Czy energie odnawialne moga odwrocic kryzys energetyczny?
Kryzys lat 30. zrodził powiedzenie "gdy Ameryka kicha, to choruje cały świat". Dziś, gdy na świecie istnieje więcej powiązań i współzależności, zły stan gospodarki może się rozprzestrzeniać w szybszy i łatwiejszy sposób. Klęski żywiołowe, zmiany rządów i rosnący popyt na określone towary są czynnikami oddziaływującymi na nas wszystkich. Niedawny konflikt między Rosją a Ukrainą stanowi klasyczny przykład - choć był to lokalny spór, to jego skutki - zwłaszcza dla UE - mogłyby być jednak bardzo poważne. Rosja zakręciła kurek z gazem na okres trzech dni, a odczuły to Włochy, Francja i Polska w wyniku spadku ciśnienia gazu. W dniu 11 stycznia komisarz UE ds. energii Andris Piebalgs potwierdził, że kwestia energii "zyskała wyższą pozycję w programie", stając się wyraźnym priorytetem w polityce UE. Ostrzegł, że jeśli nie zostaną przedsięwzięte odpowiednie działania, za 20 lat nastąpi "poważny kryzys energetyczny". Zasoby energii odnawialnych są szybko uzupełniane w ramach naturalnych procesów. Źródła te można uznać za nieograniczone za naszego życia i życia naszych dalekich potomków. Przykłady obejmują energię słoneczną, wiatrową, morską i zgromadzoną w skorupie ziemskiej oprócz naturalnych żywych zasobów, takich jak rośliny. Dlaczego odnawialne źródła energii? UE importuje 35 procent gazu z Rosji. Jeśli dziś Rosja postanowi wstrzymać te dostawy, nie będziemy w stanie wypełnić powstałej luki energetycznej. Paliwa kopalne mają poza tym duży udział w powstawaniu gazów cieplarnianych. Odnawialne źródła energii ogólnie cechują znacznie niższe emisje bądź ich całkowity brak, co powoduje, że są one atrakcyjne z punktu widzenia osiągania celów protokołu z Kioto. Europejskie strategie koncentrują się na zróżnicowaniu źródeł energii, a obecnie opracowywany jest średnioterminowy plan budowy rurociągu przez Turcję, którym płynąłby gaz z Morza Kaspijskiego. Około 80 procent europejskiej ropy naftowej pochodzi z drugiego brzegu Morza Śródziemnego - z Bliskiego Wschodu i Algierii. Algieria stanowi źródło dostaw dalszych 20 procent gazu dla Europy. Polityka UE zakłada utrzymywanie dobrych relacji z tymi wszystkimi krajami, jednak jeśli na tych terenach nastąpi destabilizacja, pojawi się kolejny potencjalny problem. Bezpiecznym tradycyjnym źródłem energii jest w tym momencie węgiel. W UE występują duże rezerwy tego surowca, także bezpieczne są dostawy z Australii i Republiki Południowej Afryki, bowiem istnieją tam tanie i zasobne źródła, a rządy są politycznie stabilne. Zapasy paliw kopalnych są jednak ograniczone. Obecne szacunki wskazują, że rezerwy gazu ziemnego wystarczą na około 60 lat. Jaka jest cena energii? W perspektywie długoterminowej jedyną niezawodną energią jest energia ze źródeł odnawialnych. Dziś energia ze źródeł konwencjonalnych kosztuje 0,04 euro za 1 kWh. Energia wytwarzana z biomasy i energia wiatrowa kosztuje od 0,04 do 0,08 euro, cena energii geotermalnej i skoncentrowanej słonecznej energii cieplnej wynosi od 0,1 do 0,2 euro, zaś energia fotowoltaiczna wymaga nakładów rzędu 0,2-0,4 euro. Technologia uzyskiwania energii fal na razie pozostaje w fazie prototypu. Jeśli ceny węgla, ropy naftowej lub gazu wzrosną, wówczas pojawią się dwa aspekty. Po pierwsze, paliwa kopalne, których wydobycie jest obecnie uważane za nieekonomiczne, staną się opłacalne. Po drugie, zmniejszy się różnica w cenie między energią z konwencjonalnych źródeł a energią ze źródeł odnawialnych. Ponieważ technologie wykorzystujące odnawialne źródła energii są udoskonalane, luka ta jeszcze bardziej się