Transformacja energetyczna - wybór, czy wymóg
Transformacja energetyczna jest koniecznością, jest także szansą na rozwój gospodarczy, społeczny i technologiczny. O tym, jakie konkretnie korzyści może nam przynieść, co musimy zrobić, aby ją przeprowadzić, na jakim etapie jest Polska i jaką rolę pełni w tym zakresie edukacja, rozmawiamy z drem inż. Krzysztofem Bodzkiem z Katedry Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki Politechniki Śląskiej.
Panie doktorze, o tym, że transformacja energetyczna jest konieczna wie już chyba każdy. Proszę zatem powiedzieć, dlaczego musimy ją przeprowadzić?
Transformacja energetyczna w przestrzeni publicznej pojawiła się stosunkowo niedawno. Co prawda przez wiele lat mówiło się o transformacji klimatycznej, o ograniczeniu emisji CO2 i jego wpływie na środowisko. Jednak przez długi czas nie było technologii, która w sposób realny pozwoliłaby spełnić zamierzone cele. Oczywiście działania były, zwiększano sprawność źródeł energii, głównie elektrowni węglowych, stosowano coraz lepsze filtry, ograniczające emisję zanieczyszczeń. Jednak działania te dotyczyły wielkich elektrowni i elektrociepłowni, a problem tzw. niskiej emisji pozostał, co doskonale można zaobserwować w miesiącach zimowych, szczególnie na południu Polski.
Dopiero rozwój technologii spowodował, że każdy mógł włączyć się w proces transformacji zostając prosumentem, a w przyszłości elektroprosumentem. Pojęcie prosumenta jest znane, natomiast elektroprosument i związana z nim elektroprosumeryzacja, to koncepcja promowana przez wieloletniego wykładowcę Politechniki Śląskiej profesora Jana Popczyka. Podstawą tej koncepcji jest wykorzystanie energii elektrycznej we wszystkich dziedzinach gospodarki, ze względu na jej bardzo wysoką efektywność energetyczną.
Elektroprosumeryzacja może być podstawą udanej transformacji i doprowadzić do ograniczenia zużycia energii pierwotnej, czyli zapotrzebowania na surowce energetyczne w postaci paliw kopalnych oraz surowców krytycznych, które są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania gospodarki. Obecnie Unia Europejska zidentyfikowała 34 takie surowce, z czego 17 trafiło na listę surowców strategicznych. Są to m.in. lit, kobalt, mangan czy miedź. Dlatego nie można ograniczyć transformacji energetycznej, jako globalnego trendu, jedynie do zmiany źródeł energii. Konieczna jest zmiana sposobu zaspokajania wszystkich potrzeb.
Energia pochodząca z OZE (Odnawialne Źródła Energii), stała się tańsza od tej pozyskiwanej z paliw kopalnych, dlatego prędzej czy później transformacja i tak nastąpi. Jeżeli Polska pozostanie bierna, to stanie się skansenem Europy z drogą energią, a przez to niekonkurencyjnym przemysłem, często bez możliwości eksportu produktów, ponieważ będą one dodatkowo obarczone wysokim śladem węglowym.
Jest jeszcze jedno, bardzo istotne niebezpieczeństwo. Jeśli w dalszym ciągu będziemy opóźniać transformację, to w końcu znajdą się globalne korporacje, które przeprowadzą ją za nas, a zyski zamiast wspierać krajowe innowacje, powędrują za granicę.
Dlaczego należy przeprowadzić transformację? Ponieważ możemy rzeczywiście ograniczyć wpływ emisji CO2 na środowisko i polepszyć jakość życia, stworzyć nowoczesne miejsca pracy, zmniejszyć uzależnienie od importu paliw kopalnych oraz zwiększyć konkurencyjność polskich produktów.
Na jakim etapie jest Polska? Nasza energetyka jest przecież w głównej mierze oparta na węglu.
Niestety to prawda. Polska dopiero rozpoczyna swoją transformację, co powoduje wiele problemów, a my, zamiast być w czołówce innowacji, podążamy za resztą Europy i Świata. Na szczęście powoli się to zmienia i można powiedzieć, że transformacja jest możliwa, czego przykładem jest coraz większa liczba instalacji fotowoltaicznych. Inwestycje w tym zakresie, wspierane np. programem „Mój prąd”, pozwoliły na osiągnięcie ponad 17 GW mocy w instalacjach fotowoltaicznych. Co więcej, 95 % instalacji to instalacje niezależne od energetyki zawodowej, a prawie 60 % to mikroinstalacje prosumenckie.
Ostatni rok był również wyjątkowy, ponieważ udział węgla w produkcji energii elektrycznej w porównaniu z 2022 rokiem, spadł o 9 punktów procentowych i wyniósł niecałe 64 %. Dane te pokazują, że mimo początkowej opieszałości, transformacja rozpoczęła się i nabiera rozpędu.
