Shrani za kasnejše branje.
Nedavno objavljena študija Globalnega Inštituta McKinsey »The hard stuff« poudarja, da je za uspešno načrtovanje zelenega prehoda potrebno razumevanje fizične realnosti in izzivov energetskega prehoda. Razumevanje fizične realnosti prehoda je nujno za pravilne odločitve v prid zniževanja emisij in za ohranitev stabilnega energetskega sistema.
Antonija Božič Cerar, GZS, Služba za podnebje, energijo in okolje
Energetski del zelenega prehoda je vse pogostejša tema, o kateri se krešejo mnenja in stališča ne le pri nas, ampak tudi globalno. Že leta 1990 je bil ustanovljen globalni Inštitut McKinsey, da bi oblikoval bazo vedenj in znanj, ki bi bila v pomoč gospodarstvu in politiki pri najbolj kritičnih globalnih gospodarskih in poslovnih vprašanjih, s katerimi se soočamo.
V nedavno objavljeni študiji Globalnega Inštituta McKinsey »The hard stuff«, inštitut poudarja, da je za uspešno načrtovanje zelenega prehoda potrebno razumevanje fizične realnosti in izzivov energetskega prehoda. Spoznanje, da je energetski prehod predvsem fizična preobrazba, pa je resnica, ki se nemalokrat izgublja v abstrakciji scenarijev prehoda različnih strategij in načrtov.
Današnji energetski sistem se je glede na proizvodnjo in porabo razvijal in optimiziral skozi desetletja, v nekaterih državah že od začetka 19. stoletja. Sistem je zato obsežen, zapleten in globoko zasidran v globalnem gospodarstvu.
Obstoječi energetski sistem pa ne služi le gospodarstvu. Zanesljivo, stabilno in cenovno dostopno oskrbo z energijo namreč omogoča velikemu deležu svetovnega prebivalstva. Žal pa je ta sistem tudi vir več kot 85 % globalnih emisij ogljikovega dioksida. Doseganje cilja neto ničelnih emisij do 2050 je zato ključni izziv podjetij in držav, v katerih se vse bolj krepi zavedanje, da je potrebno obdržati tudi prednosti, ki jih je obstoječi sistem prinesel ne le gospodarstvu, ampak tudi vsakdanjemu življenju običajnih ljudi.
Dejstvo, da je energetski prehod predvsem fizična preobrazba, se nemalokrat izgublja v abstrakciji scenarijev prehoda različnih strategij in načrtov.
Tehnološki izzivi zelenega prehoda
Študija Globalnega Inštituta McKinsey »The hard stuff« ponuja vpogled v tehnološke izzive zelenega prehoda skozi sedem ključnih področij. Prvo področje je energetika kot osrednja nosilka zelenega prehoda, ki vpliva na nadaljnje razogljičenje glavnih porabnikov energije oziroma področje industrije, s poudarkom na proizvodnji jekla, cementa, plastike in amonija, kot tudi na področjih mobilnosti in stavb. Ob tem poudarja pomen pomožnih dejavnikov tega procesa in izpostavlja področje surovin, zlasti kritičnih, vlogo vodika in drugih nosilcev energije ter zajemanje ogljika, njegovo uporabo in skladiščenje z izboljšanjem energetske učinkovitosti. Vsa področja pa so med seboj prepletena – zastoj ali nazadovanje na enem področju vpliva na razvoj ali nazadovanje drugih. Na prehod je zato treba gledati sistemsko. Študija opozarja na 25 zahtevnih fizičnih izzivov, ki izhajajo iz (ne)razvitosti tehnologij na že omenjenih sedmih področjih.
Trenutno razpolagamo le z okoli 10 % nizko emisijskih tehnologij, potrebnih za doseganje ciljev, ki smo jih zastavili do 2050. Sočasno z razvojem tehnologij je treba zagotoviti materiale in dobavne verige za njihovo proizvodnjo skupaj s potrebno infrastrukturo. Upoštevati je treba tudi nove porabnike, ki se pojavljajo s tehnološkim razvojem. V letu 2022 so podatkovni centri skupaj z umetno inteligenco in drugimi aplikacijami porabljali približno 450 TWh, kar predstavlja okoli 2 % globalnih potreb po energiji. Po nekaterih ocenah bi se te potrebe lahko podvojile že do 2026.
Foto: Depositphotos
Rešitve tehnoloških izzivov se prepletajo in sooblikujejo
Tehnološke izzive zelenega prehoda študija deli na tri nivoje. Prvi nivo zaznamuje uveljavljene tehnologije, pri katerih je potreben še nadaljnji napredek in njihova širša implementacija. Drugi nivo predstavlja znane tehnologije, kjer je potrebno njihov razvoj pospešiti in okrepiti skupaj s potrebno infrastrukturo. Tretji nivo določa tehnologije, kjer se razvoj šele začenja. Zaznamujejo jih tehnološke vrzeli. Učinkovitost teh tehnologij še ni preverjena v najbolj zahtevnih primerih uporabe. Ne glede na stopnjo razvitosti posameznih tehnologij in izzivov, ki jih naslavljajo, se rešitve prepletajo in sooblikujejo. Kar polovica emisij CO2, ki jih moramo znižati do 2050, je odvisnih od razreševanja vrzeli tehnologij z najzahtevnejšimi izzivi, nivoja 3.
Za razogljičenje energetskega sistema so nujni čisti, stabilni viri energije iz hidro, jedrske ali fosilne proizvodnje z zajemanjem CO2.
