Razgovori o energetskoj tranziciji sa Dušanom Macurom: energetski izazovi i modernizacija daljinskog grejanja

Sa sve većim rastom populacije i razvojem tehnologije, potražnja za električnom energijom se takođe povećava. Sistemi daljinskog grejanja, ključnog za udobnost i kvalitet života u urbanim sredinama, troše velike količine energije. U prvoj epizodi novog serijala podkasta Balkan Green Energy Newsa pod nazivom Razgovori o energetskoj tranziciji, domaćin Danko Kalkan, senior menadžer za ESG savetodavne usluge u kompaniji Ernst & Young, razgovarao je sa Dušanom Macurom, direktorom sektora za proizvodnju i distribuciju u Novosadskoj toplani, o trenutnoj energetskoj situaciji u svetu i Evropi, integraciji obnovljivih izvora energije i dekarbonizaciji, o toplotnim skladištima i modernizaciji daljinske energetike.

Dušan Macura je prepoznat kao lider promena u daljinskoj energetici. Predsednik je poslovnog udruženja Toplane Srbije, član nekoliko međunarodnih stručnih organizacija, autor više desetina publikacija i radova na međunarodnim i domaćim stručnim skupovima u oblasti energetike. Macura je ekspert za pametne sisteme u daljinskoj energetici. Ima preko 20 godina iskustva u ovoj oblasti.

Na samom početku je izneo podatke o trenutnoj energetskoj situaciji u svetu. Po njegovim rečima, svet je danas gladan energije. „Imamo jednu izuzetno neefikasnu civilizaciju koja je, s jedne strane, opterećena tom glađu za energijom i pritisnuta tom gramzivom pohlepnom željom za stalnim rastom i profitom, a s druge strane vidimo šta smo uradili sa ekosistemom“, rekao je Macura.

Svet je danas gladan energije

Svet danas troši 180.000 teravat-časova primarne energije. Od toga je 50 odsto za grejanje i hlađenje, oko 32 odsto za transport, a ostatak za električnu energiju. Čak 80 odsto se proizvodi iz fosilnih goriva, a samo 13 odsto iz obnovljivih izvora energije.

„Svet danas troši oko 100 miliona barela nafte dnevno, 23 miliona tona uglja i negde oko 11 milijardi kubnih metara gasa. Trenutno svet troši 13 odsto više finalne energije dobijene iz fosilnih goriva u odnosu na 2012. godinu“, istakao je Macura.

Nova geopolitička situacija u Evropi dovela je do promena u ciljevima energetske tranzicije

Nova Evropska komisija je sebi dala zadatak da balansira dekarbonizaciju i održivost cena energenata. „Da li je energetska kriza potisnula u drugi plan ciljeve u pogledu smanjenja emisija, zagađujućih materija i samog nastojanja da se potpuno ne razori životna sredina?“, pitao je Kalkan.

Macura smatra da, nažalost, to jeste slučaj. Po njegovim rečima, Zelena agenda Evropske unije je pre rata u Ukrajini bila veoma zdrava i izbalansirana. „To je bila jedna koncepcija, jedna filozofija u kojoj smo mi hteli da napravimo energetski miks u kom ćemo da integrišemo što više obnovljivih izvora energije, ali sa filozofijom da balansiramo takve hibridne elektroenergetske sisteme na konvencionalan način. Tu mislim na reverzibilne hidroelektrane i na visokoefikasne kogeneracione elektrane na prirodni gas“, naveo je Macura.

Međutim, nakon početka rata u Ukrajini, umesto prilagođavanja donete strategije, Evropska unija je usvojila plan REPowerEU. Cilj mu je da se Evropa oslobodi bilo kakve zavisnosti ili uvoza prirodnog gasa iz Rusije i potpuna promena paradigme, odnosno vraćanje nuklearne energetike na velika vrata, pojasnio je Macura.

Ističe, takođe, da je u borbi velikih sila za dominaciju i redefinisanje novih geopolitičkih uslova, prošle godine emitovano 37 milijardi kubnih metara CO2, ne računajući emisije iz saobraćaja.

„Znači, u uslovima jedne geopolitičke borbe, mi umesto da rešavamo krucijalne probleme, mi u stvari pokušavamo da sada energetski tu glad zadovoljimo, a da pri tome potpuno ne razorimo ovu planetu“, naglasio je Macura.

