Atom daje tanią energię i niskie emisje
Kategoria: EkologiaUranu wystarczy na co najmniej 200 lat, a może nawet na dziesiątki tysięcy lat – mówi dr inż. Andrzej Strupczewski, profesor Narodowego Centrum Badań Jądrowych.
Na świecie z roku na rok dynamicznie przybywa energii z wiatru. W Unii Europejskiej jednak nie na tyle szybko, aby pomogła ona w sposób wystarczający osiągnąć neutralność klimatyczną do połowy wieku. Jej udział w miksie energetycznym w rosnącej liczbie krajów przekracza 20 proc., a restrykcje związane z jej rozwojem są coraz rzadsze.
(©Envato)
Produkcja energii ze słońca i wiatru wzrosła na świecie w 2021 r. odpowiednio o 23 i 14 proc. Łącznie wszystkie niegenerujące emisję dwutlenku węgla źródła energii (jądrowa, odnawialne, wodna i biomasa) zapewniły 38 proc. podaży energii, a więc nieznacznie więcej niż węgiel (36 proc.) wynika z raportu Global Electricity Review 2022.
Udział energii słonecznej i wiatrowej po raz pierwszy przekroczył średnio 10 proc. Pochwalić się tym może ponad 50 krajów świata, a w trzech z nich (Danii, Luksemburgu i Urugwaju) to ponad 40 proc. Najszybszy postęp poczyniły trzy kraje – Niderlandy, Australia i Wietnam, a ich udział w ciągu dwóch lat zwiększył się co najmniej o 8 pkt proc. – najwięcej w pierwszym z wymienionych krajów – z 14 do 25 proc. Te, wydawałoby się pozytywne trendy, niestety nie zrównoważyły wzrostu światowych emisji CO2. W 2021 r., wzrost wyniósł o 7 proc. i był to największy skok od 2010 r.
Udział energii słonecznej i wiatrowej po raz pierwszy przekroczył średnio 10 proc. Pochwalić się tym może ponad 50 krajów świata, a w trzech z nich (Danii, Luksemburgu i Urugwaju) to ponad 40 proc.
Sytuacja może być jeszcze gorsza, bo wywołane przez wojnę w Ukrainie ograniczenia podaży gazu spowodują w wielu gospodarkach wzrost spalania węgla. Aby ograniczyć globalne ocieplenie do 1,5 °C generacja energii słonecznej i wiatrowej powinna rosnąć przynajmniej w średnim tempie 20 proc. rocznie do 2030 r. To może spowodować pozytywne skutki finansowe, bo jak zwraca uwagę analiza fińskiej firmy usług energetycznych Wärtsilä, podwojenie obecnej mocy generowanej przez instalacje fotowoltaiczne i turbiny wiatrowe przyniesie oszczędności za energię w Europie na poziomie 360 mld dol. do końca obecnej dekady. To z kolei daje szansę na to, że czysta energia może zrównoważyć import 66 proc. rosyjskiego gazu do państw Unii Europejskiej do 2025 r. bez zwiększania mocy energetyki węglowej!
Na lądzie wiatr okiełznany
Ważną rolę w dochodzeniu do tego celu może odegrać energia wiatrowa. Drugim najlepszym okresem jej rozwoju po 2020 r. był 2021 r.. Zainstalowana nowa moc wiatraków sięgała blisko 95 GW, co łącznie dawało na całym świecie skumulowaną moc 837 GW. Wynikało to głównie z rozwoju energetyki lądowej (onshore), która wzbogaciła się o turbiny o łącznej mocy 72,5 GW, to jednak o 18 proc. mniej niż rok wcześniej, głównie z uwagi na mniejszą liczbę instalacji w Chinach i USA, dwóch głównych rynkach, które i tak odpowiadały za niemal dwie trzecie nowych oprzyrządowań. W Państwie Środka za spowolnieniem stało zawieszenie promocyjnych taryf gwarantowanych. W USA, gdzie branży sprzyja legislacja, a wiatr generuje 9 proc. energii, tendencje wzrostowe zahamowała pandemia.
Z analizy Global Wind Report 2022 wynika, że rekordy zanotowano natomiast w Europie, Ameryce Łacińskiej oraz w regionie Afryki i Bliskiego Wschodu, gdzie moc wiatraków wzrosła odpowiednio o 19, 27 i 120 proc. Największy udział wiatru w produkcji energii występuje w Danii (48 proc.), Urugwaju (43) i Irlandii (34 proc.). W Polsce to niecałe 12 proc.
