21 minute read
I W ogniu wojny, w cieniu klimatu
W OGNIU WOJNY, W CIENIU KLIMATU
Refleksje na temat bezpieczeństwa energetycznego
Advertisement
prof. dr hab. inż. Jacek Kijeński
Politechnika Warszawska, Filia Płock
Mogłoby się wydawać, że nieśmiertelna maksyma Martina Heideggera ,,Historia narodów uczy, że narody nie uczą się niczego ze swojej historii” ma odniesienie do odległych w czasie wydarzeń. A tymczasem…
Przerwa pomiędzy wielkimi wojnami światowymi, pandemiami zbrodni, które pochłonęły dziesiątki milionów istnień ludzkich, które skrzywdziły kilka pokoleń i na zawsze odebrały im prawo do życia godnego, trwała niespełna 21 lat. Po nich przyszły inne, o mniejszym zasięgu: Korea, Wietnam, wojny na Bliskim Wschodzie, niezdobyty nigdy przez obcych Afganistan, Irak, wojny afrykańskie, Jugosławia początku lat dziewięćdziesiątych. I wreszcie równie bezczelny jak niemiecka agresja na Europę w 1939, a zatem jednak ,,przykładny”, rosyjski zamach na naród ukraiński.
Nie możemy czuć się bezpieczni
Po wielkich konfliktach zbrojnych uczestniczymy w powoływaniu wielkich światowych organizacji, których statuty pełne są deklaracji dobrej woli, pozytywnej ideologii i najlepszych chęci, ale które pozbawione są mocy sprawczej w chwilach naprawdę krytycznych. Podpisujemy sojusze i akty, których niezłomność bywa wiarygodna przede wszystkim wtedy, kiedy pozostają w sferze dokumentów. Pokolenia swoich dzieci wychowujemy w głębokiej wierze, że wojna ostatnia była naprawdę ostatnia i człowiek wreszcie zrozumiał. Jednak wciąż, gdzieś, czasami z naszym moralnym przyzwoleniem, wybucha konflikt, który w przyjętej współczesnej retoryce agresorów i sprawców jest wojną o pokój, demokrację, sprawiedliwość.
System światowych połączeń ekonomicznych, handlowych, a także, a może przede wszystkim, bezlitosna walka konkurencyjna sprawiają, że nawet odległe geograficznie i ideologicznie wojny, obojętne dla nas poza empatią wobec skrzywdzonych z obu wrogich stron, mogą zagrozić funkcjonowaniu naszego państwa. Bezpośredniego zagrożenia kraju ze wschodu nie trzeba tu chyba przypominać.
W obliczu zagrożenia gospodarki powrót do tego, co własne
Konflikty o znaczeniu lokalnym są w stanie na długo rozchwiać równowagą gospodarki światowej. Takim była wojna Jom Kippur (październik 1973), która poczynając od decyzji OPEC z 22 grudnia 1973, podwyższającej cenę baryłki ropy z 5.092 USD do 11.651 USD, doprowadziła do wejścia w zupełnie nowy etap zarządzania światem przez krwiobieg czarnego złota. Od tego czasu ropa naftowa zyskała status broni politycznej o zasięgu globalnym. W przyszłości miał dołączyć do niej gaz.
Świat (w tym niestety również my) nie do końca wykorzystał i zapamiętał nauki z połowy lat siedemdziesiątych XX w. A przecież wtedy właśnie obok intensyfikacji poszukiwań nowych złóż ropy, niespotykanie szerokim frontem ruszyły badania nad rozwojem znanych i poszukiwaniem nowych źródeł alternatywnych materiałów pędnych. Druga połowa lat 70. to renesans SASOL-u w RPA (kraj objęty wyjątkowo szczelnymi embargo), Fischer-Tropsch w Australii (węgiel kamienny z kopalni odkrywkowych), w USA zgazowanie i nowy etap upłynniania węgla etc.
W PRL ustanowiono wówczas Program Rządowy PR-1 „Węgiel”, skupiający wielki potencjał intelektualny z zakresu górnictwa, karbochemii (uczniowie prof. Świętosławskiego i Rogi) i technologii chemicznej. Programu tego nie realizowali partyjni aparatczycy, a renomowane autorytety z pogranicza nauki i praktyki o uznaniu europejskim, a często światowym. Zawierał on zarówno działania rozwojowe w obszarze węglopochodnych materiałów pędnych, jak i przerobu węgla w kierunku produktów nieenergetycznych. Inne kierunki to bezemisyjne koksownictwo i zgazowanie (sic!) węgla. Wreszcie awangardowe w skali globalnej podejście do zastosowań i produkcji metanolu. Epoka sekretarza, co to „…między swymi w górniczej siermiędze…” przeminęła. Jaruzelski interesował się głównie wojną, którą wypowiedział narodowi. Sprawozdania z realizacji Projektu zamknięto w segregatorach (cyfryzacja była wtedy odległą wizją). Potem nadeszła witana z zapomnianym chyba dziś entuzjazmem transformacja ustrojowa. Niestety, animatorzy jej przemian gospodarczych, pozbawieni zrozumienia przemysłu i jego wizji rozwojowych, wymietli z życia gospodarczego między innymi Instytut Karbochemii GIG, gdzie była jedna z najnowocześniejszych półtechnicznych instalacji upłynniania węgla i szereg kopalni węgla koksującego. A dziś? Wiemy, że większość tzw. teczek UB jest w miejscu, gdzie powinny się znajdować, a gdzie są segregatory z realizacji PR-1?
