Ali zmore fizikalni pogled obrazložiti nenadno izgubo motivacije za izgradnjo NEK 2?

Drugi blok jedrske elektrarne do pred nekaj meseci ni pretirano podžigal javnih debat in, vsaj na prvi pogled, tudi ne političnih razprtij. A potem je prišel nenavaden spin, ob katerem so skoraj vse stranke skoraj istočasno spremenile svoje mnenje. Kar naenkrat so bile zelene tehnologije celo za stabilno proizvodnjo električne energije iz obnovljivih virov prava rešitev. Pa so to sploh lahko?

To problematiko želim z enostavnim fizikalno osnovanim razmislekom osvetliti z druge ali drugačne perspektive.

Tudi fizikalno neukemu bralcu je takoj jasno, da npr. fotovoltaični panel električnega toka ne more proizvesti ponoči. A to pravzaprav sploh ni tako velik problem – zanj danes že poznamo tehnično in cenovno sprejemljivo rešitev, saj lahko podnevi shranimo energijo v hranilnik in jo potem ponoči uporabimo. Poglejmo na hitro številke, še posebej v perspektivi morebitne nepotrebnosti jedrske elektrarne, ki je sicer znana kot stabilen in hkrati cenovno dostopen vir energije.

Nadomeščanje energije

Moč trenutnega bloka v Krškem je (zaokroženo) 700 MW. To pomeni, da ta blok proizvede stabilnih (spet močno zaokroženo) 500 GWh energije na mesec ali malo več kot 16 GWh energije na dan. Če bi torej želeli nadomestiti nočno polovico te energije, torej 8 GWh, in jo shraniti v dnevni hranilnik energije, bi to po trenutnih cenah hranilnikov na osnovi LiFePO4 baterij stalo nekje okoli 1.5 milijarde €, kar pomeni cca. 3.000 € na vsako slovensko družino. To je torej alternativni vložek energije, ki nam zagotavlja, da imamo brez prvega bloka nuklearke toliko energije ponoči kot jo danes daje isti blok nuklearke. Ne zdi se tako problematično, kajne?

Pozimi manj sončne energije

Težava s fotovoltaičnimi paneli pa je v resnici bistveno globlja. Zaradi gibanja Zemlje okoli Sonca in nagiba Zemljine osi ter posledično (nagnjenega dnevnega) vrtenja proti ravnini, v kateri se Zemlja giblje okoli Sonca, se, kot vemo, tako navidezni kot sonca na nebu kot dolžina dneva med letom močno spreminjata – pozimi je tako recimo dan dvakrat krajši. Poleg tega je zaradi meteoroloških vzorcev v zimskih mesecih manj sončnih dni (razen v Alpah, kjer pa ponavadi ne postavljamo sončnih panelov) – Slika 1. Skupaj ta dva vzroka povzročita, da je število t. i. sončnih ur na mesec v zimskih mesecih pet do šestkrat nižje kot v poletnih mesecih. Nadalje, ker je pozimi v naših zemljepisnih širinah Sonce nižje na nebu, sončna svetloba potuje skozi atmosfero skoraj dvakrat dlje kot poleti, kar prispeva k dvakrat večji absorbciji in sipanju preden pade na Zemljino površino. Tam je zaradi tega pozimi vpadla gostota svetlobnega toka dvakrat manjša kot poleti, posledično pa spet nižja vpadla energija. Skupaj s prejšnjima vzrokoma dobimo kar desetkrat manjšo vpadlo energijo na isto površino Zemlje. Na koncu ta faktor še poveča vpliv naklona panelov, ki je velikokrat fiksen in nemalokrat optimiziran na poletne vpadne kote, zaradi česar pri pretvorbi v električno energijo izgubimo še nekaj dodatnih procentov. Vsi učinki skupaj pomenijo, da v zimskih dnevih na isto površino panelov vpade vsaj desetkrat manj sončne energije kot poleti. Zakaj se o tem faktorju nikjer ne govori, ni jasno, izvira pa zgolj in samo iz geometrije vpada sončne svetlobe, gibanja Zemlje in lokalnih meteoroloških značilnosti.

V zimskih dnevih na isto površino panelov vpade vsaj desetkrat manj sončne energije kot poleti. 

Pozimi fotovoltaika ne nadomesti nuklearke

Posledica zgornjega razmisleka je izredno globoka: s fotovoltaiko pozimi niti približno ne moremo nadomestiti močnega in stabilnega vira, kot je nuklearka. Če pa bi to vseeno želeli ali trdili, da je to izvedljivo, kot smo lahko prebrali v medijih, potem za to potrebujemo sezonski hranilnik energije. Ta bi moral shraniti energijo vsaj za tri energetsko najrevnejše zimske mesece (november, december in januar). Če vzamemo kar zgoraj navedene podatke o proizvodnji iz delujočega bloka nuklearke, to pomeni potrebo po hranjenju 1500 GWh (iz poletja oz. zgodnje jeseni na zimo). Da si ustvarimo mnenje o tem, množimo zgornje dnevne potrebe po energiji s številom dni v 3 mesecih: samo hranilnik tolikšne energije bi bil na ravni države vreden več kot 270 milijard € ali nekaj več kot 0.5 milijona € na vsako (!) slovensko družino. K temu bi seveda morali dodati še vrednost ustreznih fotovoltaičnih panelov, krmiljenj in vsega ostalega.

Hranilnik tolikšne energije bi bil na ravni države vreden več kot 270 milijard € ali nekaj več kot 0.5 milijona € na vsako (!) slovensko družino.

Priložnost lobijev?

Zakaj bi torej vsi nenadoma izgubili motivacijo za investicijo reda 10 milijard € v drugi blok nuklearke (kljub vsem koruptivnim tveganjem) na račun skoraj 300 milijardne investicije v državni sezonski hranilnik energije, ki bi bila pač tehnična nujnost pri pokrivanju zimskih potreb po energiji? Ali še kdo vidi enormno poslovno priložnost množice lobijev, ki izvira iz dejstva, da bi lahko zgornjo investicijo v hranilnik razdelili na tisoče manjših, morda nepreglednih investicij, pri čemer bi bila še vedno vsaka prek 100 milijonov €?

V fiziki mnogokrat gradimo razumevanje sveta na drobnih in posrednih pokazateljih, iz katerih sklepamo na delovanje večjega in težko razumljivega sistema. Odločitev, ali naj to načelo uporabimo tudi tokrat, prepuščamo vsakemu bralcu posebej.