Foto: EPS
Hidroenergija je decenijama igrala ključnu ulogu u evropskoj energetici, pružajući jedinstvenu kombinaciju bezbedne, jeftine i čiste proizvodnje električne energije.
Danas, po podacima iz Eurostata, udeo hidroenergije u obnovljivim izvorima (32,1%) manji je od udela vetra (37,5%), dok najbrži rast beleži solarna energija: 2022. godine udeo solarne energije bio je 15,1%, a pre samo 15 godina taj iznos je bio oko 1%.
Predviđanja pokazuju da će do 2024-2025. svi obnovljivi izvori energije (OIE) doprinositi skoro 34% svetskoj proizvodnji električne energije, a hidroenergija će obezbediti približno 50% učešća.
Mada evropske nacionalne istraživačke agencije i Evropska unija podržavaju istraživanja u oblasti hidroenergetike, iznos finansiranja je veoma nizak poslednjih decenija, i iznosi približno 0,7% finansiranja ukupnih istraživanja u oblasti obnovljivih izvora. Ovo se opravdava činjenicom da se korišćenje hidroenergije smatra „starom” i dobro poznatom tehnologijom.
Međutim, promena uloge hidroelektrane (fleksibilnost, otpornost, digitalizacija, održivost) zahteva promene u radu hidroelektrana, što povećava potrebu za dodatnim istraživanjima i aktivnostima.
Samim tim, hidroenergija može igrati ključnu ulogu u čistoj energetskoj tranziciji, kako u Evropi, tako i u Srbiji.
Hidroelektrane igraju ključnu ulogu u uspostavljanju balansa u elektroenergetskom sistemu i značajne su u sistemu upravljanja vodama
Naime, ovaj trend povećanja količine tzv. varijabilne energije (energija vetra i solarna energija) prate zahtevi tržišta za fleksibilnošću i dinamičnošću, što podrazumeva skladištenje energije i brz odziv.
Uzevši to u obzir, kao jedno od rešenja nameće se reverzibilna hidroelektrana, koja ima potencijal da uravnoteži sisteme koji koriste obnovljive izvore energije kako na kratkoročnom (od sekundi do minuta) tako i na srednjoročnom i dugoročnom planu (meseci ili čak godine) korišćenjem tehnologije pumpnog skladištenja. Reverzibilne hidroelektrane su samim tim odličan izbor za balansiranje varijabilne proizvodnje iz vetroelektrana i solarnih elektrana.
Dr Branka Nakomčić Smaragdakis, redovni profesor na Fakultetu tehničkih nauka u Novom Sadu
Prelaskom sa fosilnih goriva na obnovljive izvore, dolazi do povećanja opterećenja na hidroelektrane (HE), jer njihova oprema inicijalno nije bila projektovana za tu vrstu izazova i opterećenja, te je od velikog značaja izdržljivost i otpornost opreme i prateće infrastrukture.
Takođe, uloga hidroelektrana u integralnom sistemu upravljanja vodama bitna je i u smislu zaštite od poplava, upravljanju nasipom i snabdevanju pijaćom vodom. Usled klimatskih promena ta uloga će postati sve značajnija. Da bismo osigurali da hidroelektrana može da nastavi sa svojom ulogom na uobičajen i pouzdan način u decenijama koje dolaze, potrebne su nam održive mere pri projektovanju postrojenja, fazi izgradnje i rada.
S obzirom na to da hidroenergija može biti okosnica budućeg evropskog energetskog sistema bez CO2, i da može da ublaži globalne izazove koje čine posledice klimatskih promena, buduća istraživanja, razvoj i inovacije treba da prate holistički i sveobuhvatni multidisciplinarni pristup.
Srbija trenutno planira izgradnju dve velike hidroelektrane: Bistrica i Đerdap 3
Republika Srbija ima potencijale OIE u hidro, solarnoj energiji, energiji vetra, biomasi (biogoriva) i geotermalnoj energiji. Najveći deo sadašnje upotrebe OIE se odnosi na proizvodnju električne energije od strane velikih hidroelektrana.
Danas, Srbija proizvodi 30% električne energije iz hidroenergije koja je glavni obnovljivi izvor energije u proizvodnji električne energije u zemlji.
Prema Strategiji razvoja energetike Republike Srbije, i uzimajući u obzir geomorfološke i hidrološke karakteristike terena, hidroenergetski potencijal Srbije je procenjen na 31.000 GWh godišnje, od čega je 17.000 GWh tehnički upotrebljivo. Postojeće velike hidroelektrane koriste oko 10.000 GWh. Preostalih 7000 GWh čine potencijali velikih (5200 GWh) i malih (1800 GWh) hidroelektrana.
