Spomladanski prazniki so z vidika elektro energetskega omrežja poseben čas. Za veliko noč in za prvomajske praznike je praviloma potreba po električni energiji najmanjša v letu, saj je to ravno čas, ko dovolj upade potreba po ogrevanju in hkrati še ni tako vroče, da bi bilo potrebno za hlajenje poganjati klime.

Nizek odjem pa povzroča tudi povečanje deleža obnovljivih virov energije, oz. povedano drugače - to je čas, ko elektroenergetska omrežja dosegajo rekorde v deležu električne energije, ki jo pridobivajo iz obnovljivih virov, ki je za proizvodnjo najcenejša, saj za delovanje ne potrebuje energenta.

Avstralija kot vodilna država

Avstralija je zelo poveden primer na tem področju. V letu 2019 je v Avstraliji sončna energija predstavljala 6 odstotkov, vetrna pa 7 odstotkov. V letu 2021 se je delež sončne energije podvojil na 12 odstotkov, veter pa je zrastel na 10 odstotkov. Vse to kljub obnovljivim virom nenaklonjeni politični oblasti, ki z obnovljivimi viri energije niti nima nekih podnebnih ciljev, ampak se to tam enostavno finančno izplača.

Ti deleži predstavljajo proizvodnjo električne energije na letni ravni. Na dnevni ravni pa to pomeni, da zaradi sončne energije obstajajo velike razlike med proizvodnjo energije med različnimi urami v dnevu. Dostopnost poceni električne energije iz sonca pa precej spreminja tudi porazdelitev cene električne energije skozi dan, kar kaže primerjava cen po urah med zadnjim četrtletjem 2020 in 2021, na kateri se vidi znižanje cen sredi dneva in povišanje večernih in nočnih cen.

Novi rekordi po svetu

Celinska Avstralija je razdeljena na več med seboj povezanih omrežij, ki so omejene na posamezne zvezne države. Južna Avstralija je zvezna država z manj prebivalci, zaradi naravnih danosti pa dosega zelo visoke deleže obnovljivih virov energije. Tako so obnovljivi viri čez veliko noč dosegli kar 136% delež porabe. Višek nad 100% so seveda izvozili v sosednje zvezne države.

Viktorija, sosednja zvezna država je dosegla 83% delež vetra in sonca. Delež pa bi lahko bil kar 99%, če ne bi nekateri proizvajalci zaradi negativnih cen energije zniževali proizvodnje.

Na drugi strani sveta, v Kaliforniji, je operater prenosnega omrežja CAISO dosegel 97% delež električne energije iz obnovljivih virov energije.

Rekordi pri sosedih

Hrvaški operater prenosnega omrežja HOPS objavlja mesečna in letna poročila o proizvodnji električne energije iz vetrnih elektrarn. V letu 2021 je na Hrvaškem vetrna energija v začetku aprila dosegla rekordni 52,2% delež proizvodnje elektrike glede na odjem.

Novi slovenski rekordi?

Najnižji dnevni odjem je bil v Sloveniji leta 2018 1. maja, leta 2019 pa 2. maja. Oboje sovpada s kolektivnimi dopusti dela industrije, tudi zaradi industrije pa je pri nas večino časa še vedno res, da je cena električne energije čez vikend cenejša.

V Sloveniji še nimamo toliko nameščenih sončnih ali vetrnih elektrarn, jih pa imajo druge države, ki so del sinhroniziranega evropskega elektroenergetskega omrežja. Te proizvodne enote pa že pomembno vplivajo na ceno električne energije tudi pri nas. Tako je čez letošnje velikonočne praznike cena električne energije na debelo padla na 0 EUR za MWh.

To se pri nas zaenkrat še ne dogaja pogosto. Ob povečevanju količine nameščenih sončnih elektrarn pa bo cena električne energije ob sončnem dnevu tudi pri nas redno znatno nižja kot ponoči, tako kot se to že dogaja v Avstraliji.

Viri:

• Global Electricity Review 2022, EMBER
• Quarterly Energy Dynamics Q4 2021, AEMO
• South Australia grid reaches record high of 136.6 pct renewables
• Victoria reaches record wind and solar share of 83.8 per cent
• "Re-imagining the grid:"" California reaches record 97.6% renewable share
• Izvještaji o proizvodnji VE, HOPS
• Letno poročilo ELES za leto 2019
• ENTSO-E transparency portal

"Juice - How electricity explains the world" je precej dober dokumentarec o električni energiji iz leta 2019.

Vredno ogleda. Uradna stran in IMDb. Sam sem si ga ogledal na Curiosity Stream, ampak je potreben tudi VPN, ker v Sloveniji ni dostopen.

Dokumentarec se ne ukvarja toliko s tehničnimi detajli, bolj se trudi pojasnjevati kaj električna energija družbi omogoča. Je eden redkih dokumentarcev, ki zelo dobro ilustrira kakšno razliko prinese zanesljivost dobave električne energije. Čeprav nam je v razviti družbi samoumevno, da premaknemo stikalo in se pojavi svetloba, premagovanje teme nikakor ni samoumevno in že svetloba takrat, ko si jo zaželimo, omogoča človeku, da razvija svoje potenciale. Velja pa tudi obratno - nezmožnost osvetlitve bivališča duši človeški potencial.