Na niektórych europejskich rynkach (Niemcy, Włochy, Węgry czy Polska) rozwój energetyki wiatrowej poddany jest istotnym restrykcjom z uwagi na ograniczenia odległościowe. W Niemczech, ze względu na hałas, wymagane jest zachowanie dystansu 1000 m od domostw, a w Bawarii nawet dwa tysiące (tak jak w Polsce) choć badania Agora Energiewende wskazują, że wystarczyłby limit 600–700 m. To rozwiązanie pozwoliłoby umieszczać wiatraki na 15 proc. terytorium kraju (ok. 2 proc. powierzchni każdego landu). Rząd federalny zamierza zliberalizować istniejące ograniczenia w ramach realizacji tzw. Pakietu Wielkanocnego, tak aby w 2030 r. lądowa energetyka wiatrowa generowała 115 GW, a więc dwa razy więcej niż obecnie, a morska 30 GW. Do tego dodać trzeba ponad 200 GW ze źródeł solarnych.
Nie będzie łatwo zrealizować powyższe zamierzenia zważywszy na to, że cały proces uzyskiwania zezwoleń, produkcji, montażu i uruchamiania turbin trwa nawet cztery lata. Być może uda się go przyśpieszyć, bo wiatr ma być docelowo głównym źródłem niemieckiej energii. Na razie jej udział w miksie energetycznym dochodzi do 20 proc.
Skomplikowane procedury (pozwolenia i system aukcji energii) stoją też za niewielkim, 9-proc. udziałem energii wiatrowej we Włoszech, zależnych energetycznie, tak jak ma to miejsce w Niemczech, głównie od gazu. Źródła odnawialne stanowią łącznie 22 proc. podaży energii, w 2030 r. ma to być już 30 proc. Dlatego włoskie plany (NECP) przewidują uzyskanie, do tego czasu, mocy lądowych turbin wiatrowych w wysokości 19,3 GW co oznacza konieczność dodawania jednego gigawata rocznie.
Skomplikowane procedury (pozwolenia i system aukcji energii) stoją też za niewielkim, 9-proc. udziałem energii wiatrowej we Włoszech, zależnych energetycznie, tak jak ma to miejsce w Niemczech, głównie od gazu.
Energetykę wiatrową, jak wiele innych branż, również dotknęły w 2021 r. zakłócenia w łańcuchach dostaw, wzrost cen frachtu i surowców, co negatywnie odbiło się na marżach producentów turbin i podzespołów. Dlatego, jak na razie, nie ma mowy o prognozowanym, jeszcze niedawno, spadku cen instalacji.
Do głównych światowych dostawców turbin i oprogramowania do nich, o łącznym udziale w rynku przekraczającym 75 proc., należą: największy ich wytwórca, czyli duńska firma Vestas z mocną obecnością w USA, Siemens Gamesa, chińskie Goldwind i Envision, GE Renewable Energy, a także MingYang, Windey, Nordex Group, Shanghai Electric oraz CSIC. Łączna wartość światowego rynku to około 100 mld dol., a jego średnioroczny wzrost do końca dekady prognozowany jest na poziomie 6,5 proc. Cześć producentów turbin stoi też za największymi farmami wiatrowymi na świecie. Największe z nich mają duński Ørsted z przychodami ponad 50 mld dol., hiszpańska Iberdrola (36 mld), chiński JinkoSolar (34 mld), Vestas Wind Systems (15 mld) i Siemens Gamesa (9 mld dol.)
Wiatr od morza najsilniejszy
Morska energetyka wiatrowa (offshore) na świecie powiększyła moc o 22,5 GW, co sprawiło, że 2021 r. okazał się rekordowy. Jej całkowity udział w zainstalowanej mocy energetyki wiatrowej jest jednak niewielki i wynosi zaledwie 7 proc. (57 GW). W największym stopniu do podaży nowych mocy przyczyniły się Chiny, które odpowiadały aż za 80 proc. wzrostu nowo zainstalowanych turbin. W Europie łączna moc zainstalowanych turbin na morzu to zaledwie 18 GW. To niewiele zważywszy, że nasz kontynent potrzebowałby co roku 32 GW nowej mocy do 2030 r., aby osiągnąć neutralność klimatyczną w połowie wieku. Tymczasem krajem, w którym nastąpił największy przyrost mocy w 2021 r. była Wlk. Brytania, gdzie instalacje morskie powiększyły się o 2,3 GW.
Wydaje się, że dobre perspektywy ma sektor w USA, a prezydent Joe Biden wyznaczył cel w postaci min. 30 GW energii offshore w 2030 r., co oznacza zaspokojenie potrzeb przynajmniej 10 mln gospodarstw domowych. Wiele wskazuje na to, że cel ten zostanie osiągnięty wcześniej. Krajami o dobrych warunkach rozwoju energetyki offshore, z uwagi na charakterystykę obszarów przybrzeżnych, są natomiast Australia, Azerbejdżan, Turcja i Sri Lanka. Pierwszy z krajów ma już kilka zaawansowanych projektów, a najbardziej Star of the South (Gippsland). Jego oddanie do użytku da 2,2 GW mocy zaspokajając 20 proc. popytu na energię w australijskim stanie Wiktoria.
