Kosztowne iluzje energetyki odnawialnej

Podobnie jak w Warszawie również w Londynie jednoznacznie już powiedziano, że wiatrak węgla nie zastąpi. Opinię przedstawił prestiżowy Adam Smith Institute, a wskazane priorytety są znacznie bliższe interesom Polski, niż przedstawione w atakującym Polskę za plany dotyczące wydobycia gazu łupkowego raporcie Komisji Energii i Zmian Klimatu Izby Gmin.
Kosztowne iluzje energetyki odnawialnej

(CC BY-NC-SA mrwhitepatch)

W świetle polskich planów rozwoju energetyki wiatrowej, brytyjski raport: “Energia Odnawialna, wizja czy miraż” (Renevable energy. Vision or Mirage?”, Hugh Sharman, Bryan Leyland and Martin Livermore), zawiera kilka konkluzji ważnych również i dla naszego kraju. Nie są one optymistyczne.

Adam Smith Institute (ASI) plasuje się na prawym skraju politycznego spektrum brytyjskich think-tanks, z reguły dalej od głównego nurtu Partii Konserwatywnej. W roku 1989, na seminarium w hotelu Vera w Warszawie, na materiałach przetłumaczonych na polski przez niżej podpisanego, uczył on świeżo upieczonych polskich ministrów rządu premiera Tadeusza Mazowieckiego o pożytkach prywatyzacji. Zabranie przez instytut głosu w sprawach polityki energetycznej jest ważnym wydarzeniem w sporze o rolę nośników odnawialnych, w którym „przyjaciele Ziemi” naciskają na rząd, aby zwiększył ich udział, a Brytyjczycy z przerażeniem patrzą na bezlitośnie rosnące rachunki za prąd i gaz.

Poglądy na przyszłość energetyki nie są jednoznaczne. Poseł z Partii Konserwatywnej, przewodniczący Komisji Energii i Zmian Klimatu Izby Gmin, Tim Yeo przedkłada ochronę środowiska nad bezpieczeństwo energetyczne. Linię tę, w stosunku do Polski, w konsultacjach na szczeblu ministrów przyjął również Foreign Office. Przedstawiciel instytutu powiedział tymczasem Obserwatorowi Finansowemu, że w polityce energetycznej państwa priorytetem musi być bezpieczeństwo.

Sam raport jednoznacznie stwierdza, że z wyjątkiem hydroenergetyki w Norwegii i geotermii w Islandii, oparte na nośnikach odnawialnych technologie energetyczne nie są konkurencyjne ekonomicznie. Nie są też w stanie bez problemów zapewnić takiego bezpieczeństwa energetycznego, jakiego żąda społeczeństwo rozwinięte gospodarczo. „Dające się dziś wykorzystać w skali komercyjnej, jak i opracowywane obecnie technologie energetyczne bazujące na nośnikach odnawialnych” – stwierdzają autorzy – „mogą odegrać jedynie niewielką rolę w ogólnym koszyku energetycznym. Przyznanie im większego znaczenia zagraża bezpieczeństwu zasilania”.

Kłopotliwy dwutlenek

Autorzy wskazują też, że maksymalizowanie udziału nośników odnawialnych ze względów ideologicznych szybko prowadzi do zanegowania nadrzędnego celu polityki energetycznej, jakim jest zmniejszenie emisji CO2.

Powodem jest nie dający się pominąć fakt, iż po to, aby zapewnić ciągłość zasilania w sieci, w której pracują elektrownie wiatrowe czy słoneczne, muszą również funkcjonować inne elektrownie, które dostarczają prądu wówczas gdy wiatr nie wieje i gdy słońce nie świeci. A pobor energii jest w tym czasie na ogół największy. Elektrownie jądrowe nie nadają się do spełniania takiej wyrównującej roli, ponieważ trudno ich moc szybko dostosowywać do luki w zasilaniu.

Braki te muszą więc zapełniać elektrownie konwencjonalne. Według danych niemieckich, na każdy 1 MW nominalnej mocy elektrowni wiatrowych, w gorącej rezerwie trzeba utrzymywać 0,9 – 1,0 MW z elektrowni konwencjonalnej. Dlatego właśnie, chociaż moc nominalna tamtejszych elektrowni wiatrowych osiągnęła już 23 GW, nie odstawiono z ruchu ani jednej elektrowni konwencjonalnej.

Z uwagi na samą długość cyklu inwestycyjnego – nie mówiąc na tym etapie o emisji CO2  –  tempa planowanemu wzrostowi mocy zainstalowanej w elektrowniach wiatrowych dotrzymać mogą jedynie elektrownie opalane gazem. Wydajne turbiny pracujące w układzie gazowo-parowym źle znoszą jednak częste zmniejszanie i zwiększanie mocy. Odporniejsze na nierównomierne obciążenie są turbiny pracujące w cyklu otwartym, są one jednak stosunkowo mało wydajne (30 proc.), w szczególności przy wyższej temperaturze otoczenia i niewielkim obciążeniu.

