Dzieci zielonej rewolucji gospodarczej

Ludzkość stoi przed wyjątkowym wyzwaniem - koniecznością przestawienia gospodarki na tory zrównoważonego rozwoju. To wielki impuls rozwoju nowych technologii, które zmienią świat. Stoimy na progu zielonej rewolucji gospodarczej.

Potrzeba jest, jak wiadomo, matką wynalazków. Krosno mechaniczne, wynalazek końca XVIII w., niemal z dnia na dzień zwiększyło wydajność tkacza 40-krotnie. W stosunkowo krótkim czasie zastosowano parę do napędu maszyn, statków i parowozów, technologia produkcji koksu zwiększyła wytop surówki, wyhodowano nowe gatunki zbóż. Nagromadzenie rozwiązań technicznych i organizacyjnych przyniosło radykalne zmiany w wielu sferach, od gospodarki, po naukę, kulturę i życie społeczne, które nazwano rewolucją przemysłową. Impulsem tych przełomowych zmian były wyzwania demograficzne.

Gotowi? Start!

Dziś świat stanął wobec innego wielkiego wyzwania. Musimy zapobiec zmianom klimatycznym, które niekorzystnie wpływają na środowisko, a ich przyczyną jest, jak uważa większość klimatologów, rosnący udział dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej spowodowany działalnością człowieka. Na zmiany klimatu nakładają sie problemy demograficzne - do 2050 roku ludność świata może się zwiększyć o 3 mld, a przyrost ten dokona się głównie w krajach rozwijających się mających olbrzymie niezaspokojone potrzeby konsumpcyjne. Zapewnienie dostępu do żywności, czystej wody, energii elektrycznej - to wyzwania o charakterze globalnym.

- Rewolucja już się zaczęła - uważa Wojciech Bogdan, ekspert z McKinsey-&Company. - Efekt kuli śniegowej uruchomiły technologie mające przeciwdziałać zmianom klimatycznym. Podobnie sprawy ocenia Dariusz Skiba, ekspert ds. rynku energii w Deloitte: - Hasłem do rewolucji był przyjęty w 2008 roku przez Unię Europejską Pakiet energetyczno-klimatyczny. Ale w istocie wywoła ją dopiero kumulacja wielu technologii i rozwiązań organizacyjnych, co nastąpi raczej nie wcześniej niż w trzeciej dekadzie tego wieku.

To tylko pozornie odległa perspektywa. Rywalizacja o to, kto będzie wiodącym dostawcą nowych technologii, już się rozpoczęła. Stawką jest tytuł lidera nowoczesnego świata. Na prace badawczo-rozwojowe w dziedzinie zielonych technologii USA zgromadziły na razie publiczny fundusz 17 mld dolarów, lecz prywatne korporacje dołożą zapewne kilka razy więcej. Do roli pretendenta aspirują Chiny, które tylko w ub.r. wydały na badania i produkcję OZE 35 mld dolarów. Inicjator rewolucji, UE, na razie przoduje w badaniach i wydatkach i nie zamierza zwalniać tempa. W ciągu najbliższych 10 lat na badania w dziedzinie technologii energetycznych chce wydać 50 mld euro.

- Ze wstępnych prac nad nowym budżetem unijnym w perspektywie 2014-20 wynika, że staniemy się wkrótce głównym źródłem finansowania inwestycji w UE - powiedziała Marta Gajęcka, wiceprezes Europejskiego Banku Inwestycyjnego odpowiedzialna za kredyty udzielane w Europie Środkowo-Wschodniej. W 2009 r. EBI przyznał kredyty o łącznej wartości 79 mld euro, z czego czwartą część dla sektora energetycznego. Ta kwota może się wkrótce podwoić. Czy UE ma istotnie lepszy przepis na trwałą zmianę sposobu życia i skok cywilizacyjny? Czy tym razem rewolucja nie pożre swoich dzieci?

Czyste, ale czy opłacalne?

