Lekcija nemškega energetskega preobrata

Aktualni dogodki so razgalili evropsko odvisnost od ruskih energentov. To še posebej velja za nemško industrijo pridobivanja elektrike, ki je povezana v skupni evropski elektroenergetski sistem, zato to vpliva tudi na nas.

Nemška zunanja ministrica Annalena Baerbock je zadržano ukrepanje nemške vlade pri sprejetju gospodarskih sankcij proti Rusiji opravičevala s posledično »veliko kolateralno škodo za malega človeka v Rusiji«. Kasneje je dodala, da bi lahko v Nemčiji ugasnile luči, saj »50 odstotkov uvoza črnega premoga prihaja iz Rusije, če tega nimamo, premogovne termoelektrarne v Nemčiji ne morejo obratovati«. In še: »Ni nujno odgovornost zelenih, da smo še vedno pri premogu.«

Za razumevanje razlogov, zakaj se Nemčija otepa sankcij proti Rusiji in kdo je za to odgovoren, je potrebna podrobnejša analiza. V središču je nemška okoljska politika: ozreti se je treba dvajset let v preteklost. Leta 2001 se je nemška vlada pod vodstvom takratnega kanclerja Gerharda Schröderja v koaliciji s stranko zelenih odločila, da bo zaprla vse svoje jedrske elektrarne, kasneje tudi termoelektrarne, primanjkljaj elektrike pa bo nadomestila z obnovljivimi viri. Za proces odstopa od uporabe fosilne in jedrske energije in uporabo obnovljivih virov v Nemčiji uporabljajo izraz Energiewende ali energetski preobrat. Rezultat naj bi bila predvsem manjša proizvodnja ogljikovega dioksida kot stranskega produkta pridobivanja elektrike iz fosilnih virov in večja varnost zaradi neuporabe jedrskih elektrarn.

Nemčija se je pred dvajsetimi leti odločila za energetski preobrat, s katerim naj bi zmanjšali izpuste toplogrednih plinov. FOTO: Shutterstock

Kaj pravijo številke

Za razumevanje smisla oziroma nesmisla energetskega preobrata si je treba natančneje ogledati številke v povezavi s pridobivanjem elektrike. Nemška poraba elektrike v zadnjem tisočletju niha med 500 in 540 teravatnimi urami na leto. Leta 2001, ko se je Nemčija odločila za energetski preobrat, je proizvedla 62 odstotkov elektrike v termoelektrarnah na premog ali plin, 30 odstotkov v jedrskih elektrarnah, 4 odstotke v hidroelektrarnah ter prav toliko iz vetra in fotovoltaike. Do leta 2022 so skladno s politiko energetskega preobrata zaprli 16 od 19 delujočih jedrskih elektrarn, danes obratujejo še trije izmed najzmogljivejših jedrskih reaktorjev, ki pa naj bi jih ugasnili konec letošnjega leta. Za zamenjavo so zgradili večje število vetrnih in sončnih elektrarn ter nekaj novih termoelektrarn na plin in eno na premog. Leta 2020, za katero so na voljo podatki, je bila električna proizvodnja razdeljena na 37 odstotkov elektrike iz premoga in plina, 27 iz vetra, 13 iz jedrske energije, 10 iz fotovoltaike in 4 odstotke iz hidroenergije. Pomemben podatek je tudi, koliko ogljikovega dioksida se v povprečju iz vseh elektrarn v državi sprosti na proizvedeno kilovatno uro. Leta 2001 se je iz nemških sprostilo 573 gramov ogljikovega dioksida na kilovatno uro, leta 2020 pa 311 g CO₂/kWh.

Zmanjšanje izpustov se zdi na prvi pogled precejšnje, toda poglobiti se je treba v podrobnosti. Sproščena količina ogljikovega dioksida na kilovatno uro je odvisna od nabora vseh tipov elektrarn, ki jih določena država uporablja za pridobivanje elektrike. Pri teh vrednostih so upoštevane emisije, ki nastanejo v celotnem življenjskem ciklu delovanja posameznega tipa elektrarne, torej tiste, potrebne za gradnjo, obratovanje in razgradnjo. Maloogljični viri so po vrsti hidroelektrarne in jedrske elektrarne s 6 grami CO₂/kWh, vetrne elektrarne s 7 grami CO₂/kWh in sončne z 8 grami CO₂/kWh. Sledijo elektrarne z velikimi izpusti, to so termoelektrarne na plin s 410 grami CO₂/kWh in tiste na premog z 820 grami CO₂/kWh. Vrednosti veljajo le okvirno za vse tipe ene vrste elektrarn, starejše premogovne elektrarne, na primer, proizvajajo celo več kot 1000 gramov CO₂/kWh, tudi maloogljični viri lahko imajo nekaj višje vrednosti, a za orientacijo so zgornje številke dovolj natančne.

