Wspólna praca na rzecz ochrony klimatu i bezpieczeństwa dostaw

Idziemy w kierunku osiągnięcia dostaw energii neutralnej dla klimatu

tec.news w rozmowie z prof. dr Dirk Uwe Sauer o Systemy energetyczne przyszłości (ESYS)

Utorowanie drogi do świata neutralnego dla klimatu jest zadaniem o pierwszorzędnym znaczeniu dla naszego społeczeństwa w XXI wieku. Pomimo aktualnych zjawisk pogodowych, na które duży wpływ mają zmiany klimatyczne, takich jak powodzie w Pakistanie czy ekstremalnie suche i gorące lato w Europie Środkowej, głównym tematem rozmów są obecnie wysokie ceny energii i wąskie gardła gazu spowodowane wojną rosyjską agresji na Ukrainie. Dobra wiadomość jest taka, że środki służące ochronie klimatu i zapewnieniu bezpieczeństwa dostaw nie muszą się wzajemnie wykluczać. Dzieje się tak dlatego, że przejście na odnawialne źródła energii i oszczędzanie energii pomaga zmniejszyć zależność od rosyjskich źródeł energii, skutkuje niższymi cenami energii i zapewnia długoterminowe bezpieczeństwo dostaw. Biorąc pod uwagę obecne ceny certyfikatów CO2 w produkcji energii, energia odnawialna jest obecnie konsekwentnie tańsza niż wszystkie paliwa kopalne.

Wdrażanie środków niezbędnych do osiągnięcia celów klimatycznych określonych i prawnie chronionych przez Federalny Trybunał Konstytucyjny jest obecnie utrudnione przez wyzwanie związane z koniecznością oszczędzania gazu ziemnego, który miał wypełnić lukę w wielu miejscach znacznie szybciej niż planowano.

Środki krótkoterminowe

Istnieje duże zaniepokojenie w związku z wąskimi gardłami w dostawach gazu ziemnego w Niemczech iw Europie. Niemiecka i europejska infrastruktura gazowa jest w dużej mierze uzależniona od dostaw z Rosji – dotyczy to zarówno wolumenu gazu, jak i możliwości jego transportu. Wiele musi się wydarzyć w krótkim okresie, tj. w ciągu kilku miesięcy do roku. Wstrzymanie dostaw z Rosji oznaczałoby, że do ok. 25 % ubiegłorocznego zapotrzebowania na gaz nie zostałoby pokryte w okresach szczytowych. Takie są wyniki badania zleconego przez projekt akademicki „Systemy energetyczne przyszłości” i przeprowadzonego przez Fraunhofer IEG, Fraunhofer SCAI i TU Berlin.

Aby zamknąć lukę podażową – także w godzinach szczytu – w przypadku wstrzymania dostaw gazu przez Rosję konsumpcja w Europie musiałaby zostać zmniejszona o ok. 20 % w krótkim okresie i o 25 % w średnim okresie w porównaniu z poziomami z 2021 r. Można to początkowo osiągnąć poprzez (dobrowolne) oszczędności w zaopatrzeniu w ciepło, na przykład poprzez obniżenie temperatury w pomieszczeniach, oraz w przemyśle. Ważną opcją jest również czasowe wykorzystanie alternatywnych źródeł energii, takich jak węgiel do produkcji energii elektrycznej i olej do produkcji ciepła.

„Ponadto europejskie sieci gazowe w szczególności będą musiały zostać przebudowane i rozbudowane w nadchodzących miesiącach: potrzebne są dodatkowe terminale gazu płynnego, aby umożliwić dostawy z nowych krajów partnerskich. W wielu przypadkach kierunek przepływu gazu ziemnego w Europie trzeba będzie odwrócić, a także potrzebne są większe przepustowości rurociągów, zwłaszcza na granicach państwowych (tzw. interkonekty).