Fot. zasoby autora
FOT. 1
Okładka książki czeskiego autora A. Sekory „Rozgniewany węgielek”. Na przełomie lat 50. i 60. XX w. niemal wszyscy uczniowie szkoły podstawowej poznali dramatyczne skutki odmówienia przez dzieci zabawy małym węgielkiem „bo brudził”. Zrobiło się ciemno i zimno. Historia zakończy się happy endem. A jak skończy się walka o udział polskiego czarnego złota (oczywiście w „czystej formie”) w bilansie energetycznym kraju?
Dywersyfikacja
Szeroka dywersyfikacja stosowanych nośników energii przy możliwie dużej dywersyfikacji dostawców zewnętrznych i znaczącym udziale samowystarczalności jest gwarancją bezpieczeństwa państwa i narodu. Kierunki reakcji światowej i naszej gospodarki na kryzys światowy wywołany wojną Jom Kippur w obszarze dwóch industrialnych podstaw świata – energetyki i przemysłu chemicznego – przytoczyłem dla zilustrowania, jak niezmienne w czasie są reguły bezpieczeństwa państw, a przez to narodów. Dla Polski, oszołomionej odzyskaniem wolności po półtorawiecznej niewoli, sformułowali je 100 lat temu Ignacy Mościcki i Eugeniusz Kwiatkowski. Ich wizja rozwojowa bezpieczeństwa państwa i bezpieczeństwa gospodarki (to przecież jedność) była oparta na zaspokojeniu zdefiniowanych potrzeb poprzez ciągi surowcowo-wytwórcze, stanowiące ponadregionalną sieć połączeń stworzonych i realizowanych przy wykorzystaniu nowoczesnej krajowej myśli naukowo-technicznej, opartej na krajowych surowcach (bo dostępne!), bez udziału zagranicznego kapitału właścicielskiego.
Dominantą w tej koncepcji była triada: żywność (nowoczesne rolnictwo), własne surowce i źródła energii (nowoczesny przemysł). Dopiero na takim fundamencie można było budować siłę militarną – nie zdążono. Oczywiście, wymagania współczesnej gospodarki i standardu życia oczekiwanego obecnie przez społeczeństwo wykraczają daleko poza możliwości zasobów własnych w dziedzinie surowców i nośników energii. Braki muszą być zatem uzupełniane przez szeroko zdywersyfikowaną paletę dostawców i przez źródła dziś uznawane za niekonwencjonalne.
Lista nowych alternatywnych rozwiązań dla energetyki nie jest długa
Niekonwencjonalne, w kontekście masowych zastosowań, ciągle jeszcze są dla nas OZE, a więc słońce i wiatr. Ukształtowanie terenu naszego kraju nie daje znaczących perspektyw rozwojowych hydroenergetyce. Bałtyk to piękna, ale mała kałuża, bez pływów, z falami przede wszystkim w marcu i październiku-listopadzie, co wyklucza myślenie o rozwoju w przyszłości OZE związanych z konwersją ich energii. Pozostaje jeszcze zgazowanie biomasy, do którego zabieramy się z zapałem jeszcze mniejszym niż do zaniechanego kilkakrotnie projektu zgazowania węgla. Produkcja biogazu z kolei powinna w kraju rolniczym, jakim w istocie jest III RP, mieć znaczący udział w palecie OZE zasilających krajowy system energetyczny. Niestety, nie wykorzystaliśmy szans, jakie dawała UE kilkanaście lat temu. Niemcy wybudowali wtedy kilkanaście tysięcy biogazowni, a my kilkaset. Spalanie odpadów komunalnych, a także energetyczny (najbardziej efektywny) przerób odpadów tworzyw polimerowych to ciągle w Polsce problem dyskusyjno-filozoficzny.
I wreszcie jako niedoszły uczeń Technikum Nukleonicznego w Świerku w latach 60. ubiegłego wieku (wystraszyła mnie logistyka podróżowania do szkoły), fakt niezaistnienia energetyki jądrowej w naszym kraju uważam za ciężki grzech zaniechania. Jeszcze cięższym grzechem było równie histeryczne, co bezzasadne przerwanie projektu Żarnowiec. Zagrożenia z nim związane powstały w przegrzanych umysłach, niebezpieczny reaktor powędrował do fińskiej elektrowni. Dziś nie ma wątpliwości, że podstawą bezpieczeństwa energetycznego kraju muszą stać się w perspektywie około dwudziestoletniej elektrownie jądrowe, najlepiej rozproszone, zdolne – zgodnie ze swoją stabilnością i zaawansowanym sterowaniem – dostarczyć w każdej chwili kilkanaście GW energii elektrycznej. Przy założeniu konsekwentnej eliminacji energetyki naznaczonej śladem węglowym będzie to rdzeń systemu, a jednocześnie by-pass bezpieczeństwa dla zawsze nieprzewidywalnej współczesnej energetyki OZE. Nieprzewidywalnej również w perspektywie dwudziestoletniej, bo nikt nie przedstawił prognozy zmian klimatycznych wywołanych postępującym ociepleniem klimatu (niezależnie od jego etiologii). Z dużym prawdopodobieństwem można oczekiwać, że zmiany te będą obejmowały anomalie pogodowe o wyjątkowym, w odniesieniu do dzisiejszych zaburzeń, nasileniu.