Nemci so od začetka energetskega preobrata za prestrukturiranje električnega sektorja porabili okoli 500 milijard evrov. Za lažjo predstavo ta znesek preračunajmo na število prebivalcev Slovenije, kar bi primerljivo za Slovenijo torej znašalo okoli 12 milijard evrov oziroma ceno šestih elektrarn Teš 6! Posledica tega vložka je zmanjšanje izpustov ogljikovega dioksida v Nemčiji za 46 odstotkov, kar se zdi spodbudno, a je v resnici glede na vložek precej skromno.

V sosednji Franciji so namreč elektrarne v istem letu 2020 izpustile v ozračje le 51 gramov CO₂/kWh, na Finskem 69, na Danskem pa 109 gramov CO2/kWh. Od velikih zahodnoevropskih gospodarstev se je slabše kot Nemčija odrezala le Nizozemska s 328 grami CO₂/kWh. Slovenija je z 218 grami CO₂/kWh ozračje z ogljikovim dioksidom onesnaževala precej manj kot Nemčija. Za primer navedimo še zmanjšanje izpustov iz slovenskih elektrarn za isto obdobje (2001–2020), to je znašalo 43 odstotkov od leta 2001, ko so slovenske elektrarne v povprečju proizvedle 383 gramov CO₂/kWh. Paradoksalno je, da so se pri nas izpusti zmanjšali podobno kot v Nemčiji večinoma zaradi gradnje Teša 6, ki danes sicer velja za tehnologijo z najvišjimi dopustnimi izpusti, zamenjal pa je stare bloke šoštanjske termoelektrarne, ki so ozračje obremenjevali še bolj. Pri tem naj poudarimo še, da je imela Nemčija lažjo nalogo za relativno zmanjšanje izpustov kot Slovenija, saj je začela pri višji vrednosti in bi ob uporabi razpoložljivih tehnologij izpuste lahko zmanjšala na enako absolutno raven kot Slovenija in torej procentualno bolj kot Slovenija.

Problem vetrnih elektrarn je nestanovitnost vetra, poleg tega ustrezna tehnologija za shranjevanje elektrike, pridobljene iz vetra ali sonca, ne obstaja. FOTO: Shutterstock

Nestanoviten veter in posledice ustavitve jedrskih elektrarn

Nemčija kljub velikanskim vlaganjem v vetrne in sončne elektrarne caplja na repu zahodnoevropskih držav glede izpustov ogljikovega dioksida, za kar je odgovoren trenuten nabor njihovih elektrarn. Inštalirana moč nemških vetrnih elektrarn je tolikšna, da bi ravno pokrila njihovo porabo v primeru, da bi pri idealni hitrosti vetra obratovale s polno močjo. Njihova razpoložljivost pa je bila leta 2020 okoli 24-odstotna, kar je sicer pričakovano. Večji problem je, da je veter nestanoviten, občasno ga je dovolj za zagotavljanje skoraj vseh potreb po elektriki, potem pa lahko za nekaj dni pade proizvodnja v celotni državi na desetino te vrednosti. Inštalirana moč nemških sončnih elektrarn je podobna vetrnim, a je razpoložljivost nekoliko pod 10 odstotki, v tej številki je zajeto tudi dejstvo, da ponoči ne obratujejo. Nemčija je v brezvetrnih oblačnih dnevih tako vezana na izdatno uporabo termoelektrarn. To se ne bi spremenilo niti ob nekajkratnem povečanju kapacitete sončnih in vetrnih elektrarn, saj tehnologija za shranjevanje elektrike za celotno državo več kot na ravni krajših dnevnih nihanj ne obstaja. Tudi zato so zadnjo veliko evropsko termoelektrarno na premog dali v pogon v Nemčiji leta 2020, njena moč za več kot polovico presega tisto v Tešu 6. Plinske elektrarne pa so potrebne za izravnavo velikih dnevnih nihanj v proizvodnji od vetra in sonca.

