Π. Κάπρος: Σύνοψη της «Μακροχρόνιας Στρατηγικής για το 2050» που υπέβαλλε η χώρα μας στην Κομισιόν.

Εισαγωγή

Η «Μακροχρόνια Στρατηγική για το 2050» αποτελεί έναν οδικό χάρτη για την πορεία του ενεργειακού συστήματος και των τεχνολογικών επιλογών για τις δύο δεκαετίες μετά την επίτευξη των στόχων για το 2030 οι οποίοι περιλαμβάνονται στο Εθνικό Σχέδιο για την Ενέργεια και το Κλίμα. Η μελέτη για τη «Μακροχρόνια Στρατηγική για το 2050» εκπονήθηκε με τα μαθηματικά μας μοντέλα PRIMES και υποβλήθηκε στις αρχές του 2020 από την Ελληνική Κυβέρνηση στην Ευρωπαϊκή Επιτροπή. Ο μηδενισμός των εκπομπών CO2 μέχρι το 2050 που είναι ο στόχος της στρατηγικής είναι και το αντικείμενο του Green Deal της ΕΕ το οποίο χρησιμοποιεί επίσης το μοντέλο μας PRIMES για όλες τις χώρες της Ευρώπης.

Κλιματική ουδετερότητα

Η «Μακροχρόνια Στρατηγική για το 2050» επιδιώκει τη επίτευξη το 2050 της «ουδετερότητας ως προς το κλίμα», που είναι ισοδύναμη με την επίτευξη μηδενικών συνολικών εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, όπου μηδενικές εκπομπές νοούνται το άθροισμα θετικών και τυχόν αρνητικών εκπομπών. Το σχέδιο για τον ενεργειακό τομέα προβλέπει να επιτευχθεί το 2050 «ουδετερότητα ως προς το διοξείδιο του άνθρακα», δηλαδή μείωση των εκπομπών από την ενέργεια περισσότερο από 95% συγκριτικά με τις εκπομπές του 1990, και διατήρηση της κλιματικής ουδετερότητας μετά το 2050. 

Οι προβολές με τα μοντέλα έδειξαν ότι η δραστική μείωση των εκπομπών είναι επιτεύξιμη μέχρι το 2050. Τα σενάρια EE1.5 και NC1.5 το επιτυγχάνουν με δύο τρόπους, το πρώτο με έμφαση στη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας και εξηλεκτρισμό και το δεύτερο με ανάπτυξη υδρογόνου και συνθετικού μεθανίου παραγομένων από ΑΠΕ.

Ο ηλεκτρικός τομέας οφείλει να παράγει κλιματικά ουδέτερο ηλεκτρισμό. Αυτό επιτυγχάνεται σε σημαντικό βαθμό ήδη από το έτος 2030 στο πλαίσιο του ΕΣΕΚ-2030 μέσω των πολιτικών εγκατάλειψης της ηλεκτροπαραγωγής από λιγνίτη και την ανάπτυξη των ΑΠΕ. Η ηλεκτροπαραγωγή οφείλει όμως να επιτύχει πλήρη κλιματική ουδετερότητα και μάλιστα αρκετά νωρίτερα από το 2050 ώστε να μειωθούν οι εκπομπές στις μεταφορές και στη θερμότητα μέσω του εξηλεκτρισμού και της χρήσης ηλεκτρικών οχημάτων και αντλιών θερμότητας. Το 2040 οι εκπομπές στον τομέα αυτόν φθάνουν στο -98% από το 2005 στα σενάρια EE1.5 και NC1.5.