O tym, czy technologia jest użyteczna i bliska komercjalizacji, z dużą dozą prawdopodobieństwa da się mówić jedynie w krótkiej perspektywie. A czas przyspiesza... W bliskiej perspektywie możliwe jest uruchomienie pierwszej cementowni, w której produkcji cementu nie będzie towarzyszyć emisja CO2 . Przemysł cementowy odpowiada za około 5 proc. globalnej emisji CO2 .
- Przełom na miarę rewolucji nastąpi wtedy, gdy koszty stosowania nowych technologii i produkcji energii z ich użyciem osiągną, bez finansowej pomocy, poziom kosztu produkcji energii konwencjonalnej - stwierdza Marcin Purta z McKinsey&Company. - Coraz bardziej masowe wdrożenia mogą sprawić, że do 2020 roku ceny te zrównają się w energetyce solarnej i wiatrowej.

Według analiz Roland Berger Strategy Consultants, w latach 2010-12 popyt na turbiny wiatrowe będzie rósł rocznie po 17 proc, by później przyspieszyć. Dlatego, że kraje unijne zakładają osiągnięcie 20-proc. udziału OZE w 2020 roku, Chiny do tego okresu chcą wytwarzać 100 GW z energii wiatrowej, a Indie - 40 GW.
- W efekcie już za dwa lata może się rozpocząć prawdziwa bitwa konkurencyjna na tańsze turbiny - ocenia Manfred Hader, partner w RBSC. A ponieważ mają one nadal ponad połowę udziału w łącznych kosztach produkcji tej energii, spadek ich cen może doprowadzić do tego, że energetyka wiatrowa stanie się konkurencyjna w rywalizacji z tradycyjnymi źródłami energii bez preferencji czy mechanizmów specjalnego wsparcia z funduszy publicznych. W najbliższych dwóch latach powinno się też wyjaśnić, czy nowe technologie eksploatacji złóż gazu łupkowego wytrzymają próbę ocen biznesowych. Jeżeli tak, to światowa energetyka zrobi gwałtowny zwrot w kierunku większego wykorzystania błękitnego, niskoemisyjnego surowca.

Technologiczne zmiany w krótkiej perspektywie dotyczą także sektora informacyjno-telekomunikacyjnego (ICT). Odpowiada on już za 2 proc. emisji CO2 rocznie, jednak przy spodziewanej ekspansji (sieci telekomunikacyjne Chin i Indii każdego miesiąca powiększają się o milion klientów) i bez podjęcia środków zaradczych - do 2020 r. może ona wzrosnąć dwukrotnie. Jak pocieszenie brzmi diagnoza Deloitte, że w najbliższych dwóch latach zachowana będzie zdolność branży półprzewodników do podwajania liczby tranzystorów na centymetrze kwadratowym silikonu. Zwiększona gęstość tranzystorów może się przyczynić do produkcji układów, które zużywają mniej prądu i mniej kosztują.

Nokia Siemens Networks szacuje, że sektor ICT mógłby zmniejszyć emisję dwutlenku węgla o ilość równą pięciokrotności własnej emisji. Co istotne, zarazem może się przyczynić do jej spadku o 7,8 Gt w gospodarce, tj. 15 proc. spodziewanej emisji w 2020 roku. Największe i najłatwiej dostępne rozwiązania obejmują zastosowanie inteligentnych silników, logistyki, budynków oraz sieci elektroenergetycznej.

Słońce na średnim horyzoncie

Zdaniem przedstawicieli General Electric, na dobre rozpoczął się wyścig o wytworzenie najbardziej wydajnych, a zarazem tanich baterii słonecznych. GE we współpracy z firmą PrimeStar Solar Inc. (w której jest większościowym udziałowcem) skupia się teraz przede wszystkim na badaniach i rozwoju technologii cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych (ang. thin film PV technology). W pełni zaangażowała w ten proces swoje cztery światowe ośrodki badań i ocenia, że w perspektywie kilku lat może się uporać z problemami wprowadzenia nowego produktu na rynek. Na szczególną uwagę zasługuje technologia CdTe oraz CIGS.

