Los ludzkości zależy od kilku kluczowych zasobów, których może nam zabraknąć. Tym najważniejszym obok słodkiej wody jest energia.
Od lat trwa globalna, niezwykle interesująca dyskusja wokół pytania: „Skąd prąd”? Energetyka to temat złożony, trudny, wymagający sporej wiedzy z różnych dziedzin. Zwłaszcza gdy do problemu produkcji energii dodamy globalny wymiar zjawiska oraz długookresowe prognozowanie łączące ze sobą różne aspekty rozwoju ludzkości. Dlatego właśnie warto zmierzyć się z próbą stworzenia syntezy wiedzy na temat energii, która zasila naszą cywilizację.
Żyjemy w czasach, w których z różnych powodów ludzkość zaczyna odchodzić od czerpania energii z paliw kopalnych. Jeszcze się nie wyczerpały, ale mimo to rezygnujemy z nich w coraz większym pośpiechu. Główną motywacją jest ochrona przyrody, związane z próbą zahamowania zmian klimatycznych ograniczenie emisji CO2, zanieczyszczenia powietrza i związanych z nim zagrożeń, a także – co jest oczywiście procesem dynamicznym – obniżenie kosztów pozyskiwania energii. Czysta energia póki co jest droższa, z odnawialnych źródeł produkujemy wciąż jeszcze tylko niewielką część całej zużywanej na świecie energii – ale to się bardzo szybko zmienia. Ceny paneli fotowoltaicznych gwałtownie spadają. Postęp technologiczny galopuje, dostarczając kolejnych technologii i pomysłów, które zwiększają wydajność i opłacalność zielonej energii. Pojawia się już gdzieniegdzie efekt skali – w Chinach ¼ energii pozyskuje się ze słońca, w Niemczech energetyka wiatrowa generuje czasami wręcz potężne nadwyżki prądu.
Jasne jak słońce
Słońce dostarcza nam niewiarygodną ilość czystej i bezpłatnej energii. To oczywiste, że prędzej czy później uda nam się nad nią zapanować i technologicznie będziemy w stanie z tej energii się utrzymać. Ale od czegoś trzeba zacząć. W Maroko trwa fascynujący eksperyment z elektrowniami słonecznymi za pomocą systemów luster podgrzewającymi specjalne płyny i solanki, które działają jak magazyny energii i pozwalają elektrowniom słonecznym działać 24 godziny na dobę. Nie ma tu fotowoltaiki, są lustra podgrzewające w dzień zbiorniki, z których wspomniane solanki w nocy oddają zgromadzone ciepło, napędzając turbiny produkujące prąd.
To, co w Polsce nie zadziała tak wydajnie, staje się nieporównywalnie bardziej efektywne na pustyni i w ogóle w okolicach równika. Maroko w najbliższych latach planuje pozyskiwać 100 proc. mocy na swoje potrzeby właśnie z takich źródeł, a nadwyżki eksportować do Europy. Jest to możliwe m.in. dzięki technologii HVDC, czyli podmorskich połączeń liniami wysokiego napięcia prądu stałego. Jak to możliwe, że Maroko jest takim innowatorem? Powód jest prosty – bo nie ma innego wyjścia. Kraj nie posiada własnych paliw kopalnych, ma za to wielką pustynię i mnóstwo słońca przez cały rok. Rewolucja solarna czeka całą podobnie nasłonecznioną część świata. Z tej perspektywy im więcej słońca, tym lepiej (globalne ocieplenie ma też swoje zalety, jak źle by to nie zabrzmiało). Tani prąd ze słońca wiąże się z rozwiązywaniem innych globalnych problemów: pomoże nam walczyć z kryzysem wodnym (sprawi, że instalacje do odsalania wody morskiej staną się opłacalne), a następnie może okazać się podstawą zażegnania potencjalnej katastrofy migracyjnej, w ramach której w stronę bogatszych państw może ruszyć fala uchodźców z regionów uboższych. Migrantów zatrzyma w domu tylko lepsza jakość życia, a tę może dać im tania energia, która zarówno schłodzi ich domostwa, jak i pomoże w rozwoju gospodarczym. Nawet jeśli rolnictwo będzie miało trudniej (susze), to produkcja się rozwinie (tańsza energia i koszty pracy ludzi + nowa jakość pracy zdalnej). Całość powinny zbalansować globalna wymiana handlowa i ład międzynarodowy, za który należy trzymać kciuki.
