Μεγεθύνοντας την κλίμακα των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας

Janet L. Sawin & William R. Moomaw

Ορισμένοι αναλυτές καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι μόνο τεράστιες εγκαταστάσεις όπως αυτές της πυρηνικής ενέργειας, υδροηλεκτρικές μονάδες μεγάλης κλίμακας ή μεγάλα θερμοηλεκτρικά εργοστάσια άνθρακα σε συνδυασμό με τη δέσμευση και αποθήκευση άνθρακα μπορούν να καλύψουν τις διαρκώς αυξανόμενες παγκόσμιες ενεργειακές ανάγκες. Η ανανεώσιμη ενέργεια, αναφέρει ο αντίλογος, είναι πολύ μικρής κλίμακας και πολύ διασκορπισμένη για να μπορέσει να έχει μια σημαντική συνεισφορά στην παραγωγή ενέργειας. Ωστόσο η εμπειρία με τις ανανεώσιμες πηγές στη Γερμανία και αλλού αποδεικνύει το αντίθετο, όπως περιγράφεται στην επόμενη ενότητα.

Επιπλέον, τα μεγάλα έργα δεν μπορούν να παράγουν καθόλου ενέργεια έως την ολοκλήρωση της κατασκευής τους, κάτι που μπορεί να κρατήσει μεγάλο χρονικό διάστημα. Σκεφτείτε, για παράδειγμα, ότι μια ενεργειακή εγκατάσταση 1.000 μεγαβάτ χρειάζεται περίπου 10 χρόνια για να ολοκληρωθεί. Αν όλα πάνε καλά και λειτουργήσει με όλη τη δυναμικότητά της τον ενδέκατο χρόνο, θα παράγει σχεδόν 8,8 εκατομμύρια μεγαβατώρες ηλεκτρισμού εκείνη τη χρονιά. Τώρα σκεφτείτε να ξεκινήσει την ίδια χρονική στιγμή η κατασκευή μιας υπομονάδας που θα παράγει σε ετήσια βάση το ένα δέκατο της ηλεκτρικής ενέργειας (δηλαδή 100 MW) σε σχέση με την προαναφερόμενη μεγάλη εγκατάσταση, αλλά που αρχίζει να παράγει ενέργεια στο τέλος του πρώτου χρόνου.

Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται κάθε χρόνο έως ότου 10 μικρές υπομονάδες έχουν κατασκευαστεί και τεθεί σε λειτουργία, μία κάθε χρόνο για μια περίοδο 10 ετών. Αν κάθε μία λειτουργεί σε πλήρη δυναμικότητα, τότε μέχρι το τέλος του ενδέκατου χρόνου οι μικρές υπομονάδες θα έχουν παράγει σχεδόν πέντε φορές την ενέργεια που παράγει η μεγάλη μονάδα τον πρώτο χρόνο λειτουργίας της, ενώ μετά από αυτό το χρονικό σημείο οι δύο εγκαταστάσεις (εγκατάσταση των 1.000 MW και 10 μικρές μονάδες των 100 MW) θα παράγουν την ίδια ποσότητα ετησίως.

Υπάρχουν αποδεδειγμένα πλεονεκτήματα στην κατάτμηση σε υπομονάδες, όσον αφορά στη μεγέθυνση της κλίμακας της παραγωγής, ακόμη και με ορυκτά καύσιμα. Το μεγαλύτερο μέρος της δυναμικότητας της θερμικής ηλεκτρικής ενέργειας της Βόρειας Αμερικής τα τελευταία δέκα χρόνια προέρχεται από στροβίλους που λειτουργούν με φυσικό αέριο για πολλούς λόγους: έχουν γίνει εξαιρετικά αποδοτικοί, το κόστος τους ανά μονάδα είναι χαμηλό χάρη στις οικονομίες κλίμακας, μπορούν να λειτουργήσουν γρήγορα σε υπομονάδες των 50–100 MW και επιπλέον μπορούν να εγκατασταθούν μέσα σε ένα μόνο χρόνο. Η γρήγορη εγκατάσταση σημαίνει χαμηλό κόστος δανεισμού, καλύτερος σχεδιασμός και άμεση παραγωγή ενέργειας μετά την εγκατάσταση. Κίνητρα κατά τη διαδικασία της απελευθέρωσης της αγοράς έχουν επίσης ενθαρρύνει την εγκατάσταση αυτών των μονάδων.

