Curent din Soare

Parcurile de panouri fotovoltaice construite în deșerturi și reproducerea pe Pământ a procesului de fuziune nucleară care are loc în Soare ne-ar putea asigura energie electrică ieftină și în cantități nelimitate pentru încărcarea mașinilor electrice.

Trebuie să folosim sursele inepuizabile de energie pe care ni le oferă natura: soarele, vântul și valurile mării. Aș paria toți banii pe Soare și pe energia solară. Ce sursă de putere! Sper doar că nu va trebui să așteptăm pentru asta până când vom rămâne fără petrol și cărbuni. 

Inventatorul american Thomas Edison într-o conversație în 1931 cu Henry Ford și Harvey Firestone despre combustibilii folosiți în industria auto. Citat menționat în cartea “Uncommon Friends: Life with Thomas Edison, Henry Ford, Harvey Firestone, Alexis Carrel, & Charles Lindbergh”, scrisă de James D. Newton și publicată în 1987.

Nu folosim energia solară pentru că industria petrolului nu are drepturi de proprietate asupra Soarelui. 

Ralph Nader, activist politic american implicat în reforme pentru protecția consumatorilor devenit celebru după ce în 1965 a publicat cartea “Unsafe at Any Speed”, în care critică producătorii auto americani pentru că au refuzat să investească bani în dezvoltarea unor sisteme de siguranță pentru mașini. 

Steve Ballmer a rămas celebru după ce, ca reacție la lansarea iPhone-ului în 2007, a declarat că nimeni nu va plăti 500 de dolari pentru un telefon fără butoane. Orice tehnologie nouă generează controverse, iar actualul “conflict” dintre fanii mașinilor cu motoare termice și cei care preferă mașinile electrice este departe de a se încheia. 

Unul dintre argumentele preferate ale “termicilor” este că, după ce o masă critică de oameni va avea electrice, subvențiile de mii de euro la achiziție acordate de cele mai multe state europene vor fi eliminate (ceea ce este corect), în timp ce prețul energiei electrice pentru încărcarea bateriilor va crește semnificativ, în special pentru că cererea de energie electrică în general va fi mult mai mare decât în prezent.

Sigur că infrastructura sistemelor energetice naționale din Europa are nevoie de investiții masive pentru a gestiona corespunzător cererea suplimentară de energie electrice generată, printre multe altele, și de industria mașinilor electrice, iar asta ar putea avea efecte asupra prețurilor finale pentru kWh. De exemplu, până în 2026, Marea Britanie va investi echivalentul a circa 48 de miliarde de euro pentru îmbunătățirea sistemului energetic. România nu s-a apucat încă de treabă, dar autoritățile admit că au nevoie de investiții de 16 miliarde de euro în sistemul energetic național până în 2030. 

Un alt argument al “termicilor” este că o parte din energia cu care încarci mașina electrică provine din cărbuni. România stă foarte bine la capitolul ăsta, apropo – doar undeva pe la 15% din cantitatea totală de energie electrică provine din cărbuni, dar în alte state europene procentul este semnificativ mai mare, în special în Polonia. Sigur, știm deja că arderea cărbunilor este responsabilă pentru 46% din emisiile globale de dioxid de carbon și pentru 72% din emisiile totale ale industriei de electricitate

Mașinile electrice generează o creștere a cererii pentru energia electrică. Foto: Volkswagen

Există însă și surse de energie electrică foarte curate, fără emisii, iar aici mă refer, de exemplu, la energia solară captată cu ajutorul panourilor fotovoltaice. Pe lângă micile proiecte individuale care încearcă să pătrundă și în țara noastră, eventual prin programul Casa Verde, la nivel global se lucrează intens pentru adevărate parcuri de panouri fotovoltaice care să conducă, treptat, la eliminarea completă a materiilor prime poluante din procesul de producție al energiei electrice. 

Desigur, începutul a fost – și încă mai este – dificil. 