Na dłuższą metę bardzo nieopłacalne jest zarządzanie regionalne oparte na założeniu, że we wszystkim należy być samowystarczalnym. Lepiej, by każdy zajmował się tym, do czego ma najlepsze warunki: niech kraje subsaharyjskie produkują prąd ze słońca, a jedzenie dla nich niech produkują rolnicy na Ukrainie, czy też może lepiej – w Ugandzie czy Rwandzie.
Podobne do Sahary możliwości solarne ma również Bliski Wschód – łatwo przewidzieć, w co zainwestują teraz szejkowie. A zatem – energetyka słoneczna gwałtownie się teraz rozwinie, zwłaszcza tam, gdzie Matka Natura stworzyła do tego najlepsze warunki. Podobne możliwości będą miały również kraje południa Europy, a i w naszej części świata sens instalowania infrastruktury solarnej szybko rośnie.
O północy na Północy
Jakie wnioski płyną z tego dla krajów Północy? Po pierwsze: wszystko, czego im zabraknie, będą mogły dokupić zagranicą – importowany prąd będzie coraz tańszy. Po drugie: tam gdzie wieje, wydajnie pracują elektrownie wiatrowe, efekt będzie zatem podobny. Jedni będą sprzedawali prąd drugim.
Wiatr jest bardziej kapryśny od słońca. Gdy wieje, produkcja idzie pełną parą, ale nie ma obecnie technologii pozwalającej na magazynowanie nadwyżek energii z wiatru. Gdybyśmy dysponowali wielką baterią, którą w czasie wietrznym można naładować, to nadmiar energii wykorzystywalibyśmy w dni bezwietrzne. Taka bateria mogłaby też ładować się w dni słoneczne i zgromadzoną energię oddawać w nocy lub w zimie. Niestety obecnie taka bateria nie istnieje, ale na całym świecie trwają prace nad technologiami wielkoskalowego magazynowania energii i z pewnością za chwilę ktoś nas zaskoczy jakimś wynalazkiem, który rozwiąże problem.
A może jednak taka bateria już istnieje? To jeden z najciekawszych wątków, jakie udało mi się wychwycić z dyskusji na temat elektromobilności: za chwilę nasze społeczeństwa otrzymają taką baterię… w prezencie. Otóż rosnąca sprzedaż pojazdów elektrycznych to nie tylko cichy i zielony transport. Jeśli wyobrazimy sobie np. milion zaparkowanych na naszych ulicach pojazdów elektrycznych – to zobaczymy nie tylko milion samochodów, ale też… milion naładowanych, wielkich baterii. Pojazd, który akurat nie jedzie, po podłączeniu do sieci może przecież nie tylko pobierać z niej moc, ale również w razie potrzeby ją oddawać. I jeden duży magazyn energii mamy gotowy!
Dziś w Polsce mamy zarejestrowanych 28 milionów pojazdów. Jeśli docelowo większość z nich zamieni się w elektryki, to skala magazynowania będzie naprawdę ogromna. Przełożywszy tę refleksję ponownie na skalę globalną – pojazdów na całym świecie mamy już ponad miliard i zaczynamy ich wielką wymianę na elektryki. Na naszych oczach powstaje gigantyczne, rozproszone, mobilne i globalne składowisko energii elektrycznej.
Inną dostępną już dziś technologią magazynowania energii jest budowa elektrowni szczytowo-pompowych. W Polsce taka elektrownia znajduje się np. na górze Żar koło Żywca. Gdy w systemie jest za dużo prądu i jest on bardzo tani, pompuje ona wodę do zbiornika zbudowanego na szczycie góry. Gdy prądu w sieci zaczyna brakować, elektrownia wykorzystuje grawitacyjną energię wody i zrzuca ją w dół, do turbin napędzających generatory. Polska ma stosunkowo duże możliwości budowania takich zbiorników, zwłaszcza na południu kraju, a ich cechą jest całkiem niezła efektywność – znacznie większa niż współczesnych magazynów energii opartych na bateriach.
Smart grid
Trwająca na naszych oczach rewolucja elektromobilności i elektroniezależności wiąże się szerzej z ideą rozproszenia produkcji i magazynowania energii. W miejsce jednej wielkiej elektrowni węglowej pojawią się setki tysięcy mniejszych producentów energii z odnawialnych źródeł (OZE), tworzących fundament wielkiej, inteligentnej sieci (tzw. smart grid), której najważniejszą chyba cechą będzie energooszczędność. W smart grid głównym producentem energii elektrycznej będzie jej konsument, czyli prosument.