Επιλογή τεχνολογιών και δράσεων

Η μόνη πρακτικά δυνατότητα έγκειται στην ανάπτυξη και πλήρη κυριαρχία των μεταβλητών ΑΠΕ. Η κάλυψη των εφεδρειών και εξισορρόπησης της μεταβλητότητας των ΑΠΕ που γίνεται κυρίως μέσω φυσικού αερίου μέχρι το 2030, πρέπει στη συνέχεια να γίνει με θεαματική ανάπτυξη της αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας και της ενοποίησης των αγορών μέσω των διασυνδέσεων. Όμως είναι δύσκολη η εξισορρόπηση ΑΠΕ σε πολύ μεγάλη κλίμακα χωρίς καθόλου στρεφόμενη εφεδρεία από θερμικές μονάδες. Χρειάζεται επομένως και κλιματικά ουδέτερο καύσιμο, όπως υδρογόνο ή συνθετικό μεθάνιο, αλλιώς η στρεφόμενη εφεδρεία από θερμικές μονάδες δεν θα επιβαρύνει τις εκπομπές αερίων θερμοκηπίου. Η παραγωγή των κλιματικά ουδέτερων καυσίμων γίνεται επίσης μέσω ηλεκτρικής ενέργειας, επομένως αυξάνεται αναγκαστικά το φορτίο του συστήματος και οφείλουν οι ΑΠΕ να αναπτυχθούν σε μεγάλη έκταση. 

Η μεγάλη βελτίωση της ενεργειακής έντασης των τελικών καταναλώσεων είναι μεγάλης σημασίας για τη βιωσιμότητα του ενεργειακού συστήματος, που φιλοδοξεί να πλησιάσει την κλιματική ουδετερότητα το έτος 2050. Χωρίς τη βελτίωση αυτή θα εξαντλούνταν οι δυνατότητες παροχής των κλιματικά ουδέτερων πηγών, οι οποίες είτε με τη μορφή βιομάζας είτε ως ΑΠΕ στην ηλεκτροπαραγωγή τροφοδοτούν την κάλυψη της ζήτησης. Η θεαματική βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης επιτυγχάνεται σε όλους τους τομείς μέσω της εξοικονόμησης ενέργειας, κυρίως βαθιάς ενεργειακής αναβάθμισης κτιρίων, της χρήσης πιο αποδοτικών συσκευών και εξοπλισμού προηγμένης τεχνολογίας και του εξηλεκτρισμού επειδή η χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας στις μεταφορές (ηλεκτρικά αυτοκίνητα) και στη θερμότητα (αντλίες θερμότητας) είναι πολύ πιο αποδοτική ενεργειακά (πάνω από τρείς φορές πιο αποδοτική) από τη χρήση καυσίμων. Ο εξηλεκτρισμός της τελικής κατανάλωσης ενέργειας εκτός από μείωση των εκπομπών που επιτυγχάνει επειδή παράγεται με κλιματικά ουδέτερο τρόπο, οδηγεί και σε βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης στην τελική κατανάλωση, άρα μειώνει την ανάγκη χρήσης κλιματικά ουδέτερων καυσίμων, τα οποία είναι ηλεκτροβόρα και θα αύξαναν τις συνολικές ανάγκες του συστήματος. Όμως o εξηλεκτρισμός στην τελική κατανάλωση δεν μπορεί να εφαρμοσθεί παντού, και επομένως τα ηλεκτροβόρα κλιματικά ουδέτερα καύσιμα καλύπτουν τμήμα της αγοράς στην τελική κατανάλωση.

Η συνολική κατανάλωση ενέργειας σε αέρια μορφή διατηρείται σε αρκετή έκταση, όμως το αέριο δεν είναι πια φυσικό αλλά μείγμα υδρογόνου, βιοαερίου και συνθετικού μεθανίου, τα οποία παράγονται με κλιματικά ουδέτερο τρόπο. Η προέλευσή τους δηλαδή είναι από ΑΠΕ, και ο άνθρακας του συνθετικού μεθανίου προέρχεται από δέσμευση διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρα, τις βιομηχανικές διεργασίες και βιομάζα. 