To pokaže na kar nekaj primerih. V afriški Gani pokaže kako je rastel delež prebivalcev, ki ima dostop do električnega omrežja, in kaj je to pomenilo za ljudi. V Libanonu, kjer državno električno omrežje deluje samo občasno, nekaj ur na dan, pokaže kaj pomeni imeti nezanesljivo oskrbo z električno energijo in koliko stane, ko državno omrežje ne dobavlja energije in je treba poiskati alternativne vire. V Indiji se posamezniki na črno prikapljajo na električno omrežje, tako da imajo operaterji tudi do 40% izgub na omrežju. Kako hitro lahko razviti svet pade v stanje nerazvitega pa je enostavno videti na primeru naravnih nesreč, npr. hurikana Maria, ki je opustošil Puerto Rico, ki si v času snemanja še vedno ni opomogel.

Izpostavi pa tudi nekatere načine kako energetsko razviti svet troši zanesljivo električno energijo, tudi iz fosilnih virov, za določene prestižne dobrine, na primer - gojenje marihuane in kriptovalute.

Dokumentarec se konča z občudovanjem jedrske energije, kar morda nekaterim ne bo všeč. Fizikalno dejstvo je, da je jedrska energija milijonkrat bolj gosta kot fosilni viri glede na maso porabljenega goriva. Vedno mi bo fascinantno, da smo sposobni relativno nadzorovano izrabljati to energijo, nedvomno pa je, da zaenkrat izrabljeno jedrsko gorivo predstavlja velik in nerešen izziv za trajno rešitev. Hramba na dvorišču jedrske elektrarne se mi vseeno ne zdi rešitev.

"Temna stran zelenih energij" oz. angleško "The Dark Side of Green Energies" je "dokumentarec", ki naj bi pojasnil, da pri zeleni energiji ni vse tako čisto kot se zdi.

Na kratko: Ni vredno ogleda, to ni dokumentarec.

Od filma sem pričakoval več. Je nenatančno in slabo artikulirana zmes željá po enostavnih rešitvah, kjer teh ni. V dokumentarcu je kar nekaj napačnih trditev, npr. ta, da so t.i. "redke zemlje" redke. V resnici so v zemljini skorji precej pogoste. Ali pa da so redke kovine "neznane snovi".

Skozi film se vzpostavlja pripoved, da so nekatera področja žrtvovana, predvsem v okoljskem smislu, za zeleno energijo. Obenem se povsem ignorira, da že obstajajo "žrtvovana področja" pri vsem kar človek počne zadnjih par tisoč let. Samo pri nas imamo npr. Idrijo, ki se poseda zaradi rudnika živega srebra. Vas Družmirje ima danes 0 prebivalcev, ker je na njenem mestu zaradi izkopa premoga iz rudnika lignita Velenje nastalo Družmirsko jezero. Rudnik urana v zapiranju Žirovski vrh zahteva stalni monitoring, da radioaktiven material ne pride v Soro in naprej v Savo. V Celju imamo Cinkarno, ki je zgrajena na industrijskih odpadkih, iz katerih se danes v reko Hudinjo izločajo težke kovine. V Mežiški dolini moramo zaradi rudnika svinca kontinuirano izvajati nadzor nad vsebnostjo svinca v krvi otrok, saj je tam narava že tako onesnažena s svincem, da lahko pride do povišanega vnosa svinca že s prehranjevanjem z domačo zelenjavo. Malo bolje jo je odneslo odlagališče rdečega blata iz predelave aluminija v Kidričevem, tam je na prizadetem okolišu danes fotovoltaična elektrarna.

Zadnja leta so pri nas žrtvovana področja predvsem odlagališča odpadkov in zbiralinice oz. predelovalnice odpadkov. Žal v zbiralnicah prihaja do požarov, dim pa razsaja po bližnji in daljnji okolici. Veste, kaj je tudi gorljiv nevarni odpadek, ki se zbira tam? Izrabljeno motorno olje. Tega v tem filmu ne boste slišali.

Tudi nafta pušča za sabo žrtvovana področja, od razlitij (razlitje tankerja Exxon Valdez na Aljaski, popustitev ventila na globokomorski naftni vrtini Deepwater Horizon v Mehiškem zalivu), onesnaženja zraka (akutno npr. Zalivska vojna, kronično vsako večje mesto). Slika spodaj kaže, kako izgleda žrtvovano področje v osrčju Teksasa zaradi črpališč nafte in zemeljskega plina, vsaka bela pikica je vrtina. Tudi tega v tem filmu ne boste videli.

Žrtvovana področja pa puščajo za sabo tudi drugi rudniki, kjer človeštvo rudari baker, svinec, in vse ostale minerale. Praktično ves material, iz česar izdelujemo stvari, je prišel bodisi iz rudarjenja, bodisi smo ga pridobili iz rastlin.

Na koncu filma nekdo pozove še k spremembi celotnega družbenega sistema v smeri znižanja surovinske in energijske intenzivnosti sodobne družbe. Se strinjam, idealno bi bilo, če bi vsi kolesarili, ker je to energetsko optimalen način za prevoz oseb in za izdelavo kolesa porabimo zelo malo surovin, a močno dvomim, da bodo ljudje iz Mosta na Soči kolesarili v službo do Idrije.

