Zielony prąd przyszłości. Skąd go będziemy mieć?

To, że transformacja energetyczna jest nieunikniona i że zmierzać będzie w kierunku eliminacji emisji gazów cieplarnianych i działań na rzecz ich zrównoważenia, jest pewne.

Unia Europejska postawiła sprawę jasno – do 2050 roku Europa ma stać się pierwszym na świecie kontynentem neutralnym dla klimatu, z zerowym bilansem emisji CO2, a do 2030 roku emisje gazów cieplarnianych mają spaść o 55 proc. w stosunku do 1990 roku.

Wojna w Ukrainie wywołała jednak szeroką dyskusję na temat możliwości spełnienia tych celów, szczególnie w kontekście Polski czy Niemiec – czyli krajów najmocniej uzależnionych od importowanych z Rosji surowców energetycznych.

Eksperci są jednak przekonani, że choć w początkowym okresie odcięcie się od rosyjskich dostaw może spowolnić procesy dekarbonizacyjne w Europie, to w nieco dalszej perspektywie może znacznie przyspieszyć transformację energetyczną[1]. Droga energia wymusza bowiem radykalną poprawę efektywności energetycznej i przyspiesza rozwój odnawialnych źródeł energii we wszystkich sektorach gospodarki.

Zielona transformacja – po pierwsze: nowe technologie

– Transformacja energetyczna sprowadza się dziś w głównej mierze do redukcji CO2, którą osiągnąć można na kilka sposobów w tym m.in. przy zastosowaniu gospodarki cyrkularnej, optymalizacji procesów czy eliminacji CO2 z procesów produkcyjnych – podkreśla Jens Hundrieser, European Industry Manager, Endress+Hauser.

Najnowsze trendy i kierunki zielonej transformacji były jednym z tematów Konferencji Energetycznej zorganizowanej w czerwcu przez firmę Endress+Hauser, w której uczestniczyło kilkudziesięciu ekspertów z branży.

Wszyscy są zgodni co do tego, że wiodącą rolę w transformacji energetycznej odgrywać będą nowe technologie. Samo słońce, wiatr i woda nie umożliwią przecież pełnego przejścia na system oparty na odnawialnych źródłach. Potrzebne są innowacyjne rozwiązania, a także cyfrowa rewolucja w energetyce, by zmierzyć się z ograniczoną pojemnością sieci przesyłowych, zoptymalizować magazynowanie energii czy umożliwić integrację OZE z konwencjonalnymi systemami.

– Konieczna jest z pewnością większa świadomość społeczna na temat wymogów całego systemu energetycznego i technologii, które muszą zostać wdrożone, by system w ogóle tę transformację przeżył. Dziś wszystkie technologie związane z transformacją energetyczną są w dużej mierze na etapie badawczym, dlatego, aby zacząć je wdrażać, musimy poczekać na rzeczywiste efekty i aplikować tylko te dojrzałe systemy. Nie możemy ulec presji, z jaką mamy do czynienia, czy to w związku z kryzysem klimatycznym, czy konfliktem na Ukrainie. W tej chwili wiele środków przeznacza się na badania w tym obszarze, wiele firm jest zainteresowanych, by wziąć w nich udział, więc jest to pozytywna tendencja. Musi to być jednak zrównoważona, przemyślana transformacja, a nie aplikowanie „na już” rozwiązań, które się nie sprawdzą – uważa Piotr Szul z INTEC Sp. z o. o.

Ciepło odzyskiwane z odpadów

Jednym z nich jest połączenie recyklingu i ciepłownictwa sieciowego. Już w 1991 roku w Danii całkowicie zakazano tworzenia wysypisk śmieci, a samorządy zobowiązano do wdrażania polityki zagospodarowywania odpadów. Dziś są one powszechnie sortowane zarówno w gospodarstwach domowych jak i w przemyśle, a te, które nie nadają się do wtórnego wykorzystania, są odbierane przez spalarnie i przetwarzane na ciepło, a następnie wprowadzane do sieci ciepłowniczej (ok. 75%) oraz przetwarzane na energię elektryczną (ok. 25%)[2]

Termiczne unieszkodliwianie odpadów z odzyskiem energii i ciepła jest rozwiązaniem, którego przykłady pojawiają się już także w Polsce. Taki system funkcjonuje m.in. w Krakowie – należąca do Krakowskiego Holdingu Komunalnego Ekospalarnia produkuje rocznie z odpadów taką ilość energii, jaka potrzebna jest do napędzenia wszystkich krakowskich tramwajów, a wytwarzane z odpadów ciepło oddawane jest do sieci MPEC.

Nad dwoma nowatorskimi rozwiązaniami w ciepłownictwie, które mogą okazać się przełomowe dla dekarbonizacji całego sektora, pracuje dziś konsorcjum Rafako Innovation wraz z Instytutem Energetyki Odnawialnej (IEO).