Η ανάπτυξη των μονάδων παραγωγής και διανομής υδρογόνου και βιομεθανίου γίνεται αποκεντρωμένα ανάλογα με τη γεωγραφική κατανομή των πόρων. Κατά συνέπεια, η μείξη των αερίων γίνεται σε διάφορες θέσεις του δικτύου και όχι στην υψηλή πίεση, όπως εγχέεται σήμερα το φυσικό αέριο. Η νέα τοπολογία θα έχει επιπτώσεις σε τεχνικά ζητήματα, στη διαχείριση των υποδομών, στην αξιοπιστία και στον προγραμματισμό ενεργειών για τη διασφάλιση της απρόσκοπτης παροχής και αποθήκευσης αερίου. Σε όλες τις περιπτώσεις η πρόσμιξη νέων αερίων στο δίκτυο μεταφοράς ή/και διανομής φυσικού αερίου κάνει αναγκαία την ανάδειξη μιας νέας τοπολογίας δικτύου, καθώς και ένα νέο σύστημα οργάνωσης της αγοράς αερίου. Η αναγκαιότητα αυτή προκύπτει από το γεγονός ότι το συμβατικό μοντέλο εισαγωγής αερίου με λιγοστά σημεία εισαγωγής (διασυνδέσεις μέσω αγωγών, λιγοστοί σταθμοί επαναεριοποίησης LNG) αντικαθίσταται από ένα σύστημα στο οποίο υπάρχει έγχυση εγχώριων πόρων αερίου και διανεμημένα παραγόμενων αερίων στο σύστημα μεταφοράς και διανομής. Οι κανονισμοί έγχυσης, ασφαλείας, υποχρέωσης εξισορρόπησης κλπ. πρέπει να αναθεωρηθούν πλήρως για να λειτουργήσει ένα τέτοιο μοντέλο χρήσης αερίων με μηδενικό ανθρακικό αποτύπωμα.

Η ωρίμανση τεχνολογιών υγροποίησης και επαναεριοποίησης φυσικού αερίου (καθώς και υδρογόνου σε μικρότερο βαθμού), θα επιτρέπουν δυνατότητα διανομής και χρήσης αερίων καυσίμων σε περιοχές που δεν καλύπτονται από το κεντρικό διασυνδεδεμένο σύστημα μεταφοράς και διανομής φυσικού αερίου. Τέτοια παραδείγματα αποτελούν οι σταθμοί τροφοδοσίας επαγγελματικών οχημάτων που μπορούν να λειτουργούν με τροφοδοσία μέσω φορτίων υγροποιημένων αερίων καυσίμων, η τροφοδοσία της ναυτιλίας, ή η τροφοδοσία δυσπρόσιτων περιοχών στις οποίες η επέκταση του δικτύου θεωρείται οικονομικά ασύμφορη.

Σε μία οικονομία μηδενικών εκπομπών θα απαιτηθούν αυξημένες ποσότητες βιομάζας συγκριτικά με τη σημερινή κατανάλωση. Στην Ελλάδα υπάρχουν δυνητικά διαθέσιμοι πόροι βιομάζας αλλά και δυνατότητες σημαντικής επέκτασης με την ανάπτυξη ενεργειακών καλλιεργειών. Η λιγνοκυτταρινούχος βιομάζα προσφέρεται για την παραγωγή βιοκαυσίμων νέας γενιάς με ελάχιστο δυνατό ανθρακικό αποτύπωμα που θα υποκαθιστούν ορυκτά καύσιμα στις μεταφορές, χωρίς επιπτώσεις στην αγορά τροφίμων και ζωοτροφών.Οι τεχνολογίες μετατροπής μπορεί να είναι είτε θερμοχημικές (πχ. αεριοποίηση/Fischer-Tropsch, καταλυτική πυρόλυση, κα), είτε βιοχημικές (πχ. ζυμώσεις). 