Nuklearna energija je rešenje za baznu potrošnju

Na pitanje da li je odgovor na rastuće potrebe za energijom upotreba obnovljivih izvora energije i povratak nuklearne energije, Macura odgovara da, tehnološki gledajući, drugo rešenje i ne postoji. Ističe da je nuklearna energija ključ za obezbeđivanje bazne potrošnje, a ona trenutno čini samo oko četiri odsto finalne energije.

„Mi danas trošimo 29.000 teravat-časova električne energije. Sa nekom projekcijom rasta tog trenda, konzervativno računato, bez uticaja veštačke inteligencije, klaud kompjutinga, mobilitija, elektrifikacije, svega onoga što imamo kao gedžete po domovima, niko ne zna kolika će biti ta potrošnja u budućnosti. Pogotovo što mi ove druge sektore: grejanje, hlađenje i transport, želimo da elektrifikujemo. Zašto? Pa naprosto nemamo drugih načina kako da ove vrste energije proizvedemo iz nečeg obnovljivog“, pojasnio je Macura.

Energetičari smatraju da proizvodnja iz obnovljivih izvora neće biti dovoljna za zamenu fosilnih goriva, jer je ona uglavnom usmerena na zadovoljenje rastuće potrošnje, koju Macura opisuje kao „glad za energijom“. On naglašava potrebu da se reši bazna proizvodnja energije, što znači obezbeđivanje stabilnog i pouzdanog izvora energije za osnovne potrebe.

Kao ključni korak, neophodno je krenuti od projekcija budućih potreba, posebno ako se predviđa masovna elektrifikacija uz korišćenje obnovljivih izvora energije. Međutim, problem balansiranja ostaje značajan izazov koji treba rešiti.

„Pod pretpostavkom da mi obuzdamo narastajući konzumerizam, osnovni izazov je kako ćemo pokriti tu narastajuću potrebu za energijom. Dakle, estimacijom ili interpolacijom, konzervativno, ukupne finalne potrošnje energije na našoj planeti, koja je trenutno 180.000 teravat-časova, do 2070. nama će trebati 500.000 teravat-časova. Pitanje je da li ova planeta može, da li je ona takav resurs, da može da nas podrži, da mi proizvedemo toliku količinu energije. Dakle, ja mislim, pod uslovom da rešimo to pitanje tog narastajućeg konzumerizma, da je osnovno pitanje skladištenja energije“, rekao je Macura.

Tehnološka rešenja za skladištenje energije postaju prioritet. Macura izražava nadu da ćemo u budućnosti razviti kapacitete za skladištenje energije proizvedene iz obnovljivih izvora, poput vetra i sunca, i omogućiti njenu distribuciju u trenucima kada je najpotrebnija.

Evropi nedostaju interkonektivne veze dovoljnog kapaciteta

Kao jedan od problema on ističe nedostatak interkonektivnih veza dovoljnog kapaciteta. Neke studije pokazuju da bi za uspostavljanje efikasnog sistema elektrifikacije, gde bi energija mogla da se prenosi, na primer, iz Bugarske u Slovačku ili Austriju, kao i iz nordijskih zemalja ka ostatku Evrope, bilo potrebno izgraditi 50.000 kilometara novih dalekovoda. Pored toga, postojeća mreža bi morala biti rekonstruisana i njeni kapaciteti značajno povećani. „Kako bismo takav sistem sproveli u delo, potrebna nam je odgovarajuća infrastruktura i realna strategija, što očekujemo od donosilaca odluka,“ objasnio je Macura.

Uloga sistema daljinskog grejanja u modernoj energetici

Poslednje dve decenije, sistemi daljinskog grejanja i energetike promovisani su kroz energetske politike kao ključna rešenja za grejanje u urbanim sredinama. Macura ističe da je to tekovina istočnoevropskih i skandinavskih zemlja.

Iako čak 50 odsto finalne energije ode na grejanje i hlađenje, kaže da se na ovom polju nije puno odmaklo u procesu dekarbonizacije.

„Bez međusektorskog povezivanja nema dekarbonizacije sistema daljinske energetike“, naglašava Macura.

Kalkan je napomenuo da se danas sve više govori o četvrtoj generaciji daljinske energetike. Macura ovaj koncept objašnjava kao koherentan skup tehničkih i institucionalnih mera. „U ovom slučaju imaš jednu mrežu sistema daljinskog grejanja, visokoefikasnu, pametnu, niskotemperatursku, u koju ćeš da injektiraš sve moguće oblike otpadne toplote iz kogeneracije, industrije, obnovljive izvore energije, sve moguće izvore toplote. Da ti ta mreža služi kao akumulator, a da napojiš niskoenergetske, visokoefikasne pametne zgrade“, objasnio je.

