Energetska preobrazba – obnovljivi viri energije in njihova globalna revolucija

Obnovljivi viri energije so viri energije, ki se na naraven način nenehno obnavljajo in so na dolgi rok trajnostni.

Glavni obnovljivi viri energije vključujejo

Solarna energija: To je energija, ki izvira iz sončne svetlobe. Uporablja se lahko neposredno za ogrevanje vode ali prostorov, ali pa se lahko pretvori v električno energijo s pomočjo fotovoltaičnih celic (sončnih panelov).

Vetrna energija: Energija, ki se pridobiva s pomočjo vetrnih turbin, ki se vrtijo pod vplivom vetra. Velike vetrne farme so pogosto postavljene na območjih z močnimi in konstantnimi vetrovi.

Hidroenergija: To je energija, pridobljena iz gibanja vode, kot je pretok reke ali padec vode. Najpogostejša uporaba hidroenergije so hidroelektrarne, kjer se voda sprošča iz zadrževalnikov skozi turbine za proizvodnjo elektrike.

Biomasa: Rastlinska ali živalska snov, ki se lahko uporablja kot gorivo ali se pretvori v bioplin ali biodizel. Primeri vključujejo les, odpadke iz kmetijstva ali živalske odpadke.

Geotermalna energija: Energija, pridobljena iz toplote, shranjene pod zemeljskim površjem. Geotermalne elektrarne pretvarjajo to toploto v elektriko, medtem ko lahko manjši sistemi neposredno ogrevajo domove.

Energija morskih valov in plimovanja: To so oblike hidroenergije, ki izkoriščajo gibanje oceana. Energija valov izkorišča gibanje vodnih valov, medtem ko energija plimovanja izkorišča vertikalne premike vode zaradi gravitacijskih sil med Zemljo, Luno in Soncem.

Modra energija (ali osmozna energija): To je energija, ki se pridobi iz sotočja sladke in slane vode, na primer na mestu, kjer reka teče v morje.

Večina zgoraj naštetih obnovljivih virov energije proizvaja malo ali nič emisij toplogrednih plinov, kar jih naredi okolju prijazne in bistvene v boju proti podnebnim spremembam. S povečanjem zavedanja o potrebi po zmanjšanju našega ogljičnega odtisa se naložbe in razvoj teh tehnologij po vsem svetu hitro povečujejo.

Ali so obnovljivi viri čista energija?

Obnovljivi viri energije so pogosto opisani kot “čista energija” zaradi svoje sposobnosti proizvodnje elektrike z malo ali brez izpustov toplogrednih plinov ali drugih onesnaževal. Vendar pa je treba pojasniti razliko med izrazi “obnovljiv” in “čist”.

Obnovljiv vir energije pomeni, da se vir (npr. sončna svetloba, veter, voda) nenehno obnavlja v naravnem časovnem okviru in se ne more izčrpati, kot se to lahko zgodi s fosilnimi gorivi.

Čista energija se nanaša na energijo, ki proizvaja malo ali nič onesnaženja ali drugih negativnih vplivov na okolje. “Čistost” se lahko nanaša na odsotnost emisij toplogrednih plinov, kot tudi na odsotnost drugih škodljivih emisij, kot so onesnaževala zraka (npr. žveplov dioksid, dušikovi oksidi).

V večini primerov obnovljivi viri energije proizvajajo elektriko brez emisij toplogrednih plinov, zato se smatrajo za “čisto energijo”. Vendar pa imajo tudi obnovljivi viri energije nekatere okoljske vplive, ki jih je treba upoštevati:

• Hidroenergija: Velike hidroelektrarne lahko vplivajo na lokalne vodne ekosisteme in ribje populacije. Prav tako lahko zahtevajo premestitev ljudi in spremembo krajine.
• Biomasa: Medtem ko je obnovljiva, lahko njena uporaba povzroči emisije, če se biomasa ne sežiga učinkovito. Prav tako je potrebno zagotoviti trajnostno pridelavo biomase, da ne bi prišlo do pretirane sečnje gozdov ali drugih negativnih okoljskih in socialnih vplivov.
• Sončna in vetrna energija: Proizvodnja sončnih panelov in vetrnih turbin zahteva rudarjenje in predelavo surovin, kar lahko povzroči nekatere okoljske vplive.