Pomen surovin, zlasti kritičnih, vloga vodika in drugih nosilcev energije
Izpostavljamo nekaj izzivov iz študije, s katerimi se v zadnjem času soočamo tudi pri nas.
Kot kažejo izkušnje Nemčije, z naraščanjem deleža razpršenih obnovljivih virov sonca in vetra, ki sicer veljajo za uveljavljene tehnologije nivoja 1, postaja upravljanje elektroenergetskega sistema bolj zahtevno in narekuje oblikovanje veliko bolj »fleksibilnega« sistema, kot je bil potreben ob uporabi fosilnih virov.
Izraba obnovljivih virov mora biti podprta s stabilnejšimi in zanesljivejšimi viri proizvodnje, možnostmi shranjevanja energije in medsebojnim povezovanjem omrežij v različnih regijah. Čisti, stabilni viri energije iz hidro, jedrske ali fosilne proizvodnje z zajemanjem CO2 so neizogibni za razogljičenje energetskega sistema. Tehnološke rešitve, ki bi omogočale večjo fleksibilnost omrežja, bi se morale pospeševati od dva- do sedemkrat hitreje kot naraščajo globalne potrebe po energiji v naslednjih treh desetletjih. Tehnologije, ki so ključne za sezonsko fleksibilnost sistema, vključno z dolgotrajnim skladiščenjem energije in proizvodnjo vodika, bi se morale pospeševati nekaj stokrat hitreje do 2050 glede na današnje izhodiščno stanje.
Tehnologije neto ničelnih emisij so materialno intenzivne tehnologije in se zanašajo na dostop do zanesljivih in zadostnih količin surovin, zlasti kritičnih – od litija za baterije do redkih zemelj za vetrne turbine in električna vozila. Z napredovanjem energetskega prehoda bi se v obdobju do leta 2030 lahko povpraševanje povečalo kar za sedemkrat, odvisno od minerala. Trenutne projekcije ponudbe glede na napovedi kažejo, da ne bi bilo mogoče zadovoljiti naraščajočega povpraševanja, zlasti v obdobju do leta 2030. Vsaka proizvodnja kovin je tudi energetsko intenzivna, četudi je energetsko učinkovita. Prognoze nakazujejo, da bi za čiste tehnologije do 2050 potrebovali okoli 300 milijonov ton materialov, pri njihovem pridobivanju pa bi ustvarili kar 13 milijard ton odpadne jalovine.
Zaradi njegovih posebnih lastnosti mnogi prepoznavajo vodik kot nosilca energije prihodnosti. Prav posebne lastnosti vodika pa predstavljajo tudi ovire za njegovo širšo uporabo. Tehnologije njegove proizvodnje in uporabe se uvrščajo med izzive tretjega nivoja. Čeprav je napovedanih veliko projektov za proizvodnjo vodika, njegova dejanska proizvodnja ostaja omejena. Sočasno s proizvodnjo bi morali razmišljati tudi o infrastrukturi za njegovo skladiščenje in transport.
Tudi tehnologije zajemanja in skladiščenja CO2 veljajo za tehnologije z izzivi tretjega nivoja in je njihov razvoj šele v začetnih korakih, kjer manjkajo primeri zahtevnejše uporabe. Poleg zajemanja in skladiščenja je tudi tu potrebno razmišljati o infrastrukturi za njegov transport, še zlasti za izrabo možnosti ponovne uporabe za proizvodnjo sintetičnih goriv in surovin za kemijsko industrijo.
Potrebno je izboljšati tudi energetsko učinkovitost te tehnologije, kar velja sicer za izziv drugega nivoja, kot velja za ukrepe na področju energetske učinkovitosti. Zanimivo je, da se ukrepi, ki širijo energetsko učinkovitost, uvrščajo med izzive drugega nivoja. Ukrepi energetske učinkovitosti veljajo za zrele tehnologije, ki se odražajo z učinkovitejšo razsvetljavo in opremo, manjšanjem porabe goriva in izboljšanjem industrijskih procesov. Vendar je podobno kot v primeru zajemanja CO2 potrebno ukrepe energetske učinkovitosti izvesti v svetovnem obsegu pri nekaj milijonih ali celo milijardah uporabnikih. Večja učinkovitost vedno ne vodi do upada povpraševanja.
Pot energetskega prehoda ne bo enostavna in bo terjala kompromise. Določene posledice se bodo pokazale šele čez čas. Daljši čas prehoda bi omogočil postopno soočanje z izzivi, razvoj inovacij, razširitev tehnologij ničelnih emisij in odpravljanje ovir ter preoblikovanje sistema, kot se je to že dogajalo v preteklosti. Predolg prehod bi ogrozil doseganje podnebnih ciljev, vendar pa bo spodbujanje prehoda, ne da bi se soočili s fizično realnostjo, najverjetneje ogrozilo uspešnost energetskega sistema in posledično tveganje za izgubo zanesljivega dostopa do energije, rasti, blaginje kot tudi podpore za sam prehod.
Po prognozah bi za čiste tehnologije do 2050 potrebovali okoli 300 milijonov ton materialov, a bi pri njihovem pridobivanju ustvarili kar 13 milijard ton odpadne jalovine.
Razumevanje fizične realnosti prehoda je nujno za pravilne odločitve v prid zniževanja emisij kot tudi ohranitve stabilnega energetskega sistema.