Ta "dokumentarec" je predvsem širjenje strahu pred obnovljivimi viri energije, saj si za tarčo izbere zgolj sončne in vetrne elektrarne ter elektrifikacijo vozil. Da bi ta film zares bil dokumentarec, bi moral obravnavati industrijsko aktivnost na splošno, ter tudi industrijski aktivnosti na splošno pripisovati negativne okoljske učinke, po možnosti z drugačno in manj čustveno nabito besedno zvezo kot "temne strani".

Negativne okoljske učinke, degradacijo okolja in zastrupljanje povzročajo praktično vsa naša dejanja. "Zelena energija" oz. pravilno rečeno obnovljivi viri energije imajo za spremembo tudi potencialno svetlo stran, če do njih premišljeno pristopimo. In pravilen pristop seveda pomeni tudi reciklažo izrabljenih produktov, kar pa seveda velja za vse materiale, ki jih uporabljamo.

Pogosto se kot argument proti sončnim elektrarnam pojavljajo subvencije. Subvencije, ki jih opisujem v tej objavi, se pojavijo na položnici vsakega plačilnega mesta pod postavko "Prispevek za SPTE in OVE". Ta izplačila nimajo nobene povezave z subvencijo, ki jo prejmejo domače sončne elektrarne. Te subvencije predstavljajo tudi največje finančno breme in so bile večinoma podeljene med leti 2009 in 2013.

Subvencijska shema je med 2009 in 2013 delovala večinoma po pogodbi o odkupu električne energije po zagotovljeni ceni, pogodba pa je bila sklenjena za 15 let. Na začetku je ta shema imela smisel, saj so si investitorji s tem zagotovili povračilo investicije, ki sicer ne bi bila finančno smiselna. Slovenija je tako dobila znatno količino sončnih elektrarn, vendar pa se je ta shema končala relativno kmalu za tem, ko je nekdo naredil preračun koliko to stane.

Subvencioniran odkup električne energije po tej shemi izvaja Borzen oz. njegov organizacijski del Center za podpore proizvodnji zelene energije. Ta objavlja tudi poročila o izplačilih subvencij. Spodnji graf prikazuje izplačila.

Na grafu so subvencije različnim tipom elektrarn, največji znesek pa poberejo sončne elektrarne, ki so leta 2020 prejele 51% izplačil. Izplačila sončnim elektrarnam so dosegla plato okrog 70 milijonov evrov in to po tem, ko je nekdo ugotovil, da bo znesek skozi 15 letno dobo odplačevanja relativno visok. Ocena končne vrednosti subvencij za sončne elektrarne prek centra podpor bo okrog 1.050 milijonov evrov, če predvidimo poenostavljen izračun 70 milijonov krat 15 let. Do sedaj smo do vključno 3. kvartala 2021 izplačali 663 milijonov evrov, torej smo malo čez polovico. Malo čez polovico smo tudi po tem, da so subvencije dosegle plato leta 2013, danes pa smo 8 let kasneje. Te subvencije bomo v večjem znesku odplačevali še približno do 2028, potem pa bodo upadle, vsaj te iz naslova sončnih elektrarn.

Kako so te subvencije narasle na tak znesek?

Leta 2009 smo po vzoru drugih držav uvedli subvencije na obnovljive vire energije. Zagotovljena cena odkupa megavatne ure električne energije iz sončnih celic je bila leta 2009 sprva 415 EUR/MWh, potem pa je bilo predvideno, da se bo vsako leto znižala za dodatnih 7% glede na prvo leto. Med letom 2009 in 2013 se je cena celic znatno zniževala in tako se je vsako leto sprejemalo nove uredbe, ki so odkupno ceno za leto 2013 zniževale iz prvotno predvidenih 300 EUR/MWh najprej na 249 EUR/MWh, potem 216 EUR/MWh, potem na 164 EUR/MWh in končno na 150 EUR/MWh. Verjetno "najdražja" napaka je bila, da je bil samodejno priznan fiksen, v uredbi vnaprej določen strošek na enoto proizvedene električne energije, ne glede na to koliko je investicija dejansko stala.

Od takrat se je marsikaj spremenilo glede podpor, ki jih izplačuje Center. Investitorji morajo sedaj ponuditi svojo ceno, pod katero so pripravljeni prodajati električno energijo, to pa lahko center sprejme ali zavrne, tako da ne prihaja več do pomembne razlike med priznano ceno in stroški, ki jih ima investitor.

V Sloveniji smo v dobi med 2009 in 2013 dobili okrog 250MW nameščenih sončnih elektrarn. Takrat je bila cena postavitve sončnih celic visoka, zato je večji del Evrope podprl subvencijske sheme, ki niso bile neposredno odvisne od stroškov postavitve. Morda so k znižanju stroškov postavitve sončnih celic pomagale tudi te subvencije, koliko je to res, bo težko dokazati. Dejstvo pa ostaja, da so sončne celice desetletje pozneje ena ekonomsko cenejših oblik pridobivanja električne energije.

