Fotovoltaične elektrarne na kmetijskih zemljiščih so veliko primernejše od pridelovanja goriva za avtomobile iz energetskih rastlin! Izračunaj! Fotovoltaika premaga fotosintezo. Elektrika premaga zgorevanje. Motnje v energetski tehnologiji zahtevajo hitrejši premislek.
RUGGERO SCHLEICHER-TAPPESERRUGGERO SCHLEICHER-TAPPESER
11. DEC. 2023
Spodnje besedilo je bilo prvotno objavljeno v nemščini kot prispevek k politični razpravi, ki poteka v Nemčiji. Ker so moje ocene pritegnile veliko pozornosti in glede na njihov pomen za druge države, se mi je zdelo koristno objaviti tudi v angleškem jeziku. Prevod v angleščino dr. Wolfgang Hager
Predlog ministra za gospodarstvo in podnebje
Maj 2023. Nemški minister za gospodarstvo in podnebje Robert Habeck je v svojem predlogu za fotovoltaično strategijo predlagal, da je treba polovico od največje moči 215 gigavatov ( GWp) fotovoltaičnih naprav, načrtovanih do leta 2030, narediti z zemeljskimi sistemi in za ta namen zagotoviti tudi obdelovalne površine. Ministrstvi za okolje in kmetijstvo, ki ju vodijo Zeleni, sta nasprotovali. Habeck trdi, da so fotonapetostni sistemi majhnega obsega na stavbah in stanovanjskih območjih smiselni, vendar so dražji in počasnejši za izvedbo ter da je pomembno hitro napredovati. Njegova strategija predlaga posebna pravila za letno dodajanje 11 GWp na zemljiščih vgrajenih sistemov. Drugi dve ministrstvi pa to blokirata: dragocenih kmetijskih zemljišč se ne sme žrtvovati.
Absurden argument, če podrobno pogledate številke
V Nemčiji trenutno gojijo energetske rastline na približno 14 % kmetijskih zemljišč. Intenzivno, z gnojili, pesticidi in subvencijami. Predvsem koruza za bioplin in ogrščica za biodizel. Zvezni uradi, pristojni za ta sektor, so še vedno navdušeni nad prihranki CO2, ki bi jih s tem dosegli. Takšne trditve je mogoče podati le, če se sistemsko ignorira tehnološki in gospodarski razvoj zadnjih desetih let.
Nov zgodovinski položaj
Naše lakote po energiji ni mogoče potešiti z energijo iz fotosinteze rastlin. Že v 18. stoletju je postajal les v Evropi redek. Industrializacijo in rast prebivalstva je omogočila šele vse intenzivnejša raba fosilnih virov energije. Od leta 1770 se je svetovno prebivalstvo desetkrat povečalo, poraba primarne energije pa štiridesetkrat. Zdaj pa smo pred nalogo, da zelo hitro ustavimo emisije fosilnega ogljika v ozračje. Upanje, da smo v jedrski energiji našli alternativo, se je razblinilo: od konca sedemdesetih let 20. stoletja po svetu ni bila zagnana skoraj nobena nova jedrska elektrarna. Njihov delež v proizvodnji električne energije je od leta 1990 padel s 17 % na 10 %. Elektrika iz novih jedrskih elektrarn stane več kot iz katere koli druge vrste elektrarn.
V devetdesetih letih prejšnjega stoletja so obstajala upanja o boljši uporabi energetskih rastlin in s tem nadomestitvi fosilnih goriv v večjem obsegu – vsaj začasno. Državne subvencije so nato sprožile razmah bioplina in biogoriv. A upravičeni dvomi so hitro rasli. Od leta 2010 naprej so politiki začeli zavirati energetske rastline zaradi močnega odpora kmetijskih lobijev. Ker pa je že bila ustanovljena, se je proizvodnja nadaljevala. Sporna razprava se že leta vrti okoli alternative “rezervoar ali krožnik”. Hrana in ohranjanje narave sta pomembnejša, pravijo zeleni ministri.
Silovit razvoj fotovoltaike
Toda razpoložljive izbire so se popolnoma spremenile. Nove tehnologije so temeljito spremenile razmere v primerjavi s pred desetimi ali petnajstimi leti:
- Kar zadeva proizvodnjo energije: fotovoltaika lahko zdaj pretvori sončno svetlobo v uporabno energijo dvajsetkrat bolj učinkovito kot fotosinteza z energetskimi rastlinami. Zahvaljujoč znižanju stroškov v energetski tehnologiji brez primere je fotovoltaika zdaj najcenejši način pridobivanja električne energije.