Jak zatem będzie wyglądać nasz energetyczny świat w najbliższych latach? Coraz niższe ceny paneli fotowoltaicznych i innych elementów smart grid przełożą się na ich masowe zastosowanie. Jeśli dojdą do tego finansowe zachęty i wsparcie ze strony systemu i administracji (Unia Europejska, państwo, regulacje dotyczące energetyki) – proces przyspieszy jeszcze bardziej i stanie się powszechny. Stopniowo udział energii z OZE wzrośnie do 50 i więcej procent. Pozwoli to stopniowo pozamykać starzejące się elektrownie węglowe (dekarbonizacja).
OK, ale skąd weźmiemy pozostałych kilkadziesiąt procent brakującego prądu? By UE mogła zachować niezależność energetyczną, nie może polegać na imporcie energii.
Produkcja prądu będzie zapewne miksem wszystkich dostępnych i opłacalnych technik. Będą to m.in. elektrownie gazowe i na biomasę. Ich efektywność i opłacalność będziemy mogli ocenić jednak dopiero wtedy, gdy stworzymy odpowiednio duże inwestycje na tych polach i ustanowimy odpowiednie priorytety. Kolejnym składnikiem rozwiązania problemu jest efektywność wykorzystania energii. Polska gospodarka pożera dziś proporcjonalnie dwa razy więcej prądu niż jej zachodnie odpowiedniki. Modernizacja infrastruktury i inwestycja w energooszczędne rozwiązania oznacza zatem gigantyczne oszczędności. Sama wymiana milionów starych żarówek na oświetlenie LED da nam oszczędność 10–15 TWh (terawatogodzin) rocznie. Dla porównania – cała polska gospodarka zużywa rocznie 170 TWh.
Spory potencjał drzemie również w nowej generacji spalarni odpadów, które przy zachowaniu minimalnej emisyjności spalin produkują sporo prądu – na dużą skalę wykorzystuje to np. Szwecja.
Ważnym przykładem radzenia sobie z energetyczną rzeczywistością jest mądre wykorzystanie taniego prądu w nocy. To wtedy będzie nam się opłacało zużywać go jak najwięcej, odciążając dzienny pobór mocy. Istnieją prognozy, które przewidują wielkoskalowe działania związane z tą sytuacją: to w nocy będziemy nie tylko ładować baterie elektrycznych samochodów na dzienne transfery, ale to właśnie po północy będą pracowały zautomatyzowane, energochłonne firmy produkcyjne.
Podobnie działać będzie relokacja produkcji – wiele przedsięwzięć energochłonnych będzie się po prostu przenosić bliżej tanich źródeł energii, odciążając sieć tam, gdzie będzie ona przeciążana. Tak się dzieje już dzisiaj z farmami serwerów czy kopalniami bitcoinów.
Jądro ciemności
Na koniec czas zmierzyć się z energetyką jądrową. Na pierwszy rzut oka prąd z atomu jest super, choć ma bardzo zły PR. Można spotkać się z wieloma opiniami, że jest to najlepsze źródło energii: jest niezwykle wydajne, wbrew pozorom bezpieczne i zeroemisyjne. Przeciwnicy energii jądrowej będą zaprzeczać tym trzem tezom, przypominając olbrzymie koszty budowy takich elektrowni, wypadki w Fukushimie i Czarnobylu oraz konieczność przechowywania odpadów promieniotwórczych. Obrońca atomu odpowie: i tak się opłaca, bo energia jądrowa jest w produkcji tak tania, że koszt budowy szybko się zwróci. Poza tym produkcja ta jest stabilna, gwarantuje bezpieczeństwo energetyczne – w przeciwieństwie do energii z wiatru i słońca. By rozsądzić, kto ma rację, trzeba przywołać przykład Francji, która jako jedyna na świecie produkuje znakomitą większość swojego prądu z atomu. Rzeczywiście – ma dzięki temu tani i zeroemisyjny prąd, niezależność energetyczną i zero poważnych awarii na koncie. Z drugiej strony trzeba zwrócić uwagę na fakt, że francuskie elektrownie jądrowe się starzeją (pochodzą głównie z lat 60. i 70.) – z czasem trzeba będzie je zamykać, a nowych nikt nie buduje. Elektrownie te zbudowano w ramach ekspansywnej strategii nuklearnej Francji z czasów zimnej wojny, niespecjalnie licząc się z faktycznymi kosztami ich budowy. Mało kto zdaje