Takratno znižanje subvencij ob koncu 2013 je precej oklestilo investicije v sončne elektrarne in potem dolga leta nismo dodajali večjih količin sončnih elektrarn. To se dogaja šele zadnja leta, delno zaradi tega, ker so domače sončne elektrarne postale cenovno dostopnejše in z net-metering shemo same pokrijejo svojo investicijo, delno podjetja iščejo načine, da si znižajo izdatke za energijo oz. da zmanjšajo svoj ogljični odtis, pojavljajo pa se tudi že večje sončne elektrarne, ki jih postavljajo elektro energetska podjetja. K temu pa pomaga, da so tudi Slovenijo dosegle "evropske" višje cene električne energije.

Viri:

• Center za podpore proizvodnji zelene energije - Poročila
• Uredba o podporah električni energiji, proizvedeni iz obnovljivih virov energije

V Londonu je že pred časom stopila v veljavo nova ureditev, kjer se je precej razširil obseg ultra-nizko-emisijske cone, kamor smejo brez plačila dodatne okoljske globe vstopiti zgolj vozila, ki delajo manj izpustov.

Slovenija take ureditve niti ne omogoča v zakonodaji, tako da v Ljubljano lahko mirno zapelje vsako vozilo, ne glede na to koliko emisij dela. Posebej problematični so starejši težki tovornjaki, ki ne dosegajo niti emisijskega standarda EURO 3.

Ljubljana, ki ji župan pravi "najlepše mesto na svetu", se je po kvaliteti zraka na lestvici 323 evropskih mest uvrstila na 260. mesto. Precej slabo!

Ljubljana ima Odlok o načrtu za kakovost zraka na območju Mestne občine Ljubljana, v tem si lahko v prilogi 2 preberemo podrobnejši seznam ukrepov. Med ukrepi na prometnem področju so tudi omejevanje hitrosti na avtocestah in hitrih cestah na območjih s slabo kakovostjo zraka, kadar agencija razglasi njegovo čezmerno onesnaženost (točka 4.2.3) in prepoved vožnje tovornih vozil na severni ljubljanski obvoznici (točka 4.2.4). Naveden je tudi nadzor nad izpusti iz vozil s čezmernimi emisijami (točka 4.2.5).

Emisijski standard Euro I je bil sprejet leta 1992, pred 29 leti, in za tovorna vozila ne predvideva nobenih omejitev glede količine izpustov prašnih delcev. Prve znatne izboljšave je prinesel šele standard Euro III, v veljavi od 1999, kar je kar 22 let nazaj. Kljub temu lahko ta 20, 30 ali več let stara tovorna vozila prosto vozijo po mestnih ulicah in onesnažujejo zrak, ob taki starosti pa je vprašljivo tudi njihovo vzdrževanje oz. obrabljenost motorja, kar izpuste le še povečuje.

Za primerjavo si lahko na spletni strani DARS prek interaktivnega kalkulatorja izračunamo koliko informativno stane cestnina za tovorna vozila. Za lažji preračun vzamemo odsek med priključkom Logatec in Celje zahod, razdalja med njima je 100,29km.

Pozorno oko lahko opazi, da je cestnina na avtocestah za vozila emisijskega razreda E0 znatno dražja od vozil emisijskega razreda E6. Kar pomeni, da DARS s cestnino na avtocestah na nek način bolj spodbuja rabo okolju in človeku prijaznejših tovornih vozil kot to počne MOL ali katera koli druga občina.

Viri:

• World’s first Ultra Low Emission Zone expands to cover inner London
• Odlok o načrtu za kakovost zraka na območju Mestne občine Ljubljana
• Ljubljana struggling with high air pollution, says EEA
• European emission standards, Wikipedija
• Informativni izračun cestnine, DarsGo

Energetika Ljubljana je predzadnji vikend letošnjega oktobra opozorila svoje odjemalce, da lahko pride do izpada dobave toplote v večjem delu severne Ljubljane. Razlog? Zahtevni poseg pri gradnji nove plinsko-parne enote. Energetika Ljubljana namreč menja stara premogovna kotla, blok 1 in blok 2, ki dovajata toploto po Ljubljani, s plinsko parno enoto, ki bo poleg toplote proizvajala tudi električno energijo.

Plinske elektrarne so lahko večje, kot so te v Termoelektrarni-toplarni Ljubljana ali blok 6 in 7 v Brestanici, lahko pa so tudi manjše, kot so npr. enote za kogeneracijo, ki se nameščajo v večje zgradbe, ki potrebujejo večje količine toplote, npr. šole, domove starejših občanov ali hotele.

Večje elektrarne so praviloma turbinske in lahko kot nadomestno gorivo uporabljajo tudi dizel oz. kurilno olje. Manjše so pogosto batni motor na notranje izgorevanje in ponavadi delujejo samo na plin.

Koliko stane postavitev plinske elektrarne?

V tej tabeli je sicer kar nekaj neprimerljivih kategorij, saj sta Termoelektrarna Brestanica blok 6 in 7 enostaven cikel, plinsko parna enota TETOL je kombiniran cikel, zraven pa sta še dva primera kogeneracije na plin, ki sta precej manjša.