- Kar zadeva rabo energije: Visoko učinkovite baterije in močnostna elektronika zdaj omogočajo veliko bolj učinkovito in prilagodljivo rabo električne energije. Elektromobilnost in toplotne črpalke omogočajo velike povečane učinkovitosti v primerjavi z zgorevanjem biomase.
To med strokovnjaki ni neznanka. Študije že leta opozarjajo na nekatere od teh vidikov. Toda skupne številke so tako osupljive, da jim politiki, poslovni ekonomisti in zainteresirani laiki ne zaupajo.
Zato se zdi koristno predstaviti nekaj primerjalnih številk na lahko razumljiv način.
Proizvodnja energije
Po podatkih Zveznega urada za kmetijstvo in prehrano (BLE) je bilo leta 2020 v Nemčiji porabljenih 168 petajoulov (PJ) biogoriv. Od tega jih je bilo 47 % iz Evrope in le 14,4 % iz Nemčije. Od biogoriv, ki izvirajo iz Nemčije, je bilo 59 % (14,3 PJ) pridobljenih iz rastlin, vzgojenih za ta namen, ostalo pa iz odpadkov in ostankov. V Nemčiji se ogrščica prideluje predvsem za dizelsko gorivo. Zvezni statistični urad poroča o porabi energije v višini 2.253 PJ za ves cestni promet v letu 2020. Površina zemlje, kjer se pridelujejo biogoriva v Nemčiji, je torej zagotovila le 0,63 % energije.
Po podatkih Agencije za obnovljive vire (FNR) je bilo leta 2020 pridelanih 2,35 milijona hektarjev (ha) energetskih rastlin. To je 14 % kmetijskih površin v Nemčiji. Od tega je bilo 736.000 hektarjev (4,4 % kmetijskih površin) uporabljenih za biogoriva, ostalo pa predvsem za bioplin. Donos biogoriva je torej znašal 19,4 GJ/ha. Če bi ves cestni promet v Nemčiji poganjala biogoriva, bi za to potrebovali 116 milijonov hektarjev. To bi pomenilo 3,2-kratno površino Nemčije ali sedemkratno skupno nemško kmetijsko površino.
Če bi ves cestni promet v Nemčiji poganjala biogoriva, bi to zahtevalo sedemkrat več razpoložljivih kmetijskih površin
Če bi po drugi strani površino, ki se uporablja za pridelavo biogoriv, v celoti namenili fotovoltaiki, bi to povzročilo instalirano zmogljivost 590 gigavatov največ (GWp) (ob predpostavki standardna gostota 0,8 MWp/ha). To bi bilo skoraj trikrat več od cilja širitve PV za leto 2030 (215 GWp). To bi Nemčiji omogočilo proizvodnjo približno 590 teravatnih ur (TWh = milijarde kWh) na leto. To ustreza današnji skupni porabi električne energije (583 THW). Ali 42 % povpraševanja po električni energiji, ki ga je izračunal Fraunhofer ISE v svojem referenčnem scenariju za popolnoma obnovljivo oskrbo z energijo leta 2045 (1400 TWh). In to na območju, ki trenutno zagotavlja le 0,63 % energije, ki jo porabi cestni promet!
Leta 2020 je nemško gojenje biogoriv zagotovilo manj kot en odstotek porabe energije v cestnem prometu.
PV elektrarne bi lahko na isti površini zagotovile celotno današnjo letno porabo električne energije v Nemčiji.
Če bi se to območje uporabljalo za kombinirano kmetijstvo in proizvodnjo električne energije z agrofotovoltaiko (ob predpostavki le 0,3 MWp/ha), bi bilo celoten cilj PV širitev še vedno mogoče doseči.
Te primerjave velikosti kristalno jasno pokažejo, da sedanje rabe zemljišč ni več mogoče resno zagovarjati.
Vse potrebne električne energije pa ne bi bilo smiselno proizvajati v PV elektrarnah, čeprav je to zdaj najcenejša tehnologija. Prvič, v Nemčiji je priporočljivo proizvesti približno polovico električne energije v vetrnih elektrarnah, saj se veter in sonce v različnih obdobjih dobro dopolnjujeta. Bioplin ima lahko koristno vlogo tudi v nišah. Drugič, zaželeno je, da se velik delež fotovoltaike namesti na zgradbe ali zaprte površine, blizu mesta uporabe in na okolju prijazen način. Vendar ima Habeck prav: to se ne bo zgodilo tako hitro in je (za zdaj) dražje od talnih sistemov. 11 GW na zemljiščih vgrajenih PV na leto, ki jih predlaga, bi pokrilo nekaj manj kot 14.000 hektarjev. To ustreza le 0,6 % površine, ki je trenutno zasajena z energetskimi rastlinami, ali 1,9 % površine, zlorabljene za biogoriva.