Ukupna instalisana snaga u 16 domaćih hidroelektrana sa 51 blokom iznosi 3.015 MW, što čini skoro 38,4% ukupnog energetskog potencijala Elektroprivrede Srbije (EPS). Električna energija se proizvodi u HE Đerdap, HE Kladovo i Drinsko-Limske HE i HE u Bajinoj Bašti.
Dr Branka Nakomčić Smaragdakis, redovni profesor na Fakultetu tehničkih nauka u Novom Sadu
Ukupna izlazna snaga 28 blokova u HE Đerdap je 1.605 MW, a srednja godišnja proizvodnja je 7.180 GWh, što čini oko 20% proizvodnje električne energije u EPS-u.
Devet hidroelektrana u okviru ogranka Drinsko-Limske HE na Drini i Limu, imaju ukupnu instalisanu snagu od 1.390 MW. Prosečna godišnja proizvodnja je oko 3.320 GWh, što čini oko 10 odsto proizvodnje električne energije u EPS-u.
Na osnovu „Integrisanog energetskog i klimatskog plana Republike Srbije za period do 2030. godine sa projekcijama do 2050”, koji je ranije ove godine bio na javnoj raspravi i trenutno se čeka njegovo usvajanje, vidljiv je plan o gradnji dve nove reverzibilne hidroelektrane.
Jedna je Đerdap 3, snage 2.400 MW, a druga Bistrica, snage 680 MW. Uloga hidroelektrane Bistrica je upravo da pomaže da se veća količina električne energije iz elektrana na varijabilne izvore što lakše integriše u elektroenergetski sistem, dok je hidroelektrana Djerdap 3 tzv. reverzibilno pumpno-akumulaciono postrojenje koje će se graditi u tri faze.
Investicija u Đerdap 3 je veoma visoka i procenjena je na više milijardi evra, a u Bistricu na oko 835 miliona evra. Planirani period izgradnje Bistrice je do 2031. godine.
I na nivou Evropske unije, nedovoljno se ulaže u istraživanja i inovacije kada je u pitanju korišćenje hidroenergije
Strategije čiste energetske tranzicije u vezi sa dekarbonizacijom energetskog sektora zasnivaju se na povećanju udela promenljivih obnovljivih izvora energije, zahtevajući od hidroelektrane da igra novu ulogu pokretača, pružajući ne samo održivo, pouzdano i sigurno snabdevanje energijom po pristupačnim cenama, ali i preko potrebnu fleksibilnost jer potrošači električne energije imaju potrebu za kontinualnim snabdevanjem energijom.
Kako je fleksibilnost proporcionalna brzini promene u ispuštanju vode koja prolazi kroz turbine, nastala fluktuacija protoka vode u rekama i akumulacijama je tipično nepovoljna za sve druge korisnike vodnih sistema, na primer, poljoprivreda, ribolov, rekreacija…
Ova fleksibilnost, uz poštovanje zahteva životne sredine, povećaće opterećenje na hidroelektrane i uticati na promenu uobičajenih radnih obrazaca. U Evropskoj Uniji, 40% reka se suočava sa morfološkim opterećenjem. Pored nedovoljne podrške nauci, suočavamo se i sa ograničenom naučnom i tehničkom podrškom (primera radi, samo je nekoliko patenata prijavljenih u hidroenergetici u EU) za promociju održivosti kroz rekonstrukcije starih hidroelektrana, novih instalacija i inovativnih modela za životni vek otporan na nove, zahtevnije uslove rada.
Dr Branka Nakomčić Smaragdakis, redovni profesor na Fakultetu tehničkih nauka u Novom Sadu
Evropski hidroenergetski sistemi su u stanju u kome postoji potreba za regeneracijom i novim instalacijama uključujući povećanje broja pumpno-akumulacionih sistema, što prouzrokuje potrebu za velikim ulaganjima u narednih 20 godina.
Iako se hidroelektrana uglavnom doživljava kao stara, dobro poznata tehnologija, trenutni i predvidivi izazovi zahtevaju intenzivna naučna istraživanja i aktivnosti u okviru tehnološkog razvoja.