Broniąc jutra możemy zagrozić współczesności
Zagrożeniami bezpieczeństwa energetycznego narodu i gospodarki są, jak wspomniałem: niewystarczalność własnych zasobów surowcowych, brak dostępu do źródeł i nośników energii w wyniku embarga na zakupy i/lub dostawy, obciążenie karami emisyjnymi naznaczonych piętnem śladu węglowego procesów pozyskiwania energii (karami rosnącymi lawinowo wskutek spekulacji), wywoływany często celowo opór społeczny przeciwko „zagrażającym szczególnie populacji” – energetyce jądrowej, spalarniom odpadów komunalnych etc.
OZE, określane przez lobbing jako ,,tanie” i dzięki odpowiednim zawężeniom granic bilansowania jako „bezemisyjne”, mają wielkiego sprzymierzeńca. Jest nim kolejna wojna. Wojna o Klimat. Współczesny świat, przy wsparciu większości najpotężniejszych organizacji ponadnarodowych, w zamiarze zjednoczenia populacji (nic tak nie jednoczy jak wspólny
Świeżość większości pomysłów na ratowanie świata jest taka, jak wielokrotnie odgrzewanego kotleta w peerelowskiej stołówce czy kolejarskich kart do gry z tego samego okresu
wróg) wypowiedział trzydziestoletnią już Wojnę o Klimat. W kierunku pierwszego wroga – dziury ozonowej – oddano kilka potężnych strzałów (między innymi wielkie ograniczenie stosowania freonów), po czym pozwolono mu odejść w niebyt. Dziś nikogo już nie interesuje, czy dziura ozonowa nad Antarktydą została chociażby częściowo zacerowana. A może jest już w innym miejscu? Zdefiniowano o wiele bardziej zjadliwego przeciwnika – jest nim antropogenny CO2 (jego zawartość to 3% całkowitej zawartości CO2 w atmosferze). Wojna z CO2 to wojna o przyszłość, domniemane obniżenie jego stężenia w atmosferze ma ochronić przyszłe pokolenia przed dramatycznymi skutkami ogrzania atmosfery Ziemi. Wybitny ekonomista określił wielkość nieprzekraczalnej granicy wzrostu średniej temperatury na 2˚C. O wiarygodności powiązań przyczynowo-skutkowych w będącym faktem niezbitym ocieplaniu się klimatu zobowiązuję się napisać w kolejnym tekście. Na razie przypomnę tylko: ,,Plamy na Słońcu, upał na ulicach…” – tak śpiewał Kazik w kultowej piosence o kolejnym pokoleniu nieudaczników polskiego futbolu. Gdzie się podziały obecne od dziesięcioleci w serwisach informacyjnych komunikaty o aktywności słonecznej? „Jutro zaczyna się dziś” – to fundamentalna wytyczna dla wszystkich uwiarygodnionych i domorosłych wizjonerów. A dziś są już pierwsze ofiary – wszyscy obywatele, z których portfeli finansowane są kary za domniemane zagrażanie klimatowi, dodatkowo dziś u progu galopującej inflacji. Podatnicy, którzy finansują badania i rozwój mające przynieść racjonalne rozwiązania w zakresie wykorzystania zielonych bądź niebieskich źródeł surowców i energii. Rozwiązania inne, bardziej atrakcyjne praktycznie od tych osiągniętych kilkadziesiąt/kilkanaście/kilka lat temu. Jak pisał Wielki Konstanty ,,Wszystko już było – rzekł Ben Akiba – a gdy nie było śniło się chyba”. Świeżość większości pomysłów na ratowanie świata jest taka, jak wielokrotnie odgrzewanego kotleta w peerelowskiej stołówce czy kolejarskich kart do gry z tego samego okresu. Te z kolei, którym trudno zarzucić brak oryginalności, bazują w większości na dyletanckim (diletante – wł. amator) przekonaniu, że ,,czucie i wiara…”, a zatem, że uda się ominąć II zasadę termodynamiki, zignorować cel funkcjonowania wszystkich żywych organizmów – obniżanie entropii i wreszcie, a może przede wszystkim, że walcząc o środowisko naturalne Ziemi możemy dokonywać w nim radykalnych zmian i zniszczeń.
Środowisko, a głównie nasi bracia mniejsi, to kolejne ofiary Wojny o Klimat. Ptaki, owady, nietoperze ginący od zabójczych wirników wiatraków i mieszkańcy gleby i wód morskich (w tych nieściśliwych ośrodkach złowrogo roznoszą się drgania pochodzące od ekologicznych turbin), wreszcie ludzie ogłuszeni, często nieświadomie, generowanym hałasem. Ofiary to docelowo setki tysięcy hektarów pokrytych leniwymi w naszych szerokościach geograficznych paneliskami słonecznymi. W. Jędral, w swojej bardzo ciekawej pracy odnoszącej się do możliwości osiągnięcia neutralności klimatycznej w ciągu 29 lat przez zastąpienie przez OZE mineralnych nośników energii, oszacował areał, który można będzie przeznaczyć pod ich instalacje na 84 200 km² (z czego około 10% – fotowoltaika, reszta farmy wiatrowe) – to blisko 30% obszaru lądowego Polski [1]. To dramatyczna zmiana krajobrazu i przy tej skali (nawet przy skali dziesięciokrotnie mniejszej) atak na środowisko naturalne. Zwolennicy takiej industroenergetyzacji przestrzeni nie biorą również pod uwagę konkurencji przeznaczonej na nią powierzchni z areałem pod uprawy. Zachęcam wszystkich do zapoznania się z raportem fińskim dotyczącym kilkudziesięcioletniej perspektywy rynku żywnościowego. Zgodnie z nim pod uprawy nowych generacji roślin do wytwarzania żywności (np. trawy preriowej) przeznaczy się w niedługiej przyszłości wszystkie obszary gleb najniższej jakości i nieużytków. Jak zatem skompromisować dwie krytyczne potrzeby populacji: zaspokojenie głodu i nieskrępowany dostęp do energii?