Sistemi daljinske energetike će igrati ključnu ulogu u skladištenju i upravljanju viškovima energije

Za implementaciju četvrte generacije daljinske energetike u Srbiji, neophodno je uspostaviti koordinaciju sa operatorom elektroenergetskog sistema. Do sada su reverzibilne hidroelektrane prepoznate kao ključni način za plasiranje viškova obnovljive energije. „Imamo reverzibilnu hidroelektranu Bajina Bašta. Sada je počeo projekt reverzibilne hidroelektrane Bistrica, što je zaista afirmativno. Spominje se i projekat reverzibilne hidroelektrane Đerdap 3. To će promeniti sliku čitavog sistema“, naveo je Macura i istakao da daljinski sistemi mogu preuzeti balansne rezerve kroz tehnologije poput skladištenja toplotne energije (TES) skladištenja toplotne energije u jamama (PTES).

Danska škola energetike

Macura smatra da Srbija ima potencijal da se ugleda na dansku školu daljinske energetike, za koju ocenjuje da je vodeća u ovoj oblasti. Danska je razvila napredne sisteme daljinske energetike nakon energetske krize 1970-ih, prelaskom na održive izvore poput biomase i, u novije vreme, viškova obnovljive električne energije.

Pored toga, Macura je kazao da je Danska prvo napravila elektroenergetsku infrastrukturu. Na primer, može iz Nemačke da preuzima viškove struje, kada Nemci imaju višak obnovljive energije.

„Naši sistemi, može se reći da imamo neke jako lepe primere, ali ove toplane u Srbiji koje su ostale na mazutu, one ultimativno moraju da nađu način da se iz toga izvuku, da se izvrši neka održiva transformacija, da pređu na četvrtu generaciju sistema daljinske energetike“, istakao je.

Rešenja treba pronalaziti na lokalnom nivou

„Da li postoji neka vizija ili strategija, odnosno da li još neko, osim tebe, vidi da bi Srbija trebala da ide u pravcu danskog primera, koji je zaista fascinantan i, pretpostavljam, u ovom momentu dosta daleko, i čemu treba težiti?“, pitao je Kalkan.

Po Macurinom mišljenju, tehnologija ne funkcioniše na osnovu institucionalnog okvira, već na principu dobre prakse, što znači da je potrebno prilagoditi energetski miks konfiguraciji određenog grada. „Teško je tu porediti Beograd, Novi Sad, Niš i tako dalje sa nekim drugim gradovima. Traži se optimalan energetski miks. Recimo, Prag ima svoj optimalni energetski miks, a Beč svoj“, pojasnio je.

Strategija razvoja daljinskog grejanja Novog Sada: inovativan pristup baziran na integraciji OIE

U Novom Sadu, strategija razvoja sistema daljinskog grejanja do 2030. godine temelji se na inovativnom pristupu koji se bazira na integraciji različitih obnovljivih izvora energije.

Grad je nasledio jedinstven energetski koncept iz kraja sedamdesetih godina prošlog veka. Uključivao je vršne toplotne izvore u samom gradu, dok je bazni izvor energije bio postavljen van grada, uz Dunav. Ovaj sistem je tada već primenjivao trigeneraciju (proizvodnju električne energije, grejanje i hlađenje).

„Mi smo uradili strategiju razvoja do 2030. godine. Zamislili smo da nama bazna energija bude solar-termal tehnologija, termalnim skladištenjem energije, upravo u toj infrastrukturi. A da onda u tu infrastrukturu upumpamo i ostale nama lokalno dostupne energije“, kazao je Macura i dodao da Novi Sad sada radi na rešavanju pitanja upravljanja otpadom.

Iz komunalnog otpada će se proizvoditi SRF (solid recovered fuel). Ovaj proces podrazumeva mehaničko-biološki tretman otpada, zatim njegovo sušenje, mlevenje i formiranje briketa, koji će zatim biti sagorevani za proizvodnju toplote. SRF ima veliku toplotnu moć, oko 12 megadžula po kilogramu.

Tri četvrtine Novog Sada je priključeno na sistem daljinskog grejanja

Macura kaže da se Novi Sad sve više širi i to van urbanističkih zona. Na Majevici se gradi nova toplana, prva u gradu posle 40 godina, a sledeće godine se prelazi na desnu obalu Dunava, gde je u planu jedno visokoefikasno niskoenergetsko naselje, Mišeluk, a infrastruktura je već postavljena. Istražnim bušenjem je pronađena voda na 160 metara, te će osnovnu energiju za ovo naselje obezbeđivati toplotne pumpe.

