Istnieje wiele sposobów na ograniczanie zużycia paliw kopalnych i emisji CO2. Jedni za najważniejsze uznają szersze wykorzystanie odnawialnych źródeł energii, inni lobbują za energią jądrową, jeszcze inni chcieliby zredukować zapotrzebowanie na energię poprzez zwiększenie efektywności jej wykorzystywania lub zaprzestanie produkcji niepotrzebnych rzeczy.
Polski rząd prezentuje jednak odmienne stanowisko. Krajowi decydenci są zdeterminowani rozwijać dalej energetykę i transport oparte na paliwach kopalnych, pomimo, że w kwestii gazu i ropy nasz kraj jest niemal zupełnie zależny od Rosji, a sytuacja polskich spółek węglowych stale się pogarsza.
Oficjalnym uzasadnieniem dla realizowania kolejnych wielkich inwestycji w energetykę opartą o paliwa kopalne, takich jak budowa bloków energetycznych na węgiel w Kozienicach i Opolu oraz budowa elektrociepłowni gazowych w Puławach, Stalowej Woli i Gorzowie, to chęć efektywniejszego wykorzystywania spalanych paliw. Nowo budowane bloki energetyczne mają wyższą sprawność od starych, tzn. mogą zamienić na energię elektryczną większy procent dostarczonej w paliwie energii. Nie oznacza to jednak, że tego typu inwestycje przyczyniają się do zmniejszenia zużycia energii i ograniczenia emisji CO2 – zamiast tego spowodują długotrwałe – liczone w dekadach – przywiązanie naszego kraju do węgla, ropy i gazu, co nie będzie korzystne ani dla kraju, ani dla środowiska.
Polskie Ministerstwo Gospodarki, we współpracy z World Coal Association, opublikowało oświadczenie, w którym wzywa do budowy nowych elektrowni węglowych o wyższej sprawności oraz dalszego rozwoju technologii spalania węgla w celu dalszego podniesienia efektywności jego wykorzystywania w energetyce.
Jednak ta droga prowadzi donikąd. Elektrownia węglowa, podobnie jak każdy inny silnik cieplny, podlega ograniczeniom wynikającym z praw fizyki. Przy pomocy nowoczesnych technologii, zużycie paliwa można ograniczyć, jednak nigdy nie spadnie ono poniżej pewnej wartości wynikającej z zasady zachowania energii. Aby ogrzać 1000 litrów wody o 20°C, trzeba dostarczyć do niej 83,8 MJ energii i ani odrobiny mniej. Urządzenie grzewcze o sprawności 100% zużyje na to 3 kg węgla (dobrej jakości), 2,2 m3 gazu ziemnego lub 1,9 kg oleju opałowego. Urządzenia zamieniające energię cieplną na mechaniczną lub elektryczną podlegają drugiej zasadzie termodynamiki, mówiącej o tym, jaką maksymalną sprawność może uzyskać silnik cieplny wykorzystujący źródło ciepła o temperaturze T1 i oddający ciepło do chłodnicy o temperaturze T2. Wartość tę można uzyskać obliczając różnicę temperatur w obu miejscach i dzieląc ją przez temperaturę absolutną najgorętszego miejsca w silniku (sprawność cyklu Carnota). Dla przykładu silnik pobierający ciepło z punktu o temperaturze 1200K (927°C) i oddający ciepło do otoczenia o temperaturze 300K (27°C), może uzyskać sprawność:
(T2-T1)/T2=75%
Sprawność obecnie budowanych elektrowni, silników spalinowych i innych urządzeń wykorzystujących paliwa kopalne jest w praktyce znacznie niższa ze względu na straty energii w kotłach, sprężarkach i turbinach oraz z tego powodu, że spaliny opuszczające urządzenie są zazwyczaj znacznie cieplejsze od otoczenia. Efektywność wykorzystania energii paliwa w najnowocześniejszych elektrowniach węglowych wynosi 43-46%, co oznacza, że pomimo dziesiątków lat badań, doskonałej technologii i miliardów dolarów wydanych na rozwój i budowę elektrowni i tak ponad połowa energii jest bezpowrotnie tracona. Sprawność silników spalinowych jest porównywalna i wynosi od 30% dla najmniejszych, „kieszonkowych“ silniczków benzynowych, przez 40% dla najlepszych silników samochodowych, do ok. 50% dla olbrzymich silników diesla instalowanych na kontenerowcach i platformach wiertniczych. Przyczyny, dla których nasze silniki i elektrownie są tak mało efektywne, wyjaśnione zostaną w następnych artykułach z serii.