Nie jestem przeciwnikiem uzupełniania narodowego bilansu energetycznego przez w miarę szerokie wprowadzenie OZE, ale wychowany na dorobku prof. Stanisława Bretsznajdera jestem zwolennikiem przestrzegania traktowanej przez niego jako drogowskaz i nakaz ZASADY UMIARU TECHNOLOGICZNEGO. A zatem, wobec braku metod efektywnego magazynowania energii, a jednocześnie braku przyłączeń do sieci elektrycznej, a także z powodu ich daleko idącej, przy znaczącym zagęszczeniu, nieobojętności środowiskowej, wymienione OZE należy traktować jako istotne, ale funkcjonujące w formie rozproszonych lokalnych instalacji, uzupełnienie narodowego bilansu energetycznego. Sądzę, że obecne prognozy szacujące ich udział w krajowym torcie energetycznym przyszłości na około trzydzieści kilka procent (z dominującym udziałem offshorowych farm wiatrowych) trafiają w sedno. Instalacje o dużej skali powinno się dopuszczać po pełnym uwzględnieniu szczegółowych analiz ryzyk środowiskowych i to jedynie tam, gdzie
Nie jestem przeciwnikiem uzupełniania narodowego bilansu energetycznego przez w miarę szerokie wprowadzenie OZE, ale wychowany na dorobku prof. Stanisława Bretsznajdera jestem zwolennikiem przestrzegania traktowanej przez niego jako drogowskaz i nakaz ZASADY UMIARU TECHNOLOGICZNEGO
mają one funkcjonować efektywnie (odpowiednia wietrzność w przypadku farm wiatrowych).
Co z wodorem?
Żeby spełniło się powszechne oczekiwanie, że na początku będzie wodór, trzeba znaleźć mu racjonalne miejsce w ciągach energetycznych.
W swojej epokowej „Tajemniczej wyspie” Jules Verne napisał w 1874 r.: „Wierzę, że pewnego dnia wodór i tlen, które razem tworzą wodę, będą użyte osobno lub razem jako niewyczerpane źródło ciepła i światła”. Proces elektrolizy wody do wodoru i tlenu był znany już od 1800 r., ale na skalę przemysłową został zastosowany jako źródło wodoru dopiero w 1902 r. W 1957 r. w wodorowy silnik odrzutowy został wyposażony amerykański bombowiec B-57.
Kariera wodoru w przemyśle chemicznym była bardzo szybka. Niemal od początku XX w. wykorzystywano go w fundamentalnych technologiach, takich jak synteza amoniaku, utwardzanie olejów roślinnych, synteza metanu, hydrotreatment w procesach rafineryjnych, upłynnianie węgla i przemysłowa synteza organiczna.
Dziś przed nami gospodarka wodorowa – bardzo spektakularne, aczkolwiek dyskusyjne w wielu aspektach rozwiązanie problemów energetycznych świata. Obszary jej przydatności to problem do drobiazgowej analizy (przedstawię ją w przyszłości). Na razie ograniczę się do tego, co widoczne na pierwszy rzut oka.
Wodór to dość pojemny magazyn energii elektrycznej. W procesie elektrolizy energia elektryczna niezbędna do rozkładu wody ze sprawnością powyżej 70% zostaje przekształcona w energię chemiczną zawartą w wodorze. Energię z H2 można odzyskać w postaci energii elektrycznej w ogniwie wodorowym lub w postaci energii cieplnej, np. w silniku spalania wewnętrznego. Sprawność ogniwa paliwowego jest wysoka (do 90%). Zatem jak głoszą entuzjaści, H2 będzie lekiem na całe zło, bo połączy OZE osamotnione z braku odbiorców w sąsiedztwie z węzłami konsumpcji energii. Mało tego, jego energia napędzi powszechną mobilność, realizując wizję Jules’a Verne’a. Przy odpowiednich granicach bilansowania ślad węglowy w atmosferze ani drgnie, bo wodór utlenia się tylko do wody. To, że woda jest również gazem cieplarnianym i to bardziej efektywnym niż CO2 nie ma tu znaczenia, bo we współczesnych analizach pomija się jej wpływ. Wielką łychą dziegciu w miodowej wizji świata nakręcanego wodorem jest jego mobilność własna. Do odbiorców jego energii
FOT. 2
Legendarny znaczek pocztowy Górnik. Symbol ważnej i ciężkiej pracy dla socjalistycznej ojczyzny zabrał się do niej bez odpowiedniego przygotowania – jest boso. To dobry symbol dla stosowania węgla w rodzimej energetyce z pominięciem wymogów współczesności
musi jakoś powędrować, a to mozolna wędrówka – zarówno po wzgórzu rosnących nakładów energii, jak przez bariery finansowe. Uwięziona w wodorze energia elektryczna jest przesyłana transportem w postaci sprężonego lub skroplonego wodoru albo gazociągami, najlepiej w towarzystwie gazu ziemnego (do 10 % H2 w strumieniu). Na razie zdecydowanie dominuje transport: kolejowy lub drogowy. Ze względu na właściwości fizyczne wodoru (niska temperatura wrzenia, mała gęstość) nakłady energetyczne na jego skraplanie lub sprężanie są bardzo wysokie i psują świetnie zapowiadający się, biorąc pod uwagę sprawność elektrolizy i ogniw paliwowych, ciąg bilansowy energii w łańcuchu: wytwarzanie → zużycie. W przypadku mobilności wodorowej, uwzględniając również straty w transporcie i stokażu, ze 100 kWh energii elektrycznej wytworzonej np. w OZE, na koło samochodu napędzanego ogniwem paliwowym trafia 19 kWh w wariancie transportu H2 w postaci skroplonej lub 23 kWh w wariancie wodoru sprężonego. Dla porównania, w wariancie mobilności elektrycznej ze 100 kWh energii wygenerowanej przez OZE, na koło samochodu trafia 69 kWh. Z kolei koszt budowy 1 km rurociągu dedykowanego przesyłowi wodoru to według obecnych danych Nexanta 1 mln USD.
