Transformacja energetyczna pod lupą

Do połowy XXI wieku Niemcy chcą ograniczyć emisję gazów cieplarnianych o 80 do 95 procent w porównaniu z sytuacją z roku 1990. W tej chwili około 85 procent wszystkich emisji powstaje wskutek spalania paliw kopalnych, przy czym połowa przypada na produkcję energii elektrycznej. Druga połowa emisji idzie na konto ogrzewania budynków, transport i produkcję przemysłową.

Naukowcy z Instytutu Fraunhofera Solarnych Systemów Energetycznych (ISE) przedstawili ostatnio wyniki badań modelowych na temat możliwości osiągnięcia celów niemieckiej transformacji energetycznej do roku 2050 tańszym kosztem, niż to pierwotnie zakładano. Autorzy tego opracowania - Hans-Martin Henning i Andreas Palzer - opracowali specjalny program komputerowy, w którym wyniki symulacji oparto na danych dotyczących aktualnego zapotrzebowania Republiki Federalnej na prąd w przemyśle, ciepłownictwie i transporcie.

Wyniki przeprowadzonej przez nich symulacji wskazują na konieczność znacznej rozbudowy energetyki wiatrowej i słonecznej, przy jednoczesnym zwróceniu większej uwagi na postęp techniczny w ciepłownictwie i metody docieplania budynków. Dużo miejsca w tych badaniach zajmowały także nowe rodzaje napędów w transporcie oraz technologie magazynowania energii.

Co prowadzi do celu?

Kluczowa rola w zaopatrzeniu kraju w energię po korzystnych cenach przypada na energetykę wiatrową i solarną. Zakłada się, że do roku 2050 łączna moc niemieckich siłowni wiatrowych wyniesie od 187 do 246 gigawatów (GW), a moc wszystkich instalacji fotowoltaicznych od 122 do 290 GW. Termiczne instalacje solarne mają dać od 133 do 159 GW energii elektrycznej. Dla porównania: w tej chwili siłownie wiatrowe i solarne produkują po 40 GW energii, a termiczne instalacje solarne 13 GW.

Ponieważ wiatr nie zawsze wieje, a słońce nie zawsze świeci, naukowcy z Instytutu Fraunhofera zalecają szersze niż do tej pory stosowanie pomp i akumulatorów ciepła, baterii akumulatorów oraz przejście na paliwa syntetyczne. Te ostatnie uzyskuje się metodami syntezy chemicznej i są one alternatywą dla benzyny i kerozyny lub oleju napędowego. W ten sam sposób można także uzyskać wodór oraz metan.

Wodór powinien odegrać większą rolę jako paliwo samochodów osobowych i ciężarówek, podobnie jak ogniwo paliwowe, które wydaje się bardziej obiecującym rozwiązaniem niż napęd elektryczny samochodów. Silniki iskrowe zamiast benzyny i oleju napędowego z ropy naftowej mogą spalać więcej benzyny syntetycznej. Taka benzyna może zasilać też samochody o napędzie hybrydowym. W budownictwie ekesperci Instytutu Fraunhofera zalecają stosowanie pomp ciepła przy rozwijaniu technologii docieplania budynków, co pozwala znacznie ograniczyć straty ciepła i zmniejszyć zużycie energii na ich ogrzewanie.

Ile to wszystko kosztuje?

Henning i Palzer starannie przeanalizowali koszty proponowanych zmian. Ich analiza nie obejmowała jednak ani makrogospodarczych, ani społecznych skutków zastąpienia paliw kopalnych ich syntetycznymi odpowiednikami i przejścia na energie odnawialne.

Przy założeniu, że ceny paliw kopalnych nie wzrosną do roku 2050 i nie będziemy płacić za emisje CO2, taki model gospodarki energetycznej kosztowałby mniej niż obecny. Przy założeniu, że koszty paliw kopalny będą rosnąć w tempie 2 procent rocznie, a cena za emisję CO2 wzrośnie do roku 2030 do 100 euro za tonę dwutlenku węgla, ten nowy model też okazałby się opłacalny, bo pozwoliłby zaoszczędzić w skali całych Niemiec około 600 mld euro.

Obecnie Niemcy wydają na zaopatrzenie w energię około 250 mld euro rocznie. Po zakończeniu w 2050 roku całego programu transformacji energetycznej koszty pozostaną na tym samym poziomie, ale przyroda i klimat będą lepiej chronione.

Wspomniana wyżej para naukowców zaleca jak najszybsze odejście od wykorzystywania węgla kamiennego jako paliwa w elektrowniach. Najlepiej byłoby zrezygnować z niego całkowicie już w roku 2040, twierdzą Hennig i Palzer.

Import ropy i gazu wciąż konieczny

Druga strona medalu wygląda tak, że również w tym modelu zaopatrzenia kraju w energię w roku 2050 Niemcy w dalszym ciągu bądą importować gaz ziemny i ropę naftową. Ich zużycie ma wprawdzie spaść o dwie trzecie, ale o pełnej samowystarczalności energetycznej Niemiec wciąż nie będzie mowy.

Ten stan rzeczy utrzyma się dlużej, ponieważ nie da się postawić na każdym wolnym kawałku ziemi masztu z siłownią wiatrową i nie da się pokryć wszystkich dachów w Niemczech ogniwami fotowoltaicznymi. Takim modelom symulacyjnym można zarzucić przyjęcie zbyt wielu uproszczeń i założeń, które nie muszą się sprawdzić w realnym życiu gospodarczym, ale ten, opracowany w Instytucie Fraunhofera, jest unikatem w skali światowej.

Do tej pory nikt jeszcze nie przebadał na takim modelu kosztów i skutków dogłębnej transformacji energetycznej kraju, ani innych wariantów gospodarki energetycznej. Nic więc dziwnego, że zainteresowanie pracami dwójki niemieckich naukowców wykazały już inne kraje. Przy stosunkowo prostej wymianie danych bazowych ich wyniki mogą okazać się nawet jeszcze bardziej precyzyjne i użyteczne, bo niemiecka transformacja energetyczne jest najszersza i najbardziej skomplikowana.

Gero Reuter / Andrzej Pawlak