Zrozumieć transformację energetyczną

Zrozumieć transformację energetyczną. System energetyczny przyszłości: wprowadzenie 

Zrozumieć transformację energetyczną. System energetyczny przyszłości: wprowadzenie 

Zrozumieć transformację energetyczną. System energetyczny przyszłości: wprowadzenie

Czas przejść od teorii do praktyki i poskładać ze znanych nam już klocków system energetyczny przyszłości, biorąc pod uwagę zarówno ilość wyprodukowanej energii, jak i jego bilansowanie. Chodzi więc o to, by mieć energię wtedy, kiedy jest nam potrzebna – niezależnie od tego, czy akurat wieje i świeci, czy nie.  

Przez lata polska dyskusja o systemie energetycznym obracała się wokół przeciągania liny pomiędzy wierzchołkami trójkąta: ochrona klimatu vs bezpieczeństwo energetyczne vs niskie koszty energii. Wybuch wojny w Ukrainie spowodował radykalną zmianę sytuacji. Konieczność ochrony klimatu, drastyczny wzrost cen paliw kopalnych i kosztów ich importu (w 2022 roku ok. 200 mld zł) oraz bezpieczeństwo dostaw jednoznacznie wskazują, żeby jak najszybciej on nic odchodzić. Proces ten potrwa wiele lat, ale rezultatem docelowym będzie system energetyczny niepotrzebujący paliw kopalnych. 

W symulatorze odpowiadamy na pytanie, jak może on wyglądać w naszym kraju przy wykorzystaniu już dostępnych technologii, bez sięgania po potencjalne przyszłościowe rozwiązania takie jak synteza termojądrowa, biopaliwa trzeciej generacji (na bazie alg) czy orbitalne elektrownie słoneczne. 

Jakie źródła mamy do dyspozycji? Największy potencjał mają elektrownie wiatrowe, fotowoltaika i elektrownie jądrowe. Potencjał energetyki wodnej, ze względu na małe opady i niewielkie przewyższenia terenu, jest w Polsce bardzo ograniczony. Również niewielka będzie rola źródeł dostarczających ciepło, takich jak kolektory słoneczne czy geotermia. Możliwości pozyskiwania energii z fal i pływów są zaś na Bałtyku pomijalne. Istnieje za to pewien potencjał wykorzystania biomasy – z samych odpadów można mieć ekwiwalent energetyczny kilku mld m³ biometanu, a z wykorzystaniem umiarkowanego areału upraw energetycznych do kilkunastu mld m³. 

Źródła energii, na których możemy budować nasz polski system energetyczny: wiatr, słońce, atom i biomasa

Źródła energii, na których możemy budować nasz polski system energetyczny: wiatr, słońce, atom i biomasa

Przyszłość będzie elektryczna 

Źródła energii o największym potencjale wytwarzają prąd, a to duża zmiana względem obecnego stanu rzeczy. Dziś, aby wyprodukować prąd, spalamy chemiczne nośniki energii w elektrowniach węglowych, gazowych czy biomasowych, do tego z dużymi stratami, na poziomie kilkudziesięciu procent (sprawność elektrowni węglowych to ok. 40%, a gazowych 50-60%). Źródła energii przyszłości będą produkować prąd bezpośrednio. Jeśli zaś będziemy potrzebowali nośników chemicznych takich jak paliwa ciekłe (na przykład ze względu na ich łatwe magazynowanie przez dłuższy czas lub konieczność „upchnięcia” dużej ilości energii w małej masie), będziemy je musieli wytwarzać z pomocą prądu, również ze stratami na poziomie kilkudziesięciu procent. 

Zaletą elektryfikacji jest znacząca poprawa efektywności wykorzystania energii: w transporcie silnik elektryczny ma sprawność 3–4 razy wyższą od spalinowego, pompy ciepła pozwalają zaś z 1 kWh prądu dostarczyć do domu 3–4 kWh ciepła. Dochodzi do tego brak zanieczyszczeń powietrza, od gazów cieplarnianych po smog. Prąd jest też dużo łatwiej przesyłać z miejsca na miejsce niż biomasę czy gaz. 

