта, јер се више необновљиве примарне енергије мора унети у производњу, но што се може добити од произведеног алкохола или уља. Због тога су финални закључци врло јасни: (а) Не треба производити енергију на рачун производње хране, већ је потребно обезбедити енергију за производњу храна. (б) Употреба биомасе за енергетске сврхе има смисла само на нивоу тзв. мале енергетике, на нивоу домаћинстава или мањих група потрошача. (в) Реализација великих постројења, за која је потребно сакупљати биомасу на ширим просторима и транспортовати их до централног постројења – нема смисла због великог утрошка енергије за сакупљање и транспорт. (г) Са сакупљањем свих биљних отпадака треба бити врло обазрив због осиромашења земљишта, јер се тиме радикално нарушава драгоцен процес кружења материје у екосистему, чиме се уништава производни потенцијал земљишта који мора да буде компензиран уношењем нутријената (а тиме и енергије!) са стране. (д) При коришћењу биоенергије треба ићи на што мањи број енергетских трансформација. Конверзија на релацији: биомаса – биогас – електрична енергија има смисла само на местима где је због неких других разлога сконцентрисана велика количина отпадних органских материја (велике сточне фарме, постројења за пречишћавање отпадних вода, у којима се процес пречишћавања муља преосталог у процесу пречишћавања мора завршити у дигесторима, а као нуспродукт ствара и биогас што се може искористити за производњу електричне енергије итд).

Топлотне пумпе. Мада топлотне пумпе нису произвођач енергије, оне су посредно један од чистих извора којима се знатно смањује потрошња електричне енергије за грејање. Црпу топлоту с хладнијег места и преносе је на топлије – потрошачко место које треба грејати. Tај противприродни ток топлоте, супротан смеру познатом из Другог принципа термодинамике, по коме се топлота преноси само с топлијег на хладније тело, омогућен је утрошком електричне енергије. Пошто се ради само о пребацивању већ постојеће топлоте – енергетска доходовност је врло висока. Наиме, ако топлотна пумпа узима топлоту из средине с температуром t2, а преноси је у средину с температуром t1, тада је њена гранична теоријска ефективност EFt, као однос пренете топлоте и утрошене електричне енергије, једнака:

EFt= (t1 + 273 oC) / (t1 – t2)

На пример, ако се топлота пумпа из ваздуха који је на 0oC, а преноси се на грејна тела који се загревају на 60oC, тада је теоретска ефективност EFt = 5,55. Наравно, то није “perpetum mobile“: није у питању производња енергије, већ веома ефикасано пребацивање, па би у поменутом примеру било пребачено чак 5,55 пута више енергије но што је утрошено електричне енергије за погон топлотне пумпе. Из једначине за ефективност види се да је ефективност већа, уколико је разлика температура (t1 – t2) мања, тј. ако се топлота пумпа с топлијег места (из реке или језера). Ако се погледа цео енергетски биланс, још је повољније. Наиме, енергетска ефикасност термоелектрана износи до око 40%, јер се у електричну енергију претвара само око 40% топлотне енергије, док је остало отпадна топлота која се не може избећи. Уколико би се за грејање уместо електричних пећи употребљавале топлотне пумпе, са ефикасношћу у преносу око EFt= 6, добило би се око два пута више топлотне енергије него што је произведено изгарањем горива у термоелектрани. Разлози што се овај начин грејања не користи масовније су већа почетна улагања, јефтино вредновање електричне енергије и – традиционализам. Међутим, постоје индикације да ће се свет све више окретати том веома ефикасном начину грејања.

*

Најсажетије се може закључити: Није тачно, а економски и еколошки је штетно, уопштавање које сада преовладава у медијима, јавности, а и код бројних људи који сами себе проглашавају еколошким експертима, да сви извори енергије из обновљивих природних ресурса – сунце, ветар, вода, биомасе – производе обновљиву енергију. Тачан закључак се може добити само ако се анализирају биланси примарне енергије која се утроши за израду и одржавање таквих уређаја – и енергије која ће се њима добити током коришћења. Уколико такав уређај није у стању да врати примарну енергију која је у њега уложена – није обновљив извор. На сличан начин треба разматрати и питање да ли су такви уређаји еколошки чисти и да ли доприносе смањењу емисије гасова стаклене баште (ГСБ). На том важном глобалном плану корисни су само они енергетски извори за које се билансном анализом покаже да су уштеђене количине ГСБ, захваљујући раду таквих извора, веће од количина ГСБ емитоване у атмосферу при производњи материјала неопходних за њихову израду или за добијање наводно еколошких горива.

На жалост, брижљивије анализе показују да се из бројних наводно обновљивих извора или еколошких горива не добија ни обновљива, ни еколошки чиста енергија. Гладано из тог рационалног угла, потпуно су бесмислене повлашћене тарифе и друге бенифиције којима се стимулишу извори и енергије које нису ни обновљиве, ни еколошки чисте, па се чак намећу државном принудом. Ово је покушај да се укаже на опасну стратешку заблуду коју су смишљено наметнуле моћне и добро организоване интересне групе.