Brytyjski raport wskazuje, że w bardzo wietrznej Irlandii, począwszy od 1,3 GW mocy nominalnej w elektrowniach wiatrowych, z powodu konieczności wspierania ich przez turbiny gazowe, emisja CO2 w takim hybrydowym układzie stabilizuje się na poziomie ok. 330 kg CO2/MWh. Dalsze zwiększanie mocy w elektrowniach wiatrowych nie powoduje spadku emisji. Trzeba dodać, że w Irlandii stosowane są wysoko wydajne turbogeneratory pracujące w ukladzie gazowo-parowym.

Ponieważ farmy wiatrowe są nieprzydatne nie tylko wtedy, gdy wiatr nie wieje, ale również wtedy gdy wieje zbyt mocno lub poza godzinami szczytu, udział farm wiatrowych w mocy zainstalowanej w roku 2010/11 wynosił w Irlandii 28 proc., ale w zaspokojeniu popytu tylko 13 proc. W Wielkiej Brytanii, która jest mniej wietrzna, proporcja ta jest mniej korzystna.

Więcej wiatraków – więcej Gazpromu?

Najtańszym źródłem zasilania pomocniczego byłyby elektrownie opalane węglem. Pod względem konstrukcyjnym są one jednak optymalizowane na pracę ciagłą, a  praca cykliczna powoduje w nich przedwczesne zużycie i korozję, zakłóca też funkcjonowanie systemów oczyszczania spalin. W przypadku Wielkiej Brytanii oparcie się na nich jest też przekreślone. Na rok 2015 planowane jest odstawienie dużej części zainstalowanej w nich mocy, na początku lat 2020. – zamknięta ma być reszta. Paradoksalnie więc rozbudowa energetyki wiatrowej w jeszcze większym stopniu uzależni ten kraj od importu gazu.

Również w Niemczech niższa o 10 punktów procentowych w stosunku do elektrowni konwencjonalnej sprawność hybrydowego układu wiatrowo-konwencjonalnego z pozwalającą szybko reagować turbiną gazową, zwiększa zużycie paliwa i emisję CO2. Tak dalece, że jak pisze holenderski autor cytowanego w studium ASI opracowania, K. de Groot, „Putin i OPEC mogą świadomie lansować rozwój energetyki wiatrowej, po to, aby zwiększyć uzależnienie tego kraju od paliw kopalnych”. Autorzy cytowanego niemieckiego raportu „Economic impacts from the promotion of renewable energies: The German experience” opublikowanego w 2009 r przez Rheinisch-Westfälisches Institut für Wirtschaftsforschung wyrazili tę konkluzję niemal takimi samymi słowami. Można to znaleźć na str. 27 tegoż raportu.

Na jeszcze inną niespodziankę ekologiczną związaną ze wspomaganiem elektrowni wiatrowych wskazuje cytowany przez ASI głośny raport amerykańskiej firmy Bentek Energy z kwietnia 2010 r. pt. „How less became more”. Jak wynika z niego, w stanach Colorado i Texas, gdzie elektrownie wiatrowe mają znaczny udział w łącznej mocy zainstalowanej, ilość elektryczności zużywanej na zapewnienie ciągłości zasilania jest większa, niż wytworzonej przez farmy wiatrowe. W grupie ośmiu tamtejszych elektrowni, dzięki współpracy z farmami wiatrowymi, udało się uzyskać nieznaczną redukcję emisji CO2. Z powodu eksploatowania tych pierwszych w trybie cyklicznym, do którego nie są one dostosowane, emisja SOx wzrosła tam jednak o 23 proc. a emisja tlenków NOx – o 27 proc.

Brak alternatyw

Praktycznej alternatywy dla elektrowni konwencjonalnych nie stanowią elektrownie opalane biomasą. Z punktu widzenia bilansu CO2 są one korzystne, bo spalanie biomasy jest pod tym względem procesem neutralnym. Możliwy udział takich elektrowni w mocy zainstalowanej jest jednak ograniczony przez niską kaloryczność takiego paliwa w stosunku do jego objętości. Gdyby w elektrowniach brytyjskich spalać całą słomę zebraną z rodzimych pól, pokryłoby to niecałe 2 proc. zapotrzebowania na prąd.

Praktyczną alternatywą nie jest też w północnej Europie najkosztowniejsza z dostępnych obecnie odnawialnych technologii energetycznych, czyli ogniwa fotowoltaiczne. W Niemczech, gdzie na ten cel wydaje się miliardy euro rocznie, ich nominalna moc zainstalowana osiągnęła 17 GW. Praktyczna wydajność ogniw wynosi jednak około 10 proc., w wyniku czego ich udział w ilości wytwarzanej elektryczności wynosi jedynie 2 proc.