Termoelektrarna Brestanica je postavila dva nova bloka, ki ju je potrebno upoštevati skupaj, ker je bilo v okviru bloka 6 izvedenih tudi nekaj del za blok 7. Elektrarni sta enostavnega cikla, kar pomeni da je njun izkoristek tam v tridesetih odstotkih, ker pa delujeta na plin, sta med dražjimi elektrarnami po strošku na kWh električne energije. Cena za postavitev večje elektrarne na plin z enostavnim ciklom je približno 563 EUR na kW električne moči.

Plinsko-parna enota termoelektrarne in toplarne Ljubljana izkorišča, kot že ime pove, plin in paro. Ima dve turbini Siemens SGT-800, ki delujeta na plin, njun izpuh pa bo grel vodo za parno turbino, tako da bo izkoristek precej boljši. Proizvajalec navaja, da lahko te turbine dosegajo izkoristke do 58%, kar pomeni precej manjši, skoraj polovični strošek za proizvodnjo energije. Cena postavitve večje elektrarne na plin s kombiniranim ciklom je približno 832 EUR na kW električne moči, se pa je potrebno zavedati, da toplarna koristno izkorišča tudi toploto.

V letu 2022 bo zamenjana tudi plinska turbina v toplarni Šiška, ki je bila postavljena leta 1998, kar daje neko oceno 23 let življenjske dobe takega stroja. Vedeti je tudi treba, da toplarna v Ljubljani deluje večino leta.

Tretja kategorija so manjše naprave za kogeneracijo, ki so običajno večji ali manjši batni motorji na notranje izgorevanje, ki za gorivo uporabljajo plin, iz izpušnih plinov pa se pridobiva toplota za ogrevanje ali sanitarno toplo vodo. Te naprave so manjše in zato precej dražje in so bile bolj odvisne od subvencij, tako je njihova vgradnja po letu 2015, ko se je spremenil sistem subvencij, precej zamrla, in nisem uspel najti javno objavljenih podatkov o ceni sveže izvedenih projektov. Poglaviten kriterij pri vgradnji tovrstnih naprav pa je vselej potreba po toploti - če je večji del leta dovolj velik odjem toplote, potem je smiselno pogledati tudi kogeneracijo. 50kWel SPTE napravo je leta 2010 Dijaški dom Novo mesto postavil za ceno 2200 EUR na kW električne moči.

Vse te naprave pa so seveda šele začetek 20-letne naročnine na energent - plin, ki je zaenkrat še vedno fosilno gorivo.

Viri:

• Najava motene ali prekinjene dobave toplote v Ljubljani (novica Energetike Ljubljana)
• TEB 6 gradijo brez izdelane vloge v sistemu (delo.si)
• Projekt Blok 7 v TeB se nadaljuje, v letu 2019 nad načrti (eposavje.com)
• Letak o plinsko parni enoti toplarne Ljubljana (energetika.si, PDF)
• Letno poročilo Energetike Ljubljana za leto 2020 (energetika.si, PDF)
• Siemens SGT-800 (siemens.com, tehnični podatki proizvajalca plinske turbine)
• Nova enota za soproizvodnjo toplotne in električne energije (ljubljana.si, o toplarni Šiška)
• Pregled sistemov soproizvodnje toplote in električne energije z izbranimi primeri iz Evrope (energetika-portal.si, o toplarni Šiška, PDF)
• Cogeneration case studies handbook, Code project (informacije o Dijaškem domu Novo mesto, PDF)
• Soproizvodnja toplote in električne energije (SPTE) (Oglas na finance.si, o Gostišču Julči)

Slovenija ima dobro geografsko lego za sončne elektrarne in dobro osončenost. Nekateri pravijo, da so sončne celice drage, ampak koliko zares stane postavitev sončne elektrarne? Se to izplača?

Idealna lega sončnih celic, da posamezna celica pridobi kar največ energije, je proti jugu, celica pa mora biti montirana pod naklonom približno 35 stopinj. Ponoči sonce ne sije, zato takrat sončne celice ne dajejo energije od sebe, tako da v povprečju skozi celo leto daje sončna elektrarna v Sloveniji približno 13% nazivne moči - ta delež imenujemo faktor izkoriščenosti.

Tako 1kW sončna elektrarna skozi celo leto pridela približno 24 ur x 365 dni x 13% = 1138,8 kWh električne energije. Za enostavnejše pretvarjanje med letno proizvodnjo in zahtevano močjo sončne elektrarne sam ponavadi vzamem kar faktor 1,14: če letno porabo v MWh delimo z 1,14, dobimo številko zahtevano moč sončne elektrarne v kW, ki bi pridelala toliko električne energije.

To je seveda sončna elektrarna, ki ima idealno postavitev fotovoltaičnih panelov. Če ima streha, kamor bi postavili elektrarno, senčno lego, npr. da je višji hrib na vzhodu, jugu ali zahodu, se lahko izkoristek precej zmanjša in to je potrebno upoštevati.

Kaj pa cena?

Zadnja leta postajajo fotovoltaične elektrarne cenovno zelo dostopne in posledično raste tudi njihova popularnost. Za okvirno oceno stroška postavitve elektrarne bom vzel ceno ene male elektrarne, ki jo je postavil posameznik v letu 2021, ter največje sončne elektrarne, ki bo letos postavljena pri nas, fotovoltaične elektrarne Prapretno, ki bo ležala na odlagališču pepela iz Trboveljske termoelektrarne.

