Кой е най-добрият източник на енергия?

Анализ на Боян Рашев, sustainability.bg

Все по-често обществената дискусия гравитира около въпроса:

„Кой е най-добрият източник на енергия?“

Горе-долу от началото на 21 век много хора смятат, че са намерили отговора в:

„100%-ВЕИ или само възобновяеми енергийни източници!“

Това е толкова широко разпространено, че днес се чува от почти всяка най-висока трибуна в света, като се започне от влиятелни научни списания, медии и неправителствени организации, срещите на върха на ООН, годишната среща на големия бизнес в Давос и се стигне до обещанията и политиките на компаниите и правителствата по света и най-вече Европа.

Гореописаното единение е плашещо поради много причини, но тук ще акцентирам само върху връзката му с реалността или по-скоро ужасяващата липса на такава. Това ясно се вижда на долната фигура, която показва няколко неоспорими факта: а) енергийното потребление неумолимо расте; б) фосилните горива (нефт, газ и въглища) заемат 80% и този дял не намалява и в) енергийните ни източници стават все по-разнообразни, тоест очевидно няма един „най-добър“.

Фигура 1. Световно потребление на първична енергия, 1800-2017 г.

За всеки разумен човек е ясно, че различните енергийни източници имат предимства и недостатъци в различни приложения и накрая всяка страна или област ползва микс, който най-добре пасва на локалните физикогеографски и социално-икономически условия и нуждите на потребителя.

Биомасата дълго време е била основен енергиен източник за човечеството. И днес все още се ползва за отопление и готвене на много места – точно там е и най-мръсният въздух по света. Енергийната й плътност е толкова ниска, че не е ефективен източник за производство на електричество. Но най-големият проблем на биомасата е невъзможността да се възпроизвежда достатъчно бързо, за да задоволи непрестанно растящия световен енергиен глад.

Въглищата си остават най-евтиният източник за контролируемо и надеждно производство на ток в големи количества почти навсякъде по света. Неслучайно, в исторически план те захранват всяка индустриална революция по света – от Англия през 19-ти век, през Германия, САЩ, Русия, Япония, Китай до Индия днес и Африка утре. Да, добивът и изгарянето им водят до значими екологични въздействия, но в отнoсително по-слабо развити икономики това не е от водещо значение. Освен това, в много страни въглищата са единственият значим местен енергиен ресурс, а енергийната независимост никога не е била и няма да бъде тривиален въпрос.

Нефтът има много висока енергийна плътност – 1 кг. нефт съдържа енергията, която може да се складира в 15 кг. литиево-йонна батерия. Освен това лесно се складира и транспортира – резервоар на кола струва хиляда пъти по-малко от батерия. Това го прави незаменим в транспорта – автомобили, камиони, кораби и самолети се движат, използвайки някаква форма на преработен нефт. Обаче държи цената му висока и ограничава употребата за ток или топлина.

Ядрената енергия има несравнимо голяма енергийна плътност – от единица гориво произвежда хиляди пъти повече енергия от всеки друг източник. Идеална база за всяка електроенергийна система е, но е много сложна за спиране и пускане и затова не може да отговори на изменчивия характер на потреблението. Може да бъде изключително чиста и безопасна, но това изисква отлично управление, което не може да бъде гарантирано винаги и навсякъде. Публичният й имидж е почти необратимо унищожен в някои ключови страни.

Хидроенергията е страхотен източник, който може да се ползва както за базова, така и за пикова енергия. Обаче напълно зависи от наличния ресурс, както и от капризите на времето – мисля, че точно в момента ясно го осъзнаваме. Освен това нужната инфраструктура за голямо производство е с гигантски мащаби и буквално унищожава природата на много реки и езера. Геотермалната енергия, отпадъците, приливите и отливите също имат своя принос, но той е локален и с ограничен мащаб.

Слънчевата и вятърната енергия са любимците на активистите и политиката, които вярват в 100%-ВЕИ. Все повече поевтиняват и намират множество приложения – от базовото затопляне на вода, през автономно захранване на инсталации, отдалечени обекти, къщи, минни комплекси, цели острови, до гигантски заводи за обезсоляване на вода. Но и те са силно зависими от наличния ресурс – слънчево греене или средна скорост на вятъра. Най-големите им недостатъци обаче са изключително ниската енергийна плътност и абсолютната непредсказуемост на производството – не могат да гарантират и един ват енергия във всеки един момент. Малко хора си дават сметка колко критично, разрушително и скъпо е това за енергийната система.

Електричеството не е енергиен източник, а по-скоро форма на пренос на енергия, която се произвежда от гореизброените източници. Първата електроцентрала стартира работа преди 140 години, но днес делът на електричеството в крайното енергийно потребление на световно ниво е само 20% и едва крета нагоре. За това има много причини. Тъй като няма ефективен начин да се складира и пренася надалеч – токът е вързан към жицата, а загубите са функция на разстоянието – електричеството е и ще си остане локална стока за ограничен брой приложения. Наличните технологии за съхранение на ток в батерии са безкрайно далеч от нужните мащаби. И най-вероятно ще си останат там.

Неслучайно оставих природния газ най-накрая. Въпреки, че всички говорят за ВЕИ-революция, последните няколко години газът привлича лъвския пай от енергийните инвестиции по света. Той завладява планетата, защото е чист, надежден, ефективен, отделя по-малко парникови емисии от въглищата (2-3 пъти) и нефта (-30%) и намира директно приложение навсякъде – електричество, отопление, транспорт, индустрия. Газовите централи могат да работят както за базова енергия, така и за регулиране на мрежата и пикова енергия. Няма по-ефективен енергиен източник за отопление от газа. Целият транспорт може да мине на газ и навлизането му там вече е в ход. Докато бе вързан към тръбите, нямаше потенциал за глобална търговия, но днес кораби, влакове, камиони и инсталации за втечняване и регазификация, които я правят възможна, никнат като гъби след дъжд. Цените все повече се стабилизират на такова ниво, че в страни като САЩ даже въглищата стават неконкурентни. Добивът и потреблението растат главоломно. Ресурсите и запасите са гигантски и растат даже още по-бързо. А ако в сметките добавим и газовите хидрати по морското дъно, се оказва, че имаме енергия за хилядолетия напред, вкл. в България. Тя обаче не е „въглеродно-неутрална“.

Та най-краткият и реалистичен отговор на въпроса за най-добрия енергиен източник е:

„Няма такъв! Имаме нужда от толкова много енергия за толкова различни приложения, че щем не щем ще използваме всичко, до което можем да се докопаме. „100%-каквото и да е“ е утопия, която ще ни струва твърде скъпо.“

Газът все повече ще доминира, но няма абсолютно никакъв шанс, нито смисъл, да навлиза в приложенията на другите източници, ако те вършат определена работа по-надеждно, евтино или чисто.

Графиката на световното енергийно потребление, 80% от което се осигурява от фосилните горива, ясно показва, че от колкото и висока трибуна да са отправени, призивите за „спешна декарбонизация“ в следващите 10-20 години си остават безсмислени. Просто няма как да стане!

Далечното бъдеще може и да принадлежи на тока, батериите, водорода или термоядрения синтез – никой не може да знае. Дотогава можем да използваме ВЕИ за много неща, но най-големият дял на ръста ще дойде от газа. А ние в България не сме готови да се възползваме!