Ce parametri ar avea hidrocentrala prin pompare Tarniţa din România, în aşteptare de 35 de ani, şi cum se compară ea cu centralele de baterii

Despre hidrocentrala de la Tarniţa se vorbeşte în România de foarte muţi ani, de prea mulţi ani de fapt, fără a se trece şi la realizări palpabile. Au fost mulţi dintre cei care i-au pus îndoială necesitatea din motiv că „ea nu va produce nici un MW de energie proprie”, ci doar va stoca ceea ce e produs de alte surse în sistemul energetic. Iar perioadele în care autorităţile şi-au manifestat susţinerea pentru acest proiect au alternat cu altele în care proiectul era declarat nerentabil, sau chiar etichetat „un proiect mamut” al trecutului, care nu mai e fezabil în realităţile actuale. În ultimele luni, am publicat frecvent articole despre centrale noi de baterii pentru stocarea electricităţii, apărute în diverse ţări din lume, pentru că acestea sunt construite cu o viteză nemaivăzută. Iar când am publicat acum o săptămână un articol în care arătam experienţa Chinei din prezent, care-şi construieşte un număr imens de hidrocentrale de pompare, punând accent pe ele de minim 5 ori mai mult decât centralele de baterii, am primit o avalanşă de comentarii şi mesaje, în care mulţi dintre cititori ne-au sugerat să tratăm mai profund şi subiectul hidrocentralei prin pompare Tarniţa din România.

Foto: Proiectul hidrocentralei prin pompare Tarniţa-Lăpusteşti

Şi exact asta vrem să facem în acest articol. Nu ne vom reţine foarte mult la tot firul de istorie al ezitărilor diverselor guverne şi ministere de pe parcurs în susţinerea sau punerea pe raft a proiectului, pentru că asta a fost mai cunoscut opiniei publice. Dar vrem să intrăm în esenţa parametrilor tehnici ai proiectului hidrocentralei de la Tarniţa, şi să-i punem în contextul actual, al zilei de azi şi al următorilor ani, comparând cu necesităţile noi stringente de stocare a electricităţii din surse regenerabile din lumea întreagă şi comparându-l direct cu tehnologia de alternativă a centralelor de baterii. Pentru că dacă facem aceste analize bazate pe cifre, durate de viaţă, capacităţi şi beneficiu pentru sistemul electric al ţării, concluziile pot fi trase mult mai uşor, în mod obiectiv.

Foto: Centrală de baterii

O hidrocentrală prin pompare e una formată din minim două rezervoare mari de apă, situate la altitudine diferită, de obicei la minim vreo 300 metri diferenţă, iar acele rezervoare sunt conectate între ele prin galerii şi conducte, care trec neapărat şi printr-o hală de turbine obişnuite de hidrocentrale, dar prevăzute de obicei cu capacitatea de funcţiona în ambele direcţii şi cu pale uşor ajustate pentru a fi mai eficiente în ambele direcţii.

Rolul unei asemenea hidrocentrale nu este de a genera electricitate prin captarea debitului de apă al unui râu, ci stocarea electricităţii generate oriunde altundeva în sistemul energetic. Fiind vorba de apă, care poate fi supusă unui proces uşor de evaporare în timp, de obicei reumplerea volumului de apă se face prin captarea unui debit în rezervorul situat la altitudine mai mică, în timp ce lacul de acumulare de sus poate să nu aibă nicio sursă proprie de completare a apei. Când există supraproducţie de electricitate în sistem, turbinele sunt conectate şi pompează apa din rezervorul de jos în cel de sus, consumând electricitate în acest proces şi folosind astfel o parte din surplusul din sistem. Când există cerere mare în sistem, spre exemplu în orele serii, apa din rezervorul de sus e lăsată să curgă în jos şi, ajutată de gravitaţie, pune în mişcare aceleaşi turbine care funcţionează acum nu ca electromotoare cu rol de pompe, ci ca generatoare de electricitate. Astfel, se generează electricitate în sistem pentru a acoperi orele de consum maxim. Acum tot acest proces a fost perfecţionat foarte mult de decenii încoace, iar acum hidrocentralele de acest timp raportează de obicei o eficienţă cuprinsă între 77 şi 79%, ceea ce înseamnă că la 1.000 MWh consumaţi pentru pomparea apei un sus, sunt generaţi ulterior 770-790 MWh la coborârea apei. În Elveţia a fost raportată acum un an şi o hidrocentrală similară care pretinde că a atins 80% randament, iar acesta e cam vârful ce poate fi atins la nivel de randament, cu tehnologiile actuale.