Pe silențios dar de neoprit, electrificarea ia pe sus lumea mobilității, cu avantaje evidente: o mașină electrică nu poluează, poate fi încărcată acum cu ușurință, presupune costuri reduse de întreținere și facilități fiscale. Misiunea Enel X este de facilita tranziția energetică în transport și construiește infrastructura de mobilitate în toată lumea.

Descoperă aici stațiile de încărcare potrivite pentru tine și mașina ta, acasă, la birou sau în tranzit.

Istoria unui eșec: Desertec

După accidentul de la centrala nucleară de la Cernobîl din 1986, fizicianul german Gerhard Knies a încercat să găsească o alternativă lipsită complet de riscuri la energia electrică provenită de la centralele nucleare. Pe baza unor studii teoretice, Knies a ajuns la concluzia că deșerturile din regiunea MENA (Middle East and North Africa – Orientul Mijlociu și Africa de Nord) primesc anual de 40 de ori mai multă energie solară decât consumul de energie electrică din întreaga lume. 

Studiile sale au stat ulterior la baza Desertec, un proiect internațional lansat în 2009 ca reacție la conflictul dintre Rusia și Ucraina din 2006 pe tema tranzitului de gaze naturale și a crizei alimentare din 2009. 

Cercetători și experți din Europa, Orientul Mijlociu și Africa de Nord, dar și numeroase companii implicate în industria de energie electrică, printre care italienii de la Enel, germanii de la E.On și RWE, dar și cea mai mare companie de utilități din lume, State Grid Corporation of China (SGCC), și-au unit forțele pentru a dezvolta împreună o alternativă la sursele tradiționale de energie electrică. 

Pe hârtie, proiectul este cu adevărat impresionant: un parc de panouri fotovoltaice cu diametrul de 254 x 254 de kilometri dezvoltat în deșertul nord-african ar fi suficient pentru a asigura consumul de energie electrică la nivel global. Pare o suprafață uriașă, însă în realitate ar acoperi doar o mică parte din deșertul pustiu al Algeriei. Iar un parc de 110 x 110 kilometri ar asigura energia electrică pentru Uniunea Europeană. Maroc, Algeria, Tunisia, Libia și Egipt au fost abordate pentru a găzdui astfel de parcuri de panouri fotovoltaice.

Suprafața pe care ar fi trebuit instalate panouri fotovoltaice pentru a asigura consumul de energiei al lumii, al Europei și, respectiv, al regiunii MENA. Foto: Ecomena

Scopul final era simplu: până în anul 2050, parcurile de panouri fotovoltaice instalate în diverse locuri din deșertul nord-african urmau să genereze 100 GW de energie electrică și să asigure astfel undeva la 15% – 20% din consumul de energie electrică al Uniunii Europene. 

Energia electrică obținută în Africa de Nord din energia solară urma să fie transportată în Europa prin intermediul unor cabluri de înaltă tensiune, însă costurile erau prohibitive: 400 de miliarde de euro. Pentru context, România a avut în 2021 un Produs Intern Brut (PIB) de 240 de miliarde de euro. 

În scurt timp s-a demonstrat însă că proiectul frumos redactat pe hârtie nu era, de fapt, viabil din punct de vedere economic și politic. De exemplu, o serie de companii implicate în proiect au eșuat în tentativele de a obține finanțare pentru a dezvolta diverse parcuri fotovoltaice de 500 MW. Și asta deoarece companiile de energie electrică au argumentat că transportul energiei electrice din Africa de Nord în Europa nu este rentabil pe baza prețurilor finale ale energiei electrice de la acea vreme.

Pe de altă parte, statele din Europa și Africa de Nord au fost reticente să se implice decisiv în Desertec din motive politice. Pe de o parte, Europa nu a vrut să devină dependentă de țări africane cu regimuri politice instabile caracterizate deseori de corupție, în timp ce țările nord-africane s-au temut că Europa vrea doar să le “stoarcă” de resurse, așa cum au procedat și pe vremea când erau simple colonii ale țărilor europene înainte de ceea ce cunoaștem în prezent drept “decolonizarea Africii” din 1950-1975. 

