Dr inż. Piotr Buchwald
Dyr. ds. badań i rozwoju w Centrum Badań w Lędzinach
Europejskie propozycje redukcji emisji CO2 – wpływ decyzji na sektor paliwowo-energetyczny w Polsce.
Polskie dylematy – co w takiej sytuacji z węglem.
Czy Polska w najbliższym czasie dołączy do krajów wytwarzających energię elektryczną również z reaktorów jądrowych? Ostatnie działania KE najprawdopodobniej
w sposób zdecydowany przesądziły co dalej z sektorem paliwowo-energetycznym i określiły przynajmniej wstępne założenia do bilansu paliwowo-energetycznego naszego kraju.
Powszechnie uważa się, że celem polityki klimatycznej UE jest ochrona klimatu poprzez redukcję emisji gazów cieplarnianych.
Życie pokazuje, że wcale tak do końca nie jest, ponieważ w dokumentach
KE nie mamy odniesienia do wyliczeń i analiz jak podają fachowcy, a co za tym idzie nie określono mierzalnych efektów klimatycznych tej polityki a więc co uzyskamy wydając miliardy euro w kolejnych latach 2020, 2030, 2050. Uważa się, że nie chodzi wyłącznie
o klimat, lecz o stworzenie rynku dla nowych technologii i wykorzystanie pierwszeństwa na tym rynku. Niezależnie od tego jak na to spojrzymy przytaczana przez KE „mapa drogowa” redukcji emisji gazów cieplarnianych (przypomnę proponowana redukcja do 2020 r. o 20%, do 2030 r. o 40% i do roku 2050 o 80% w porównaniu z 1990 r., do czego UE zobowiązała się na szczycie w październiku 2009 r.) jest wielce niepokojąca, jeśli brak w tej wizji realistycznej oferty technologicznej, która powinna to przedsięwzięcie umożliwić i mieć zapewnione możliwości finansowe jej wdrożenia.
Opublikowany przez KE dokument ma charakter kierunkowy, natomiast za parę miesięcy a dokładnie w czerwcu 2011 r. spodziewana jest propozycja nowych rozwiązań prawnych. Priorytetem UE jest uzyskanie pozycji lidera w dostawach nowych rozwiązań
i technologii oraz pozyskiwanie narzędzi oddziaływania na procesy gospodarcze i społeczne różnych krajów. Wszelkie ograniczenia emisji CO2 przynajmniej w perspektywie najbliższych 10 czy 15 lat są możliwe i będą miały sens przy spełnianiu odpowiednich warunków w skali całego świata.
Dziś globalna emisja CO2 wynosi ponad 28 mld ton rocznie, z czego kraje UE emitują ok. 4 mld ton czyli ok. 15%. A gdzie pozostałe 85%? UE musi zachęcić kraje spoza struktur europejskich do podjęcia porównywalnych zobowiązań, wtenczas będzie miało to sens.
Wiele państw w świecie nie ma żadnych procedur ograniczających emisję CO2, co przy prowadzeniu przez UE jednostkowej polityki „zaciskania pasa” będzie skutkowało znacznym pogorszeniu konkurencyjności gospodarki jej państw. Jeżeli chcemy przeciwdziałać zmianom klimatu, to musimy zadbać o to aby niskoemisyjne technologie zostały szybko dopracowane
i wdrożone nie tylko w Europie ale także w innych miejscach na świecie.
Europa rysuje nam możliwe (pożądane) scenariusze rozwoju.
Stan obecny i przewidywalna przyszłość:
- Dominacja paliw organicznych
- Rosnące zapotrzebowanie na elektryczność
- Polityka istotnego ograniczenia emisji
- Rozwój technologii odnawialnych (wiatr, słońce, biomasa) o niskiej gęstości energetycznej
- Stadium początkowe rozwoju zeroemisyjnych technologii paliw organicznych
Stan pożądany:
- Zeroemisyjne technologie energetyczne:
- Produkcja energii oparta w całości o źródła odnawialne
- Mix paliw organicznych jądrowych i źródeł odnawialnych optymalizowany dla lokalnych warunków paliwowych
- Dominująca rola energetyki jądrowej i źródeł odnawialnych
Kiedy?
Za jaką cenę?
Jaki stan bezpieczeństwa technologicznego, ekonomicznego i ekologicznego?
Polska energetyka oparta jest na węglu, z którego wytwarzane jest ponad 90% energii.
Czy w takiej sytuacji jest to problem dla polskiej gospodarki?