W przyszłości Niemcy będą musiały w dużej mierze polegać na solidarności innych państw członkowskich UE, ale będą też odgrywać centralną rolę w magazynowaniu i dalszym transporcie gazu ziemnego do krajów sąsiednich. Będzie to wymagało kosztownych inwestycji; spadek zużycia gazu spowoduje, że inwestycje te nie będą już potrzebne w perspektywie średnioterminowej, ale z pewnością pomogą w pokryciu zapotrzebowania na gaz w perspektywie krótkoterminowej.

Postęp w transformacji energetycznej

Jednocześnie zmiana systemowa musi zostać zapoczątkowana na wielu poziomach, aby osiągnąć neutralność klimatyczną i zapewnić bezpieczeństwo dostaw – i to zarówno w perspektywie średnio-, jak i długoterminowej. Istnieje zatem pilna potrzeba wykorzystania potencjału wydajności. Renowacja budynków ma zasadnicze znaczenie dla osiągnięcia tego celu. Tempo remontów od wielu lat utrzymuje się na poziomie około 1 %. Jednak w nadchodzących dziesięcioleciach potrzebny jest wskaźnik co najmniej 1,5 %, a jeszcze lepiej 2 %. Ponadto konieczna jest szybka wymiana generatorów ciepła i przejście od paliw z gazu ziemnego na odnawialne źródła energii – przede wszystkim na wykorzystanie ekologicznej energii elektrycznej w elektrycznych pompach ciepła. W sektorze mobilności istnieje pilna potrzeba przejścia na pojazdy elektryczne i paliwa wodorowe, na przykład dla statków i samolotów.

Kolejnym głównym zadaniem jest reorientacja przemysłu. Wysokie ceny energii i surowców zagrażają obecnie konkurencyjności europejskiego przemysłu. Podatki korygujące na granicach na poziomie europejskim mają na celu odpowiednio droższe importowanie produktów wytwarzanych z wyższą emisją CO². Przejście na procesy produkcyjne neutralne dla klimatu oznacza zatem zmniejszenie zależności od gazu ziemnego i dekarbonizację przemysłu. Oba środki mogą odgrywać rolę w zwiększaniu konkurencyjności. Jednak przy emisjach CO2 w ubiegłym roku na poziomie około 181 milionów ton, dzisiejszy przemysł nadal znajduje się tuż poniżej rocznego poziomu emisji określonego w federalnej ustawie o ochronie klimatu, podczas gdy sektory mobilności i budownictwa wyraźnie nie osiągnęły celów.

Wodór i produkty jego syntezy (np. metan, metanol, amoniak, ciekłe węglowodory podobne do benzyny, oleju napędowego czy oleju ciężkiego) będą centralnym elementem procesu transformacji przemysłowej. Instalacje przemysłowe są z reguły kupowane na długi okres czasu i rzadko są wymieniane, co oznacza, że przejście na procesy neutralne dla klimatu jest szczególnie krytyczne pod względem czasu. Wprowadzenie kontraktów różnic kursowych dotyczących emisji dwutlenku węgla (CCfD) mogłoby pomóc we wdrożeniu tej zmiany. Kontrakty te mają na celu zrekompensowanie różnicy w kosztach wynikającej z zastosowania procesów przyjaznych dla klimatu w porównaniu z konwencjonalnymi. Mogą w ten sposób oferować bezpieczeństwo inwestycji, jednocześnie wspierając firmy w okresie przejściowym. Ustawa o Odnawialnych Źródłach Energii (OZE) była podobnym narzędziem skutecznie wspierającym wprowadzanie energii odnawialnej.

Aby umożliwić szybkie rozpowszechnienie wodoru i produktów jego syntezy, należy zachęcać do budowy elektrolizerów w Niemczech i Europie. Należy również stworzyć odpowiednią infrastrukturę wodorową, aby ułatwić transport i magazynowanie źródła energii. Jest jednak mało prawdopodobne, aby Niemcy były w stanie samodzielnie wyprodukować potrzebne w przyszłości ilości ‘zielonego’ wodoru. Z tego powodu ważne jest, aby na wczesnym etapie ustanowić struktury importowe z innymi krajami – zarówno w obrębie UE, jak i poza nią. Te nowe partnerstwa powinny być zaprojektowane tak, aby były trwałe i na równych zasadach z krajami-dostawcami.