Poraba električne energije
Če zdaj pogledamo še današnjo možno uporabo električne energije, postane norost kmetijske proizvodnje goriva še bolj jasna. To je zato, ker so električni motorji veliko bolj učinkoviti kot motorji z notranjim zgorevanjem.
Podatki o porabi so 12 do 30 kilovatnih ur na 100 kilometrov (kWh/100 km) – predpostavimo velikodušno povprečje 19 kWh/100 km na avto. Z zgoraj izračunanim donosom električne energije iz nemškega območja pridelave biogoriv (590 TWh) bi torej lahko z električnimi avtomobili prevozili 3.100 milijard avtomobilskih kilometrov, kar je petkratnik avtomobilske kilometrine v Nemčiji leta 2020 (626 milijard km). V resnici je bilo leta 2020 za to kilometrino porabljenih 1363 PJ energije – predvsem z motorji z notranjim zgorevanjem – kar je 95-kratnik nemškega izkoristka biogoriva (14,3 PJ).
Izkoristek električne energije fotonapetostnih elektrarn na območjih, kjer se zdaj pridelujejo biogoriva v Nemčiji, bi zadoščal za petkratnik prevoženih kilometrov avtomobilov v Nemčiji, če bi bili električni avtomobili.
To zastrašujočo primerjavo lahko zdaj ločimo v eno ali drugo smer. Na primer, da pri proizvodnji olja oljne ogrščice v dizelsko gorivo nastanejo beljakovinsko bogate pogače oljne ogrščice, ki se uporabljajo kot živalska krma. Ali pa, da sončne elektrarne zaklenejo rabo zemljišč za trideset let, ogrščico ali koruzo pa lahko v naslednji sezoni zamenjajo druge poljščine. Pa tudi, da je vegetacija pod novejšimi PV elektrarnami veliko bolj ekološko pestra v primerjavi z intenzivnim gojenjem energetskih rastlin. Tudi statistični podatki niso vedno dosledni – na primer AGEE navaja 16 % manjšo porabo biogoriv kot BLE, kar kaže na še nižjo učinkovitost . Vendar vrstni redi velikosti ostajajo enaki pri vseh poskusih popravkov.
Za Indijo je ugledni raziskovalni inštitut prišel do podobnih ugotovitev, ki jih je povzel v naslednji tabeli:
Predpostavimo, da bi bil načrt ministra Habecka, da vsako leto postavi 11 GW na zemljiščih vgrajenih fotonapetostnih elektrarn, uresničen izključno s spremembo namena monokultur goriva. Potem bi letno zmanjšanje proizvodnje biogoriv ustrezalo letni kilometrini le 9.200 avtomobilov. Nasprotno pa bi dodatna elektrika, proizvedena na tem ozemlju, zadostovala za 4,3 milijona električnih avtomobilov. Ali so težka zasebna vozila, ki stojijo 95 % časa, zadnja beseda modrosti, je druga stvar.
Minister Habeck predlaga letno povečanje na zemljiščih vgrajenih fotonapetostnih površin, ki je enako površini, ki se uporablja za pridelavo biogoriva za samo 9.200 avtomobilov z motorjem z notranjim zgorevanjem, vendar bi lahko oskrbovala z elektriko 4,3 milijona električnih avtomobilov.
V Evropi moramo hitreje premisliti. Če bomo čakali, da se obstrukcionisti upokojijo, bo prepozno. Ne le v zvezi s podnebno krizo: lani je Kitajska namestila 45 % novih fotovoltaičnih zmogljivosti na svetu in 59 % vseh električnih avtomobilov, prodanih po vsem svetu. Če fotonapetostne instalacije povežete z bruto nacionalnim proizvodom, je EU v primerjavi s Kitajsko upravljala le 44 %, Nemčija pa le 35 %. Evropa si ne more več privoščiti zapravljanja časa in virov. Čas je, da postanete resni.
Naročite se na Trajnostne strategije
prevod: Matjaž Valenčič, 12.12.2023