Jak powinna przebiegać transformacja energetyczna? Na jakich źródłach energii powinna się opierać i w jakim stopniu?
To jedno z bardzo trudnych pytań. Obecnie dominują dwa modele transformacji. Pierwszy to model centralny, czyli taki, w którym produkcja energii opiera się na wielkoskalowych źródłach OZE, zastępujących obecne elektrownie węglowe. Drugi to model energetyki rozproszonej, w szczególności koncepcja elektroprosumeryzmu, w którym dominują źródła dopasowane do lokalnych potrzeb.
Model centralny ma tę przewagę, że łatwiej jest go zorganizować i nim zarządzać. Mamy tu stosunkowo małą liczbę źródeł wytwórczych, głównie farm fotowoltaicznych i farm wiatrowych. Jednak taka koncentracja powoduje konieczność bardzo dużej rozbudowy sieci przesyłowych i dystrybucyjnych. Ogranicza również rolę odbiorców energii – celowo nie używam tutaj określenia prosumentów – w kształtowaniu rynków energii. Jest to model, w którym, w dużym uproszczeniu, energia płynie od wielkich elektrowni do każdego odbiorcy.
W modelu elektroprosumenckim, odwraca się obecny sposób funkcjonowania systemu elektroenergetycznego, czyli maksymalizuje się autokonsumpcję (wykorzystanie energii elektrycznej produkowanej we własnych źródłach i na swoje potrzeby) na każdym poziomie. Model ten wymaga jednak zmiany prawa. Tego typu regulacje już powstają. W ustawie o odnawialnych źródłach energii pojawiała się koncepcja najpierw klastrów i spółdzielni energetycznych, a w ostatniej nowelizacji, również wspólnot energetycznych, których celem jest maksymalizacja wykorzystania lokalnych zasobów, budowa źródeł energii możliwie blisko odbiorców, a w rezultacie rozwój spółdzielczości.
Podstawowymi źródłami energii elektrycznej będą źródła fotowoltaiczne, elektrownie wiatrowe, zarówno na lądzie, jak i na morzu oraz elektrownie biogazowe, wspomagane magazynami. Natomiast szczegółowy udział poszczególnych technologii pozostawiam otwarty, chociaż istnieje wiele publikacji na ten temat. Można przyjąć, że to rynek i potrzeby powinny kształtować strukturę wytwórczą.
Jeśli mielibyśmy się opierać na OZE, to jak zapewnić sobie energię w różnych okresach np. gdy nie ma słońca czy wiatru?
Zanim odpowiem na to pytanie, pozwolę sobie przypomnieć sytuację sprzed dwóch lat. Przez uzależnienie Polski od importu surowców energetycznych i sytuację geopolityczną musieliśmy mierzyć się z rosnącymi cenami energii i z tym, że może jej po prostu zabraknąć. Czy wobec tego obecny system gwarantuje nam bezpieczeństwo energetyczne?
Wracając do pytania, jak zapewnić sobie energię w różnych okresach pogodowych? Jest to bardzo często popełniany tzw. błąd poznawczy, w szczególności, jeżeli próbuje się zapewnić potrzeby energetyczne jedynie za pomocą energii elektrycznej, pochodzącej z elektrowni fotowoltaicznych czy wiatrowych. Gdyby pozostawić tylko te dwie technologie, to rzeczywiście będą chwile, w których będziemy mieli dużą nadwyżkę produkcji i chwile, w których zmierzymy się z deficytem.
Jednak transformacja obejmuje szereg działań, w tym efektywność energetyczną, zarówno w zapotrzebowaniu na energię elektryczną, jak i ciepło, wykorzystanie elektrowni biogazowych do zapewnienia lokalnego bilansowania, magazynów energii elektrycznej, wodoru, ciepła, systemów zarządzania energią itd. To także aktywny udział Polski w europejskim jednolitym rynku energii elektrycznej. Ten „róg obfitości” daje możliwość, nie tylko zbilansowania całego systemu elektroenergetycznego w każdej godzinie. Dostępne są artykuły, raporty i opracowania, które jednoznacznie pokazują, że nie tylko Polska, ale cała Europa może być zasilana wyłącznie energią elektryczną pochodzącą ze źródeł OZE i to uwzględniając zapotrzebowanie na energię elektryczną dla pomp ciepła i samochodów elektrycznych.
Transformacja energetyczna to nie tylko zamiana gospodarki, ale także zmiana stylu życia. Co musi się zmienić?
Przede wszystkim należy zwiększyć świadomość całego społeczeństwa. Analogiczny proces miał miejsce kilka lat temu i odnosił się do transformacji klimatycznej. Obecnie świadomość w aspekcie wpływu człowieka na środowisko jest całkiem wysoka. Jednak jej budowanie trwało wiele lat, a inicjatywy takie jak np. Alarm Antysmogowy, przyczyniły się do tego, że o zmianach klimatycznych rozmawia się już na każdym stopniu kształcenia. Zdobywana wiedza i nawyki przekładają się na faktyczne działania.