„Novi Sad ima 90 odsto totalne efikasnosti. Čak 76 odsto grada je na sistemu daljinskog grejanja. Imamo fantastične pokazatelje, ali zato što smo puno radili prethodnih 15 godina. Prvo smo doveli sistemu+ u tačku u kojoj sad te tehnologije implementiranja obnovljivih izvora energije dolaze na red. Kako su nas učili, to se tako radi. Prvo postojeći sistem dovedeš u stanje da je on sposoban da se prilagodi tim novim okolnostima“, zaključio je Macura.

Toplotne baterije

Jedna od tema koja je više puta pomenuta u prvoj epizodi podkasta jesu toplotne baterije. Kako objašnjava Macura, PTES uključuje sezonska skladišta toplote koja funkcionišu kao toplotne baterije. Danas je ova tehnologija već široko primenjena, a posebno u Danskoj, gde se koristi već 20 godina i ima ukupni kapacitet od jednog gigavata.

PTES je niskotemperaturno sezonsko skladištenje energije koje koristi vodu kao medijum. Voda se greje na 90 stepeni Celzijusa pomoću solarnih kolektora i e-bojlera (električnih grejača). Jezera su izolovana specijalnim slojem, čime se omogućava skladištenje toplotne energije tokom letnjih meseci, kada je dostupno mnogo energije iz vetra i sunca.

Toplotne pumpe igraju ključnu ulogu u ovom sistemu. Toplotne pumpe leti hlade dno jezera kako bi se sprečilo gubljenje toplote, dok zimi podižu temperaturu vode u jezeru i šalju je u sistem daljinskog grejanja.

Visokotemperatuska toplotna skladišta imaju efikasnost od 60 odsto

Danas su u povoju visokotemperaturna toplotna skladišta TES. Revolucija u ovom domenu dogodila se 2017. godine, kada je nobelovac Robert Laflin sa Stanforda objavio naučni rad pod naslovom Toplotna baterija, pojašnjava Macura. Ova tehnologija koristi materijale poput bazalta ili peska, koji mogu izdržati temperature od minus 30 do plus 800 stepeni Celzijusa, dok je medijum vreli vazduh. Proces skladištenja započinje zagrevanjem bazalta na 400 stepeni koristeći obnovljivu električnu energiju, posebno u trenucima kada je cena struje niska ili negativna, obično oko podneva. Ovo se naziva ciklus punjenja.

Nakon toga, vreli vazduh se kompresuje turbokompresorom, podižući temperaturu na 600 stepeni Celzijusa, a zatim prolazi kroz vazdušnu turbinu koja je povezana sa generatorom za proizvodnju električne energije. Ovaj proces omogućava povratak skladištene energije u obliku struje.

Ono što ovu tehnologiju čini posebno zanimljivom jeste njena efikasnost. Proces od električne energije preko skladištenja do ponovnog vraćanja u električnu energiju postiže ukupnu efikasnost od 60 odsto. Zbog ovih prednosti, mnogi startapi su postali pioniri u ovoj oblasti, privukli značajne investicije i sada razvijaju projekte u fazi komercijalnog skaliranja. Ova tehnologija ima potencijal da transformiše način skladištenja i korišćenja obnovljive energije, rekao je Macura.

Visokotemperaturni TES je tehnologija u velikom naletu, naglašava Macura i kao posebno interesantan ističe projekat Polar Night Energy koji u Danskoj razvija peščane baterije.

Termalno skladištenje energije u Novom Sadu

Projekat razvoja termalnog skladištenja energije u Novom Sadu započeo je 2020. godine s ciljem pronalaženja optimalnog energetskog miksa za grad.

„Proveli smo pet godina intenzivno radeći na ovom projektu. Sada možemo reći da Novi Sad dobija jedinstveni hibridni sistem koji kombinuje solarne kolektore, termalna skladišta i toplotne pumpe,“ istakao je Dušan Macura.

Hibridni sistem sadrži dva velika termalna skladišta zapremine 870.000 kubnih metara vode, koja su delimično ukopana i izolovana savremenim materijalima, uz kapacitet skladištenja od 105 megavata i solarne kolektore od ukupno 301 megavata. Tu su i dva električna bojlera od po 30 megavata koja funkcionišu kao balansna rezerva u elektroenergetskom sistemu.