Στα σενάρια EE1.5 και NC1.5 η ανάπτυξη της δέσμευσης διοξειδίου άνθρακα και η αποθήκευσή του σε υπόγειους σχηματισμούς επιτρέπει διατήρηση της χρήσης περιορισμένων ποσοτήτων φυσικού αερίου κατά το έτος 2050, οι οποίες αφορούν σε χρήση στρεφόμενης εφεδρείας από θερμική ισχύ στην ηλεκτροπαραγωγή και σε λίγες θερμικές χρήσεις στην τελική κατανάλωση ενέργειας. Η ανάπτυξη της αποθήκευσης διοξειδίου του άνθρακα είναι περιορισμένη λόγω μικρής διαθεσιμότητας κατάλληλων υπόγειων χώρων στην Ελλάδα. Με τα σημερινά δεδομένα η αποθηκευτική ικανότητα δεν θα μπορεί να υπερβεί τα 140 εκατ. tCO2 σωρευτικά. 

Το σχέδιο βασίζεται στην επιδίωξη το κτιριακό απόθεμα να πλησιάσει το 2050 προδιαγραφές σχεδόν μηδενικής κατανάλωσης ενέργειας, δηλαδή να αποτελείται από κτίρια με πολύ υψηλή ενεργειακή απόδοση, των οποίων η σχεδόν μηδενική ή πολύ χαμηλή ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την κάλυψη των ενεργειακών τους αναγκών, να αντισταθμίζεται σε πολύ μεγάλο βαθμό από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είτε άμεσα χρησιμοποιούμενες είτε έμμεσα μέσω αντλιών θερμότητας. 

Η διείσδυση της ηλεκτρικής ενέργειας, αρχικά, πραγματοποιείται στην κατηγορία των μικρών αυτοκινήτων (κατηγορίας Α και Β), ήδη λίγο πριν το 2030 και εντείνεται σημαντικά τις επόμενες δεκαετίες, κυριαρχώντας στο σύνολο του στόλου των αυτοκινήτων, ιδίως στα σενάρια ΕΕ. Επιτυγχάνεται εξηλεκτρισμός της μεσαίας κατηγορίας αυτοκινήτων, κυρίως κατά τη δεκαετία 2030-2040, οπότε και η τεχνολογία αναμένεται να έχει ωριμάσει περαιτέρω. Για μετακινήσεις μεγάλων υπεραστικών αποστάσεων, αναμένονται να πραγματοποιούνται και υβριδικά οχήματα (με καλώδιο φόρτισης κυρίως), που θα χρησιμοποιούν βενζίνη ή ντίζελ με υψηλά ποσοστά ανάμειξης βιώσιμων εναλλακτικών καυσίμων ή με κλιματικά ουδέτερα καύσιμα. Προβλέπεται σημαντική αύξηση της χρήσης βιοκηροζίνης στις αεροπορικές μεταφορές από το 2030 και μετά, δεδομένου ότι αυτή αποτελεί μακράν την πιο πρακτική και φθηνή λύση για τη μείωση του ανθρακικού αποτυπώματος των αεροσκαφών. 

Πρέπει να σημειωθεί ότι, λόγω των περιορισμών στη συνολική ποσότητα βιοκαυσίμων λόγω περιορισμένης πρώτης ύλης βιομάζας, γίνεται η υπόθεση ότι μέσω κατάλληλων προδιαγραφών και κανονιστικών παρεμβάσεων, ή εναλλακτικά μέσω διαφοροποιημένων τιμών στην αγορά, επιτυγχάνεται χρήση των βιοκαυσίμων κατά προτεραιότητα στα μέσα μεταφοράς, για τα οποία είναι δύσκολο να εφαρμοσθούν άλλες εναλλακτικές λύσεις, όπως ηλεκτροκίνηση ή κυψέλες καυσίμου. Προτεραιότητα επομένως για τα βιοκαύσιμα δίδεται κατά σειρά στις αεροπορικές μεταφορές και στη ναυτιλία, αλλά και στα βαρέα φορτηγά. Υπάρχουν εναλλακτικές λύσεις χωρίς χρήση βιοκαυσίμων για τα ελαφρά φορτηγά, λεωφορεία και αυτοκίνητα. 