- Dzięki rozwojowi tych technologii już około 2015 roku kraje o dużym nasłonecznieniu zdobędą szansę na uzyskanie parytetu sieciowego, czyli takiego kosztu energii z ogniw, jaki płacą konsumenci za energię konwencjonalną "z gniazdka" - twierdzi Carlos Haertel, szef Europejskiego Laboratorium GE Global Research w Monachium. Analitycy McKinsey oceniają ostrożniej szanse na szybki przełom w fotowoltaice, choć dostrzegają, że cechuje się ona wysokim współczynnikiem krzywej uczenia, wynoszącej 20 proc.

- Jest ona rozumiana w ten sposób, że wraz ze wzrostem zainstalowanej mocy, o tyle samo mniejsze są koszty tej technologii dzięki efektowi skali produkcji - wyjaśnia Marcin Purta. - Tej cechy nie posiada natomiast energetyka jądrowa. Trwa też spór o to, jak szybko upowszechnią się samochody z napędem hybrydowym lub elektrycznym. Transport oparty na energii elektrycznej wydaje się niemal przesądzony z tego powodu, że dziś oparty na paliwach tradycyjnych - odpowiada za 28 proc. emisji gazów cieplarnianych.

Pesymiści są przekonani, że jeszcze do końca tej dekady samochód elektryczny będzie kosztował o kilka tysięcy dolarów więcej niż auta na tradycyjne paliwo. Różnica ta wynika z innego kosztu projektowania, jak również ceny samej baterii litowo-jonowej. Co więcej, nie istnieje infrastruktura ich ładowania w masowej skali, a energetyka nie jest przygotowana na ten nowy popyt. Analitycy z Roland Berger prognozują, że około 2018 roku produkowane będzie 3 mln sztuk akumulatorów Li-ion. Jeżeli tak, to mniej niż co dziesiąty sprzedawany nowy pojazd będzie miał napęd hybrydowy lub elektryczny. Optymiści uważają, że proces ich upowszechnienia wkrótce przyspieszy, bowiem rządy wielu krajów sięgną po kombinacje dopłat, ulg podatkowych i zachęt dla ich nabywców i producentów...

Konwencjonalnie, ale inaczej

Wiele ośrodków badawczych koncentruje uwagę na doskonaleniu i rozwoju znanych już technologii OZE. Zarazem kilka koncernów energetycznych prowadzi badania nad nowymi ich rodzajami, niektóre z nich mają dobrze rokujące osiągnięcia. Na przykład RWE bada możliwości produkcji energii z pływów morskich lub z alg.
- To są pierwsze osiągnięcia, przeważnie w skali laboratoryjnej lub eksperymentalnej, lecz patrząc na perspektywę dwóch-trzech dekad, ich komercjalizacja staje się całkiem realna - ocenia Wojciech Bogdan z McKinsey&Company. Dariusz Skiba uważa, że w dokonujących się zmianach, ważną rolę odegra energetyka konwencjonalna. - Jeżeli potraf w ciągu dekady zredukować emisję CO2 o 20 proc, a w następnej o 10-20 proc., jeżeli też o 1/3 poprawi sprawność energetyczną, to stanie się ważną składową w miksie energetycznym.

