Wielkie innowacje wymagają czasu i pieniędzy

Elektryczne ciężarówki, samochody dostawcze z napędem wodorowym, produkcja cementu z użyciem CO2, czy bezemisyjne wytwarzanie stali – w laboratoriach testowane są rozwiązania pozwalające światu rozwijać się z mniejszymi stratami energii i środowiska. Ich dojrzewanie wymaga jednak wiele czasu i pieniędzy.

Ambitny cel, jaki stawia sobie nie tylko Unia Europejska, aby do połowy obecnego stulecia rozwój gospodarczy nie powodował emisji gazów cieplarnianych, gdyż może to wywoływać katastrofalne dla Ziemi skutki klimatyczne, wymaga zastosowania nowych rozwiązań technologicznych w wielu dziedzinach życia gospodarczego i społecznego. Realizowane w wielu krajach programy zmierzają w kierunku szerokiego stosowania napędu elektrycznego zamiast spalinowego, wykorzystania odnawialnych źródeł energii przetwarzanej w energię elektryczną oraz zastosowania w przemyśle (chodzi zwłaszcza o cementownie, huty i chemię) nowych technologii pozwalających nie tylko zastopować, ale nawet pochłaniać z powietrza emisje gazów.

Świat już od dość dawna wie, jakie rozwiązania technologiczne należy zastosować, aby osiągnąć postawiony cel, co nie znaczy, że są one już dojrzałe do wykorzystania, zwłaszcza na dużą skalę. Przyszłością przemysłu cementowego i hutnictwa są technologie CCUS (Carbon Capture, Utilization, and Storage) pozwalające nie tylko wychwytywać, ale także magazynować i wykorzystywać dwutlenek węgla, w tym również z powietrza. Motoryzacja opierać będzie się na napędzie elektrycznym lub wodorowym. Wodór i amoniak znajdą zastosowanie w napędzie transportu morskiego.

Technologie te – w sensie idei – są już znane, ale ich wykorzystanie wciąż pozostaje na etapie prototypowym. Nie ma w tym nic zaskakującego. Procesy innowacyjne są na ogół długotrwałe, co dotyczy nawet tak przełomowych rozwiązań jakimi są np. ogniwa słoneczne. Przypomina o tym opublikowany w końcu lipca 2020 r. raport o stanie zaawansowania przyszłych technologii energetycznych Energy Technology Perspectives 2020  Międzynarodowej Agencji Energetycznej (MAE).

Aż 32 lata, trwały podjęte już w 1957 roku w Danii prace nad rozwojem elektrowni wiatrowych.

Niespełna dekadę temu świat podbiły pozwalające oszczędzać energię lampy LED-owe. Zanim do tego doszło, przez 10 lat trwały podjęte w Wielkiej Brytanii badania i tyle samo lat prace wdrożeniowe. Znacznie dłużej, bo aż 32 lata, trwały podjęte już w 1957 roku w Danii prace nad rozwojem elektrowni wiatrowych. 35 lat zajęło opracowanie i wdrożenie produkcji baterii jonowo-litowych, dzięki którym nastąpił przełom w rozwoju elektrycznej motoryzacji. Okres wprowadzania na rynek baterii fotowoltaicznych trwał aż 54 lata, jeśli uwzględnić w nim także pierwsze prace w Niemczech na początku lat 50. Za światowy rekord – 70 lat – można uznać czas realizacji idei wytwarzania stali bezpośrednio z rudy, z pominięciem bardzo emisyjnego wytapiania w piecach hutniczych.

Innowacje w kryzysie

Czas wdrożenia nowych rozwiązań można skrócić, ale wymaga to znacznych nakładów inwestycyjnych. MAE szacuje, że na przejście od fazy prototypów do w pełni użytkowych i opłacalnych ekonomicznie zastosowań dla znanych już obecnie naukowcom technologii świat powinien wydawać 350 mld dolarów rocznie w okresie najbliższych dwóch dekad. Tak dużych środków nie byłyby w stanie wyłożyć największe nawet przedsiębiorstwa – za duże ryzyko przy bardzo odległej i niepewnej perspektywie przyszłych zysków. Realizacja wielkich projektów energetycznych – od finansowania badań po wdrożenia – wymagać będzie udziału państw.

Nic w tym właściwie nowego. Raport MAE przypomina, że nie doszłoby do rozwoju np. fotowoltaiki bez początkowego zaangażowania rządu USA w badania w tej dziedzinie finansowane przez Bell Labs, a później przez agencję NASA. Rozwojowi nowych rozwiązań technicznych w energetyce służyło nie tylko bezpośrednie finansowanie z budżetów państwowych, ale także stymulujące postęp regulacje rynkowe. Bez odpowiednio skonstruowanych taryf cen za energię, m.in. w Niemczech, Hiszpanii i innych krajach europejskich nie rozwinęłaby się energetyka wiatrowa. Dziś jest ona już na tyle dojrzała, że energia z wiatru – także dzięki konkurencji – jest tańsza niż z paliw kopalnych.

Pandemia koronawirusa zwiększyła potrzebę interwencji ze strony rządów. Zastosowany w skali globalnej lockdown zaburzył wyniki firm i ograniczył ich wydatki inwestycyjne. Dotyczy to m.in. zaangażowanych w rozwój nowych technologii producentów samochodów elektrycznych. Kilkudziesięcioprocentowy spadek cen energii zmniejszył jednocześnie w świecie presję na szukanie nowych, a początkowo drogich rozwiązań.