Το μέγεθος της εξέλιξης που απαιτείται είναι τεράστιο, αλλά ταυτόχρονα κάτι τέτοιο είναι εφικτό. Το 2007 η αιολική ενέργεια ήταν η μεγαλύτερη μεμονωμένη πηγή νέου εγκατεστημένου ενεργειακού δυναμικού στην Ευρώπη, ενώ στις Ηνωμένες Πολιτείες ήταν στη δεύτερη θέση, πίσω μόνο από το φυσικό αέριο. Σε παγκόσμιο επίπεδο, ακόμη και το νέο εγκατεστημένο δυναμικό των ηλιακών φωτοβολταϊκών συστημάτων ξεπέρασε αυτό της πυρηνικής ενέργειας εκείνη τη χρονιά. Μάλιστα, οι ανανεώσιμες τεχνολογίες συνεχίζουν να εξελίσσονται – για παράδειγμα, μια νέα τεχνολογία για τα φωτοβολταϊκά που παρουσιάστηκε το 2007 παρακάμπτει το πυρίτιο ως βασικό συστατικό, μπορεί να μειώσει τα κόστη κατά 75% και επιτρέπει αυξημένους ρυθμούς παραγωγής.

Επιπλέον, σε αυτή τη μετάβαση συμμετέχουν και άλλες χώρες, υποσχόμενες να ανεβάσουν ακόμη περισσότερο τους ρυθμούς ανάπτυξης για την κατασκευή και τη ζήτηση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Οι Ινδοί κατασκευαστές ανεμογεννητριών κατακτούν τόσο τους Ευρωπαίους και Βορειοαμερικανούς προμηθευτές όσο και τις αγορές, είναι μάλιστα σήμερα μεταξύ των πρώτων παγκοσμίως παραγωγών και εγκαταστατών ανεμογεννητριών.

Η Κίνα δεν συμμετείχε σχεδόν καθόλου στην αγορά των ανεμογεννητριών το 2004, αλλά κατατάχθηκε στην τρίτη θέση πίσω από τις ΗΠΑ και την Ισπανία όσον αφορά τις νέες εγκαταστάσεις το 2007. Παρομοίως, το 2003 η Κίνα κατασκεύασε 9 MW από φωτοβολταϊκές κυψέλες – μόλις το 1% του παγκόσμιου συνόλου. Ωστόσο μέχρι το 2007, σύμφωνα με κάποιες εκτιμήσεις, οι κινεζικές εταιρείες ξεπέρασαν την Ιαπωνία και την Ευρώπη και ηγούνται πλέον παγκοσμίως στην παραγωγή ηλιακών φωτοβολταϊκών συστημάτων. H Κίνα αναμένεται να είναι υπεύθυνη για τα δύο τρίτα της παγκόσμιας παραγωγής μέχρι το 2010.

Οι σημερινοί ρυθμοί ανάπτυξης δείχνουν ότι οι αιολικές και ηλιακές εγκαταστάσεις, καθώς και τα εργοστάσια βιομάζας, μπορούν να κατασκευαστούν με ρυθμούς που είναι συγκρίσιμοι με τα μεγάλης κλίμακας συμβατικά έργα παραγωγής ενέργειας. Την περίοδο 2002–2007, τα φωτοβολταϊκά αναπτύχθηκαν με ετήσιο μέσο ρυθμό που ξεπέρασε το 40% και ο ρυθμός ανάπτυξης της αιολικής ενέργειας έφτασε το 24%. Οι ετήσιοι ρυθμοί ανάπτυξης των φωτοβολταϊκών και της αιολικής ενέργειας έχουν στην πραγματικότητα επιταχυνθεί τα τελευταία χρόνια. Αν οι σημερινοί ρυθμοί ανάπτυξης συνεχιστούν, τότε η εκμετάλλευση του ανέμου θα παράγει περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια από ό,τι η πυρηνική ενέργεια το 2020.