Teoretycznie, zamiast utrzymywanych w gorącej rezerwie elektrowni konwencjonalnych, ciągłość zasilania w sieciach z większym udziałem elektrowni wiatrowych i słonecznych można zapewnić instalując systemy akumulujące energię. Energetyka dysponuje metodami pozwalającymi akumulować większe ilości energii przez kilka godzin. Nie ma jednak systemów, na których można by się oprzeć przez kilka dni lub tygodni. I nie widać ich na horyzoncie, a elektrowni szczytowo-pompowych nie można budować na równinach

Dokonawszy przeglądu istniejących technologii energetycznych autorzy raportu Adam Smith Institute zarzucają, że zamiast skupić się na realnych, długofalowych alternatywach dla paliw kopalnych, których zasoby są skończone, rządy „z lubościa” oddają się „wątpliwej praktyce wspierania długoterminowymi i gwarantowanymi dotacjami technologii, które w przewidywalnej przyszłości rokują niewielkie nadzieje, by faktycznie stały się konkurencyjne”.

Znane jest pewne

„Udzielanie dotacji dla wsparcia rozwoju nowych technologii do czasu, gdy dojrzeją one ekonomicznie” – piszą oni – „jest uzasadnione, ale finansowanie rozwoju technologii, które nie rokują nadziei, że staną się konkurencyjne w przewidywanej przyszłości jest nieodpowiedzialne”. Politycy – czytamy w raporcie – podniecają się nośnikami odnawialnymi, bo gdyby udało się wykorzystać je do wytwarzania elektryczności, to zliwidowano by emisję CO2 związaną ze stratą nieco ponad 30 proc. energii pierwotnej przy spalaniu węgla czy gazu. Niestety nie jest to takie proste.

Dla zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego – stwierdza raport – znacznie korzystniej byłoby środki podatników przeznaczyć na zwiększenie wydajności użytkowania energii i na inwestowanie w technologie wypróbowane, czyli elektrownie jądrowe i konwencjonalne elektrownie opalane gazem. Jako wielką rezerwę, której zagospodarowanie pozwoliłoby bardzo istotnie zmniejszyć emisję CO2, opracowanie to również „odkrywa” obecne w Wielkiej Brytanii jedynie w śladowych ilościach ogrzewanie z elektrociepłowni, z wykorzystaniem odpadowego ciepła, które obecnie niemal bez wyjątku uchodzi tu w atmosferę.

Raport ostrzega też przed forsowaną przez rządy modą na samochody z napędem elektrycznym. Taka konwersja ma bowiem sens tylko wówczas, jeśli dodatkowy popyt jest zaspokajany przez elektrownie nie spalające paliw kopalnych. Jeśli są to elektrownie spalające gaz, to takie rozwiązanie jest nieekonomiczne, ponieważ spalanie go w silniku samochodowym jest wydajniejsze niż spalanie gazu w elektrowni, dystrybucja prądu w sieci energetycznej i ładowanie akumulatorów.

Raport ASI zaleca też ostrożność w sprawie prognoz gazu łupkowego. Jego wydobycie – wskazują autorzy – nie wpłynie na ceny gazu w bliskiej przyszłości. A po to, aby ceny gazu oderwały się w Europie od cen ropy naftowej – tak jak w Stanach Zjednoczonych – jego zasoby muszą być udokumentowane. Musi też zostać podjęte wydobycie gazu łupkowego w skali przemysłowej, co też nie nastąpi szybko. Zanim do tego dojdzie, nadwyżki gazu na rynku światowym, jakie wystąpiły w latach 2008-2009 z powodu recesji, zapewne znikną już w roku 2012, to zaś umocni pozycję przetargową dostawców takich jak Rosja, Katar i Algeria.

W raporcie wskazuje się też, że Wielka Brytania jest „w szokujący sposób” narażona na wahania cen na międzynarodowym rynku gazu. Wzrost cen elektryczności może doprowadzić do przeniesienia się przez energochłonne zakłady do krajów o niższych kosztach energii (dla wielkich odbiorców rząd przygotowuje obecnie ulgi finansowe – MK). Wzrost cen może też zwiększyć zasięg „energetycznego ubóstwa”, które już obecnie powoduje w Wielkiej Brytanii śmierć prawie 3 tysięcy osób rocznie.