Leta 2021 pride domača sončna elektrarna približno 1200 EUR na kW, ob upoštevanju subvencije Eko sklada je strošek 1078 EUR na kW, večja postavitev pa lahko pride tudi do 823 EUR na kW.

Velja omeniti, da je v ceni, ki jo je za domačo elektrarno ponudil GEN-I, izdelava projekta na ključ, ki vključuje pripravo dokumentov za pridobivanje soglasij, pridobivanje subvencije Eko sklada in tako dalje, ter da je bilo v tem primeru izbrano 7 letno brezobrestno financiranje s strani ponudnika. Če razmišljate o postavitvi sončne elektrarne, potem vsekakor velja vprašati za ponudbo več podjetij, ki postavljajo sončne elektrarne in se odločati na podlagi več ponudb, ker se lahko med sabo znatno razlikujejo, pozanimati pa se je potrebno tudi kaj vse ponudba vsebuje.

Domača sončna elektrarna se danes izplača predvsem kadar je potrošnja električne energije tako velika, da lahko potrošnjo energije zamenja obrok kredita za odplačilo sončnih celic, kar v praksi pomeni, da je npr. ogrevanje na toplotno črpalko ali če je pri hiši električni avto. Obstoječa ureditev "net meteringa" na letnem nivoju namreč omogoča, da se viški pridelani poleti upoštevajo pri porabi pozimi, s tem pa se poenostavi poplačilo investicije in spodbuja namestitev sončnih elektrarn.

Viri:

• Objava uporabnika, ki mu je ponudnik postavil elektrarno na ključ
• HSE pridobil dovoljenje za gradnjo največje sončne elektrarne v državi, RTVSLO MMC
• Eko sklad - Mikro sončne elektrarne

Slovenija ima relativno veliko hidro elektrarn, nekaj večjih pa smo na spodnji Savi zgradili tudi v zadnjih letih. Koliko stane taka elektrarna?

Na spodnji Savi smo zgradili pet elektrarn, šesta je še v gradnji. Prva je bila zgrajena že leta 1993, in sicer HE Anhovo. Ostale so precej novejše, in sicer so bile zgrajene po letu 2000. To pomeni, da je dostopnih precej javnih virov, da se lahko ovrednoti stroške gradnje na enoto električne moči. HE Anhovo v tej tabeli ne primerjam, ker je bila zgrajena že tako dolgo nazaj, da za njo nisem našel vrednosti projekta, pa tudi sicer spada pod Savske elektrarne Ljubljana (SEL), medtem ko preostale, ki so spodaj v tabeli, sodijo pod podjetje Hidroelektrarne na spodnji Savi (HE-SS).

Izračun je zelo poenostavljen in sicer samo gledam koliko stane začetna investicija v hidroelektrarno. V energetski del spadajo jez, turbina, generator in generatorska stavba. Za dane elektrarne na kilovat inštalirane moči ta znaša približno 2.400 EUR/kW instalirane moči pri nazadnje zgrajenih hidroelektrarnah pri nas. Seveda v to ni vključeno še vzdrževanje in drugi obratovalni stroški.

Ta velikostni razred je neka približna ocena koliko stane elektrarna take velikosti. Vse te elektrarne imajo po 3 agregate, imajo skupno moč med 30MW in 40MW, večina pa ima projektiran faktor izkoriščenosti okrog 40%. Tako lahko večino časa varno obratuje tudi kadar je en agregat oz. turbina v remontu, kar pa se praviloma izvaja v času nižjih pretokov reke.

Če so stroški za izgradnjo energetskega dela dokaj podobni, so stroški za izgradnjo infrastrukturnega dela precej različni med posamičnimi elektrarnami. Pod infrastrukturni del se šteje ureditev vodotoka, izgradnja nadomestnih cest, izgradnja nasipov in podobno, vse kar je potrebno, da se lahko gorvodno od jezu pojavi zajezitveno jezero, brez da bi to bistveno vplivalo na življenje lokalnih prebivalcev - no, vsaj ljudi. Višina teh stroškov je zelo odvisna od lokacije hidroelektrarne in koliko ter kako obsežni posegi so potrebni.

Infrastrukturni del običajno financira država in lokalna skupnost, energetski del pa energetska družba, ki ima koncesijo za izkoriščanje energije vodnega padca, v tem primeru Hidroelektrarne na spodnji Savi, HESS d.o.o.

HE	Letna proizvodnja (GWh)	Inštalirana moč (MW)	Začetek obratovanja	Faktor izkoriščenosti	Cena izgradnje (infrastrukturni del)	Cena izgradnje (energetski del)	EUR na kW moči
Boštanj	109	32,5	2006	38.3%	26,9 mio	66.976.651 EUR	2061 EUR/kW
Blanca	148	39,12	2009	43.2%	45 mio	92.635.530 EUR	2368 EUR/kW
Krško	146	39,12	2012	42.6%	70,6 mio	95.262.114 EUR	2435 EUR/kW
Brežice	161	47,4	2015	38.8%	141 mio	113 mio EUR	2384 EUR/kW
Mokrice (projektirana)	135	30,5	?	50.5%?	70 mio	100 mio EUR?	3279 EUR/kW?