Τέτοια τεράστια εγχειρήματα έχουν επιτύχει στο παρελθόν. Τα δημόσια έργα στις ΗΠΑ την περίοδο της Μεγάλης Ύφεσης, ο τεράστιος αριθμός των αεροπλάνων και των πολεμικών πλοίων που κατασκευάστηκαν για τους δύο παγκόσμιους πολέμους, καθώς και ο τεράστιος αριθμός των οχημάτων που κατασκευάζονται ετησίως αποτελούν μαρτυρία για τους πιθανούς ρυθμούς μεγέθυνσης.

Είναι θέμα καθορισμού προτεραιοτήτων και πολιτικής βούλησης στο να δημιουργηθούν αποτελεσματικές και μακροπρόθεσμες πολιτικές που να υποστηρίζουν μια νέα ενεργειακή οικονομία. Οι πηγές και οι δυνατότητες σίγουρα υπάρχουν. Σύμφωνα με μια εκτίμηση, αν τα δυο τρίτα της παραγωγής φορτηγών των ΗΠΑ ανακατευθυνόταν στην παραγωγή ανεμογεννητριών, τότε περίπου 100,000 MW αιολικής ενέργειας –η συνολική ισχύς που εγκαταστάθηκε παγκοσμίως μέχρι τις αρχές του 2008– θα μπορούσαν να παραχθούν ετησίως μόνο στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Φυσικά θα χρειαστεί η ενέργεια να απομακρυνθεί από την παραγωγή της μέσω της χρήσης ορυκτών καυσίμων. Αυτός είναι ένας λόγος για να χρησιμοποιήσουμε τον κύκλο εργασιών του φυσικού κεφαλαίου για να αντικαταστήσουμε παλαιότερα εργοστάσια όταν αυτά φτάνουν στο τέλος της ζωής τους. Όταν αντικαθίσταται η υπάρχουσα υποδομή, θα πρέπει να ανακτάται μέσω της ανακύκλωσης των υλικών όσο το δυνατόν περισσότερη ενέργεια είναι ενσωματωμένη στο τσιμέντο και το ατσάλι.

Η κατασκευή μεγάλου αριθμού εργοστασίων ηλιακής, αιολικής και γεωθερμικής ενέργειας, βιομάζας και άλλων ανανεώσιμων πηγών, θα απαιτήσει επίσης μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Ωστόσο οι περίοδοι κατά τις οποίες η ανανεώσιμη ενέργεια αναμένεται να γίνει ανταποδοτική μειώνονται, καθώς αυξάνεται η απόδοση.

Αυτά τα χρονικά διαστήματα είναι ήδη σχετικά σύντομα – τρεις με πέντε μήνες (ανάλογα με την ταχύτητα του ανέμου) για μια ανεμογεννήτρια και από ένα έως πέντε χρόνια για τους σύγχρονους ηλιακούς φωτοβολταϊκούς συσσωρευτές (ανάλογα με τα ηλιακά κύτταρα και την τοποθεσία), που έχουν μια διάρκεια ζωής κοντά στα 30 χρόνια. Μάλιστα, από τη στιγμή που θα ολοκληρωθούν οι περισσότερες ανανεώσιμες τεχνολογίες, δεν θα απαιτείται περισσότερη ενέργεια για την παραγωγή και μεταφορά καυσίμων προκειμένου αυτές να λειτουργήσουν.

Τέλος, η σημαντική βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης και η διαμόρφωση της παροχής βάσει της ζήτησης, που απαιτούνται και τα δύο και που είναι σήμερα εφικτά, σημαίνει ότι η αντικατάσταση των υπαρχόντων μονάδων παραγωγής ενέργειας με μικρότερες μονάδες ικανές να παρέχουν συγκρίσιμες ενεργειακές υπηρεσίες με λιγότερη ενέργεια, θα αυξηθεί τα επόμενα χρόνια.

Από το κεφάλαιο: Ένα ενεργειακό μέλλον με διάρκεια,

Janet L. Sawin & William R. Moomaw

Δαίμων της Οικολογίας,

τ. 98, 11/09