Dlaczego Polska powinna jak najszybciej uruchomić instalacje demonstracyjne czystych technologii węglowych

Dlaczego Polska powinna jak najszybciej uruchomić instalacje demonstracyjne czystych technologii węglowych
Fot. Adobe Stock. Data dodania: 20 września 2022

To, że w ostatnich latach następuje znaczne ocieplenie klimatu nie jest praktycznie przez nikogo kwestionowane. Wiele zależy jednak od zastosowanej skali czasowej.

Naukowcy pokazują, że licząc w tysiącach lat zbliżamy się do okresu kolejnego ochłodzenia, a nawet kolejnej epoki lodowej, co wynika głównie z cykliczności zmian promieniowania słonecznego, czy też niewielkich zmian orbity Ziemi. Gdy natomiast zastosujemy skalę liczoną w dziesiątkach lat to obserwujemy szybki wzrost temperatury globalnej mający swe skutki w topieniu powłok lodowych, podnoszeniu poziomu globalnego oceanu, czy też natężeniu niekorzystnych zjawisk pogodowych.

Naukowcy są zgodni, że niesie to wielkie zagrożenia dla wielu regionów świata, a dla Polski oznacza coraz to większe kłopoty z dostępem do wody i stepowienie. Jesteśmy świadkami dyskusji, czy obserwowane obecnie ocieplenie klimatu jest spowodowane działaniami człowieka. Większość naukowców jest zdania, że jest ono wynikiem olbrzymich emisji gazów cieplarnianych, głównie CO2, które są skutkiem uprzemysłowienia dokonanego w ostatnim stuleciu.

Takie wnioski prezentuje raport opublikowany przez IPCC (Międzyrządowy Zespół do spraw Zmian Klimatu), który wzywa do szybkich działań niezbędnych dla powstrzymania zmian klimatu. Część naukowców podnosi jednak fakty istnienia wielu okresów ocieplenia klimatu zanotowanego w minionych epokach, z pewnością dokonanych bez udziału człowieka, czy też niepełnej korelacji wykresów temperatury i stężenia CO2 szacowanych w skali tysięcy lat. Nie należy tutaj oczekiwać żadnego konsensusu. W sytuacji niedoskonałości badań paleoklimatycznych i obecnych modeli numerycznych pogody (ciągle trudno nam przewidzieć pogodę w horyzoncie np. trzech dni) dyskusja ma raczej charakter akademicki i takim by pozostała, gdyby nie wejście polityków.

Teza o wpływie gazów cieplarnianych na ocieplenie stała się jednym z motorów polityki energetyczno-klimatycznej UE, uchwalonej w grudniu 2008, polegającej na wprowadzeniu pakietu 3x20 obejmującego m.in. obowiązek redukcji emisji CO2 w UE do roku 2020 o 20%. Europa nie kryje, że poza próbą ratowania klimatu celem tej polityki są też korzyści gospodarcze. Chcemy stać się liderem w rozwoju technologii niskoemisyjnych, co poprzez sprzedaż na rynku globalnym pozwoli europejskim przedsiębiorstwom zrekompensować olbrzymie koszty wprowadzenia nowych technologii. Nie bez znaczenia jest również fakt, że wspólna polityka energetyczna i prowadzenie wspólnych inicjatyw technologicznych dla gospodarki niskowęglowej (low-carbon economy) stanie się istotnym spoiwem integrującym kraje członkowskie UE. Polska podpisała się pod porozumieniem i stąd wynikają określone konsekwencje.

Biorąc pod uwagę, że jesteśmy jednym z największych emitentów CO2 w UE (386 mln ton rocznie) oraz że jesteśmy prawie całkowicie (w 95%) uzależnieni w produkcji energii elektrycznej od spalania węgla, europejska polityka energetyczno-klimatyczna zmierzająca do gospodarki niskowęglowej jest niekorzystna dla Polski, bo oznacza znaczne obciążenia finansowe. Jest wielką zasługą naszego rządu, że w grudniu 2008 udało się uzmysłowić Europie naszą specyfikę i wynegocjować pewne derogacje do roku 2020 i uzyskać zapewnienia solidarnej pomocy we wprowadzaniu pakietu.