Wielu cenionych ekspertów w tym również ekspertów zagranicznych uważa,
że nie będzie z tym problemu pod warunkiem, że Polska będzie konsekwentna i swój potencjał węglowy wykorzysta odpowiednio ukierunkowując go na rozwój czystych technologii węglowych. Węgiel w polityce energetycznej UE nie jest paliwem lubianym
i coraz bardziej traci na swej popularności. I to właśnie stwarza możliwości określenia nowych technologii przetwarzania węgla. To zresztą dzisiaj się w Polsce dokonuje.
To przecież powstające Centrum Czystych Technologii Węglowych gdzie oprócz już wykonanych wstępnych projektów laboratoryjnych i ich analiz przymierzane są kolejne badania wielkolaboratoryjne ażeby na końcu tej drogi opracować nowe czyste technologie węglowe i odpowiedzieć czy wyniki te można ukierunkować na działalność czysto komercyjną.
I choć rozwój poszczególnych badań nad czystymi technologiami węglowymi przebiega bardzo intensywnie to jednak na poszczególne efekty i to w skali przemysłowej przyjdzie nam poczekać jeszcze 5, 7 a może jeszcze więcej lat. Do tego czasu ponieważ nie mamy innych alternatyw, należałoby rozwijać u nas podstawową technologię zapewniającą wysoką sprawność wytwarzania energii z węgla kamiennego i brunatnego opartą o parametry ultra nadkrytyczne. W tym miejscu należałoby jeszcze dokonać oceny polskiego rynku paliw na tle Unii Europejskiej a konkretnie bardzo ważnego zagadnienia jakim jest uzależnienie energetyczne od importu.
Uzależnienie energetyczne opiera się na imporcie w odniesieniu do potrzeb energetycznych. Wskaźnik obliczany jest jako stosunek importu energii netto do krajowego zużycia energii brutto. W ostatnich 10-latach wskaźnik uzależnienia energetycznego w Polsce zmienił się
z 7% do ok. 26%. za rok 2010. Należałoby w tym miejscu nadmienić, iż niezależnie od uzależnienia Polski od importu ropy naftowej i gazu, obliczany wskaźnik uzależnienia obejmuje wszystkie nośniki. . Pomimo tak dużego wzrostu Polska na tle innych krajów UE i tak plasuje się w pierwszej piątce, najmniej uzależnionych od importu energii.
Dzieje się tak za przykładem posiadania znacznych zasobów węgla kamiennego i brunatnego. Równocześnie rozwijanie nowych technologii wykorzystania węgla jest przyszłością dla funkcjonowania sektora węgla kamiennego. Po latach działalności górnictwo polskie starło się z twardymi regułami rządzącymi wolnym rynkiem. Z drugiej strony fundamentem każdej silnej gospodarki jest umiejętne, maksymalne uniezależnienie się od dostaw surowców energetycznych, oparcie się o krajowe zasoby surowcowe a przede wszystkim oparcie gospodarki na nowoczesnych technologiach.
W górnictwie potrzeba podjęcia trudnych ale równocześnie przemyślanych decyzji. W Polsce nie ma jasności co do polityki państwa wobec górnictwa. A właśnie Państwo powinno w tym temacie być swoistym regulatorem wszelkich poczynań.
To dotyczy tak ważnej kwestii jak prywatyzacja tego sektora, sposobu jej przeprowadzenia,
to dotyczy bieżących spraw inwestycyjnych w tym niezwykle istotnego zagadnienia jakim jest bezpieczeństwo. W polskim górnictwie potrzeba działań i rozwiązań systemowych
a nie doraźnych. Potrzeba również racjonalnej polityki eksploatacyjnej. W tej chwili w Polsce w konsekwencji pewnych ustaleń europejskich Państwo musi precyzyjnie określić kierunek funkcjonowania sektora paliwowo-energetycznego. Dzisiaj w Polsce jest miejsce na każde źródło energii, lecz znając możliwości powinniśmy do tego podchodzić zdrowo-rozsądkowo.
Odnawialne źródła energii w warunkach krajowych mają przede wszystkim znaczenie lokalne i ich rozwój powinien być dostosowany do uwarunkowań występujących w danym regionie. Poszczególne rodzaje OZE w Polsce (geotermia, biomasa, wiatr, promieniowanie słoneczne, woda) napotykają na bariery technicznego wykorzystania. Odnawialne źródła energii pomimo tego, że przez Unię Europejską zostały wypracowane środki wspierające ich rozwój między innymi:
Eliminacja barier prawnych, administracyjnych i instytucjonalnych
Systemy kontyngentowe, gwarancja stałych cen
Ulgi podatkowe,
to równocześnie istnieją ograniczenia ich rozwoju w Polsce. Dzieje się to ponieważ Polska podpisała zobowiązania w zakresie ochrony środowiska przyrodniczego gdzie obowiązuje:
- Konwencja o ochronie gatunków dzikiej flory i fauny europejskiej
i ich siedlisk (Konwencja Berneńska) - Konwencja o ochronie wędrownych gatunków dzikich zwierząt
(Konwencja Bańska) - Sieć obszarów specjalnej ochrony (Europejska Sieć Ekologiczna)
NATURA-2000.