Myśląc o zużyciu energii, trzeba pamiętać, że jest nią nie tylko prąd, ale też w szczególności ciepło (do ogrzewania budynków i w przemyśle) oraz zasilanie transportu (obecnie ropą i gazem ziemnym). Odejście od spalania ropy, węgla i gazu ziemnego będzie zachodzić więc nie tylko w sektorze elektroenergetycznym, ale też w innych sektorach gospodarki, np. w transporcie, budynkach, przemyśle i rolnictwie. Doprowadzi to do ich integracji. W dotychczasowym systemie zużycie energii w różnych sektorach było od siebie w dużym stopniu niezależne. Do kotła elektrowni podawano węgiel lub gaz ziemny, podobnie jak do pieca domowego czy ciepłowni, do baku pojazdu zaś – ropę lub gaz. W nowym systemie wszystko będzie ze sobą zintegrowane za pomocą wspólnej inteligentnej sieci elektroenergetycznej: ogrzewanie budynków, przemysł, pojazdy elektryczne, elektrolizery, magazyny energii różnego typu itd. 

Ilustracja 2. System energetyczny obecnie: linearny i jednokierunkowy, z odseparowanymi od siebie sposobami wykorzystania energii oraz jej dużymi stratami. System energetyczny jutro: zintegrowany i wielokierunkowy – energia przepływa pomiędzy użytkownikami i producentami, zapewniając współpracę sektorów, redukując straty oraz obniżając koszty. 

Ilustracja 2. System energetyczny obecnie: linearny i jednokierunkowy, z odseparowanymi od siebie sposobami wykorzystania energii oraz jej dużymi stratami. System energetyczny jutro: zintegrowany i wielokierunkowy – energia przepływa pomiędzy użytkownikami i producentami, zapewniając współpracę sektorów, redukując straty oraz obniżając koszty.

W dyskusjach o transformacji energetycznej zderzają się różne opinie: 

  • „Da się zrobić system energetyczny 100% OZE!”  
  • „A właśnie że się nie da – wiatr i słońce często nie dają energii!” 
  • „Gaz ziemny może być paliwem przejściowym!” 
  • „A właśnie że nie – zagazowalibyśmy klimat!” 
  • „Potrzebujemy atomu!”  
  • „Pomysł do bani! – drogo, niebezpiecznie i za późno, a i tak nie wystarczy!” 
  • „Musimy chronić klimat!”  
  • „Chcesz, wracaj do jaskini, bez paliw kopalnych się nie da!” 

Padają emocjonalne słowa i stwierdzenia, że czegoś jest „dużo” lub „mało”, że „drogo” lub „wysokoemisyjnie”. Tak do niczego nie dojdziemy. Potrzebujemy liczb. 

Energia wtedy, kiedy jest potrzebna

Czas przejść od teorii do praktyki i poskładać ze znanych nam już klocków system energetyczny przyszłości, biorąc pod uwagę zarówno ilość wyprodukowanej energii, jak i jego bilansowanie. Chodzi więc o to, by mieć energię wtedy, kiedy jest nam potrzebna – niezależnie od tego, czy akurat wieje i świeci, czy nie.  

Zaadresujemy przy okazji wiele mitów i nieporozumień. Co więcej, nie może to być „machanie rękami” i „branie na wiarę”, ale konkrety. Konkrety, które nie tylko pozwolą Ci zrozumieć, co i jak, ale też dadzą do ręki narzędzia pozwalające ocenić, na ile taka czy inna propozycja systemu energetycznego „trzyma się kupy” nie tylko jakościowo, ale i ilościowo.  

Pomoże nam w tym symulator systemu energetycznego Polski. Naszą podróż będziemy odbywać krok po kroku, wprowadzając stopniowo kolejne elementy układanki.

O nich wszystkich będziemy pisać w kolejnych tygodniach – aż złożymy z nich system energetyczny przyszłości, który się spina.


Więcej materiałów na podstawie książki „Zrozumieć transformację energetyczną” wraz z symulatorem systemu energetycznego znajdziesz w tym miejscu.

 

Podobne wpisy