Transformacja energetyczna nie jest jeszcze tak mocno zakorzeniona w świadomości społeczeństwa. Brak długofalowych planów, chaos informacyjny, wynikający często ze szczątkowej wiedzy, spowodowały, że istnieje wprawdzie przekonanie, co do konieczności przeprowadzania tej transformacji, jednak brakuje powszechnej wiedzy jak to zrobić.
Mimo wszystko zmiany nadchodzą. Planowane są taryfy dynamiczne, magazyny energii tanieją, rozwijane są systemy zarządzania energią. Rośnie również świadomość społeczeństwa, iż źle dobrana instalacja fotowoltaiczna czy pompa ciepła, nie pozwoli na efektywną pracę i może dodatkowo spowodować problemy z siecią elektroenergetyczną. Dobrym motywatorem do zmiany myślenia o energii jest także rosnąca jej cena. Jeżeli zmienia się myślenie, jest to pierwszy krok do tworzenia nowych rozwiązań i kształtowania rynków urządzeń i usług, a w konsekwencji zmiana stylu życia.
Aby przeprowadzić transformację, konieczne jest wykształcenie kadr, jakie są potrzeby w tym zakresie?
Potrzeby są ogromne, ponieważ transformacja energetyczna prowadzi do tworzenia nowych rynków pracy i obejmuje całą gospodarkę. Potrzebni są inżynierowie, ekonomiści, prawnicy, ale również socjologowie. Dopiero interdyscyplinarność działań pozwala na wykorzystanie transformacji jako szansy na realne ograniczenie wpływu człowieka na środowisko. Szacunki są różne, ale mówi się o co najmniej 500 tys. nowych miejsc pracy w Polsce.
Identyfikowane są obecnie zawody kluczowe dla przeprowadzania transformacji. Tworzone są podstawy tzw. „zielonych kompetencji”, które pozwolą na ukierunkowanie całego szkolnictwa. Jest to jednak proces, który będzie trwał kilka lat, a osoby z wysokimi kompetencjami potrzebne są już teraz.
Bardzo ważną rolę w budowaniu kompetencji powinny odegrać uczelnie. Mogą one kształcić kadry już teraz. Jednym ze sposobów zdobywania wiedzy są studia podyplomowe, które bardzo często ukierunkowane są również na zdobycie praktycznych umiejętności. Politechnika Śląska w ramach konsorcjum z Zachodniopomorskim Uniwersytetem Technologicznym oraz firmą ENERGO-COMPLEX, będzie promować dobre praktyki i rozwiązania dedykowane osobom, które chcą nabyć kompetencje z szeroko rozumianej transformacji energetycznej. Konsorcjum to, pod nazwą „Akademia Transformacji Energetycznej”, zrzesza środowisko naukowe i przemysłowe. Jednym z jej celów jest utworzenie studiów podyplomowych: Transformacja Energetyczna. Studia realizowane będą jednocześnie na Politechnice Śląskiej i Zachodniopomorskim Uniwersytecie Technologicznym, przy wsparciu merytorycznym osób z przemysłu.
Jaki byłby koszt transformacji energetycznej? I w jakim okresie należy ją przeprowadzić?
Szacuje się, że koszt transformacji może wynieść do 2 bln złotych w ciągu najbliższych 30 lat. Kwota ta może wydawać się nierealna, należy ją jednak skonfrontować z liczbami dotyczącymi importu paliw kopalnych. W 2022 roku Polska wydała na import paliw kopalnych ponad 200 mld złotych, czyli 10 % budżetu planowanego na całkowitą transformację i uniezależnienie się od importu.
Przez lata mówiło się, że paliwa kopalne są gwarantem bezpieczeństwa energetycznego i niezależności. Jednak ta „niezależność” kosztuje każdego z nas niezwykle dużo, a zyski nie trafiają do polskich firm, ale zagranicznych korporacji.
Należy zadać pytanie: czy stać nas zatem na odkładanie transformacji i wydatek gigantycznych kwot na import paliw kopalnych? Czy warto w ten sposób, w dużej mierze, wspierać kraje, które nie są demokratyczne, nie mając gwarancji ciągłości dostaw?
Transformacja powinna być przeprowadzona tak szybko, jak to możliwe. Każdy rok opóźnień bardzo dużo kosztuje, jednak są to „tylko” koszty. Znacznie bardziej niebezpieczne jest to, że polski przemysł przestaje być konkurencyjny, a to może spowodować zapaść całej krajowej gospodarki.
tekst: Jolanta Skwaradowska
zdjęcia: Maciej Mutwil
Tekst pochodzi z Biuletynu 3 (363) 2024