Wspólny przesył wodoru i gazu ziemnego to ciągle przedmiot debat, membranowy rozdział gazów będzie musiał być w tym przypadku bardzo staranny, gdyż gazy różnią się znacząco gęstością, właściwościami paliwowymi czy temperaturą spalania i szybkością propagacji płomienia.
Alternatywy dla wymienionych sposobów transportu i przesyłu nie ma. Mimo obietnic środowiska naukowego, przez ponad 20 lat nie wynaleziono efektywnych stałych magazynów wodoru.
Wodór wytwarzany jest na świecie wyłącznie ze źródeł mineralnych, przede wszystkim w reformingu parowym metanu. A zatem rozproszone zastosowania wodoru (elektromobilność) należy traktować jedynie jako oddalenie konwertorów jego energii (ogniwa w samochodach) od źródeł emisji CO2, jakimi są instalacje jego wytwarzania. We wszystkich
odpowiedzialnych prognozach (IRENA, amerykańska agencja energii etc.) konwersja metanu była uważana za główne źródło wodoru w perspektywie średnioterminowej (do 2040), po 2030 r. miało ją uzupełniać zgazowanie biomasy. Jaki zatem sens ma w tej perspektywie czasowej zamiana metanu, posiadającego również dobre właściwości paliwowe i trzykrotnie od H2 wyższą wartość opałową, w wodór jako materiał pędny, i to w procesie o dosyć znacznych emisjach CO2?
Trzeba jednak podkreślić, że głównymi wadami wodoru w kontekście stosowania go jako masowego paliwa są znaczące nakłady energii i straty przy jego magazynowaniu i transporcie oraz wysokie koszty inwestycyjne organizacji jego przesyłu gazociągami. Z pragmatycznego punktu widzenia wykorzystanie wodoru jako magazynu energii elektrycznej z OZE to powrót do punktu wyjścia – zarówno prądu elektrycznego, jak i wodoru nie potrafimy efektywnie przesłać do odbiorcy energii. Z kolei budowa odpowiedniej sieci elektrycznej czy gazociągowej to nakłady zagrażające rentowności szerokiego wykorzystania OZE. Częściowym rozwiązaniem problemu byłoby zmniejszenie, bądź wręcz wyeliminowanie odległości w transporcie wodoru i skrócenie czasu jego magazynowania – wytwarzanie metanolu w sąsiedztwie jego dystrybucji. Tu pojawiają się trudne do pokonania bariery. Jak pokazały wyniki europejskiego projektu HyLaw, koordynowanego przez Hydrogen Europe, przedstawione w 2019 r., w żadnym z 18 krajów UE objętych badaniami nie istnieją regulacje prawne zezwalające na wytwarzanie wodoru w przestrzeni komunalnej według zasad innych niż w warunkach przemysłowych. Oczywiście brak takich regulacji to wynik nieugiętej postawy specjalistów od bezpieczeństwa, z którą się w pełni zgadzam. Gdyby jednak dokonano wyłomu w zasadach bezpieczeństwa (argumentem za nim jest bezemisyjność elektrolizy!?), to trzeba będzie zbliżyć farmy wiatrowe bądź wielohektarowe paneliska fotowoltaiczne bliżej terenów mieszkalnych i zabudowań przemysłowych. Prace legislacyjne związane z rezygnacją z wymogu dystansu 10 H (10 długości wiatraka mierzonych jako długość słupa + promień wirnika) są już w toku. To jeszcze nie etap implementacji gospodarki wodorowej, a wynik nacisku instalatorów farm wiatrowych i potencjalnych odbiorców energii OZE w konwencjonalnej formie. Złagodzenie przepisów na pewno nie poprawi lokalnego stanu środowiska naturalnego, ale pozwoli uniknąć niebagatelnych kosztów instalacji infrastruktury przesyłowej energii elektrycznej. Wzorem instalacji skandynawskich na Morzu Północnym, w krajowych spółkach rozważa się również wykorzystanie planowanych na Bałtyku farm offshorowych do produkcji wodoru in situ na platformach, bądź nawet kontynuację jego przerobu chemicznego tamże. Ze względów przedstawionych wcześniej, a także z powodu znaczących potencjalnych zagrożeń środowiskowych, wydaje się to bardzo ryzykowne.