Kljub tem potencialnim vplivom so obnovljivi viri energije na splošno veliko bolj “čisti” v primerjavi s fosilnimi gorivi, zlasti glede na emisije toplogrednih plinov in dolgoročni vpliv na podnebje. Prizadevanja za zmanjšanje vpliva obnovljivih virov energije na okolje vključujejo razvoj bolj trajnostnih praks in tehnologij.

Ali je plin obnovljiv vir energije?

Pogosto dobimo vprašanje, ali je plin obnovljiv vir energije ali ne? Pa poglejmo.

Ko govorimo o “plinu”, običajno mislimo na zemeljski plin, ki je zmes metana (CH₄) in manjših količin drugih plinov, kot so etan, propan in butan. Zemeljski plin je fosilno gorivo in ni obnovljiv vir energije. Je rezultat milijonov let razgradnje rastlinskih in živalskih ostankov pod zemljo.

Vendar pa obstajajo oblike plina, ki se lahko štejejo za obnovljive.

Bioplin

To je plin, ki se proizvaja z anaerobno razgradnjo (brez kisika) organskih materialov, kot so odpadki iz kmetijstva, odpadne vode in organski odpadki iz gospodinjstev. Glavna sestavina bioplina je metan, podobno kot pri zemeljskem plinu. Bioplin je obnovljiv, ker se proizvaja iz trenutnih odpadkov in ne iz fosilnih virov.

Vodik

Čeprav vodik sam po sebi ni naravni vir energije, ga je mogoče proizvesti z elektrolizo vode z uporabo električne energije iz obnovljivih virov, kot so sončna ali vetrna energija. V tem kontekstu lahko obravnavamo vodik kot nosilec obnovljive energije.

Zemeljski plin se pogosto promovira kot “čistejše” fosilno gorivo v primerjavi z ogljem ali nafto, saj ob gorenju sprošča manj CO₂ na enoto proizvedene energije in skoraj nič trdnih onesnaževal. Vendar pa je metan (glavna sestavina zemeljskega plina) sam po sebi močan toplogredni plin, ki je veliko bolj učinkovit pri zadrževanju toplote v ozračju kot CO₂, čeprav je njegova življenjska doba v ozračju krajša. Zaradi tega so puščanje in nenadzorovani izpusti metana pri pridobivanju, prenosu in uporabi zemeljskega plina pomembna okoljska skrb.

Ali je jedrska energija obnovljiv vir energije?

Tako kot plin tudi jedrska energija ni obnovljiv vir energije. Pridobiva se iz cepitve atomskih jeder težkih elementov, predvsem urana in plutonija, v jedrskih reaktorjih. Zakaj jedrska energija ni obnovljiva?

Omejene zaloge surovin: Zaloge urana, ki se uporablja kot gorivo v večini današnjih jedrskih reaktorjev, so omejene, podobno kot zaloge fosilnih goriv. Čeprav je še vedno veliko neizkoriščenih zalog urana v zemlji, te zaloge niso neskončne.

Radioaktivni odpadki: Proces cepitve v jedrskih reaktorjih ustvarja radioaktivne odpadke, ki ostanejo nevarni za okolje in človeka tisoče let. Upravljanje in shranjevanje teh odpadkov predstavlja pomembne tehnične in politične izzive.

Ne obnavlja se naravno: Za razliko od sončne, vetrne ali hidroenergije, ki se nenehno obnavljajo na naraven način, jedrska energija temelji na cepitvi atomskih jeder, kar je enkraten proces.

Kako obnovljive vire izkoriščamo v Sloveniji?

Po podatkih Ministrstva za okolje, podnebje in energijo (VIR 4), je pri nas najbolj pomemben obnovljiv vir energije lesna biomasa, sledi vodna energija, v zadnjih letih pa je razvoj najbolj dinamičen pri izkoriščanju sončne energije in bioplina. K povečani porabi obnovljivih virov energije bodo poleg navedenih virov energije dodatno prispevali potenciali energije vetra in geotermalne energije. Če razčlenimo:

• Biomasa: Les je obilna surovina v Sloveniji, saj več kot polovico površine države pokrivajo gozdovi. Biomasa, predvsem v obliki lesne biomase, se uporablja za proizvodnjo toplote in elektrike. Poleg tega se uporabljajo tudi druge oblike biomase, kot so kmetijski odpadki.
• Hidroenergija: Slovenija ima številne reke in vodotoke, zato je hidroenergija eden izmed najbolj izkoriščenih obnovljivih virov energije v državi. Številne hidroelektrarne ob rekih, kot so Drava, Sava in Soča, proizvajajo pomemben delež Slovenije električne energije.
• Sončna energija: Čeprav Slovenija nima ekstremno visokega števila sončnih dni, se sončna energija v zadnjih letih vse bolj izkorišča. Število fotovoltaičnih sistemov oz. sončnih elektrarn na gospodinjskih in industrijskih objektih se postopoma povečuje.
• Geotermalna energija: Slovenija ima nekaj geotermalnih virov, zlasti v vzhodnem delu države. Ta potencial se uporablja predvsem za ogrevanje in v manjši meri za proizvodnjo elektrike.
• Vetrna energija: Čeprav Slovenija trenutno ne izkorišča veliko vetrne energije zaradi omejenega potenciala in prostorskih omejitev, so nekateri projekti vetrnih elektrarn v razvoju.

V okviru evropskih zavez in ciljev glede obnovljivih virov energije je Slovenija sprejela več ukrepov in pobud za povečanje deleža obnovljivih virov v svojem energetskem portfelju. To vključuje spodbude, subvencije in druge ukrepe, ki spodbujajo razvoj in uporabo obnovljivih virov energije.

Kateri je najbolj učinkovit obnovljiv vir energije?

“Učinkovitost” obnovljivega vira energije se lahko meri na različne načine, odvisno od tega, kateri kriteriji se upoštevajo (npr. energetska učinkovitost, stroškovna učinkovitost, zanesljivost itd.). Oglejmo si nekatere obnovljive vire energije glede na različne vidike učinkovitosti:

1. Energetska učinkovitost (preobrazba v električno energijo):
   • Hidroelektrarne: Imajo eno izmed najvišjih učinkovitosti preobrazbe energije, saj lahko dosežejo učinkovitost med 85 % in 90 %.
   • Vetrne turbine: Sodobne vetrne turbine imajo učinkovitost med 35 % in 50 %, kar pomeni, da lahko izkoristijo tolikšen delež kinetične energije vetra.
   • Sončni paneli (fotovoltaične celice): Trenutno se najbolj razširjene komercialne solarni paneli ponašajo z učinkovitostjo med 15 % in 22 %, čeprav so v laboratorijih dosežene učinkovitosti preko 40 % za nekatere napredne tehnologije.
2. Stroškovna učinkovitost: Ta kriterij se nenehno spreminja, saj tehnologija napreduje in se zmanjšujejo stroški izdelave. Na splošno so v zadnjem desetletju stroški za sončne in vetrne tehnologije drastično padli, zaradi česar sta v mnogih regijah postala najcenejša oblika nove električne proizvodne kapacitete. Hidroenergija je prav tako konkurenčna, vendar gradnja novih hidroelektrarn lahko zahteva visoke začetne naložbe.
3. Zanesljivost in predvidljivost: Medtem ko sončna in vetrna energija občasno variirata glede na vremenske pogoje, je hidroenergija pogosto bolj predvidljiva in zanesljiva, zlasti če gre za hidroelektrarne s shranjevalniki, ki lahko uravnavajo proizvodnjo energije glede na potrebe. Geotermalna energija je prav tako zelo zanesljiva, saj je njena proizvodnja stalna in neodvisna od zunanjih vremenskih razmer.
4. Trajnost in vpliv na okolje: Čeprav so vsi obnovljivi viri energije bolj trajnostni kot fosilna goriva, imajo nekateri (npr. velike hidroelektrarne in biogoriva) lahko pomembne okoljske in socialne vplive.

Na koncu je “najbolj učinkovit” obnovljivi vir energije odvisen od specifičnih meril, ki jih upoštevate, in lokalnih razmer. Na primer, sončna energija je morda najbolj smiselna v sončnih regijah, medtem ko je vetrna energija učinkovitejša v vetrovnih območjih. Hidroenergija je učinkovita, kjer so na voljo vodni viri. Kot vedno je pristop portfelja, ki združuje različne vire energije, pogosto najboljša strategija za zanesljivo in trajnostno oskrbo z energijo.

Ali izraz „zeleni viri energije“ pomeni enako kot izraz „obnovljivi viri energije“?

Izraza “zeleni viri energije” in “obnovljivi viri energije” se pogosto uporabljata izmenično, vendar obstajajo nekatere pomembne razlike med njima.

Obnovljivi viri energije so viri energije, ki se nenehno obnavljajo na naraven način in jih ni mogoče izčrpati v človeškem časovnem okviru. Sem spadajo sončna energija, vetrna energija, hidroenergija, geotermalna energija, energija plimovanja in valovanja ter nekatere oblike biomase.