Budowa nowych instalacji i urządzeń wykorzystujących paliwa kopalne przywiązuje nas do dostawców paliw i utrudnia zmianę gospodarki na bardziej energooszczędną. Ktoś, kto kupił właśnie nowy samochód, będzie przez następne kilka lat drżał o ceny paliw, gdyż każdy ich wzrost będzie podnosił jego wydatki oraz obniżał wartość rynkową samochodu. Będzie też popierał budowę nowych dróg (finansowanych z budżetu państwa) oraz sprzeciwiał się wszelkim próbom promowania transportu publicznego (na przykład wydzielania bus pasów) i rowerowego kosztem samochodowego. Stanie się częścią problemu, zamiast częścią rozwiązania.
Z podobnych przyczyn firmy budujące elektrownie węglowe i gazowe lobbują za przepisami wspierającymi spalanie paliw kopalnych. Dla przykładu, elektrociepłownie wykorzystujące gaz ziemny budowane są wyłącznie dlatego, że obiecano im hojne dotacje w postaci tzw. żółtych certyfikatów – czyli świadectwa, że oprócz prądu wytwarzają z gazu ziemnego również ciepło. Firmy sprzedające prąd zmuszone są kupować te certyfikaty i w ten sposób dotują nierentowne instalacje spalające rosyjski gaz.
Budowa elektrowni, montowni samochodów lub pieca hutniczego trwa wiele lat i kosztuje miliardy złotych. Jeśli dziś podejmowane są decyzje o budowie w Europie tego typu zakładów, to znaczy, ze inwestor liczy, że za 30 lat wciąż można będzie tanio i bez ograniczeń spalać paliwa kopalne i emitować miliony ton CO2. Jeśli tak nie będzie – straci zainwestowany kapitał, a pieniądze i zasoby zużyte na budowę zostaną zmarnowane. Ludzie, firmy i kraje opierające swoją działalność o paliwa kopalne stają się zakładnikami dostawców surowców i zagorzałymi przeciwnikami planów ograniczenia emisji CO2. Będą zwalczać wszelkie próby modernizacji gospodarki poprzez zwiększenie efektywności energetycznej. Rzeczywiste głębokie zmniejszenie zużycia energii będzie przecież oznaczać kurczenie się ich rynku i utratę zysków.
Ewentualne ograniczenie zużycia energii poprzez wymianę instalacji na efektywniejsze powoduje obniżenie końcowej ceny produktu, a w konsekwencji wzrost konsumpcji i zwiększenie zużycia energii. Jest to znane jako Paradoks Jevonsa, prawo ekonomiczne odkryte w XIX wieku, gdy pomimo (a raczej z powodu) rosnącej efektywności maszyn parowych, zużycie węgla w Wielkiej Brytanii nieustannie rosło. Podobną tendencję możemy zauważyć patrząc na zużycie energii przez transport morski, lub lotniczy, czy globalne zużycie gazu ziemnego i koksu.
Zamiast szukać nowych metod spalania paliw kopalnych, których łatwe w wydobyciu złoża już się wyczerpują, powinniśmy przede wszystkim starać się redukować zużycie energii poprzez wspieranie innowacyjnej i energooszczędnej gospodarki metodami administracyjnymi i podatkowymi, po drugie zaś szerzej wykorzystywać odnawialne źródła energii, dzięki którym możemy zmniejszyć import paliw z Rosji do Polski.
Wymiana urządzeń i instalacji przemysłowych na efektywniejsze nie powoduje istotnego spadku całkowitego zużycia energii w gospodarce, za to prowadzi do utrwalania dominującej roli paliw kopalnych w energetyce i transporcie oraz zwiększa presję na rezygnację z zaostrzania walki z emisjami CO2 i innych zanieczyszczeń.
Autor Bernard Swoczyna
