Kryzys energetyczny - klimat i cele emisyjne. Kierunek - dekarbonizacja
Liderzy państw świata obradowali w atmosferze narastającego kryzysu energetycznego, na co nakładał się nigdy niesłabnący alarmizm klimatyczny. Na alarm w sprawie możliwych niepokojów społecznych z powodu rosnących cen energii bije wiele znanych postaci, m.in. prezes firmy Blackstone Stephen Schwartzman, który powiedział CNN (1), że jego zdaniem niedobory na rynku gazowym i naftowym doprowadzą do kryzysu społecznego w krajach na całym świecie.
Choć przeciwnicy odnawialnych źródeł chętnie wskazują na to, że energia przede wszystkim z wiatru i słońca zawiodła na całej linii w 2021 roku, przez swoją związaną z warunkami pogodowymi niestabilność i znacznie mniejszą od oczekiwanej wydajność, to w rzeczywistości nie można mówić o jednej tylko przyczynie niedoborów energii, a co za tym idzie wysokich cen. W głównej mierze zaistniały kryzys przypisuje się wysokiemu popytowi ze strony wychodzącego z pandemii świata.
Jednocześnie, co przypominał cytowany Schwartzman, firmy energetyczne nie mogą ze względu na drakońskie ograniczenia, choćby opłaty za emisje CO2, tak po prostu zwiększyć wydobycia ropy czy otwierać tradycyjnych bloków w elektrowniach.
Koncerny naftowe wstrzymują wiercenia - wchodzą w wiatraki i panele
W Europie pod presją rządów i inwestorów liderzy branży naftowej, tacy jak BP i Shell, przeprowadzają własną transformację w kierunku produkcji czystszej energii. Kilka miesięcy temu Royal Dutch Shell wygrał przetarg na budowę ogromnej farmy wiatrowej u wybrzeży Holandii. Na początku roku francuski koncern paliwowy Total, który już jest właścicielem wytwórni akumulatorów, podjął kilka dużych inwestycji w energię słoneczną w Hiszpanii i farmy wiatrowe u wybrzeży Szkocji.
Jednocześnie firmy rezygnują z planów wiercenia nowych szybów naftowych. Shell zapowiedział ostatnio, że wstrzyma się z eksploatacją złóż w Zatoce Meksykańskiej i na Morzu Północnym, a BP obiecało, że nie będzie poszukiwać ropy w żadnych nowych miejscach. Firmy te oczywiście nie rezygnują z produkcji gazu i paliw płynnych, bo, jak w wywiadach zaznaczają choćby szefowie BP, "konieczne jest zarabianie pieniędzy na finansowanie projektów odnawialnych".
Tradycyjni potentaci rynku naftowego mają teraz plan, by wykorzystać swoje zasoby finansowe, know-how i zastępy doświadczonych inżynierów, do budowy nowych typów elektrowni, rozległych sieci stacji nowych usług, takich np. jak ładowanie pojazdów elektrycznych. Większość z największych europejskich koncernów naftowych postawiła sobie za cel emisji "zero netto" do 2050 roku, co jest również celem rządów państw Unii Europejskiej i Wielkiej Brytanii. Kluczem do większości z tych strategii jest energia elektryczna. Coraz większą rolę odgrywa również wodór.
Zmiany w strategii wielkich koncernów paliwowych (choć teraz należy mówić być może ogólniej - energetycznych) przyspieszone zostały przez problemy pandemiczne. Wskutek lockdownów ich dochody z tradycyjnych źródeł, sprzedaży paliwa do aut, silnie tąpnęły. W tej sytuacji szukanie możliwości produkcji energii innego rodzaju, choćby elektrycznej, oczywiście ze źródeł odnawialnych, brzmi jak dobry pomysł, zwłaszcza że można liczyć na duże wsparcie ze strony władz. Jednak już przed pandemią trwał boom na OZE, ponieważ koszty produkcji, zwłaszcza energii słonecznej, od połowy ubiegłej dekady szybko spadały. Kilka lat temu opisywaliśmy to zjawisko na łamach MT.
Wielka obniżka cen energii z OZE
Pisaliśmy m.in. o wielkim boomie na OZE w Azji. W 2017 roku Indie odwołały plany budowy elektrowni węglowych o mocy łącznej prawie 14 gigawatów, gdy okazało się, że bardziej opłacalne będzie podjęcie inwestycji w energię słoneczną. Na aukcjach energii bowiem cena kilowatogodziny pochodzącej z farm solarnych osiągnęła cenę o ok. jedną trzecia niższą niż 1 kWh z elektrowni węglowej. Energia słoneczna potaniała od początku ubiegłej dekady pięciokrotnie - wynika z danych organizacji badawczej non profit Our World in Data (2). Według tych danych, średni koszt jednostki energii dla fotowoltaicznej energii słonecznej spadł z 38 centów za kilowatogodzinę w 2010 roku do siedmiu centów za kilowatogodzinę w 2019 roku.