Odnawialne źródła energii (OZE) należy bezwzględnie rozwijać, lecz pamiętać musimy,
że nigdy nie zastąpią one mocy obecnych tradycyjnych źródeł wytwarzania energii, nawet
za 10, 15 i więcej lat. Tak wynika z danych opracowanych przez Polską Akademię Nauk
w lutym 2011 r. Zatem w przyszłości potrzeba nam odpowiednich mocy, również zainstalowanych w energetyce jądrowej ażeby ten bilans zrównoważyć. Polska jako kraj
38-milionowy w centrum Europy nie posiada na dzisiaj dokładnie opracowanego bilansu paliwowo-energetycznego. Dzisiaj możemy stwierdzić, że nie mamy możliwości całkowitego zrezygnowania z konwencjonalnych elektrowni węglowych. Eksperci uważają,
iż obecnie budowane w świecie nowoczesne bloki węglowe, oparte o supernowoczesne technologie pozwalają spełnić podstawowe normy dotyczące ochrony klimatu.
Dzisiaj w świecie dokonują się ogromne skoki technologiczne również w zakresie budowy bloków kondensacyjnych. A wszystko to po to ażeby w sposób ewolucyjny doprowadzić do redukcji zużycia paliw organicznych w ramach prowadzonej polityki ograniczania emisji CO2. Cechą charakterystyczną obecnego stanu rozwoju kondensacyjnych bloków węglowych (te mają istotne znaczenie w bilansowaniu potrzeb) jest istotny wzrost parametrów pary świeżej. Ten rozpoczęty proces dotyczy kotłów pyłowych. Obecnie oferowane są także kotły fluidalne z nadkrytycznym ciśnieniem pary.
Wykorzystanie obecnie dostępnych materiałów oraz optymalizacja obiegu cieplnego umożliwiają uzyskanie sprawności rzędu 47 – 47,5 (dla bloków z mokrymi chłodniami kominowymi). Następnie stosując specjalne stopy możliwe jest osiągnięcie sprawności rzędu 52-55%.
Podstawowym kierunkiem ewolucji technologicznej bloku kondensacyjnego w kierunku technologii zero-emisyjnych jest zastosowanie separacji dwutlenku węgla ze spalin oraz spalania tlenowego. Gdy dziś mówimy o przełomowych technologiach energetycznych
to generalnie mamy na myśli:
Wielo-produktowe układy gazowo-parowe zintegrowane ze zgazowaniem
i dekarbonizacją paliwa
Bloki kondensacyjne z spalaniem tlenowym
Układy gazowo-parowe (o różnej strukturze) z ciśnieniowym spalaniem tlenowym
Zróżnicowanie technologii wytwarzanie elektryczności i ciepła jest następstwem wielkości zasobów, ich gęstości energetycznej, kryteriów ekologicznych uwarunkowań rynkowych
i innych (w tym społecznych i politycznych).
Nowe technologie energetyczne rozwijają się w wielu kierunkach. Żaden z nich wobec trudnych do przewidzenia procesów rozwojowych, w tym zmian klimatu, nie może być dyskryminowany. Rozwój wszystkich opcji pokrywania potrzeb energetycznych jest podstawą zrównoważonego rozwoju społeczeństw i bezpieczeństwa energetycznego świata dziś i w przyszłości. Dzisiaj możemy powiedzieć, że Polska pod względem bezpieczeństwa energetycznego jest dość bezpieczna – także dlatego że mamy węgiel i nie jesteśmy aż tak bardzo uzależnieni od zewnętrznych źródeł energii. Ale czy w przyszłości również będziemy bezpieczni? Czy w dobie restrykcji ekologicznych będziemy również mogli mówić o europejskiej solidarności energetycznej? Wydaje się że tak, jednak w pojawiających się kłopotach energetycznych będziemy musieli głównie liczyć na swoje siły.
Polska powinna odbierać propozycje dotyczące zmniejszenia emisji CO2, wzrostu (OZE) odnawialnych źródeł energii oraz szybkiego wprowadzenia czystych technologii węglowych, jako wielką szansę na przyszłość, a nie jako problem z którym trzeba się zmagać. To również szansa nie tylko na poprawę stanu środowiska ale także początek wielkiego skoku technologicznego.To jednak nie zwalnia nas od odpowiedzialności
za racjonalne wykorzystywanie naszych złóż surowców energetycznych w tym realistyczne podejście do tematu bilansu i zabezpieczenia energetycznego naszego kraju w przyszłości.