To są filary systemu energetycznego, bez których transformacja się nie uda. Jeśli chodzi o zabezpieczenie dostaw energii w przyszłości, odnawialne źródła energii są zarówno szansą, jak i warunkiem wstępnym stworzenia triady celów polityki energetycznej – bezpieczeństwa dostaw, przystępności cenowej i zgodności ze środowiskiem.

Przed nami wciąż duże wyzwania na ścieżce rozwoju OZE, ponieważ istnieje znaczna luka między wymaganą zdolnością ekspansji a liczbą nowych turbin wiatrowych i systemów fotowoltaicznych, które są faktycznie wdrażane każdego roku. Aby postanowienia na papierze stały się rzeczywistością, należy usunąć przeszkody na różnych poziomach i zwiększyć tempo ekspansji. Zakres wymaganych działań jest szeroki, np.:

• Standardowe kryteria ochrony przyrody w projektach ekspansji, które dodatkowo wzmacniają bezpieczeństwo prawne i inwestycyjne projektów OZE

• Zwiększenie zasobów ludzkich i ukierunkowane dalsze szkolenia w urzędach i organach państwowych  w celu promowania szybszego i bezpiecznego pod względem prawnym rozpatrywania wniosków

• Obowiązkowe cele dotyczące obszarów lądowych, np. dla lądowej energii wiatrowej; wielokrotne wykorzystanie obszarów lądowych (np. poprzez wykorzystanie agrofotowoltaiki Agri-PV lub na zbiornikach wodnych Floating PV, ale także dla obszarów naturalnych w celu wzmocnienia populacji dzikich roślin, owadów, gryzoni lub ptaków)

• Opracowanie odpowiednich dachów budynków

• Angażowanie obywateli od samego początku w procesy decyzyjne i możliwości inwestycyjne, a tym samym aktywne promowanie akceptacji planowanej rozbudowy

• Lepsze projekty informacyjne i zaangażowanie finansowe społeczności lokalnych

• Rozbudowa mocy produkcyjnych dla elektrowni fotowoltaicznych i wiatrowych również w Europie

• Ekspansja kadrowa w handlu i budownictwie

Konieczna jest również rozbudowa systemów magazynowania energii, które dostosowują zmienne wytwarzanie energii odnawialnej do cykli zużycia, potrzeba także znacznie większej cyfryzacji i inteligentnego sterowania wszystkimi powiązanymi komponentami i rozwiązaniami, aby móc elastycznie dostosowywać poziomy zużycia. Jednym z przykładów jest wykorzystanie akumulatorów w pojazdach elektrycznych. Do końca 2021 roku moc tych baterii w Niemczech była już na poziomie łącznej mocy wszystkich niemieckich elektrowni szczytowo-pompowych.

Patrząc w przyszłość

Realizacja przedstawionych w niniejszym artykule krótko- i długoterminowych działań jest niezbędna, aby móc w dalszym ciągu utrzymywać bezpieczeństwo dostaw na wysokim poziomie, kluczowym dla Niemiec jako lokalizacji przemysłowej, przy jednoczesnej realizacji celów klimatycznych . Jeśli zostaną one połączone z dalszymi działaniami w obszarach transportu, rolnictwa i cyfryzacji, Europa może stać się pierwszym kontynentem neutralnym dla klimatu do połowy stulecia. Liczba poszczególnych zadań do osiągnięcia tego celu jest ogromna. Ale to nie powinno powstrzymywać działań przed podejmowaniem dużych, odważnych kroków. Zostaną podjęte decyzje, które nie są optymalne, ale dłuższe czekanie spowoduje znacznie większe szkody gospodarcze i środowiskowe.