Eden od pomembnih razlogov za izstop Nemčije iz jedrske opcije je bila nesreča v Fukušimi leta 2011. Malo pred njo so nemški politiki razmišljali o anulaciji tega izstopa, nekaj mesecev po nesreči pa so ga ponovno potrdili, tudi pod pritiskom zelene stranke, ki je na tej temi gradila svoj politični kapital. Ta odločitev je neposredno vplivala na zdravje ljudi v Nemčiji. Zaradi zaprtja velikega dela jedrskega sektorja in ker vsi obnovljivi viri v nobenem trenutku ne morejo zagotoviti popolne oskrbe z električno energijo, je primanjkljaj elektrike iz jedrskih elektrarn neposredno pomenil večjo proizvodnjo v termoelektrarnah na premog. Na kratko omenimo, da tako hidroelektrarne kot vetrne, jedrske in sončne elektrarne med obratovanjem v ozračje ne izpuščajo drugih izpustov, kot so prej omenjene količine ogljikovega dioksida, oziroma so ti zanemarljivi, v nasprotju s tem pa plinske in predvsem premogovne termoelektrarne dodatno izpuščajo v ozračje še žveplove in dušikove okside ter prašne delce, ki vsi prispevajo k boleznim, predvsem boleznim dihal. Natančne ocene zdravstvenih posledic se razlikujejo, gotovo pa je, da je vdihavanje omenjenih izpustov iz premogovnih termoelektrarn škodljivo. Tako je v več študijah ocenjeno, da predčasno zaprtje jedrskih elektrarn v Nemčiji trenutno povzroča okoli 1100 prezgodnjih smrti na leto zaradi omenjenih bolezni. Za primerjavo navedimo, da je uradno ocenjeno število smrtnih žrtev kot posledice sevanja pri nesreči v japonski jedrski elektrarni v Fukušimi med civilnim prebivalstvom nič, umrl je en delavec v elektrarni.

Jedrska elektrarna v Grundremmingnu je ena izmed treh, ki so prenehale delovati konec lanskega leta. FOTO: Shutterstock

Možne drugačne rešitve

Nemčija je imela pred dvajsetimi leti za zmanjšanje izpustov ogljikovega dioksida na voljo tudi druge scenarije. Hidroenergetski potencial je zaradi nižinske lege države skoraj v celoti izkoriščen. Preostala danes razpoložljiva tehnologija so jedrske elektrarne in Nemčija bi lahko leta 2001 ubrala francosko pot in se odločila vlagati v jedrske namesto v vetrne in sončne elektrarne. Cene novih jedrskih elektrarn so zelo različne, gibljejo se od 2800 do 8500 evrov za kilovat inštalirane električne moči. Povprečna cena v državah OECD je okoli 5000 evrov. Za oceno pri tem lahko vzamemo novo jedrsko elektrarno Olkiluoto 3 na Finskem, ki je decembra 2021 začela poskusno obratovati; ta elektrarna je stala 6870 evrov za kilovat inštalirane električne moči. Pri gradnji so sicer nastajale precejšnje zamude, saj je šlo za prvo elektrarno nove generacije v Evropi, kar je na koncu povzročilo tudi dvig cene, ki je bila nad povprečjem.

Natančno ceno in čas gradnje jedrske elektrarne je težko napovedati, a kljub temu vzemimo, da bi lahko Nemčija gradila elektrarne po ceni, ki ne bi bila višja od 8000 evrov za kilovat inštalirane električne moči, in bi z intenzivno gradnjo začela leta 2001. V tem primeru bi ob vložku 500 milijard evrov, kolikor je sicer do zdaj stal energetski preobrat, lahko zgradila za najmanj 62 gigavatov jedrskih elektrarn, kar bi ob nadaljnjem obratovanju takrat delujočih jedrskih elektrarn pomenilo, da bi lahko danes vso elektriko pridobila iz jedrskih elektrarn in obstoječih hidroelektrarn ter je več kot četrtino še izvozila, oziroma namesto izvoza del porabila tudi za električno mobilnost ali ogrevanje, in tako zmanjšala izpuste na teh dveh področjih. Pri tem bi lahko zaprla vse termoelektrarne na plin in premog. Prednosti takega scenarija bi bilo kar nekaj, izpusti ogljikovega dioksida bi padli na raven Francije oziroma v popolni izpeljavi jedrskega scenarija še veliko nižje, morda pod 20 gramov CO₂/kWh, in izpustov žveplovih in dušikovih oksidov ter prašnih delcev ne bi bilo več. Poleg tega je jedrska energija neodvisna od vremenskih vplivov, zaradi česar ne bi bilo tako velikih dnevnih nihanj v proizvodnji elektrike kot sedaj, kar je velik izziv za elektrodistribucijsko omrežje. Treba je zapisati, da je natančna analiza različnih scenarijev sicer bolj zapletena, saj je treba upoštevati dnevna nihanja potreb po električni energiji, dnevni uvoz in izvoz elektrike, obratovalne stroške, zmogljivost elektrodistribucijskega omrežja, možnost naročila večjega števila jedrskih elektrarn v kratkem roku in še več drugih dejavnikov, a v grobem zgornje ocene držijo.