Često vrednost investicija u oblasti hidroelektrana dovodi do prilično konzervativnog pristupa, gde se uglavnom inkrementalni koraci uzimaju u obzir zadržavajući što je više moguće jednostavna i robusna tehnička rešenja uspostavljena pre više od jednog veka. Postaje sve očiglednije da ovaj prilično oprezan i tehnološki-orijentisani pristup ima male šanse da pruži visoko inovativna rešenja.
Definisanje mape puta za buduće generacije hidroelektrana mora obuhvatiti tehnološke ciljeve koji uzimaju u obzir ograničenja i izazove koje postavljaju različite dimenizije problema povezanih sa hidroelektranama, kao što su ekonomija, tržište, životna sredina i civilno društvo, istraživanje i razvoj, pravni okvir i klimatske promene.
Fakultet tehničkih nauka u Novom Sadu deo je velikog projekta umrežavanja evropskih institucija po pitanju održivog korišćenja hidroenergije
U ove svrhe pokrenut je COST projekat Evropske unije pod nazivom „Panevropska mreža za održivo korišćenje hidroenergije”, u kojem učestvuju 34 zemlje Evrope, a ispred Srbije Fakultet tehničkih nauka u Novom Sadu.
Glavni cilj ovog projekta je uspostavljanje panevropske mreže za održivu, digitalizovanu hidroelektranu koja doprinosi čistoj energetskoj tranziciji, što podrazumeva formiranje mreže istraživača, inženjera, naučnika i drugih zainteresovanih strana, kao što su predstavnici industrije, donosioci odluka i civilnog društva, kako bi se olakšala bliska saradnja između evropskih istraživačkih grupa kroz projekte koji podržavaju održivo korišćenje hidroenergije.
Učešće Srbije na projektu pored mogućnosti razmene znanja i dobre prakse, omogućava i mladim istraživačima, studentima doktorskih i master studija da učestvuju u obukama, radionicama i konferencijama u inostranstvu i tako stečena znanja prenesu u svoju buduću praksu u industriji, javnoj upravi i naučno-istraživačkim ustanovama.
Projekat predviđa da je potrebno uspostaviti naučni okvir za investitore i proizvođače opreme u cilju poboljšanja performansi i konkurentnosti postojećih i novih hidroelektrana i pumpno-akumulacionih postrojenja u okviru evropskog elektroenergetskog sistema. To uključuje tehnološke inovacije u svakoj fazi postrojenja kako bi se poboljšala fleksibilnost i efikasnost uz poštovanje ekoloških ograničenja i uz promociju digitalizacije i monitoringa.
Potrebno je mapiranje trenutnog zakonodavnog i tržišnog okvira EU, scenarija tranzicije i identifikacije nedostataka i barijera trenutne politike za postizanje optimalne ravnoteže između korišćenja hidroelektrana za proizvodnju električne energije i njihovog uticaja na životnu sredinu. Procena uticaja na životnu sredinu treba da obuhvati period izgradnje elektrane, njen uticaj tokom normalnog rada postrojenja, tokom kvara i nakon isteka njenog radnog i životnog veka.
KLIMA101 NEDELJNI NEWSLETTER
Identifikovani su primarni prioriteti istraživanja i razvoja: povećanje fleksibilnosti, optimizacija rada i održavanja kroz digitalizaciju, otpornost elektromašinske opreme i prateće infrastrukture, razvijanje novih razvojnih koncepata, nalaženje ekološki kompatibilnih rešenja, ublažavanje uticaja globalnog zagrevanja…
Razvoj inovativnih i međusektorskih rešenja za ove složene izazove zahteva potpuno novi pristup istraživanju, zasnovan na međusobnoj interakciji svih činioca povezanih sa održivom hidroelaktranom (tehnološki, ekonomski, ekološki i sociološki činioci) u kojem nema mesta za sliku hidroelektrane kao „stare, dobro poznate tehnologije” kojoj se pristupa konzervativno.
O autoru
Dr Branka Nakomčić Smaragdakis je redovni profesor na Fakultetu tehničkih nauka u Novom Sadu. Predaje predmete iz oblasti obnovljivih izvora energije, modelovanja i simulacije termoprocesnih postrojenja sa energetskog, ekonomskog i ekološkog aspekta, i upravljanja rizicima. Autorka je brojnih naučnih radova, kao i monografija i udžbenika. Rukovodila je i učestvovala u više međunarodnih i nacionalnih projekata. Rukovodilac je COST projekta „Panevropska mreža za održivo korišćenje hidroenergije” i član je Upravnog odbora projekta ispred Republike Srbije.
