Obnovljivi izvori energije – kako stoje stvari?

16. ožujka 2004. |
Pogledajte sve članke na karti

Suočeno s činjenicom konačnosti danas najznačajnijih izvora energije, čovječanstvo je u potrazi za novim izvorima, onima koji bi trajno riješili problem opskrbe. Dokle su ta nastojanja došla, koje su značajke i mogućnosti pojedinih obnovljivih izvora energije pročitajte ovdje i u slijedećem nastavku ove teme.

Nikad dosta energije

Nepotrebno je ovdje raspravljati o tome kako svi svakodnevno u različitim situacijama koristimo energiju. Pri tome rijetko razmišljamo o tome da energija ima svoju ekonomsku i ekološku cijenu, da su glavni današnji izvori energije konačni i iscrpivi i da njihovo trajanje možemo produžiti štednjom. Da se temperatura u stanu može regulirati i zatvaranjem radijatora, a ne samo otvaranjem prozora, da gasimo svjetla i kućanske aparate kad nisu potrebni, da se proizvodnjom iz recikliranog otpada troši manje energije nego proizvodnjom iz sirovina  te da se bar ponekad možemo koristiti javnim prijevozom umjesto osobnim automobilom. Bilo bi pogrešno reći da se ništa ne čini – u posljednjih 30-ak godina u građevinarstvu se primijenjuju mnogi novi izolacijski materijali, označavanje energetske učinkovitosti kućanskih aparata postao je standard, a malo koji proizvođač automobila u reklami neće istaći malu potrošnju. Usprkos tome, potrošnja energije od 1970. do 2002. je udvostručena. Posljedica je to porasta broja stanovnika, porasta standarda (i u nerazvijenim zemljama!) te porasta načina na koje energiju trošimo (i u našim krajevima prije trideset godina hladnjak je bio rijetkost, danas svako domaćinstvo ima bar dva, za klimatizacijske uređaje nismo znali, danas su posvuda, stupanj automobilizacije se uvišestručio…).

Glavni izvor za sve te energetske potrebe su fosilna goriva koja daju 85-90 % energije. Među njima je naznačajnija nafta (35-36 %), dok su ugljen i plin podjednako zastupljeni. (Nešto drukčije vrijednosti u nekim izvorima posljedica su drukčije metodologije, odnosno uključivanja nekomercijalnih izvora – ugl. spaljivanja drva, biljnih ostataka, otpada). Gotovo 8 % energije potječe iz nuklearnih elektrana (dakle, još jedan neobnovljivi izvor), dok se na obnovljive izvore odnosi tek 3,3 %. A upravo se na obnovljive izvore računa kao na rješenje budućih energetskih potreba čovječanstva. Jedan od glavnih argumenata je je njihova raznolikost, potpuno suprotna današnjoj dominaciji fosilnih goriva. Ali postoje i ograničenja: istraživanja njihovog korištenja su dugotrajna i skupa, a glavnina njihove današnje primjene svodi se na proizvodnju električne struje.

Hidroenergija

Kao što je poznato, hidroenergija je daleko najznačajniji obnovljivi izvor energije, jedini koji danas ima komercijalno značenje. Treba, međutim, malo rasvijetliti romantičnu predodžbu o hidroenergiji kao idealnom izvoru energije koji ne treba gorivo pa je jeftin, kod čijeg se korištenja ne ispuštaju nikakve štetne tvari pa je potpuno neškodljiv za okoliš i čiji potencijali mogu pokriti naše rastuće potrebe za energijom. Činjenica jest da je u posljednjih 30-ak godina proizvodnja energije u hidroelektranama gotovo utrostručena, ali je time udio hidroenergije u svjetskoj energetskoj potrošnji povećan samo s 2,2 % na oko 3,3 %. (U nuklearnim je elektranama u istom razdoblju proizvodnja povećana gotovo 100 puta, a udio 80 puta!). Tako je zbog toga jer korištenje hidroenergije ima svoja ograničenja. Ne može se koristiti posvuda jer podrazumijeva obilje brzotekuće vode, a poželjno je i da je ima dovoljno cijele godine, jer se električna struja ne može skladištiti. (Točnije: može u akumulatorima, ali su mogućnosti ograničene, to ima visoku cijenu, a i ekološki nije baš bezopasno). Da bi se poništio utjecaj oscilacija vodostaja grade se brane i akumulacijska jezera. Ali ta velika ulaganja narušavaju početnu nisku cijenu energije. Velike akumulacije mogu uzrokovati poremećaje u okolišu (promjena razina podzemnih voda i posljedice koje iz toga proizlaze), često se potapaju vrijedne poljoprivredne površine i kulturno-povijesni spomenici, potrebno je preseliti stanovništvo i dr. Taloženje materijala koji rijeka nosi zatrpava jezera smanjujući im kapacitet, a čišćenje sedimenata stvara daljnje troškove. Opće su poznati problemi i negativni utjecaji koje je donijela gradnja Asuanske brane, a upravo su pretpostavljeni ekološki utjecaji glavni razlog zašto se Svjetska banka povukla iz sufinanciranja kineskog mega-projekta Tri klanca. Pored toga, akumulacije predstavljaju opasnost od pucanja brane, bilo zbog npr. potresa ili terorističkog čina – svi se još sjećamo (srećom neuspješnog) miniranja brane Peručkog jezera.