W 1956 roku wczesna demonstracyjna instalacja fotowoltaiczna wyprodukowała jeden wat energii, którego cena po dodaniu inflacji wynosiłaby dziś prawie dwa tysiące dolarów. Max Roser z Our World in Data napisał w raporcie z badań opublikowanych w 2020 r., że wtedy energia słoneczna nie miała sensu w żadnym miejscu na planecie. Było jednak takie środowisko, gdzie słońca jest pod dostatkiem, a sieć energetyczna jest niedostępna. Energia słoneczna znalazła pole rozwoju i badań w projektach eksploracji kosmosu. Przemysł kosmiczny budował panele słoneczne dla satelitów, a w trakcie tego procesu ulepszał je i czynił coraz bardziej przystępnymi cenowo. Krok po kroku, cena modułu słonecznego spadała do punktu, w którym zaczęło się to opłacać także na Ziemi, w różnych oddalonych od centrów cywilizacji lokalizacjach, z dala od sieci energetycznej.
Cykl rozwoju techniki solarnej trwa od dziesięcioleci i jest dobrym przykładem procesu opisywanego jako prawo Wrighta. Prawo Wrighta mówi, że za każdym razem, gdy całkowita produkcja nowych rozwiązań podwaja się, np. następuje przejście od 100 megawatów energii słonecznej do 200 megawatów, koszt tych rozwiązań spada o pewien stały wskaźnik. W literaturze przedmiotu szacuje się, że na każde podwojenie mocy zainstalowanej energii słonecznej cena modułów słonecznych spadała o około 20 proc. Wraz ze wzrostem całkowitej mocy zainstalowanej w energetyce słonecznej w latach 1976-2019, cena produkcji energii z modułów słonecznych spadła z 106 USD do 0,38 USD za wat.
Od 2009 do 2019 roku koszt energii elektrycznej z nowych elektrowni słonecznych spadł o 89 proc., wyprzedzając źródła takie jak węgiel i niektóre rodzaje gazu. W tym samym czasie koszt energii elektrycznej z nowych lądowych elektrowni wiatrowych spadł o 70 proc. (co również wynika z wyżej opisywanej prawidłowości Wrighta).
Ramez Naam, znany inwestor z Doliny Krzemowej, angażujący się w projekty OZE, uważa, że do 2030 roku w nasłonecznionych częściach świata budowa od podstaw dużych instalacji słonecznych będzie tańszym sposobem pozyskiwania energii elektrycznej niż eksploatacja istniejących już i w pełni zamortyzowanych elektrowni na paliwa kopalne, nie mówiąc już o budowie nowych.
Michael Liebreich, konsultant ds. energii odnawialnych, spekuluje nawet na temat "osobliwości odnawialnej", w której tania energia elektryczna ze źródeł odnawialnych otwiera nowe rynki, które wymagają nowych mocy produkcyjnych, co sprawia, że energia elektryczna jest jeszcze tańsza, itd.
Aby ostudzić ten entuzjazm, trzeba przypomnieć o kilku rzeczach. Przede wszystkim o tym, że paliwa kopalne wciąż stanowią lwią część produkcji energii elektrycznej, a na razie koszt budowy nowych elektrowni odnawialnych nie jest niższy niż koszt eksploatacji istniejących elektrowni na paliwa kopalne. Ponadto koszty energii słonecznej różnią się w zależności od klimatu i kraju, w zależności od przepisów, kosztów kapitału, ziemi i pracy. Wciąż istnieją problemy związane z nieregularnością produkcji.
Szczyt produkcji energii słonecznej przypada na miesiące letnie, a szczytowe zapotrzebowanie na energię elektryczną na zimę. W Niemczech, na przykład, produkcja energii słonecznej w grudniu wynosi zaledwie 1/5 produkcji energii słonecznej w czerwcu. Za tym idzie pogląd, że po rewolucji techniki solarnej i wiatrowej potrzeba nam pilnie rewolucji i prawa Wrighta dla technik magazynowania i inteligentnego zarządzania nadwyżkami/niedoborami energii.
Pomimo tych trudności wzrost nie zwalnia, a już Polska okazała się słonecznym tygrysem ostatnich lat. W 2020 moc źródeł fotowoltaicznych w krajach Unii Europejskiej wzrosła o 11 proc. Z wyliczeń Solar Power Europe, europejskiego stowarzyszenia branży fotowolaicznej, wynika, że w 2020 w UE zainstalowano źródła fotowoltaiczne o łącznej mocy 18,2 GW. Polski rynek jest czwartym pod względem wielkości w UE. W 2020 r. w Niemczech zainstalowano 4,8 GW paneli fotowoltaicznych, co wystarczyło, aby Niemcy ponownie zostały największym rynkiem energetyki słonecznej w UE.
Na drugim miejscu była Holandia z 2,8 GW, na trzecim Hiszpania z 2,6 GW, a na czwartym miejscu uplasowała się Polska z 2,2 GW. Na dalekich miejscach w rozwoju PV są takie kraje jak Grecja, Portugalia czy Włochy, mające znacznie lepsze warunki pogodowe niż kraje leżące na północy.