zawęzi. Obecne wykorzystanie odnawialnych źródeł energii W 25 Państwach Członkowskich UE sześć procent energii pochodzi ze źródeł odnawialnych lub ekologicznych. Jeśli chodzi o samą energię elektryczną, energia ze źródeł odnawialnych stanowi 14 procent mocy wyjściowej. Z tej liczby, największa część - 11 procent całej energii elektrycznej produkowanej w UE - przypada na wodną energię elektryczną pochodzącą ze spiętrzonych rzek, wytwarzaną przez generatory dużej mocy. Jednakże proces spiętrzania wód nie może być rozszerzany, a ponadto wiele osób kwestionuje ekologiczny charakter wodnej energii elektrycznej, choć nie powoduje ona emisji gazów. UE jest światowym liderem energii odnawialnych. W Unii aktywnie zachęca się do stosowania odnawialnych źródeł energii, jak też do rozwoju i udoskonalania technologii energii odnawialnych w celu zwiększenia ich wydajności. Cele na rok 2010 zakładają wzrost produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych z 14 do 21 procent. Odrębny cel stanowią biopaliwa, dla których zakłada się wzrost z 1 do 6 procent w 2010 roku. Szereg projektów dotyczących energii odnawialnych jest obecnie finansowanych w ramach programów ramowych UE na rzecz badań. Energia wytwarzana z biomasy Biomasa oznacza drewno lub jego pozostałości i produkty wykorzystywane do spalania lub uprawy hodowane specjalnie do tego celu bądź odpady i biogaz służące do spalania. Projekt CHRISGAS to system pilotażowy realizowany w Szwecji, finansowany w ramach szóstego programu ramowego (6. PR) i przez rząd szwedzki. Polega on na wytwarzaniu gazów o dużej zawartości wodoru z biomasy drzewnej. Elektrownia pilotażowa ma za zadanie wytwarzać w cyklu skojarzonym energię cieplną i elektryczną; obecnie produkuje 6 MW energii elektrycznej i 9 MW energii cieplnej. Gazy o dużej zawartości wodoru wytwarzane w ramach projektu CHRISGAS mogą być wykorzystywane do różnorodnych zadań, włącznie z produkcją ogniw paliwowych i paliw ciekłych, takich jak eter metylowy, metanol i olej napędowy. Obiekt jest obecnie odnawiany w celu zwiększenia efektywności działalności badawczo-rozwojowej. Bieżący projekt ma trwać do 2009 r., przy czym testy zmodernizowanego zakładu rozpoczną się w 2008 r. W dwóch projektach 5. PR, CLEAN i AFFHORD, zbadano sposoby minimalizowania powszechnej zależności od paliw kopalnych w transporcie. W ich rezultacie stwierdzono, że biodiesel zapewnia ograniczenie emisji w zdumiewającym zakresie, zaś paliwa o dużej zawartości eteru metylowego mogą być wykorzystywane w standardowych pojazdach po dokonaniu zaledwie bardzo prostych zmian w silnikach diesla. Ogniwa fotowoltaiczne Technologia fotowoltaiczna wykorzystuje energię słoneczną do chemicznego wytwarzania prądu elektrycznego. Obecnie jest ona traktowana priorytetowo w UE. W projekcie CONMAN (produkcyjne systemy koncentratorów ogniw fotowoltaicznych), finansowanym w ramach 5. PR, badano wydajność koncentratów fotowoltaicznych i zdołano zmniejszyć koszty produkcji energii i instalacji. Brytyjski Uniwersytet w Reading, lider konsorcjum, założył przedsiębiorstwo filialne, Whitfield Solar LTD, którego zadaniem jest opracowywanie i produkcja ogniw. W ramach dwóch projektów 6. PR - CRYSTAL CLEAR i FULLSPECTRUM - badane są sposoby zwiększenia wydajności produkcji urządzeń i generowania energii. CRYSTAL CLEAR bada możliwości ograniczenia kosztów produkcji drogich silikonowych ogniw fotowoltaicznych bez utraty efektywności. FULLSPECTRUM ma na celu doprowadzenie do bardziej dokładnego skierowania ogniw fotowoltaicznych na widmo słoneczne. Generowanie energii wiatrowej Generowanie energii