Francja chce zbudować imperium elektromobilności

Dlatego potrzebne są impulsy zachęcające – po chwilowej przerwie z powodu pandemii – do powrotu do poszukiwania rozwiązań prowadzących do zmniejszenia zużycia energii w przyszłości i wyeliminowania szkodliwych emisji. Raport MAE odnotowuje pozytywne pod tym względem mniejsze i większe przykłady z ostatnich tygodni. Rząd Włoch pomimo kryzysu gospodarczego, dofinansowuje w programie super eco-bonus (wydatki do 30 tys. euro) inwestowanie mieszkańców w sprawniejsze systemy ogrzewania i klimatyzacji. Z powodu kryzysu gospodarczego zagrożona była realizacja kosztownych projektów budowy instalacji przechwytywania i wykorzystywania dwutlenku węgla (CCUS). Rządy Wielkiej Brytanii, USA, a ostatnio także Australii potwierdziły jednak, że nie wycofają się z ich dofinansowania.

Podobnie rzecz się ma z europejskimi planami dofinansowania budowy prototypowych instalacji służących do wykorzystania energii wodoru. Doszło do pewnych opóźnień w tej dziedzinie w Szwecji, ale dobry przykład daje rząd Niemiec, które potwierdziły w czerwcu plany wydania 9 mld euro na rozwój technologii stosowania wodoru.

KE uznaje produkcję wodoru wytwarzanego w elektrolizerach z udziałem odnawialnych źródeł energii za najbardziej obiecującą technologię energetyczną.

Dla rozwoju technologii wykorzystania wodoru kluczowe znaczenie może mieć przyjęcie na początku lipca 2020 r. przez Komisję Europejską Strategii wykorzystania wodoru dla neutralnej pod względem klimatycznym Europy (A hydrogen strategy for a climate-neutral Europe). Komisja Europejska uznaje produkcję wodoru wytwarzanego w elektrolizerach z udziałem odnawialnych energii elektrycznej (OZE) za najbardziej obecnie obiecującą technologię energetyczną. Korzystną jednocześnie dla środowiska. W ramach tej strategii Komisja Europejska będzie wspierać wybudowanie do 2024 r. elektrolizerów o mocy 6 gigawatów, zdolnych do wytworzenia 1 mln ton „odnawialnego” wodoru. Do 2030 r. moc planowanych do wybudowania urządzeń ma wynosić 40 GW, a ich zdolności produkcyjne mają sięgać 10 mln ton wodoru.

Trudny do określenia jest dokładny koszt planowanych przedsięwzięć. Komisja Europejska w swojej Strategii szacuje, że po 2030 r. instalacje do produkcji wodoru z wykorzystaniem OZE staną się już techniczne dojrzałe. Nie oznacza to, że nie będą już wymagały finansowego wsparcia dla dalszego rozwoju. Przypuszczalny skumulowany koszt inwestycji ,jakie będą konieczne wyniesie od 180 do 470 mld euro do roku 2050. Wątpliwe jest, aby środki te wyłożył samodzielnie przemysł, którego w istocie rzeczy jeszcze nie ma. Rolą instytucji rządowych, czy ponadrządowych jak w tym przypadku, jest tworzenie warunków, aby za kilkadziesiąt lat taki przemysł, ale też i rynek powstały. Tak jak to się stało w przypadku bardziej tradycyjnych OZE, np. wiatraków. Europejska Strategia jest do tego dobrą inspiracją.

 

>>> Perspektywy technologii produkcji energii

>>> Europejska Strategia wykorzystania wodoru

Otwarta licencja


Tagi


Artykuły powiązane

Czy wodór zdetronizuje napęd elektryczny samochodów?

Kategoria: Analizy
Długi czas ładowania, wysoka cena, nadmierna waga, wreszcie rzadkość występowania litu i kobaltu –akumulatory używane w samochodach elektrycznych są główną przeszkodą w rozwoju tego typu napędu. Dlatego koncerny motoryzacyjne pracują nad ogniwami, które wykorzystują wodór.
Czy wodór zdetronizuje napęd elektryczny samochodów?

Daleko do energetycznego perpetuum mobile

Kategoria: Ekologia
Tylko 12 krajów Unii Europejskiej spełniało już w 2018 r. wymóg udziału źródeł odnawialnych w konsumpcji energii. Bliskie spełnienia kryterium były kolejne cztery unijne kraje. W Polsce na nowo zaczęło wzrastać znaczenie OZE, ale to wciąż za mało dla osiągnięcia przyjętego na 2020 r. celu 15 proc.
Daleko do energetycznego perpetuum mobile

Szanse na czystą gospodarkę są także poza OZE

Kategoria: Analizy
Miliony ludzi domagają się świata bez pieców węglowych, lecz gdzie indziej kilka miliardów chce pełnego dostępu do energii. Dramat ekologiczny wywołany przez człowieka jest niezaprzeczalny, ale nadzieje na szybkie opanowanie kryzysu klimatycznego dzięki zielonej energii kreślone są na wyrost.
Szanse na czystą gospodarkę są także poza OZE