Το σύστημα ηλεκτροπαραγωγής θα κυριαρχείται από ΑΠΕ σε ποσοστό άνω του 85% συνολικά. Η αποθήκευση στη οποία περιλαμβάνονται οι τεχνολογίες χημικής αποθήκευσης power-to-X πρέπει να αναπτυχθεί θεαματικά. 

TWh αποθήκευσης το 2050	Σενάριο EE1.5	Σενάριο NC1.5
Έμμεση αποθήκευση (παραγωγή υδρογόνου)	6,2	16
Χημική αποθήκευση	8,6	17,1
Μπαταρίες	6	8,8
Αντλησιοταμίευση	2,8	1,5

Κόστος

Η μετάβαση είναι μεγάλης εντάσεως κεφαλαίου σε όλους τους τομείς, δεδομένου ότι οι δαπάνες επένδυσης για την βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης τόσο για εξοικονόμηση ενέργειας όσο και για αγορά αποδοτικών συσκευών και οχημάτων αυξάνουν, ενώ, ομοίως, οι δαπάνες επένδυσης σε ΑΠΕ, αποθηκευτικά μέσα και δίκτυα επίσης αυξάνουν. 

Σύνοψη επενδυτικών δαπανών ανά τομέα	2020-2030	2030-2050
σε εκ. €/έτος		EE1.5	NC1.5
Βιομηχανία	149	349	397
Κτίρια	419	1054	827
Συσκευές	4796	5785	4911
Οχήματα, μεταφορικά μέσα	12383	13023	13390
Ηλεκτροπαραγωγή	436	787	2003
Δίκτυα	873	1247	1220
Λοιποί τομείς προσφοράς ενέργειας	187	268	974
ως ποσοστό του ΑΕΠ χωρίς τις μεταφορές	1.94	2.68	2.92

 

Ταυτόχρονα όμως μειώνονται οι δαπάνες καυσίμου και λειτουργίας τόσο στους τελικούς καταναλωτές, λόγω μικρότερης κατανάλωσης χάρη στη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης, όσο και στην ενεργειακή παραγωγή λόγω υποκατάστασης θερμικών μονάδων από ΑΠΕ. Η εξάρτηση του κόστους της μετάβασης από τα κόστη επενδύσεων αφορά κυρίως σε νέες τεχνολογίες αρκετές από τις οποίες είναι ήδη βιομηχανικά ώριμες ή κοντά στο να είναι πλήρως ώριμες, αλλά και σε τεχνολογίες οι οποίες έχουν στο μέλλον να διανύσουν μακρά πορεία μέχρι τη βιομηχανική ωρίμανση. Παρά ταύτα, ενώ η συνολική δαπάνη για τις ενεργειακές υπηρεσίες αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου σε όλα τα σενάρια, η συνολική δαπάνη ως ποσοστό του ΑΕΠ μειώνεται από το 2020 και εφεξής σε όλα τα σενάρια και παρά τη θεαματική μετάβαση προς την κλιματικά ουδέτερη οικονομία. Ανάλογη τάση παρατηρείται για τις τιμές καταναλωτή ηλεκτρικής ενέργειας, οι οποίες διαφοροποιούνται κατά σενάριο αλλά παραμένουν μικρότερες από τα επίπεδα του 2030 στο διάστημα 2030-2050, παρά τον πλήρη μετασχηματισμό του ηλεκτρικού συστήματος σε ένα σύστημα με κυριαρχία των ΑΠΕ και της αποθήκευσης.