Nadzieją sektora są pływające platformy wiatrowe (FOW), które nie muszą być przytwierdzone do dna morskiego. Dlatego mogą być usytuowane w miejscach o znacznej głębokości, czyli poniżej 60 m (Morze Śródziemne i Atlantyk), albo na wodach płytszych (30 m), gdzie charakterystyka dna utrudnia trwałą instalację. Montaż platform pływających jest droższy niż tradycyjny, ale koszty spadają, gdy na jednej instalacji umieszczanych jest kilka turbin. Generują one znacznie większą moc, bo na pełnym morzu wiatr wieje mocniej niż na wodach przybrzeżnych. Państwa europejskie są liderami tego typu rozwiązań, a pierwsze platformy uruchomiły kilka lat temu Portugalia i Szkocja.
Jak wynika z informacji przekazanych w czasie największej konferencji poświęcone FOW, która odbyła się we francuskim Montpellier 16 maja 2022 r., obecnie pływające platformy wiatrowe generują moc 113 MW. Na świecie realizowanych jest teraz około 50 projektów dla tego typu przedsięwzięć, z czego trzy czwarte na Starym Kontynencie. W tej chwili największą platformę – Hywind Tampen (88 MW) buduje Norwegia, a Francja odda do użytku w ciągu 2 lat cztery mniejsze instalacje o mocy 30 MW każda. Przetargi na wiele instalacji wygrały firmy naftowe i gazowe, które mają duże doświadczenie inżynieryjne przy budowie podwodnych nafto- i gazociągów. Utrzymanie tempa ich realizacji w najbliższych latach daje szansę osiągnięcia przez pływające turbiny w Europie mocy 10 GW do 2030 r., cała energetyka offshore na świecie może natomiast powiększyć moc do 2026 r. nawet o 90 GW.
Polski potencjał
Zainstalowana moc elektrowni wiatrowych w Polsce w maju 2022 r. przekraczała 7,3 GW i była o ponad 3 GW niższa w porównaniu z fotowoltaiką. Ale to wiatr produkuje jednak w naszym kraju więcej energii niż słońce, co przełożyło się w 2021 r. na ponad 11 proc. udział tego źródła w produkcji energii. Całkowity udział źródeł odnawialnych wyniósł natomiast 17 proc,, gdy w UE było to ponad dwa razy więcej.
Cieniem na rozwoju lądowej energetyki wiatrowej kładzie się ciągle ustawa odległościowa (tzw. 10H), która uniemożliwia instalację turbin na 99,7 proc. terytorium kraju. Praktycznie tylko na Węgrzech (12 km od obszarów zamieszkałych) prawo w Europie jest bardziej surowe. Gdyby gestię decyzji o umiejscowieniu wiatraków przekazać gminom (jak się proponuje), co dawałoby możliwość zmniejszenia odległości do 500 m, powierzchnia terenu, na której mogłyby być umiejscawiane, powiększyłaby się według analiz Ember nawet 25-krotnie, a moc generowana czterokrotnie do 40 GW. To w znaczący sposób pozwoliłoby zredukować emisje CO2, co byłoby zgodne z celami transformacji energetycznej UE. A warto zauważyć, że polska energetyka należy do czołowych emitentów w Unii. Dodatkowo zyskałyby samorządy, gdyż opłaty za posadowienie wiatraków są wielokrotnie wyższe niż dochody z podatków gruntowych. Pojawiłaby się też szansa na zmniejszenie kosztów energii.
Zgodnie z założeniami przyjętej przez rząd w 2021 r. „Polityki energetycznej Polski do 2040 r.”, pierwsze farmy wiatrowe mają pojawić się na Bałtyku dopiero w 2026 r.
Potencjał lądowej energetyki wiatrowej można wykorzystać szybciej niż morskiej. Zgodnie z założeniami przyjętej przez rząd w 2021 r. „Polityki energetycznej Polski do 2040 r.”, pierwsze farmy wiatrowe mają pojawić się na Bałtyku dopiero w 2026 r., a zainstalowana moc ma osiągnąć 6 GW do końca obecnej dekady, czyli znacznie mniej niż na lądzie. Z powyższego wynika, że dzięki rozwojowi energetyki wiatrowej można zrealizować w Polsce nie tylko cele energetyczne, ale także ekonomiczne, ekologiczne, społeczne i zdrowotne.
(©Envato)