O perioadă, Desertec a încercat să meargă mai departe doar prin diverse proiecte locale de mică anvergură, prin care energia electrică obținută din panouri fotovoltaice urma să fie introdusă și consumată în rețeaua națională a țării respective. 

Cel mai recent, se încearcă o revitalizare a proiectului Desertec printr-un program care implică utilizarea hidrogenului

Desertec nu este viabil în forma sa originală pentru că este prea scump și utopic. A atras foarte puțină finanțare.  

Peter Droege, președintele Eurosolar, o asociație a industriei de electricitate din Europa. 
Panouri fotovoltaice. Foto: Enel X

Desertec Made in China

Așa cum observi, nu este suficient să ai un proiect fezabil pe hârtie dacă din diverse motive acesta nu poate fi pus în practică. Este și acesta un motiv pentru care am privit cu oarecare scepticism anunțul recent făcut de autoritățile din China. 

China și-a propus ca 40% din energia electrică pe care o folosește să provină din surse regenerabile până în 2030 și să devină o țară neutră din punct de vedere al emisiilor de carbon până în 2060, ca parte a angajamentelor asumate pentru a respecta Acordul de la Paris

Ca parte a acestor planuri, China a anunțat în luna martie un proiect ambițios care prevede construirea unor capacități de producție de 450 GW de energie solară și energie eoliană în Deșertul Gobi și alte regiuni deșertice ale țării

China va construi cea mai mare capacitate de producție de energie solară și eoliană din istorie în Deșertul Gobi și alte deserturi. Va avea 450 GW.

He Lifeng, directorul Comisiei Naționale de Dezvoltare din China. 

Hai să punem această valoare în context. În primul rând, vorbim despre o capacitate de aproape 5 ori mai mare decât cea pe care și-a propus-o anterior proiectul Desertec. 

Pe de altă parte, datele publicate în catalogul Renewable Energy Capacity Statistics 2021 indică faptul că statul asiatic domină deja autoritar producția de energie regenerabilă, întrucât are instalată o capacitate de 895 GW, mai mult decât Uniunea Europeană și Statele Unite la un loc. Din această capacitate, 307 GW provin din parcuri de panouri fotovoltaice și 328 GW din energie eoliană. 

Dacă privim datele problemei din acest unghi, concluzia este destul de simplă: China vrea să instaleze panouri fotovoltaice și eoliene care să genereze jumătate din producția de energie electrică obținută în prezent din surse regenerabile. Din această perspectivă, misiunea anunțată de China nu mai pare atât de dificil de implementat, nu-i așa? Mai ales că, spre deosebire de Desertec, întreaga cantitate de energie va fi utilizată pe plan local, fără sisteme complexe de transport și fără necesitatea de a colabora cu alte state.

Din păcate, China nu a oferit alte detalii concrete despre acest proiect și nu a menționat nici măcar anul în care va fi finalizat. Ceva îmi spune însă că termenul limită este cel târziu 2030, anul în care China și-a propus să atingă pragul de 40% din energie din surse regenerabile. 

Poziționarea geografică a Deșertului Gobi.

Soarele artificial

Cum ar fi însă dacă, în loc să construim parcuri fotovoltaice care să capteze energia solară, am încerca să reproducem mecanismul fizic prin care Soarele produce energia solară care ajunge pe Pământ? Cu alte cuvinte, cum ar fi dacă am reproduce procesul de fuziune nucleară care are loc în Soare și în orice altă stea din Univers? 

În nucleul Soarelui, coliziunea a patru atomi de hidrogen generează un atom de heliu, iar în urma acestui proces o parte din masă este convertită în energie. Cât de multă energie rezultă în urmă acestui proces? Ei bine, pe baza datelor cunoscute despre masa unui atom de hidrogen și masa unui atom de heliu și pe baza celebrei formule a lui Albert Einstein, energia generată de o astfel de coliziune ar permite unui bec de 60W să funcționeze timp de 100 de ani. Este motivul pentru care se spune că fuziunea nucleară are potențialul să ne ofere o cantitate practic nelimitată de energie electrică. 