Τα κλιματικά ουδέτερα καύσιμα αυξάνουν τον όγκο της ηλεκτροπαραγωγής και οδηγούν σε ανάπτυξη ΑΠΕ σε δυσκολότερες περιοχές με αυξημένο σχετικά κόστος, όμως ταυτόχρονα δίδουν μεγάλη ευελιξία στο σύστημα ηλεκτροπαραγωγής μέσω της χημικής αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας, έμμεσα και άμεσα. Μέσω των κλιματικά ουδέτερων καυσίμων, το σύστημα μεγιστοποιώντας την απορρόφηση των ΑΠΕ σε χρονικές στιγμές αφθονίας τους αποκτά πόρους να παράγει πολύ φθηνά ηλεκτρική ενέργεια σε στιγμές στενότητας των ΑΠΕ. Με τον τρόπο αυτό εξομαλύνεται πλήρως η καμπύλη λειτουργίας μέσα στο χρόνο και επιτυγχάνονται οικονομίες κλίμακας, πράγμα που είναι επωφελές για το μέσο κόστος ηλεκτροπαραγωγής και τις τιμές καταναλωτή ηλεκτρικής ενέργειας.

Συμπέρασμα

Η μακροχρόνια στρατηγική προς την κλιματική ουδετερότητα το 2050 περιλαμβάνει βασικές πολιτικές που ταξινομούνται στους εξής άξονες:

1. Βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης
2. Εξηλεκτρισμός μεταφορών και θερμότητας
3. Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας
4. Καθαρή κινητικότητα στον τομέα των μεταφορών
5. Βιομηχανική ανταγωνιστικότητα και κλιματική ουδετερότητα
6. Υποδομές σε δίκτυα και πολιτικές ολοκλήρωσης αγορών
7. Βιο-οικονομία

Οι καινοτόμες πολιτικές και τεχνικές περιλαμβάνουν εναλλακτικές λύσεις οι οποίες διαφοροποιούνται στα σενάρια και αναφέρονται σε:

1. Ακραίες παρεμβάσεις για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης.
2. Κυκλική οικονομία σε μεγάλη κλίμακα.
3. Εξηλεκτρισμός σε όλους τους τομείς και σε χρήσεις ή μεταφορικά μέσα όπου οι σχετικές τεχνολογίες είναι σήμερα ανώριμες.
4. Συμπεριφορές και οργανωτικές παρεμβάσεις που μειώνουν τη δραστηριότητα αυτοκινήτων και φορτηγών.
5. Ανάπτυξη χημικής αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας μέσω υδρογόνου.
6. Σύζευξη των τομέων μέσω της παραγωγής και διάθεσης κλιματικά ουδέτερων υδρογονανθράκων και της απευθείας χρήσης του υδρογόνου σε ορισμένες εφαρμογές στη βιομηχανία, στις μεταφορές και στη διανομή αερίου.
7. Εφαρμογή δέσμευσης, χρήσης και αποθήκευσης διοξειδίου άνθρακα, σε υπόγειους σχηματισμούς και χημικά υλικά. 

Ο ηλεκτρικός τομέας έχει να διαδραματίσει κομβικό ρόλο στο πλαίσιο της μετάβασης γιατί είναι τεχνικά και οικονομικά εφικτό και σκόπιμο να μειώσει δραστικά το ανθρακικό του αποτύπωμα, προκειμένου να συμβάλλει στη μείωση των εκπομπών σε άλλους τομείς, κυρίως στις μεταφορές και στη θερμότητα. Ο εξηλεκτρισμός δεν μπορεί τεχνικά να είναι ολοκληρωτικός στους τομείς αυτούς, όμως η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί να καλύψει πολλαπλάσιο μερίδιο στους τομείς αυτούς συγκριτικά με τα σημερινά επίπεδα με οικονομική αποτελεσματικότητα και βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης.

- Ο Παντελής Κάπρος είναι Καθηγητής Ενεργειακής Οικονομίας στο ΕΜΠ

 

 

 

1 Ιουλίου 2020

energypress