Gospodarka wodorowa to zatem mrzonka? Absolutnie nie. Wodór to najlepszy współcześnie magazyn energii elektrycznej. Gdzie zatem można i trzeba go wykorzystać najbardziej efektywnie? • W lokalnych siłowniach komunalnych i przemysłowych z dużymi ogniwami paliwowym. • Jako paliwo w transporcie miejskim, pojazdach wielkogabarytowych, w napędach statków, a w szczególności w napędach kolejowych. Na razie w sferze marzeń – w transporcie lotniczym.
Fot. 123rf
FOT. 3 BIELIK
Symbol potęgi Stanów Zjednoczonych Ameryki i godło towarzyszącym wiernie Polakom w meandrach historii narodu. Obecnie najbardziej spektakularna ofiara kolizji z turbinami wiatrowymi. W USA wprowadzono właśnie karę w wysokości 30 tys. USD za każdego zabitego przez wiatraki orła. To oczywiście wierzchołek góry lodowej, bo są jeszcze setki gatunków innych ptaków, nietoperzy i owadów. Czy zezwalając na budowę instalacji i farm wiatrowych bierzemy na przykład pod uwagę masy przelotowe ptaków?
• Jako surowiec do paliw przetworzonych dla celów mobilności powszechnej, bardziej bezpiecznych i posiadających wielokrotnie wyższą gęstość energii – metanu czy paliw węglowodorowych otrzymywanych metodą Fischera-Tropscha (również z CO2), a także amoniaku jako paliwa o dedykowanych przeznaczeniach. We wszystkich tych przypadkach zielone pochodzenie wodoru jako surowca wpłynie na charakter emisyjności paliwa.
„Dokąd pójdziemy drogą pod wiatr” my z XXI w.?
24 lutego 2022 obudziliśmy się w zmienionym świecie. W świecie trwałego zagrożenia złem, nawet w skali globalnej. W świecie, z którego twarzy rosyjski agresor zdmuchnął gruby nalot moralnego werbalizmu, odkrywając nieśmiertelne oblicze dickensowskiego kapitalizmu. Wstrząsnęło to naszą hierarchią wartości, którą – wbrew opiniom niektórych – mamy zakorzenioną głęboko jako naród, który doznał wielu krzywd, czasami przy dużym udziale własnych błędów, nie takich sojuszy i zbytniej fascynacji obcymi nam kulturowo wzorcami. Ale przetrwaliśmy, odradzając się jak Feniks i budując mozolnie fundament nowych etapów swojego ponadtysiącletniego rozwoju. Tu i teraz zachowujemy się zgodnie z naszymi zasadami, okazując pomoc i wszystkie odcienie wsparcia skrzywdzonym, bezradnym i potrzebującym, jak mędrzec głęboko chowając urazy. Ustanawianie i egzekwowanie sankcji, jedynego bezkrwawego sposobu zaciskania kagańca na paszczy agresora, pokazały jednak, że dla wielu naszych sprzymierzeńców biznes okazuje się wartością wyższą od życia, a na kryształowym obrazie UE jako wzorca, sumienia i drogowskazu dla całego świata pojawiają się brudne plamy. Były one już wcześniej, przykryte tysiącami słów z aktów, priorytetów i dyrektyw. Budowa Nord Streamów, handel bronią, uwiarygadnianie dyplomatyczne przyjaznego oblicza wiecznie nienasyconego imperium, które swoje prawdziwe oblicze obnaża od lat – w Gruzji, Donbasie, Syrii i teraz w wojnie totalnej w Ukrainie.
Skutki gospodarcze i społeczne rosyjskiej agresji i nakazów Wojny o Klimat splatają się jak warkocz jednej liny, na której jedne gospodarki będą miały szansę wspinać się po ścianie rozwoju, a inne zawisną nad przepaścią ekonomiczną z dodatkowym zagrożeniem bezpieczeństwa narodowego.
Energia, jak pokazałem wcześniej, to priorytet funkcjonowania państwowości i społeczeństwa. Jej deficyt globalny jest prawdą znaną od lat. Jak dotąd, wbrew wieloletnim nadziejom, cywilizacja nie odkryła nowych źródeł i sposobów transferu energii, jak fuzja jądrowa, orbitalna kolekcja promieniowania słonecznego czy rozwój pomysłów Nikoli Tesli etc. Jesteśmy skazani na to, czym dysponujemy tu i teraz. Mamy ropę naftową, gaz ziemny, wiatr i słońce, hydroenergię i energię geotermalną, i wreszcie węgiel, który z uporem jest traktowany jako brudny w każdym kontekście.
Konieczność egzekwowania sankcji spowoduje przejściowe ograniczenie w dostępie do węglowodorowych nośników energii, a w całkiem długim okresie wzrost ich cen, będący źródłem inflacji (oby nie hiper). Bez wątpienia, co szczególnie ważne dziś, osłabi bezpieczeństwo narodowe. Z drugiej strony, niedawne wystąpienie Hansa Timmermansa, komisarza ds. środowiska UE, zawierało sprzeczne deklaracje. Początkowo, że nie nastąpi żadne odstępstwo od kalendarza realizacji celów klimatycznych Unii, a Polska w szczególności nie może liczyć na jego prolongatę. Potem, że jednak możemy liczyć na czasowe łagodniejsze traktowanie węgla. Komisarz w tych samych wypowiedziach stwierdził, że przygotowane projekty sankcji oczekują na wyniki analizy, komu mogą bardziej zaszkodzić – sankcjonowanemu czy wprowadzającym sankcje. Na tak niestabilnych fundamentach trudno budować jakąkolwiek strategię.