Jest spora szansa, że bardziej efektywne zakłady przemysłowe i elektrownie mogą ustrzec Europę do 2020 roku przed emisją około 1090 mln ton CO2 rocznie, tj. około 17 proc. rocznego poziomu emisji z roku 2007. Większość tej kwoty (ok. 60 proc.) będzie pochodzić z energetyki nowej generacji. A jednak dla wielu krajów, szczególnie Polski, wypełnienie unijnych założeń 3x20 wydaje się niemożliwe bez zupełnie nowych technologii węglowych. Obecnie coraz realniejsze stają się dwie: zgazyfikowania węgla pod ziemią oraz wychwytywania i składowania dwutlenku węgla, zwana w skrócie z angielska CCS.
- Jej wdrożenie to być albo nie być firm energetycznych w przyszłości, ale w szczególności polskiej energetyki i polskiego górnictwa, w obliczu rosnących cen uprawnień do emisji CO2 - podkreśla Jacek Piekacz, prezes Vattenfall Poland. Aby zastosować technologię CCS w dużej skali, w oczyszczaniu gazów spalinowych z elektrowni, cementowni czy pieców hutniczych, należy ją rozwinąć. Niezbędne jest budowanie najpierw zakładów pilotowych, później jednostek demonstracyjnych i wreszcie komercyjnych. O tym, że jest to wykonalne w praktyce, świadczą realizowane już liczne projekty europejskie, amerykańskie, japońskie i australijskie (zob. ramka "Cichy lider..."). UE zdecydowała się dofinansować pierwsze 10-12 demonstracyjnych zakładów wyposażonych w technologie CCS tak, aby powstały one do roku 2015. Dwie z nich testowane będą w Polsce.
Wśród nowych technologii, przesądzających o rewolucji energetycznej i przemysłowej, a związanych z energią (ranking Frost & Sullivan), znajdujemy m.in. zaawansowane baterie i rozwiązania z zakresu przechowywania energii oraz ogniwa słoneczne (CIGS).
- Energetykę czeka "piąta fala innowacyjności" - przekonuje prof. Jan Popczyk, prezes Stowarzyszenia Niezależnych Wytwórców Energii Skojarzonej. - Złożą się na nią nie tylko lepsze technologie produkcji energii, lecz także z różnych sfer i dziedzin, które się nawzajem będą przenikać.

Taką postprzemysłową energetykę, będącą syntezą powyższych dziedzin, a zarazem korzystającą z ich synergii, prof. Popczyk nazywa synergetyką. Osiągnięcie tego stanu będzie oznaczać wejście ludzkości w dojrzałą fazę rewolucji. Można zakładać, że będzie ona w stanie udźwignąć zupełnie nowe technologie produkcji energii. Prace nad energetyką termojądrową co prawda już trwają, lecz na jej pierwsze przemysłowe wykorzystanie trzeba poczekać - według dostępnych technoloeii - około 50-60 lat.

Energia a sprawa polska

Nasz kraj z pewnością będzie ważnym i aktywnym uczestnikiem rewolucji energetycznej, rozwijając głównie technologie węgla. Dwie nasze pilotażowe instalacje CCS mają szanse na komercyjne skonsumowanie. Duże nadzieje należy pokładać w rozwoju badań nad technologią zgazowania węgla pod ziemią i wydobywania czystszego paliwa. Dzięki temu w przyszłości nasze duże ciągle złoża będzie można wykorzystać do produkcji energii czystszej, produkując benzyny syntetyczne, gazy syntezowe i wodór, także z wykorzystaniem reaktorów jądrowych jako źródeł ciepła.

Pilotażowy projekt w kwietniu rozpoczęli naukowcy z Głównego Instytutu Górnictwa w Kopalni Doświadczalnej "Barbara" w Mikołowie (woj. śląskie), które są częścią realizowanego od dwóch lat międzynarodowego projektu HUGE. Nowe perspektywy można wiązać także z technologią gazu łupkowego. Według amerykańskich prognoz, w Polsce może być go od 1 do 3 bln m sześc.

- Niekonwencjonalne złoża gazu mogą zburzyć kształt planowanego miksu energetycznego, poprawiając też nasze bezpieczeństwo energetyczne - powiedziała wiceminister gospodarki Joanna Strzelec-Łobodzińska podczas niedawnej konferencji na Politechnice Warszawskiej. Mniej spektakularne, lecz istotne praktycznie, jest też spektrum działań w sferze oszczędzania energii. Termomodernizacja budynków to już zaawansowany proces, a już trzeba wdrażać technologie drugiej generacji - instalacje nowoczesnych systemów sterowania ciepłem i oświetleniem w domu, bardziej efektywnych odbiorników energii i efektywnych energetycznie technologii budowlanych. Bez wątpienia Polska ze swoim potencjałem włączy się w proces zmian cywilizacyjnych -im szybciej, tym lepiej.

Piotr Stefaniak