Deci, avem o hidrocentrală care nu produce într-adevăr electricitate proprie, dar care stochează efectiv electricitatea, ca un soi de baterie uriaşă a sistemului electric. De ce e nevoie de o asemenea baterie în sistem? Pentru că întotdeauna, în toate ţările, cererea de electricitate variază mult în ciclurile de dimineaţă, zi, seară şi noapte. Țările cu industrie puternică reuşesc să consume relativ mult şi ziua în orele amiezii, iar unele şi noaptea, dacă există multe fabrici care lucrează în trei ture, inclusiv nocturne. Țările cu industrie mai puţin energofagă, au diferenţe mai mare între minim şi maxim.

În anii 60-70, multe ţări îşi rezolvau acoperirea salturilor din orele maxime tocmai cu hidrocentrale conectate adiţional în sistem la acele ore. E una din cele mai inteligente şi eficiente metode de a o face. Alte ţări mai foloseau centrale cu gaz sau cărbune pentru a acoperi aceste ore maxime. Şi aparent, multe reuşeau să atenueze variaţiile de consum doar conectând mai multe surse de producţie a electricităţii, fără nevoia de a stoca. Doar unele ţări mai vizionare dintotdeauna în hidrocentrale, precum Elveţia, aveau de multă vreme asemenea hidrocentrale, prima din Elveţia apărând în 1907. Tot în Elveţia în 1908 era construită prima linie electrificată de cale ferată, Bernina, iar în scurt timp ţara a decis că toate trenurile sale vor fi electrice, şi toată electricitatea pentru ele va fi asigurată doar de hidrocentrale, în 1918 pornind şi construcţia primei hidrocentrale deţinute direct de operatorul feroviar.

Foto: Hidrocentrală construită acum peste 100 ani, în Elveţia

În perioada în care a apărut ideea hidrocentralei Tarniţa, mai multe ţări din Europa de Est experimentau cu proiecte ale unor asemenea hidrocentrale de pompare, iar România a început analiza uneia încă în 1975. În multe ţări necesitatea unei asemenea construcţii era analizată la pachet cu construcţia unei centrale nucleare, pentru că o centrală nucleară produce mult, dar constant, iar astfel se estima că va fi nevoie acută de o soluţie de stocare. După mai multe estimări, în 1988, în România s-a decis că Tarniţa ar fi locul potrivit pentru o asemenea construcţie, întrucât exista deja lacul de acumulare de jos, şi ar trebui construit doar cel de sus şi galeriile. Şi pe atunci încă se analiza o corelare cu centrala de la Cernavodă în motivarea hidrocentralei Tarniţa.

Astăzi, însă, necesitatea de stocare e electricităţii e şi mai mare, acută chiar. România are deja parcuri eoliene şi solare, şi există foarte mulţi oameni care şi-au instalat panouri fotovoltaice acasă. Aceste surse de energie sunt intermitente şi adeseori produc exact atunci când se consumă mai puţin. Dacă nu se asigură stocarea, uneori sistemul energetic nu poate merge sub un anumit minim de unităţi de producţie şi turaţii, iar surplusul venit de la panouri dă uneori probleme şi se ajunge chiar şi la ideea absurdă de a deconecta temporar acele surse. Un fapt e clar, însă, dacă vrem să nu mai ardem cărbuni, păcură sau gaz pentru electricitate şi vrem să lăsăm spaţiu de dezvoltare energiei regenerabile, atunci e nevoie de stocare. Şi întrucât e în proiect şi construcţia a încă două reactoare la Cernavodă, o capacitate imensă de stocare devine absolut obligatorie pentru România.

Acum cele mai răspândite soluţii sunt două în prezent — hidrocentrale prin pompare şi centralele de baterii. Hidrocentralele costă de obicei mai scump în construcţia iniţială decât achiziţia de baterii, dar au durată de viaţă de 50-80 ani şi chiar mai mult dacă se mai fac reutilări. Bateriile cele mai performante ţin 12.000 de cicluri de încărcare şi descărcare. Dacă estimăm 2 cicluri în mediu la fiecare 24 ore, avem o durată de viaţă de 16 ani şi jumătate în cel mai bun caz, după care e nevoie de înlocuirea bateriilor. Capacitatea lor de stocare şi puterea va scădea însă treptat în cei 16 ani. La hidrocentrale — capacitatea de stocare rămâne neschimbată. Cele mai performante baterii pentru centrale dau un randament de 92-93%, faţă de 77-79% la hidrocentrale prin pompare. Deci, bateriile sunt cu circa 15 puncte procentuale în avantaj faţă de hidrocentrale.