Na terenie Przedsiębiorstwa Energetyki Cieplnej w Końskich powstanie „Ciepłownia przyszłości” pozwalająca na produkcję ciepła, które w ponad 80 proc. będzie pochodziło z odnawialnych źródeł. Stanie się to dzięki wykorzystaniu energii słonecznej i niezbilansowanej energii z farm wiatrowych. Najistotniejszym elementem całego systemu będzie sezonowy magazyn ciepła wykonany w technologii, która do tej pory nie była w Polsce stosowana.

Drugi projekt realizowany jest w Radzyniu Podlaskim, gdzie opracowywana jest technologia umożliwiająca produkcję i magazynowanie ciepła z OZE w połączeniu z kogeneracją. Układ oparty będzie w niemal 80 proc. o zielony wodór, który będzie wytwarzany w elektrolizerze i wykorzystywany w ogniwach paliwowych. Ma być to pierwsze w Polsce zeroemisyjne źródło ciepła.

Zielony wodór – strategia o globalnym zasięgu

Zielony, czyli produkowany z wiatru, wody i energii słonecznej wodór, niesie za sobą ogromny potencjał dekarbonizacji nie tylko w ciepłownictwie, ale dla całego przemysłu.

– Aktualnie to już nie tylko trend, ale świadomie wdrażana strategia przemysłowa o globalnym zasięgu. Może on być jednym z kluczy do transformacji energetycznej i pomóc wielu branżom osiągnąć przełom na drodze do neutralności klimatycznej – podkreśla Jens Hundrieser, European Industry Manager, Endress+Hauser.

Ten bezemisyjny gaz ma liczne zastosowania w wielu sektorach. Dzięki niemu nadwyżki produkcji zielonej energii można magazynować. Może być wprowadzany do sieci gazowej. Może być również przetwarzany na energię elektryczną i cieplną w ogniwach paliwowych.

W przemyśle chemicznym służy jako surowiec do produkcji amoniaku i metanolu. W przemyśle naftowym jest wykorzystywany w procesie rafinacji. W połączeniu z CO2 powstaje syntetyczny metan i paliwa syntetyczne, a w przemyśle stalowym może zastąpić węgiel jako reduktor w wielkich piecach do produkcji surówki.

– Wodór to dziś bez wątpienia jeden z dominujących tematów w energetyce. Słyszymy o nim od lat jako alternatywnym paliwie, które byłoby bezpieczne dla środowiska, ale teraz, kiedy nasila się kryzys klimatyczny, a konflikt na Ukrainie ograniczył źródła surowców, temat znacznie przyspieszył. Jeszcze kilka lat temu eksperci szacowali, że paliwa kopalne przestaną pełnić dominującą rolę w branży transportowej do 2050 roku, a dziś mamy bardzo mocny zwrot w kierunku opanowania technologii wodorowej i aplikacji do wielkoskalowych instalacji – mówiTomasz Ordon, z Unibep SA.

8 czerwca Parlament Europejski ogłosił, że od 2035 roku będzie można rejestrować tylko zeroemisyjne auta – elektryczne lub napędzane wodorem.

Airbus już kilka miesięcy temu zadeklarował, że w 2035 roku wprowadzi na rynek pierwszy samolot z silnikiem z napędem wodorowym, a centrum Rozwoju Zerowej Emisji w Wielkiej Brytanii pracuje również nad takim system napędzania samolotów wodorem, który będzie konkurencyjny dla maszyn na paliwo lotnicze.

– Programy w zakresie wychwytywania i ponownego użycia CO2 oraz adaptacji istniejących jednostek wytwórczych do pracy z OZE powinny stać się jednym z trzech priorytetów przyświecających decyzjom finansowym podejmowanym w najbliższych latach. Drugim powinno być jak najszybsze wdrożenie energetyki jądrowej. Poza kwestiami środowiskowymi mamy przecież również świadomość banalnego faktu, że paliwa kopalne wcześniej czy później się skończą, a ich wydobycie będzie coraz droższe. Trzecim priorytetem mogłaby być generacja biometanu z biomasy w procesach fermentacyjnych. Ten rodzaj źródeł opiera się na znanych od dawna technologiach i ma szansę zapewnić lokalne buforowanie niestabilności pracy fotowoltaiki i elektrowni wiatrowych. Właśnie możliwość silnego rozproszenia źródeł biometanu jest szczególnie interesująca, gdyż ostatni boom w instalacji prosumenckich paneli słonecznych stanowi wyzwanie w szczególności dla regulacji sieci niskiego napięcia ­– dodaje Janusz Zajączkowski, Industry Manager Power & Energy Endress+Hauser Polska.