sobie również sprawę, że koszt budowy takiej elektrowni to dopiero początek dużych wydatków. Liczy się również bardzo długi czas budowy, a potem faktyczny koszt wygaszenia i utylizacji takiego obiektu po jego wyeksploatowaniu. To również poważne obciążenia sięgające miliardów dolarów. W praktyce Francja zamierza zmniejszyć udział produkcji energii atomowej z obecnych 75 proc. do 50 proc. w 2025 roku, dostarczając tym samym najważniejszych dowodów na to, że obecnie nie warto już inwestować w atom. Widać zatem światowy trend systematycznego odchodzenia od energetyki jądrowej jako źródła jednak kosztownego i niebezpiecznego, choć zeroemisyjnego. Dzieje się tak pomimo zapasów uranu i innych surowców potrzebnych do produkcji paliwa dla reaktorów – zasobów tych wystarczyłoby na kolejnych kilkaset lat. Czy będziemy płakać po elektrowniach atomowych? Chyba nie, skoro dziś tylko 10 proc. światowej produkcji prądu opiera się na tej technologii, a wartość ta spada. Warto z tej perspektywy spojrzeć na polskie plany budowy elektrowni jądrowej. Przypominają one plany dotyczące regulacji Wisły – w sytuacji, w której wszyscy zamykają atom, Polska chce go budować. Nie cofajmy się w rozwoju, trzeba iść w stronę nowych technologii i ekologii.
Prognoza
Zawsze, gdy ma się wątpliwości, można spojrzeć na długookresowe trendy. Energia nuklearna jest jedyną technologią, której udział w globalnym rynku spada – wszystkie inne rosną, choć udział ropy, węgla i gazu rośnie nieznacznie i coraz wolniej, więc zapewne w ciągu dekady również zacznie spadać. Powoli rośnie również udział produkcji prądu przez energetykę wodną, to źródło dochodzi już jednak do krańca swoich możliwości: rzek nam nie przybędzie, budowa takich obiektów jest ekologicznie kontrowersyjna, a narastający kryzys wodny z pewnością będzie miał wpływ na tę branżę.
Co pozytywnego można wyczytać z mapy trendów? Otóż wszystkie główne metody produkcji prądu z odnawialnych źródeł energii (OZE) gwałtownie zwiększają swój udział w rynku i będzie on rosnąć dalej. Energetyka słoneczna idzie w górę najszybciej, choć dynamika ta wynika również z jej najmniejszych udziałów wyjściowych. Ale tu – jak mawiają – od zera do milionera. Zwłaszcza że naszym rozważaniom towarzyszą zmiany klimatyczne: im goręcej latem, tym więcej potrzebujemy energii na chłodzenie. Ale im większy pobór mocy przez klimatyzację, tym też większa wydajność pobliskich baterii słonecznych, więc summa summarum może się to wszystko finalnie całkiem nieźle skalkulować. Drugim liderem tempa wzrostu jest energetyka wiatrowa. Spokojniej rosną (ale rosną i będą rosły) udziały energetyki opartej na biopaliwach i geotermie.
Nie tracąc z pola widzenia strategicznych perspektyw, które musimy mieć zawsze na uwadze w przypadku prób takiego prognozowania przyszłości, można zatem stwierdzić, że świat zmierza we właściwym kierunku. Może wolniej, niż chcieliby Zieloni, ale szybciej, niż twierdzą pesymiści. Przyszłość bilansu energetycznego w zależności od punktu widzenia bywa bardzo różna. Możemy np. pozazdrościć Islandii energetyki praktycznie w 100 proc. geotermalnej albo Norwegom analogicznego oparcia się na potencjale ich hydroelektrowni. Nie każdemu jednak będzie tak łatwo – większość krajów musi poradzić sobie w trudniejszych warunkach. Zależnie więc od położenia geograficznego i szeroko pojętych zasobów naturalnych, w każdym kraju na świecie polityka energetyczna będzie się różnić, a konkretne technologie będą się różnie opłacać. Wiele też zależy od priorytetów ustalanych przez rządy i instytucje międzynarodowe. Świetnie to widać w historii energetyki atomowej albo we współczesności energetyki solarnej. Tempo jej rozwoju daje zresztą chyba największe nadzieje na happy end tej elektryzującej opowieści.