Konačno, hidroenergetski potencijali nisu beskrajni. Procjenjuje se da je iskorišteno oko 25 % svjetskog potencijala, dakle proizvodnja se može povećati oko 4 puta. Međutim, i potpuna iskorištenost zadovoljila bi samo 80 % današnjih potreba za električnom energijom. Većina neiskorištenog potencijala nalazi se u nerazvijenim zemljama, što je povoljno jer se u njima očekuje znatan porast porošnje energije. Najveći projekti, planirani ili započeti, odnose se na Kinu, Indiju, Maleziju, Vijetnam, Brazil, Peru… Rastuća potreba za energijom pri tome često preteže nad brigom o utjecajima na okoliš, a dimenzije nekih zahvata nameću dojam da je njihovo izvođenje ne samo stvar energije nego i prestiža.

Morske mijene

Energija plime i oseke jedan je od onih izvora čija energija ne potječe od Sunčeve radijacije, nego od gravitacijske sile Mjeseca i Sunca. Na nekim obalama razlika razine mora za plime i oseke može biti 10 ili više metara što predstavlja određeni energetski potencijal. U osnovi, korištenje energije plime i oseke slično je korištenju hidroenergije: energija nadolazeće vode pokreće turbinu, koja pokreće elektrogenerator i tako proizvodi električnu energiju. U stvarnosti, stvari ipak nisu sasvim jednostavne. Da bi plimni val imao veću kinetičku energiju i ovdje se gradi određena vrsta “akumulacije”. Neki zaljev (obično estuarij) pregradi se branom iza koje se “nagomilava” more, a zatim se kroz propuste usmjerava na turbine. Ako su turbine dvosmjerne, sličan postupak može se ponoviti i pri povlačenju mora, samo sada voda ostaje “zarobljena” s kopnene strane brane. Tehnologija ipak ima neka ograničenja: proizvodnja struje nije kontinuirana, nego se ritmički prekida u razdobljima akumulacije.

Alternativni način korištenja odnosi se na lokciju elektrana u morskim tjesnacima gdje se zbog kanaliziranja plimnog vala povećava njegova energija, a da pogon generatora koristile bi se podvodne turbine slične kao kod vjetroelektrana. Na isti način nastoji se iskoristiti i energija morskih struja, ali je ta tenologija još u povojima.

Slabost ovog izvora je i u ograničenosti lokacija koje zadovoljavaju uvjete i još uvijek nedovoljno razvijena tehnologija, visoka cijena gradnje, pa time i dobivene energije, kolizija s prometnim potrebama i dr. Ipak, istraživanja se provode u mnogim zemljama. Najpoznatija je svakako elektrana na ušću rijeke Rance u Francuskoj izgrađena 1960-ih koja još uvijek radi. Rusija je izgradila malu elektranu kod Murmanska, Kanada u zaljevu Fundy, Kina nekoliko elektrana, obavljani su pokusi na ušćima rijeka Severn i Mersey u UK, ali niti jedna od tih zemalja nije ostvarila značajan napredak.

Energija valova

Energija valova jest oblik transformirane Sunčeve energije: stvaraju ih vjetrovi koji nastaju kao posljedica razlika u tlaku zraka, a te razlike nastaju zbog različitog zagrijavanja pojedinih dijelova Zemljine površine. Stalni (planetarni) vjetrovi uzrokuju stalnu valovitost na određenim područjima i to su mjesta na kojima je moguće iskorištavanje njihove energije. Međutim, blizu obale valovi slabe, a gradnja podalje od obale je znatno skuplja. Javlja se i problem prijenosa energije (trškovi, gubici). Iako su tijekom 70-ih i 80-ih godina provođena mnoga ispitivanja, sponzorirana od vlada ili industrijskih korporacija, rezultati su dospjeli tek do prototipova i demonstracijskih uređaja.

Geotermalna energija

Geotermalna energija odnosi se nakorištenje topline Zmljine unutrašnjosti, dakle također ne potječe od Sunca. Da bi se ta energija iskoristila, razvijene su mnoge tehnologije, ali pojednostavljeno možemo izdvojiti dva osnovna načina: izravno i neizravno. Izravno korištenje znači korištenje vruće vode koja izbija (ili s ispumpava) iz podzemlja. Ono može biti raznoliko: od korištenja u toplicama, za grijanje kuća ili staklenika, za pojedine postupke u industriji (npr. pasterizacija mlijeka, parenje drveta…). Indirektno korištenje geotermalne energije znači dobivanje električne struje. Ovdje se princip rada ne razlikuje bitno od klasičnih termoelektrana na ugljen ili mazut – razlika je samo u načinu na koji se dobiva vodena para. Ovisno o temperaturi vode (ili pare) u podzemlju razvijeno je nekoliko različitih tehnologija. Prednost ovog izvora energije je što je to jeftin, stabilan i trajan izvor, nema potrebe za gorivom, u pravilu nema štetnih emisija – samo vodena para, ali ponekad mogu biti i drugi plinovi. Slabosti proizlaze iz činjenice da je malo mjesta na Zemlji gdje se vrela voda u podzemlju nalazi na ne prevelikoj dubini – takva područja, tzv. geotermalne zone vezane su uz vulkanizam ili granice litosfernih ploča. Kako su to često i potresna područja sama gradnja postrojenja zahtijeva povećane troškove. Često su udaljena od naseljenih područja, pa se stvaraju troškovi prijenosa energije, a ponekad su zaštićena pa gradnja nije dopuštena (npr. NP Yellowstone). Usprkos tome, geotermalna energija je, nakon hidroenergije, najznačajniji obnovljivi izvor energije, nekoliko puta značajniji od energije vjetra, Sunca i morskih mijena zajedno. Među zemljama koje prednjače su SAD, Filipini, Meksiko, Japan.