Ce capacitate de stocare şi ce putere prevede proiectul hidrocentralei Tarniţa şi cum se compară el cu baterile? Paradoxal, dar capacitatea de stocare nu era direct explicată nicăieri ca şi cantitate de electricitate ce poate fi generată la scurgere, deci nu în milioane de litri ai rezervorului, ci efectiv cât din volum poate fi folosit şi câtă electricitate poate fi generată în procesul de „descărcare”. În actele vechi şi cele noi reluate se menţionează o putere de 1 GW ce trebuie asigurată, din 4 grupuri de tubine, a câte 250 MW. E o putere mare şi impresionantă or, azi la orele serii, întreg sistemul electric naţional al României consumă 5,8-5,9 GW de putere. Deci această hidrocentrală ar trebui să poate acoperi circa 17-20% din consumul naţional la orele de vârf. Iar capacitatea intenţionată de stocare am dedus-o din cerinţele tehnice — unde e specificat că centrala trebuie să asigure minim 4 ore de electricitate, iar la o putere mai mică, de până la 0,5 GW, până la 6 ore. Deci avem o capacitate de 3,0-4,0 GWh intenţionaţi, cea mai realistă medie de aici fiind de 3,6 GWh. E foarte interesantă şi diferenţa de altitudine specificată între viitorul lac de cumulare superior şi cel existent inferior — 1.070 metri şi 441 metri la cota talveg în ambele cazuri, deci sunt 629 metri diferenţă de altitudine, ceea ce va ajuta la eficienţă totală.

Costul hidrocentralei Tarniţa e estimat acum la 1,0-1,1 miliarde de euro. Hai să vedem cât ar costa bateriile Tesla Megapack care să asigure o capacitate de stocare de 3,6 GWh şi o putere de 1 GW, cu o descărcare de minim 4 ore. Timpul de 4 ore e foarte des folosit ca reper, pentru că atât durează orele de consum maxim cam peste tot. Tesla are afişat pe site-ul său oficial un calculator al costurilor bateriilor sale pentru asemenea centrale, deci sunt date publice şi uşor de verificat.

Foto: Baterie Tesla Megapack

Cea mai apropiată valoare a parametrilor e dacă am opta pentru 1.000 de baterii Tesla Megapack 2, care ar furniza o putere de 979 MW şi ar avea o capacitate de stocare de 3.916 MWh. Deci, fără 21 MW avem puterea comparabilă cu hidrocentrala Tarniţa, de 1 GW, iar la stocare avem un plus de 0,3 GWh, pe care îl putem trata drept o rezervă pentru o viitoare degradare în timp, ca să ajungem tot pe la 3,6 GWh. Costul unei asemenea centrale, cu baterii şi instalare, e stimat de Tesla la 1,31 miliarde de dolari, deci cam 1,23 miliarde de euro. Şi asta ar fi trebuit să fie soluţia mai ieftină!

Ce ne spun aceste cifre, în mod realist? În primul rând, că estimarea de 1,1 miliarde la Tarniţa e un chilipir şi ea poate fi explicată ori prin subestimare de autorităţi, care va urmată de depăşiri de buget, ori prin faptul că rezervorul de jos este deja construit şi asta a redus costurile substanţial. Dacă e cazul de subestimare de buget, se poate ajunge ulterior la 1,3-1,5 miliarde în mod realist. Dacă e cazul doi, în care bugetul mai mic e explicat de construcţia rezervorului de jos, atunci e centrala asta e o mină de aur nefolosită. Chiar dacă bugetul ar fi oriunde între 1,1 şi 1,3 miliarde, o simplă comparaţie cu baterii Tesla Megapack, cele mai folosite în lume, ne arată un avantaj economic evident chiar şi la etapa iniţială de construcţie! Nu există nicio justificare de a nu construi o asemenea hidrocentrală, cu asemenea parametri şi costuri! Şi apoi, în cazul bateriei, s-ar cheltui 1,23 miliarde de euro o dată la vreo 12-16 ani, cheltuieli care se vor repeta periodic, poate spre ieftinire, dar oricum din investiţia iniţială de 1,23 miliarde se va beneficia maxim 15-16 ani. La hidrocentrala Tarniţa, din 1,1-1,5 miliarde se va beneficia 50-60 ani şi mai mult, dacă va fi o construcţie făcută temeinic, aşa cum trebuie făcută o hidrocentrală.

Iar o mare parte din aceşti bani se vor răscumpăra ulterior prin faptul că o soluţie de stocare va permite dezvoltarea de surse de energie regenerabilă, din investiţii private în ţară. Iar asta înseamnă lipsă de emisii CO2, lipsa necesităţii de import a materiilor prime sau a energiei, export şi susţinere de creştere economică. Deci, comparaţiile matematice şi analizele directe de kilowaţi, puteri, capacităţi şi costuri, ne arată în mod elocvent — hidrocentrala de la Tarniţa e exact soluţia de care are nevoie România în secolul XXI, în contextul ponderii de energiei regenerabilă şi a dezvoltării de mai departe a sistemului său energetic. Deci, nu doar că ea nu e un proiect mamut expirat, ci tocmai acum ea ar fi mai actuală ca oricând în trecut!