wiatrowej jest jedną z najstarszych, najbardziej niezawodnych i najtańszych form produkcji energii odnawialnej. Do tej pory w kilku krajach zainwestowano już spore sumy w silniki wiatrowe i technologia ta wywołała duże zmiany. W 1980 r. przeciętna moc pojedynczego silnika wynosiła 50 kW przy długości łopatek równej 15 m. Dziś przeciętna wydajność sięga 2000 kW przy łopatkach o długości 80 m. Planowana wydajność wiatrowych silników morskich wynosiła 5000 kW na jeden silnik. System ANEMOS z 5. PR ma na celu opracowywanie bardzo dokładnych krótkoterminowych prognoz pogody w celu zmaksymalizowania efektywności silników wiatrowych. Celem programu DOWNVIND z 6. PR jest wykorzystanie wycofywanych platform wiertniczych jako infrastruktury do instalacji morskich silników wiatrowych. Energia geotermalna Energia geotermalna jest najstarszym odnawialnym źródłem energii, wykorzystującym ciepło z wnętrza skorupy ziemskiej do ogrzewania wody służącej następnie do napędzania silników. Działający obecnie obiekt Soultz we Francji, początkowo finansowany w ramach 5. PR, oferuje możliwość produkcji takiej energii w skali europejskiej. Technika Hot Dry Rock przewiduje podgrzewanie zimnej wody w naturalnych szczelinach. Wytwarzanie energii elektrycznej wymaga zagłębienia się do 5 km, aby uzyskać niezbędną temperaturę. Teoretycznie zakład doświadczalny może wyprodukować 6 MW energii elektrycznej. Skoncentrowana energia słoneczna Technologia ta wykorzystuje lustra służące do odbijania i koncentracji promieni słonecznych padających na odbiornik. Zgromadzone ciepło może być wykorzystywane do napędzania silnika w celu wytworzenia energii elektrycznej, wywoływania reakcji chemicznych bądź po prostu ogrzewania lub gotowania. Istnieją ogromne możliwości wykorzystania skoncentrowanej energii słonecznej w małych środowiskach o dużych nasłonecznieniu zarówno w Europie, jak i krajach rozwijających się. Chociaż instalacja jest droga, dalsze koszty są już niewielkie. Finansowany w ramach 5. PR projekt PS10 realizowany w Sewilli w Hiszpanii wykorzystuje konstrukcję wieżową tworzącą roboczy generator o mocy 10 MW, dostarczający energię bezpośrednio do sieci krajowej. System wykorzystuje 624 lustra, zwane heliostatami, z których każdy odbija światło słoneczne na 100-metrową wieżę. Ciepło (o temperaturze sięgającej 1000 stopni Celsjusza) napędza turbinę parową wytwarzającą prąd. Podobne systemy wieżowe mogą być wykorzystywane do napędzania systemów termochemicznych, takich jak krakowanie gazu ziemnego w celu wytwarzania wodoru (jak w projekcie SOLHYCARB finansowanym w ramach 6. PR) bądź opracowania hybrydowych mikroturbin słonecznych, takich jak w systemie SOLHYCO. Energia fal Energia fal ma ogromny potencjał, ale jak dotąd dostępne są jedynie modele prototypowych rozwiązań. Projekt Wave Dragon jest obecnie testowany u wybrzeży Danii. Ostateczna konstrukcja Wave Dragon będzie kolosalna - prototyp w skali 1:4 waży 237 ton. Jego działanie polega na magazynowaniu w zbiorniku wody pobranej z wierzchołków fal. Zmagazynowana woda napędza turbiny obniżając się do poziomu morza. Prototyp można wykorzystać w szeregu miejsc na morzach poza Morzem Śródziemnym (nie występują na nim wystarczająco wysokie fale). Obecnie testowane jest także otrzymywanie wodnej energii elektrycznej o niewielkiej mocy za pomocą turbin napędzanych prądem rzeki oraz zapór wykorzystujących duże różnice w pływach. Jak szybko można wdrożyć wspomniane systemy? UE jest światowym liderem w dziedzinie energii odnawialnych. Jej celem jest dwucyfrowy wzrost ich rozwoju i penetracji w skali rok do roku. W miejscach