Nierealne plany

Unia Europejska przyjęła program „20-20-20” (obniżenie do roku 2020 emisji gazów cieplarnianych o 20 proc., zwiększenie o 20 proc. udziału nośników odnawialnych i zmniejszenie zużycia energii o 20 proc.). Wielka Brytania skorygowała ten program, w którym udział nośników odnawialnych ma zostać zwiększony o 15  proc. W myśl raportu to jednak nie polityka energetyczna, ale drastyczna przebudowa całej gospodarki.

Taki plan – ocenia raport – jest zarówno bardzo ambitny (w języku angielskim oznacza to w tym kontekście, że jest oderwany od realiów – MK) i ma nadzwyczaj małą szansę spełnienia. Oderwanie od realiów wynika zarówno z powodu ograniczeń potencjału wykonawczego, rosnących oporów społeczności lokalnych, wyczerpywania się liczby dobrych miejsc na budowę elektrowni wiatrowych na lądzie, jak i warunków atmosferycznych, z powodu których prace na Morzu Północnym przy budowie farm wiatrowych można prowadzić tylko przez około 120 dni w roku. Oznacza to, że po to, aby zrealizować rządowe plany uzyskania 18 GW z morskich farm wiatrowych, od dziś do roku 2020, każdego z tych dni trzeba by oddawać do użytku 5 turbin.

Według autorów raportu ASI, nierealne jest też osiągnięcie docelowej wielkości produkcji energii z elektrowni wiatrowych. Rządowe plany zakładają, że wyniesie ona 30-35 proc. wielkości nominalnej. Elektrownie te dostarczają jednak przeciętnie jedynie 28,5 proc.

Wątpliwa realność planów rozwoju energetyki wiatrowej nie przekłada się jednak na stosunek do niej ze strony społeczeństwa. Według sondażu przeprowadzonego przez firmę YouGov pod koniec listopada 2011, aż 74 proc. Brytyjczyków domaga się rozwijania energetyki słonecznej, co przy angielskiej a zwłaszcza szkockiej pogodzie nie da się nawet nazwać optymizmem. Rozwój energetyki wiatrowej popiera jednak już tylko 56 proc. ogółu społeczeństwa, a w jednym i drugim przypadku największymi entuzjastami tych technologii energetycznych są zwolennicy Partii Liberalno-Demokratycznej i młodzież. Co ciekawe, dotowanie energetyki wiatrowej popiera więcej, bo 60 proc. społeczeństwa.

Za budowa nowych elektrowni jądrowych, dla których już wyznaczono 8 lokalizacji, opowiada się 35 proc. respondentów, elektrowni opalanych węglem – 16 proc., a ropą – 10 proc. Z niezrozumiałych względów, w sondażu tym nie uwzględniono elektrowni opalanych gazem.

Nie zapomnieć o węglu

Szczególnie ważne dla Polski jest stwierdzenie w raporcie Adam Smith Institute, iż Wielka Brytania nie może pozwolić sobie na zignorowanie możliwości zbudowania nowych elektrowni opalanych węglem ani też wdrożenia na skalę przemysłową podziemnej gazyfikacji węgla.

Wielkie zasoby węgla zarówno w Wielkiej Brytanii, jak i w innych krajach europejskich mogą bowiem wnieść wkład w zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego na długie lata, ale racjonalne argumenty niekiedy w ogóle nie trafiają do przekonania.

>czytaj też: Prognozy i zalecenia KE do 2050 r.

Autor jest korespondentem Obserwatora Finansowego w Londynie.

(CC BY-NC-SA mrwhitepatch)

Otwarta licencja


Tagi


Artykuły powiązane

Energetyczna rewolucja: czekają nas problemy czy świetlana przyszłość?

Kategoria: Analizy
Szybko rosnący udział odnawialnych źródeł w produkcji energii elektrycznej wywraca sektor energetyczny do góry nogami. Jedni wieszczą, że skończy się to katastrofą, wielkimi awariami zwanymi blackoutami. Inni mówią, że czeka nas świetlana przyszłość.
Energetyczna rewolucja: czekają nas problemy czy świetlana przyszłość?

Wiatr od morza

Kategoria: Analizy
Najlepsze na świecie warunki do budowy morskich elektrowni wiatrowych są na Bałtyku, Morzu Północnym, Żółtym i Wschodniochińskim – wynika z analiz Międzynarodowej Agencji Energii (IEA). Dla Polski to ogromna szansa, biorąc pod uwagę, że ten segment energetyki już rozwija się bardzo dynamicznie.
Wiatr od morza

Wspólnota bez węgla i stali

Kategoria: Analizy
Unijne hutnictwo jest pierwszą ofiarą polityki klimatycznej Unii Europejskiej. Od zeszłego roku produkcja spada. Jednocześnie rośnie import stali spoza UE – z krajów, gdzie nie ma obciążeń finansowych wynikających z polityki klimatycznej.
Wspólnota bez węgla i stali