Podsumowując, zaryzykujmy prognozę, w której nie da się niestety uniknąć generalizowania.
Prognoza dla świata: Bogaci sobie poradzą, a u biednych na szczęście świeci słońce. Niech energetyka solarna będzie jednym z narzędzi wyciągnięcia z nędzy krajów Południa.
Prognoza dla Europy: Integrujmy się energetycznie, handlujmy prądem międzynarodowo, dywersyfikujmy się, jak najszybciej wprowadzając postulat 3D: decentralizacja, demokratyzacja i dekarbonizacja. Zostańmy mistrzami w efektywności produkcji i zużywania energii (optymalizacja to naturalny proces również w tej dziedzinie). Nauczmy się produkować samodzielnie jak najwięcej – każde gospodarstwo domowe, każde miasto, każdy zakład produkcyjny. Niezależność energetyczna sprowadzona do skali mikro daje ją przecież również w skali makro! Taka rozproszona produkcja jest również bezpieczniejsza ze strategicznego punktu widzenia.
Prognoza dla Polski: Odpuśćmy sobie elektrownie jądrowe. Na ich zbudowanie trzeba wielkich kwot, podobnie jak na ich zamykanie w przyszłości. Poza tym trwa to zbyt długo – w praktyce jakieś trzy dekady. Lepiej zrobić to, co Polacy naprawdę potrafią robić dobrze – przeskoczyć cały etap rozwoju. Bądźmy z prądem tacy, jacy jesteśmy z płatnościami zbliżeniowymi: otwarci na zmianę, innowacyjni, odważni i dzięki temu – najlepsi na świecie.
Marzy nam się taki energetyczny awans cywilizacyjny naszego kraju. Gdyby tak opisana powyżej rocket science dotarła do „góry”, gdyby rządzący zrozumieli, jak oczywista jest droga do OZE, taki awans byłby dla nas na wyciągnięcie rąk. Polski złoty środek to nowe elektrownie gazowe i na biomasę (traktowane jako tzw. II dostawca) oraz jak największe wsparcie dla dużych i małych elektrowni wiatrowych i słonecznych, traktowanych jako I dostawca. Realistycznie trzeba tu zaznaczyć, że dziać się to musi przy stopniowym, nie gwałtownym zamykaniu węglowych bloków energetycznych. Ekonomicznie powinniśmy dać im czas, by po prostu się zużyły, i choć ekologom taki wniosek za bardzo się nie spodoba, to tak po prostu będzie. Towarzyszyć temu powinny znacznie większe niż dziś inwestycje w infrastrukturę przesyłową i połączenia międzynarodowe. Z perspektywy roku 2020 zobaczyliśmy zresztą, w odniesieniu do węgla, nową sytuację: polskie elektrownie przestały kupować polski węgiel. Branża sama się zaczęła wygaszać – ten trend już się nie zmieni, trzeba więc starać się sensownie nim zarządzać, tworząc na Śląsku nowe miejsca pracy.Jeśli rządzący tego nie zrozumieją, prędzej czy później zmusi nas do tego dojrzalej myśląca Unia Europejska, której naprawdę zależy nie tylko na obniżaniu cen energii, ale przede wszystkim na współpracy międzynarodowej związanej z emisją zanieczyszczeń powietrza i globalnym ociepleniem oraz bezpieczeństwem energetycznym.
Na koniec warto wspomnieć o nowych koncepcjach, technologiach i źródłach energii. Z całą pewnością nauka i postęp technologiczny zaskoczą nas nowymi pomysłami – to raz. Rośnie liczba entuzjastów wodoru jako źródła energii – to dwa. Intrygująco brzmią sensacje dotyczące energetycznej wartości izotopu hel-3, jego wydobycie na Księżycu to jednak dość odległa przyszłość, więc tego wątku w tym materiale nie rozwijamy. Świadomi poczynionych uproszczeń, złożoności problemu i różnic w punktach widzenia, zapraszamy do dyskusji – każdy głos w sprawie przyszłości energetyki będzie mile widziany!
Mateusz Zmyślony – strateg, doradca i ekspert w dziedzinie komunikacji społecznej, reklamy, marketingu miejsc i wielkich wydarzeń z 25-letnim doświadczeniem w branży. Założyciel i CCO ESKADRY – jednej z czołowych na polskim rynku niezależnych agencji reklamowych. Dyrektor kreatywny Open Eyes Economy Summit.-