„Koristili smo najmodernije tehnologije i iskustva iz Danske, kako bismo obezbedili maksimalnu efikasnost i održivost projekta,“ naglasio je Macura.

Ključna inovacija je toplotna pumpa snage 17 megavata, koja tokom zime koristi energiju geotermalnih izvora, dok leti koristi vodu iz Dunava za povećanje efikasnosti. Time se omogućava akumulacija jeftine energije i njeno skladištenje za kasniju upotrebu. Sistem je osmišljen tako da smanji potrebu za vršnim toplanama u Novom Sadu, uz uštede do 18 odsto primarne energije iz gasa godišnje. Novi Sad trenutno troši 100 miliona kubika gasa godišnje.

Ukupna vrednost investicije iznosi 104,7 miliona evra. Deo sredstava je od EU, kroz grant iz Investicionog okvira za Zapadni Balkan (WBIF) u iznosu od 24 miliona evra, dok se ostatak finansira kreditnim sredstvima. Taj poduhvat je nominovan za kapitalni projekat Srbije, istakao je Macura.

Energetska efikasnost u zgradarstvu

Kalkan i Macura su se u razgovoru dotakli i teme energetske efikasnosti u zgradarstvu i prilika za daljinsku energetiku u ovoj oblasti.

Macura smatra da pored pronalaženja optimalnog energetskog miksa, najveći izazov predstavljaju kadrovi.

„Ja sam insistirao da u Strategiju razvoja energetike Republike Srbije, zaista sam zahvalan obrađivačima, da rizik kadrova uđe kao glavni rizik sistema daljiinske energetike“, naglasio je Macura.

Na Kalkanovo pitanje zašto tako misli, odgovara da su novi sistemi izuzetno sofisticirani i da zahtevaju nove inženjere i energetičare.

Macura je upozorio na širu energetsku krizu u Evropi i Srbiji, ističući da nemamo dovoljno energije za sopstvene potrebe. „Tesla je rekao: energija će biti pitanje života i smrti. Ako ne budemo mogli da obezbedimo kadrove i energiju za grejanje i hlađenje, suočićemo se s velikim problemima,“ zaključio je.

Govoreći o energetskoj sanaciji zgrada, Macura je istakao važnost rešavanja problema starih objekata građenih pre donošenja zakona o energetskoj efikasnosti 2013. godine. „Te zgrade moraju preći na naplatu po potrošnji. Pokrenut je program javnog ESCO modela za sanaciju termičkih omotača na 700 stambenih zgrada u Srbiji, a Ministarstvo energetike prvi put sarađuje s 14 gradova i lokalnih samouprava,“ rekao je Macura.

Odabrane zgrade su energetski najneefikasnije, s najvećom specifičnom potrošnjom energije i velikim instalisanim kapacitetima. U Novom Sadu, 109 zgrada je uključeno u projekat, koji obuhvata izradu energetskih elaborata, projekata sanacije i cost-benefit analize. „Ideja je da skupštine stanara dobiju polovinu investicije kao bespovratna sredstva, dok se druga polovina plaća na rate tokom 10 godina. Konačni cilj je prelazak svih zgrada na održiv sistem naplate po potrošnji,“ objasnio je.

Termička sanacija relativno malog broja zgrada može brzo doneti velike uštede energije

Macura je pohvalio predsednike skupština stanara, ističući njihovu profesionalnost i entuzijazam. „Oni su sami uspeli da animiraju stanare, čak i kada su morali da koordinišu tri lamele koje koriste isti izvor toplotne energije. Rangiranje zgrada je sprovedeno na osnovu specifične potrošnje energije,“ rekao je.

Macura je zaključio da termička sanacija relativno malog broja zgrada može brzo doneti velike uštede energije. „Ovo je održivi model koji omogućava da troškovi investicija ne prelaze trenutne troškove paušalne naplate, čime se osigurava finansijska prihvatljivost za stanare,“ zaključio je.

Za kraj, Dušan Macura je poslao inspirativnu poruku mladim inženjerima, ističući važnost oslanjanja na sopstvene snage i inicijativu.

„Moja poruka mladima je da pokušaju da promene nešto u svojim sredinama. To nije nemoguće. Treba se fokusirati na rešenja, koristiti primere dobre prakse i baviti se egzistencijalnim pitanjima. Sledeći vek neće biti vek blagostanja, nažalost, ali upravo to otvara prostor za delovanje,“ rekao je Macura, podsećajući na značaj organizacije i preuzimanja odgovornosti.