Zeleni viri energije pa se običajno nanašajo na vire energije, ki imajo minimalen negativni vpliv na okolje v primerjavi s tradicionalnimi fosilnimi gorivi. Vsi obnovljivi viri energije so praviloma zeleni, vendar pa vsi “zeleni” viri energije niso nujno obnovljivi. Na primer:

1. Jedrska energija: Nekateri jo obravnavajo kot “zeleni” vir energije, saj pri proizvodnji elektrike ne sprošča toplogrednih plinov. Vendar pa ni obnovljiva, saj temelji na cepitvi jedrskega goriva, kot je uran, ki je omejen vir. Poleg tega proizvaja radioaktivne odpadke, ki predstavljajo okoljske in varnostne izzive.
2. Biomasa: Čeprav je obnovljiva, ni nujno, da je vedno “zelena” v smislu njenega vpliva na okolje. Pretvorba gozdov v pridelovalna zemljišča za biogoriva ali uporaba nekaterih vrst biogoriv lahko na primer prispeva k povečanim emisijam CO2 ali izgubi biotske raznovrstnosti.

Na splošno so zeleni viri energije tisti, ki prispevajo k zmanjšanju okoljskega odtisa, medtem ko so obnovljivi viri energije tisti, ki se lahko obnavljajo naravno in nenehno. Pomembno je prepoznati razlike in specifične značilnosti vsakega vira energije, da bi lahko sprejeli informirane odločitve glede energetske politike in uporabe.

Kateri obnovljiv vir bo v prihodnosti najpomembnejši?

Medtem ko je napovedovanje prihodnosti vedno nekoliko negotovo, obstajajo nekateri trendi in dejavniki, ki nam lahko dajo vpogled v to, kateri obnovljivi viri energije bi lahko v prihodnosti igrali ključno vlogo:

1. Sončna energija: Sončna energija je ena izmed najhitreje rastočih obnovljivih tehnologij na svetu. Cena sončnih panelov in povezanih tehnologij se je v zadnjem desetletju drastično zmanjšala, kar je naredilo sončno energijo konkurenčno v mnogih regijah. Ker sončna energija nima premičnih delov (v primerjavi z vetrnimi turbinami), so stroški vzdrževanja običajno nižji. Poleg tega tehnološke inovacije, kot so tanjši filmi in perovskitne solarne celice, obetajo še večje izboljšave učinkovitosti in zmanjšanje stroškov.
2. Vetrna energija: Vetrna energija je prav tako ključna sestavina energetske preobrazbe v mnogih državah. Offshore (morske) vetrne farme, ki lahko izkoristijo močnejše in bolj dosledne vetrove na morju, predstavljajo pomemben potencial za povečanje kapacitete vetrne energije.
3. Energija shranjevanja: Čeprav to tehnično ni vir energije, bo sposobnost učinkovitega in ekonomičnega shranjevanja energije ključna za povečanje deleža obnovljivih virov energije v energetskem sistemu. Baterijske tehnologije, kot so litij-ionske baterije, se hitro izboljšujejo, drugi koncepti, kot so tekoči zračni akumulatorji ali tehnologije shranjevanja energije v obliki vodika, pa lahko ponudijo rešitve za dolgotrajno shranjevanje.
4. Geotermalna energija: V regijah z geotermalnim potencialom, kot so Islandija, deli ZDA in vzhodnoafriški tektonski jarek, lahko geotermalna energija zagotavlja zanesljivo in stalno oskrbo z energijo.
5. Morska energija (energija valov in plimovanja): Čeprav trenutno prispeva le majhen delež globalne proizvodnje energije, tehnologije, ki izkoriščajo energijo oceanov, imajo velik potencial, še posebej za obalne države.

Kateri vir bo najpomembnejši, bo odvisno od regije, tehnološkega napredka, političnih odločitev, tržnih sil in družbenega sprejemanja. Vendar pa se zdi, da bodo sončna in vetrna energija, podprti z naprednimi tehnologijami shranjevanja energije, v naslednjih desetletjih verjetno igrali osrednjo vlogo v globalni energetski preobrazbi.

• VIR (1) Science facts
• VIR (2) Your Dictionary
• VIR (3) Wikipedia
• VIR (4) Gov.si
• VIR (5) Statistični urad
• VIR (6) Eurostat