Dla Polski nie ma innej drogi niż droga w i z Unią Europejską. Papież Bonifacy III wygłosił kiedyś ponadczasową prawdę: „Jak żyjesz w Rzymie, to żyj po rzymsku”. Cele Unii powinniśmy realizować również dlatego, że przynajmniej w sferze werbalnej są one obowiązującym standardem moralnym. Jednak w dzisiejszej sytuacji nie możemy realizować ich bezwarunkowo. Obowiązkiem każdej organizacji państwowej jest spełnienie trzech najważniejszych potrzeb społecznych: ochrony życia ludzkiego, ochrony mienia i ochrony środowiska. Absolutnie bezwzględnie potrzeby te muszą być realizowane w sposób zrównoważony, ale z zachowaniem hierarchii konieczności. Jak kilkakrotnie wspomniałem, jutro zaczyna się dziś. Piękny frazes zrównoważonego rozwoju według Raportu: „Our common future” Gro Harlem Brundtlanda, o pozostawieniu Ziemi w niezmienionym stanie dla daleko przyszłych pokoleń spełni się, jeżeli przetrwamy. Jeżeli nie będzie nas, a będzie las, to nie będzie nikogo, kto skonsumuje jego piękno i dary, które nam dostarcza.
Podsumowując, nieprzewidywalna i niestabilna sytuacja w naszym regionie, ale i w globalnej gospodarce, sytuacja, w której zagrożenie suwerenności państwa jest całkiem realne, wymaga niezwłocznego uporządkowania stanu energetyki krajowej,
Skutki gospodarcze i społeczne rosyjskiej agresji i nakazów Wojny o Klimat splatają się jak warkocz jednej liny, na której jedne gospodarki będą miały szansę wspinać się po ścianie rozwoju, a inne zawisną nad przepaścią ekonomiczną z dodatkowym zagrożeniem bezpieczeństwa narodowego
POTRZEBNY JEST NOWY PORZĄDEK
Nieprzewidywalna i niestabilna sytuacja w naszym regionie, ale i w globalnej gospodarce, sytuacja, w której zagrożenie suwerenności państwa jest całkiem realne, wymaga niezwłocznego uporządkowania stanu energetyki krajowej, klarownego zdefiniowania jej potrzeb rozwojowych i realnych narzędzi będących do dyspozycji rozwoju
Fot. 123rf
klarownego zdefiniowania jej potrzeb rozwojowych i realnych narzędzi będących do dyspozycji rozwoju.
Należy przy tym wziąć pod uwagę, że: • Gaz ziemny jest spośród nośników energii pochodzenia mineralnego traktowany jako paliwo najbardziej przyjazne środowisku naturalnemu przyszłości, jego energetyczne wykorzystanie w wytwarzaniu energii na przykład przez kogenerację lub przez produkcję wodoru/gazu syntezowego stosunkowo prosto, choć kosztochłonnie, można adaptować do coraz ostrzejszych wymagań emisyjnych przez ich uzupełnienie blokiem CCS (pierwsze dwa C znacznie łatwiejsze od CS). Dlatego niezbędne jest zapewnienie zdywersyfikowanych dostaw gazu, z nawiązką zastępujących zaniechany import z Rosji. • W sytuacji, którą lapidarnie zdefiniowałem wcześniej, nie ma dziś możliwości całkowitego odwrotu od węgla kamiennego. Niezwłocznej eliminacji wymagają jedynie elektrownie węglowe produkujące energię elektryczną przy zastosowaniu archaicznych technologii, o małej sprawności i wysokiej emisyjności technologii. Węgiel to nasze jedyne naturalne bogactwo energetyczne, występujące w ilościach zapewniających kilkudziesięcioletnie zaspokojenie znaczącej części krajowego zapotrzebowania na energię elektryczną. Węgiel brunatny, mający dziś obok gazu ziemnego najwyższy udział w wytwarzaniu w Polsce energii, jest paliwem brudnym, co w najmniejszym stopniu wiąże się z emisjami CO2.
W kontekście bezpieczeństwa kraju, jego energetyki i portfeli obywateli (galopująca inflacja), w twardych negocjacjach musimy bezwzględnie walczyć w UE o prolongatę możliwości stosowania energetyki węglowej, zobowiązując się do niezwłocznej eliminacji jej najmniej czystych wariantów. Węgiel brunatny będzie tu prawdopodobnie nie do obrony.
24 lutego 2022 obudziliśmy się w zmienionym świecie. W świecie trwałego zagrożenia złem, nawet w skali globalnej
Nawet jeżeli uzyskamy prolongatę wymogów klimatycznych, będzie to ulga krótkotrwała. Pamiętając, że „Diamenty to węgiel, który wziął się do roboty” (tytuł sztuki awangardowego dramaturga Pawła Demirskiego, premiera 2008 r.) należy wrócić do wcześniejszych zaawansowanych projektów czystego energetycznego wykorzystania węgla przez jego zgazowanie, a nawet upłynnianie (m.in. Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, GIG, Grupa Azoty, Zakłady Azotowe Kędzierzyn). Wróćmy także do zaawansowanych projektów zgazowania biomasy (Instytut Chemicznej Przeróbki Węgli) i realizowanych w świecie koncepcji współzgazowania węgla z biomasą, odpadami tworzyw polimerowych czy ciężkimi pozostałościami z rafinerii ropy naftowej.