Viri:

• https://www.hse.si/sl/podpisana-pogodba-o-izvedbi-pripravljalnih-del-za-he-bostanj/
• https://old.delo.si/novice/slovenija/za-gradnjo-he-brezice-ni-dovolj-denarja.html
• Gradnja HE na spodnji Savi: Otvoritev HE Krško - Gradivo za novinarje - HE-SS
• https://old.delo.si/novice/slovenija/zacetek-poskusnega-obratovanja-he-blanca.html
• https://www.dolenjskilist.si/2020/11/06/243677/novice/posavje/Barbic_Gradnja_HE_Mokrice_morda_ze_prihodnje_leto/
• https://www.delo.si/novice/slovenija/politicno-kupckanje-na-srednji-savi/
• https://www.posavskiobzornik.si/gospodarstvo/premier-cerar-ob-odprtju-he-brezice-gre-za-enega-vecjih-projektov-v-eu

Slovenija si je za leto 2020 zadala cilj, da bo pri pridobila četrtino oz. 25 odstotkov končne rabe energije iz obnovljivih virov. Slovenija ima relativno velik delež hidroelektrarn, ki spadajo v obnovljive vire energije, ampak končno rabo obsega tudi neposredna raba energentov npr. za prevoz, ne samo električna energija. Kljub visokemu deležu hidroelektrarn je zadnja leta kazalo, da nam ne bo uspelo, saj so bili skupni deleži obnovljivih virov leta 2017 21,66%, leta 2018 21,38% in leta 2019 21,97%. Premalo.

Lani je sicer k zmanjšani rabi fosilnih goriv pomagal kovidni zaklep družbe, ko je bilo osebnega prometa zelo malo, tako da prve ocene kažejo, da bo delež obnovljivih virov višji, in sicer okrog 23,5%.

Za izpolnitev obljube 25 odstotkov bo morala Slovenija opraviti t.i. čezmejni statistični prenos obnovljivih virov energije. To pomeni, da Slovenija eni drugi državi članici EU plača nekaj denarja, da lahko k svoji kvoti prišteje nekaj njenih megavatnih ur porabljene energije iz obnovljivih virov in si tako lahko čestita, da je dosegla cilje za rabo energije iz obnovljivih virov.

Koliko energije nam umanjka?

Za leto 2020 še ni končnega statističnega poročila koliko energije smo porabili, a če sklepamo po preteklih letih, je končna poraba približno 73% oskrbe s primarnimi energenti. Leta 2020 smo se oskrbeli z 74.647 gigavatnimi urami energije, 73% te vrednosti pa znese 54.489 GWh. Odstotek in pol ocene porabljene energije je 817 GWh.

Cena za statistično preneseno megavatno uro naj bi bila nekje med 12 in 13 euri, kar znese med 9,8 in 10,6 milijona, torej približno 10 milijonov.

Če bi v letu 2020 ne bilo koronskega zaklepa družbe in bi bila oskrba in poraba energije podobna preteklim letom, bi za dokup razlike potrebovali več kot 20 milijonov evrov.

Dopolnitev, 29. november 2021.

Žurnal24 poroča, da smo dosegli 24,16% delež OVE v bruto končni rabi energije. Manjkajoči del do 25%, 455GWh, smo odkupili od Češke za približno 5 milijonov, kar pomeni ceno okrog 11 eurov za megavatno uro.

Opombe, viri in reference:

• Novica o pogajanjih za odkup manjkajočega deleža OVE na energetika.net
• Energetska bilanca, Podatkovna baza SiStat
• Zakon o spodbujanju rabe obnovljivih virov energije, PISRS
• Zgradili premalo sončnih elektrarn, zato bomo pet milijonov evrov plačali Čehom, novica na Žurnal24.si

This friday, a member of the local programmers group on FB put up a question of how the others would approach the problem of finding all valid words from a word list, that can be composed from a list of characters, where letters can repeat. So if you have letters "ABOTOG", you can assemble words TAG, TAB, BOOT, BOAT, etc. This is essentially the same as seen in the Countdown TV game show.

The original poster had already resolved that problem for an online game project, but was curious how others would approach the problem. It sparked a bit of interest in the office and after some debate I set off to see how can this be done in Postgres.

Setup

I found a word list of 370.000 english words to test how the queries perform (words_alpha.txt from a github repo). This is how I created the table and imported the data:

 create table wordlist (word text);
 \copy wordlist from 'words_alpha.txt';
 select count(*) from wordlist ;
  count
---------
  370099
 (1 row)

Original author's SQL query

The author's original query was a MySQL version of this query:

SELECT word FROM wordlist WHERE
char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'A','')) <= 0
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'B','')) <= 0
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'C','')) <= 0
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'D','')) <= 0
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'E','')) <= 2
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'F','')) <= 0
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'G','')) <= 1
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'H','')) <= 0
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'I','')) <= 1
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'J','')) <= 1
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'K','')) <= 0
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'L','')) <= 0
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'M','')) <= 1
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'N','')) <= 1
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'O','')) <= 0
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'P','')) <= 0
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'R','')) <= 0
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'S','')) <= 0
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'T','')) <= 0
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'U','')) <= 1
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'V','')) <= 0
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'Z','')) <= 0
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'X','')) <= 0
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'Y','')) <= 0
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'Q','')) <= 0
AND char_length(word)-char_length(replace(upper(word),'W','')) <= 0;

