Ilustracje: Aleksandra Stanglewicz fot. z archiwum prywatnego /
Marcin Popkiewicz kwiecień 2021

Energetyka: kreatywna destrukcja

Z naukowego, technicznego i ekonomicznego punktu widzenia nasze możliwości są ogromne. Moglibyśmy osiągnąć cel neutralności klimatycznej, a przy tym podnieść jakość życia. Istnieje jednak ryzyko, że skończymy jak skansen, zyskując przydomek: Coalland („Węglandia)”, co wymawia się podobnie do Poland.

Artykuł z numeru

Świat prosi o ratunek

Zasadniczą część energii na świecie (ponad 80%) pozyskujemy z paliw kopalnych: węgla, ropy i gazu ziemnego. Wykorzystujemy je we wszystkich sektorach gospodarki, przede wszystkim do ogrzewania budynków i zasilania ich prądem, do transportu i przemysłu. Produktem ubocznym procesu spalania paliw kopalnych jest dwutlenek węgla, CO₂. Powstała w ten sposób emisja odpowiada za mniej więcej 2/3 całości gazów cieplarnianych. Reszta to emisje CO₂ z wylesiania i produkcji cementu, metan wybekiwany przez przeżuwacze z ryżowisk i ulatniający się przy wydobyciu paliw kopalnych, podtlenek azotu (głównie z nawozów) i inne gazy przemysłowe o właściwościach cieplarnianych. W sumie udział paliw kopalnych w emisjach gazów cieplarnianych (CO₂ + emisje metanu przy wydobyciu paliw kopalnych) to nieco ponad 70% całości emisji.

Biorąc pod uwagę jednostkę pozyskiwanej energii, najbardziej emisyjne jest spalanie węgla, potem ropy, a na końcu gazu ziemnego, którego emisje są blisko o połowę mniejsze niż przy spalaniu węgla. Biorąc jednak pod uwagę cel neutralności klimatycznej, czyli wyzerowanie emisji gazów cieplarnianych netto, gaz ziemny jest nie tyle „lepszy”, ile „trochę mniej zły”, i też trzeba będzie odejść od jego spalania.

Najpiękniejszy polski magazyn intelektualny

Ciesz się z darmowej dostawy
i dostępu do e-wydań

Prenumeruj znak

Z punktu widzenia ochrony klimatu „brudne” są wszystkie źródła energii, którym towarzyszą emisje gazów cieplarnianych. Definitywnie brudne są paliwa kopalne. Teoretycznie można tu poprawić sytuację przez wychwytywanie emitowanego przy spalaniu CO₂ i uwięzienie go w jakiś sposób, np. w formacjach geologicznych lub w postaci trwałych związków chemicznych, ale w praktyce jest to bardzo kosztowne i problematyczne do zastosowania w dużej skali. Metody te mogą dać pewien wkład w ochronę klimatu, jednak nie na skalę pozwalającą na dalsze spalanie paliw kopalnych, co najwyżej na skompensowanie drobnych emisji „resztkowych” z najtrudniejszych do dekarbonizacji procesów przemysłowych.

Nawet źródła energii nieemitujące gazów cieplarnianych w trakcie pracy, takie jak turbiny wiatrowe, panele fotowoltaiczne czy elektrownie jądrowe, nie są do końca zeroemisyjne, ponieważ są produkowane w fabrykach korzystających z paliw kopalnych i z wykorzystaniem emisyjnych surowców (stal, cement itd.). Tu jednak w miarę jak w skali całej gospodarki będziemy przechodzić na zeroemisyjne źródła energii i nimi zasilać fabryki, emisyjność produkcji tych źródeł spadnie, docelowo praktycznie do zera.

Dotychczas głównym źródłem energii naszej cywilizacji były paliwa kopalne, będące nośnikami chemicznymi, przy spalaniu których wytwarzaliśmy ciepło, wykorzystywane następnie bezpośrednio albo do produkcji prądu, albo do napędu pojazdów. W przyszłości będzie inaczej. Po pierwsze, przyszłość należy do elektryczności. A prąd produkować będą przede wszystkim źródła energii o bezdyskusyjnie największym potencjale: wiatr i słońce. Wspomagać je będą źródła uzupełniające: elektrownie wodne i być może jądrowe, wraz z pewnym dodatkiem biomasy. Po drugie, o ile teraz mamy trzy prawie niezależne „tory” wykorzystywania energii: prąd, transport i ciepło, o tyle w przyszłości wszystko będzie zintegrowane w ramach zelektryfikowanego systemu, łącznie z transportem, przemysłem i ogrzewaniem domów przez pompy ciepła. Po trzecie, będziemy musieli nauczyć się magazynować energię i zarządzać jej zużyciem. Wiatr bowiem czasem wieje, innym razem nie, tak samo jest z dostępnością energii słonecznej. Elektrownie jądrowe ze względów technologicznych i ekonomicznych „nie lubią” zaś zmniejszać mocy. Trzeba będzie więc radzić sobie z pogodzeniem podaży energii elektrycznej i popytu. Można to robić przede wszystkim poprzez zarządzanie popytem za pomocą sieci inteligentnych (i sygnałów cenowych: gdy prądu będzie dużo, będzie on tani, a gdy mało – drogi) oraz poprzez magazynowanie energii na wiele sposobów: od krótkoterminowego magazynowania w bateriach, przez produkcję za pomocą elektrolizy wodoru (relatywnie łatwego w długoterminowym magazynowaniu nośnika chemicznego) i pochodnych chemicznych nośników energii (jak np. metan, amoniak), po magazynowanie ciepła (czy to w prostych zbiornikach ciepłej wody, czy bardziej zaawansowanych magazynach bazujących na cieple przejścia fazowego). Zostaną w to włączone zarówno budynki (przechowując ciepło), jak i bateryjne pojazdy elektryczne.

— pełna wersja tekstu dostępna jest w drukowanych i elektronicznych wydaniach Miesięcznika Znak

Kup numer