takich, jak północna Hiszpania, Dania i Niemcy, już teraz istnieją obszary, na których 15-20 procent wytwarzanej energii elektrycznej jest całkowicie odnawialne, i pochodzi głównie z energii wiatrowej. UE wiedzie prym również w użyciu biooleju napędowego. W unijnym transporcie publicznym do 50 procent stosowanych paliw stanowi bioolej napędowy. Pierwsze silniki Rudolfa Diesla właściwie działały na paliwie, które można teraz by nazwać bioolejem napędowym, otrzymanym z oleju arachidowego. Bioolej napędowy znacznie ogranicza emisję gazów, a jego wydajność jest porównywalna ze zwykłym olejem napędowym. Testem będą sposoby eksploatacji nowych źródeł oleju do produkcji biooleju napędowego. Zastąpienie kopalnego oleju napędowego bioolejem napędowym wymagałoby ogromnych inwestycji w uprawy o dużej zawartości oleju. Odpowiedzią mogą być algi, ale przemysłowa produkcji oleju z alg na razie nie istnieje. Innowacje opracowane w ramach projektu CHRISGAS przywiodły technologię wytwarzania energii z biomasy na szczyty rentowności handlowej i to samo dzieje się w przypadku projektów geotermalnych, jak zauważono wyżej. Wiele innych technologii będzie wymagało trochę więcej pracy zanim będzie można zaakceptować i wdrożyć realistyczny model handlowy. Istnieją również ograniczenia co do miejsc, w których wykorzystanie pewnych technologii będzie możliwe, na przykład, źródła wymagające nasłonecznienia będą bardziej użyteczne w słonecznej południowej Europie, zaś energia fal będzie częściej używana wokół wybrzeży Atlantyku i Morza Północnego. Jednakże ponieważ technologie są stale udoskonalane, koszty będą również spadały, powodując, że technologie te będą stawały się coraz bardziej osiągalne. Jak zwiększyć wykorzystanie rozwiązań ekologicznych? Członkowie UE aktywnie zachęcają do wykorzystywania rozwiązań ekologicznych poprzez różnorodne dotacje związane z zastosowaniem ekologicznej energii. Nie ma jednak w UE zintegrowanego planu energetycznego. Finansowanie odnawialnych źródeł energii ujawnia pewną słabość - pozyskiwanie energii ze źródeł odnawialnych jest możliwe tylko dzięki dużym dotacjom od lokalnego rządu lub z UE. Jednak badania prowadzone w 2004 r. przez Europejską Agencję Ochrony Środowiska sugerują coś wprost przeciwnego - w rzeczywistości największymi beneficjentami dotacji są branże paliw kopalnych. Kolejnym sposobem na zachęcenie do wykorzystania energii odnawialnych jest rewizja modelu zaopatrzenia w energię. Obecnie duzi producenci dostarczają energię do węzłów centralnych, a następnie do podstacji, a potem znów do węzłów i do domów. Taki model stwarza problemy, gdy chcemy włączyć małych producentów do sieci. Sposoby przezwyciężenia tej niedogodności są również przedmiotem badań. Wnioski Przemysł jądrowy wzmocnił swój ekologiczny charakter w ubiegłych latach, ale stawia się poważne pytania o ogólne bezpieczeństwo niektórych modeli reaktorów i metody bezpiecznego usuwania odpadów radioaktywnych. Gdyby gazu nagle zabrakło, oznaczałoby to natychmiastowe powstanie problemu w Europie i w pozostałych częściach świata. Jednakże zakładając, że zapasy gazu ziemnego zostały dokładnie oszacowane, wówczas mamy wystarczająco dużo czasu na udoskonalenie odnawialnych źródeł energii zanim dostawy gazu się skurczą. Pozostaje jeszcze kwestia zużycia energii - dziś im więcej zużywamy, tym mniej paliwa zostaje. Konieczne jest bardziej efektywne używanie dostępnych zasobów energetycznych. Jeśli będziemy w stanie ograniczyć zużycie energii, będziemy mogli łatwiej dostosować się do ograniczeń energii w przyszłości - w tym mogą wszyscy mieć swój udział.