W nieco odleglejszej perspektywie czasowej, ze względu na mniejsze zaawansowanie realizowanych projektów, należy podjąć próby renesansu wykorzystania węgla brunatnego, po jego wstępnym odgazowaniu prowadzącym do standaryzowanego karbonizatu i cennych frakcji olejowych.
Bezwarunkowo należy podjąć energetyczny przerób odpadów tworzyw polimerowych, na drodze spalania bądź zgazowania. To nie tylko źródło odnawialnej energii, ale przede wszystkim alternatywa dla istniejących w skali świata jedynie w formie zamierzeń, proponowanych dziś sposobów recyklingu.
Zagrożenie znaczącą redukcją dostaw gazu ziemnego, paliw ropo- i węglopochodnych w połączeniu ze zobowiązaniami ograniczenia emisji CO2 wynikającymi z FIT for 55 uruchomiły ofensywę propagandową instalatorów farm wiatrowych i fotowoltaiki. W kolejnych dniach słonecznych lub wietrznych pojawiały się w mediach i internecie doniesienia o ogromnym udziale tych OZE w krajowym bilansie energetycznym kraju. To jednak marketing i reklama. Nic się dotąd nie zmieniło. OZE pozostają kapryśne i nieprzewidywalne, brak możliwości magazynowania wytwarzanej przez nie energii i sieci mogącej służyć do jej przesyłu. Gospodarka wodorowa, a nawet jej klarowna koncepcja, nie istnieją w praktyce. Tak naprawdę nie wiadomo nawet, jak w masowej skali ten wodór wykorzystać. Nie istnieją szczegółowe raporty środowiskowe wpływu pokrycia znaczącej powierzchni kraju farmami fotowoltaicznymi i wiatrowymi. Brak metod recyklingu zużytych wiatraków i paneli fotowoltaicznych oraz regulacji zobowiązujących do ich przedstawienia. Warto także podkreślić, że głównym na świecie producentem paneli fotowoltaicznych (ponad 80%) są Chiny, a to dostawca – w kontekście dzisiejszej sytuacji politycznej i specyfiki prowadzonej przez niego polityki gospodarczej – obarczony dużym ryzykiem. Jak wcześniej wspomniałem, odwrotu od wykorzystania energii słońca i wiatru być nie może. Jednak ich rola, poza wietrznymi instalacjami offshorowymi, to przede wszystkim lokalne, rozproszone źródła energii. Pamiętajmy także, że gwarancją bezpieczeństwa energetycznego kraju jest istnienie znaczącej rezerwy dużych źródeł energii o wysokiej sprawności, sterowalności i stabilności.
Dodatkowym ryzykiem w szerokiej implementacji OZE jest przedstawiony wcześniej brak wiarygodnej prognozy dotyczącej sytuacji klimatycznej w miarę postępu ocieplenia klimatu – w szczególności dotyczy to anomalii pogodowych. Biorąc powyższe pod uwagę, sądzę, że rozsądna wizja Min. Klimatu i Ochrony Środowiska, przewidująca niewiele ponad 30% udział OZE w bilansie krajowym w 2040 roku (20% energetyka wiatrowa morska, ~ 12% energetyka wiatrowa lądowa, reszta – fotowoltaika) dobrze definiuje granice ich stosowalności w kontekście możliwości i bezpieczeństwa.
Rdzeniem przyszłego systemu energetycznego musi być energetyka jądrowa. Dobrze, że działania dotyczące jej komplementacji podjęły już równolegle spółki Skarbu Państwa i podmioty niezależne. Najbezpieczniejsze z wielu punktów widzenia wydają się rozproszone technologie oparte na reaktorach SMR (Small Modular Reactors). Taka technologia firmy Westinghouse została ostatnio zakupiona przez KGHM w USA. Trzymam kciuki, bo droga do aplikacji jest długa i wyboista (łącznie z uzyskaniem akceptacji społecznej). Pewnym ryzykiem jest fakt, że technologia SMR, jakkolwiek zaawansowana, nie była dotąd wykorzystywana w codziennej praktyce.
Kilka znanych prawd jako podsumowanie
Wracając do starych, od lat czekających na implementację praktyczną pomysłów na rozwiązanie problemu deficytu energii, pamiętajmy, że ,,Co od początku było wadliwe, z biegiem czasu nie może nabrać ważności” (Katon). Ulegając urokowi marketingu nie decydujmy się od razu na budowanie strategii na fundamencie promowanych rozwiązań. Stare ormiańskie przysłowie zaleca: ,,Najpierw znajdź przejście przez rzekę, potem wchodź do wody”. I najważniejsze, formułowane w UE cele i wskaźniki nigdy nie są realizowane zgodnie z zamierzeniami. Pamiętając, że drogowskaz nigdy nie idzie drogą, którą pokazuje, zachowujmy wstrzemięźliwość przy wytyczaniu zadań klimatycznych do realizacji.
Wielką łychą dziegciu w miodowej wizji świata nakręcanego wodorem jest jego mobilność własna
Literatura
[1] W. Jędral, Energetyka w 2050 r. – tylko wiatr i słońce?, „Energetyka Cieplna i Zawodowa” nr 1/2022(800), s. 40-47.