This compares the letter count in the words and is relatively easy to understand, but is somewhat resource intensive. This was the query plan Postgres took:

                                                QUERY PLAN
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 Seq Scan on public.wordlist  (cost=0.00..149953.60 rows=1 width=10) (actual time=113.228..755.601 rows=120 loops=1)
   Output: word
   Filter: (((char_length(wordlist.word) - char_length(replace(upper(wordlist.word), 'A'::text, ''::text))) <= 0) AND ((char_length(wordlist.word) - char_length(replace(upper(wordlist.word)
   Rows Removed by Filter: 369979
   Buffers: shared hit=1914
 Planning time: 0.273 ms
 Execution time: 755.696 ms
(7 rows)

Regex queries

The easiest win is using regex in a query. With it you can limit which letters may be used in a word, and it works surprisingly well, essentially doing a sequential scan, reading full table and seeing if words match. This is the query for the letters "EJIGUNEM":

explain (analyze, verbose, buffers) select word from wordlist where word ~* '^[EJIGUNEM]+$';
                                                QUERY PLAN
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 Seq Scan on public.wordlist  (cost=0.00..6540.24 rows=37 width=10) (actual time=40.506..142.450 rows=249 loops=1)
   Output: word
   Filter: (wordlist.word ~* '^[EJIGUNEM]+$'::text)
   Rows Removed by Filter: 369850
   Buffers: shared hit=1914
 Planning time: 0.220 ms
 Execution time: 142.491 ms
(7 rows)

A trained eye will spot that a regex does not actually enforce letter repetition limit and therefore returns 249 rows instead of correct 120. Since I was doing this before the original author posted his solution, I created a python function which checks if a word can be composed from given chars, but you could equally well use his query to filter the words:

create or replace function can_word(word text, chars text) returns boolean
language plpython3u immutable strict as $f$
valid_chars = [c for c in chars.lower()]
for c in word:
    try:
        valid_chars.remove(c)
    except:
        return False
return True
$f$;

With this extra check the query then becomes:

 explain (analyze, verbose, buffers)
 with words_maybe as (select word from wordlist where word ~* '^[EJIGUNEM]+$')
 select word from words_maybe where can_word(word, 'EJIGUNEM');
                                                         QUERY PLAN
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
  CTE Scan on words_maybe  (cost=6540.24..6550.23 rows=12 width=32) (actual time=42.183..150.407 rows=120 loops=1)
    Output: words_maybe.word
    Filter: can_word(words_maybe.word, 'EJIGUNEM'::text)
    Rows Removed by Filter: 129
    Buffers: shared hit=1914
    CTE words_maybe
      ->  Seq Scan on public.wordlist  (cost=0.00..6540.24 rows=37 width=10) (actual time=42.141..148.823 rows=249 loops=1)
            Output: wordlist.word
            Filter: (wordlist.word ~* '^[EJIGUNEM]+$'::text)
            Rows Removed by Filter: 369850
            Buffers: shared hit=1914
  Planning time: 0.190 ms
  Execution time: 150.443 ms
 (13 rows)

This query returns the correct 120 rows and it works in a decent enough time for most developers to stop here.

Cube extension

If we can represent letters as a vector, we could try the cube extension. Let's create a function that evolves the original author's query and creates a full vector from the letter count (we're assuming the alphabet is ASCII letters only here):

create or replace function word2vec(word text) returns cube
language plpython3u immutable strict as $f$
cu = [0] * 26

for c in word.upper():
    intc = ord(c)
    if 65 <= intc <= 90:
        cu[(intc - 65)] += 1
    else:
        return None
return str(tuple(cu))
$f$;

We can now create an index over the letter vectors, but we also include word in the index, in order to enable postgres to return word while only accessing index and not touching the heap:

create index wordlist_word_vec on wordlist using gist (word2vec(word), word);

And query is now magically fast:

 explain (analyze, verbose, buffers) select word from wordlist where word2vec(word) <@ cube_union(word2vec('EJIGUNEM'), '0');
                                                                                                        QUERY PLAN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
  Bitmap Heap Scan on public.wordlist  (cost=95.28..1118.29 rows=370 width=10) (actual time=7.518..7.650 rows=120 loops=1)
    Output: word
    Recheck Cond: (word2vec(wordlist.word) <@ '(0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0),(0, 0, 0, 0, 2, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0)'::cube)
    Heap Blocks: exact=67
    Buffers: shared hit=1737
    ->  Bitmap Index Scan on wordlist_word_vec  (cost=0.00..95.18 rows=370 width=0) (actual time=7.500..7.500 rows=120 loops=1)
          Index Cond: (word2vec(wordlist.word) <@ '(0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0),(0, 0, 0, 0, 2, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0)'::cube)
          Buffers: shared hit=1670
  Planning time: 0.370 ms
  Execution time: 7.726 ms
 (10 rows)

Queries are now fast, using index and returning 120 matching rows in sub 10ms. While the original table is only 15MB, the index is much bigger at 176MB, so it's a common memory vs. CPU time tradeoff.