La prima vedere, reproducerea artificială a acestui proces fizic pe Pământ poate părea imposibilă, în primul rând din cauza faptului că fuziunea nucleară din Soare are loc la temperaturi de aproximativ 15 de milioane de grade Celsius. În realitate, atingerea și, așa cum vei vedea, depășirea unei astfel de temperaturi nu reprezintă o problemă. În schimb, adevărată provocare este menținerea unei astfel de temperaturi pe o durată rezonabilă de timp pentru a produce în mod eficient energie electrică. 

Și, așa cum se întâmplă și în cazul proiectelor de energie solară, China este în prezent țara cu cel mai avansat dispozitiv de generare artificială a fuziunii nucleară. Asiaticii operareaza încă din anul 2006 un reactor care a primit numele pompos de Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) și care are drept scop principal să “copieze” procesul de fuziune nucleară din Soare. Tocmai de aceea, reactorul este cunoscut public drept “soarele artificial”. 

Au trecut deja 16 ani de atunci, iar EAST oferă rezultate din ce în ce mai bune. În 2017, EAST a ajuns la o temperatură de 50 de milioane de grade Celsius, pe care a păstrat-o pentru numai 101 secunde. În 2021, cercetătorii au reușit să mărească temperatura până la 120 de milioane de grade Celsius, însă nu au depășit pragul de 101 secunde. 

Cel mai recent, în 30 decembrie 2021, China a anunțat că reactorul EAST a reușit să mențină o temperatură de 70 de milioane de grade Celsius timp de 1056 de secunde, adică timp de peste 17 minute. Un record absolut. 

Cu alte cuvinte, chinezii au reușit să creeze un “soare artificial” care “moare” însă la scurt timp după “naștere”. 

Această operațiune pune bazele unei fundații experimentale solide din punct de vedere științific pentru a putea utiliza un reactor cu fuziune nucleară. 

Gong Xianzu, cercetător la Institutul de Fizică al Academiei de Științe din China

Progresele realizate în prezent în cadrul reactorului EAST sugerează că autoritățile chineze și-ar putea îndeplini obiectivul de a obține energie electrică din procesul de fuziune nucleară cel târziu în 2040. 

Totuși, asta nu înseamnă că restul lumii se limitează să privească progresele asiaticilor. 35 de țări europene, printre care se numără Statele Unite, toate statele din Uniunea Europeană (implicit, România), Marea Britanie, India și China (da, chiar și China) și-au unit forțele cu scopul de a construi în Franța un reactor de fuziune nucleară chiar mai mare decât EAST. Reactorul se numește  Internațional Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), iar lucrările sunt programate să înceapă în 2025. 

Concluzii

Thomas Edison a făcut prima demonstrație publică cu un bec alimentat cu energie electrică în 1879. Spre finalul vieții sale, Edison a prevăzut însă potențialul uriaș reprezentat de energia solară. Acum, la aproape un secol de la moartea sa survenită în 1931, omenirea face pași concreți pentru a utiliza cât mai bine acest potențial. 

Indiferent că vorbim despre parcuri de panouri fotovoltaice în deșert sau de reproducerea pe Pământ a procesului de fuziune nucleară din stelele Universului, energia solară ar trebui să ne ajute să avem energie electrică ieftină, în cantități nelimitate și fără efecte adverse asupra mediului înconjurător. Moment în care, cel mai probabil, cei care astăzi sunt împotriva electricelor vor rămâne fără argumente. 

Singura întrebare este dacă nu cumva acest progres științific va veni un pic prea târziu pentru a salva planeta de la schimbări climatice ireversibile.

Lumina electrică a necesitat cel mai amplu studiu și cele mai elaborate experimente, dar nu m-am simțit niciodată descurajat. Geniul este 1% inspirație și 99% transpirație.

Thomas Edison, inventatorul becului cu lumină incandescentă

Foto principală: Dreamstime