Międzykontynentalne sieci przesyłowe - zmiana geopolityczna
Jednym z rozwiązań problemów z OZE, o których mowa wyżej, mógłby być długodystansowy przesył energii odnawialnej z miejsc, gdzie jest produkowana, do miejsc, gdzie jest potrzebna. Wiąże się to z przejściem na inną technikę przesyłania, w tym powrót do prądu stałego w sieciach energetycznych. Pisaliśmy o nowym spojrzeniu na transport energii w instalacjach DC w MT kilka miesięcy temu. W skrócie - prąd stały zarówno pod względem ekonomicznym, jak i technicznym wydaje się lepszym rozwiązaniem dla długodystansowych, międzykontynentalnych nierzadko projektów energetycznych.
Przykładem projektu, za którym zapewne wkrótce podążą inne podobne, jest inwestycja o wartości 20 mld dolarów w infrastrukturę nazwaną Sun Cable, która ma na celu dostarczenie energii elektrycznej do Singapuru z miejsca, gdzie ma powstać największa na świecie farma słoneczna (3). Budowana w słonecznej i pustynnej części Australii farma o powierzchni paneli 15 tysięcy hektarów ma być połączona kablem podmorskim o długości ponad 3800 km, którego dostawa mocy ma wystarczyć na pokrycie jednej piątej zapotrzebowania Singapuru. Częścią projektu są też kompleksy magazynów energii, których zadaniem jest stabilizacja dostaw. Jeszcze większy projekt, Asian Renewable Energy Hub, polega na stworzeniu hybrydowej farmy słonecznej i wiatrowej połączonej z instalacją magazynowania energii w wodorze w Pilbara, słabo zaludnionym regionie Australii Zachodniej.
Szacuje się, że wypełnienie pustyni Sahara wiatrakami i panelami słonecznymi mogłoby wygenerować wystarczającą ilość energii elektrycznej, aby zaspokoić potrzeby energetyczne całego świata. Marokańska elektrownia Noor-Ouarzazate to przykład wielkiego projektu powstałego z myślą o wykorzystaniu ogromnych obszarów pustynnych i słabo zaludnionych.
Podobne powstają w Zjednoczonych Emiratach Arabskich, Indiach, Chinach, Meksyku, a także w Stanach Zjednoczonych. Panelami słonecznymi pokryte zostaną ogromne połacie ziemi, a nawet morza, całkowicie zmieniając mapę energetyczną świata. Przejście na energię odnawialną doprowadzić może do zmiany bilansu płatniczego wielu krajów i stworzenia nowego porządku geopolitycznego.
"Stopniowe zmniejszanie" udziału węgla zamiast "wycofywania"
Wytwarzanie energii elektrycznej powoduje około 25 proc. emisji gazów cieplarnianych, transport - około 14 proc. W 2018 r. udział węgla w globalnej podaży energii spadł do 27 proc., najniższego poziomu od 15 lat. Choć koszty energii z OZE spadły, to dalsza dekarbonizacja nie jest łatwa (4) z wielu odległych od aspektów ściśle technicznych powodów.
Wskutek potężnego nacisku ze strony Indii i Chin na szczycie COP26 złagodzono w ostatecznym porozumieniu zobowiązanie dotyczące węgla jako źródła energii z pierwotnego "wycofywania" na "stopniowe zmniejszanie". Pod porozumieniem tym podpisało się prawie dwieście krajów. Ale nie był to jedyny rezultat dwutygodniowej konferencji, podczas której podjęto szereg nowych zobowiązań i wspólnych deklaracji.
Światowi przywódcy zgodzili się na stopniowe wycofywanie subsydiów, które sztucznie obniżają ceny węgla, ropy i gazu ziemnego. Nie ustalono jednak żadnych konkretnych dat. Indie, które hamowały dekarbonizacyjne zapędy wspólnego porozumienia, zobowiązały się m.in. do przedstawienia planu osiągnięcia zerowej emisji netto do 2070 roku. Chiny zobowiązały się do tego samego już w 2060, zaś USA - w 2050 roku. Ponieważ są to najwięksi emitenci gazów cieplarnianych, może mieć to dla świata duże znaczenie, pod warunkiem że się ziści.
Porozumienie COP26 Glasgow nie jest prawnie wiążące. Wyznacza jednak globalny zarys planu działania w sprawie zmian klimatu na najbliższą dekadę. Uzgodniono, że przywódcy krajów spotkają się w przyszłym roku, aby zobowiązać się do dalszych redukcji emisji dwutlenku węgla. Ma to na celu oczywiście próbę utrzymania wzrostu temperatury w granicach 1,5°C, co, zdaniem naukowców, jest konieczne, by zapobiec "katastrofie klimatycznej". Obecne zobowiązania, jeśli zostaną spełnione, ograniczą globalne ocieplenie jedynie do około 2,4°C. Tak przynajmniej uważają wieszczący klimatyczną katastrofę eksperci.
Mirosław Usidus