Nemčija se je za svojo energetsko pot odločila predvsem na podlagi čustev, ki so jih podpihovali tudi politiki, nepomemben pa ni bil niti vpliv interesnih lobijev, kot so izvozniki plina. Po dvajsetih letih lahko ugotovimo, da je nemški energetski preobrat zelo drag, vendar precej neučinkovit pri zmanjšanju izpustov ogljikovega dioksida in za zdravje škodljivih snovi iz termoelektrarn na premog, v zadnjem času pa se je izkazalo, da je tudi glede zunanjepolitičnih interesov problematičen.

Odvisnost od Rusije

Zanimivo je pogledati še preplet politike in osebnih interesov. Pobudnik preobrata je bil predhodnik Angele Merkel, nekdanji kancler Gerhard Schröder. Danes je jasno, da je tudi njegova energetska politika propagiranja vetrne in sončne energije ter jedrskega izstopa naredila Nemčijo skoraj življenjsko odvisno od ruskega premoga in plina, od tam dobijo 55 odstotkov plina in polovico črnega premoga. Nemška plačila Rusiji samo za plin presegajo 20 milijard evrov na leto, večino plina sicer porabijo za ogrevanje in industrijo, 15 odstotkov za pridobivanje elektrike. Schröder je tik po odhodu iz kanclerske palače postal predsednik upravnega odbora pri podjetju Nord Stream AG, ki je v večinski lasti največjega ruskega podjetja za distribucijo plina​ Gazproma. Poleg drugih visokih funkcij v ruskih plinskih podjetjih, ki jih je opravljal od takrat, je bil Schröder v začetku februarja nominiran za člana upravnega odbora v Gazpromu.

Še enkrat si poglejmo številke za mnenje o izjavi nemške zunanje ministrice in odgovornosti njene stranke, ki je bila leta 2001 koalicijska partnerica Schröderjeve stranke, glede odvisnosti Nemčije od ruskega plina in premoga. Če bi Nemčija zgolj ohranila svoje jedrske elektrarne, bi lahko iz njih pridobila dodatno šestino vse potrebne elektrike, kar bi pomenilo, da bi se lahko odpovedala vsem plinskim elektrarnam in tudi tretjini termoelektrarn na premog oziroma tema dvema viroma v kakšnem drugem razmerju. S tem bi se odvisnost nemških elektrarn od ruskih energentov občutno zmanjšala, pri čemer bi bil takšen scenarij brezplačen. Odgovornosti nemške energetske politike za trenutno odvisnost Nemčije od ruskih energentov tako ne moremo spregledati.

Pozno spoznanje

Zaustavitev nemških jedrskih elektrarn je skoraj zaključena. Konec decembra 2021 so bile zaustavljene tri elektrarne s skupno močjo več kot 4 GW, kar je moč skoraj šestih elektrarn tipa NEK in je dovolj za preskrbo z električno energijo za dve Sloveniji. Vse tri elektrarne bi lahko obratovale vsaj še 23 let. Zaustavitev še preostalih treh, podobnih, jedrskih elektrarn je bila do nedavnega načrtovana za konec letošnjega leta. Preteklo nedeljo, 27. februarja, pa je nemški minister za gospodarstvo in podnebne aktivnosti ter podpredsednik nemške vlade Robert Habeck izjavil, da bo »ministrstvo proučilo vprašanje, ali lahko razveljavimo zaustavitev preostalih jedrskih elektrarn«. Dodal je, da vprašanja »ideološko ne bi zavrnil«. Gre za politika stranke zelenih, ki je še pred kratkim dosledno zavračal takšno možnost in tudi na tem gradil politično kariero.

Četudi bi politika to želela, ni nujno, da se bo zgodilo. Načrtovanje obratovanja jedrske elektrarne namreč poteka za več let vnaprej, treba je zagotoviti gorivo, opraviti varnostne študije, kar zahteva čas. Zaradi tega za zdaj celo lastniki preostalih nemških jedrskih elektrarn v izjavah zavračajo možnost podaljšanja obratovanja. Ponovni zagon pred dvema mesecema zaustavljenih elektrarn pa bi bil še bolj zahteven. Če bi Nemčija svoje jedrske in termoelektrarne opuščala v obratnem vrstnem redu, bi do danes nemško elektrogospodarstvo v atmosfero spustilo vsaj za pol milijarde ton manj ogljikovega dioksida. Tudi bolezni dihal, kot posledice izpustov iz premogovnih termoelektrarn bi bilo veliko manj.

------------------------------

Prof. dr. Igor Lengar je raziskovalec na odseku za reaktorsko fiziko na Institutu Jožef Stefan in predavatelj na Fakulteti za energetiko Univerze v Mariboru. Je član upravnega odbora evropske agencije za ITER, največji fuzijski reaktor, ki ga gradijo v Franciji.