Dla Polski nadchodzą czasy kompleksowej przebudowy energetyki, wprowadzenia energii nuklearnej, znaczącego zwiększenia odnawialnych źródeł energii, wprowadzenia technologii CCS i silnego ograniczenia energetyki opartej na węglu w całkowitym bilansie energetycznym Polski. Scenariusze potencjału redukcji emisji CO2 opracowane przez McKinsey&Company pokazują możliwości redukcji sięgające 236 mln ton CO2 do roku 2030 (czyli 31% w stosunku do roku 2005) uzyskane przy kosztach inwestycji wartości 92 mld euro. Na dodatek prawie połowa naszych elektrowni wymaga pilnych inwestycji odtworzeniowych. Wielkie inwestycje są też potrzebne dla odbudowy systemu sieci przesyłowych. Koszty transformacji sektora elektroenergetycznego w nadchodzącym dwudziestoleciu w oszacowaniu prof. K. Żmijewskiego mogą sięgać 10 mld euro rocznie. To olbrzymie kwoty. Co więcej nieuchronny wzrost kosztów produkcji i cen energii elektrycznej spowoduje dodatkowe efekty ucieczki z Polski sektorów energochłonnych i obniżenie konkurencyjności naszej gospodarki.

Wiele z tych problemów zostało poruszonych na ostatniej światowej konferencji klimatycznej COP15 w Kopenhadze. Na tle innych krajów okazało się, że polityka europejska jest bardzo restrykcyjna, a może zostać jeszcze bardziej zaostrzona, gdyż wiele wpływowych środowisk politycznych i społecznych w krajach członkowskich UE chce jeszcze bardziej znaczącego obniżenia unijnych emisji CO2, np. Friends of the Earth Europe postulują redukcje o 40% do 2020 roku (zamiast obecnych 20%), a o 90% do 2050 roku. Rozważane jest też wprowadzenie dopuszczalnego wskaźnika poziomu emisji EPS w wielkości 350 kg CO2/MWh co praktycznie wyeliminuje tradycyjne elektrownie zasilane węglem (elektrownie węglowe emitują ok. 1000 kg CO2/MWh).

Możemy się niepokoić, gdyż często widać prymat polityki nad ekonomią, brak jest równoległego spojrzenia na bezpieczeństwo energetyczne, brak wyczulenia dla sytuacji krajów z silnie nawęgloną gospodarką, a negocjacje są prowadzone z pozycji siły. Pomimo naszych zastrzeżeń, należy mieć jednak świadomość nieuchronności wdrażania polityki energetyczno-klimatycznej. Kolejne regulacje są konsekwentnie wprowadzane. Obowiązuje już dyrektywa o geologicznym składowaniu CO2, a przygotowywana jest obecnie dyrektywa dla europejskiego systemu handlu emisjami ETS, która stworzy ramy ekonomiczno-organizacyjne dla ograniczania emisji w sektorze energetycznym.

Podsumowując, prowadzona obecnie polityka UE zmierzająca do „dekarbonizacji” gospodarki przynosi olbrzymie wyzwania i zagrożenia dla Polski. Jak należałoby w takiej sytuacji postępować? Jak zagrożenia przekuć na realistyczne cele lub nawet szanse dla naszej gospodarki? W zakresie uzależnienia od węgla jest tylko jeden sposób – rozwój i wprowadzenie czystych technologii węglowych (CTW). Wielkim orędownikiem takiej ścieżki rozwoju jest Przewodniczący Parlamentu Europejskiego – prof. Jerzy Buzek. CTW obejmują m.in. technologie naziemnego i podziemnego zgazowania węgla, spalania węgla w tlenie, produkcji syntetycznych paliw gazowych i ciekłych (CTG, CTL), produkcji wodoru (CTH) i wyłapywania CO2 ze spalin.

UE wybrała z powyższego katalogu trzy grupy technologii: post-combustion, spalanie w tlenie i zgazowanie naziemne, które uzupełniono o technologie separacji, czyszczenia, transportu i podziemnego składowania CO2. Pakiet ten określany jest nazwą Carbon Capture and Sequestration (CCS). Dla udokumentowania możliwości komercyjnego wdrożenia technologii CCS i osiągnięcia zakładanych wielkości redukcji emisji CO2 uruchomiono europejski program flagowy - CCS Demonstration Programme, który do 2015 roku ma wesprzeć budowę do 12 obiektów demonstrujących technologie CCS.

Polska zgłosiła do konkursu dwa obiekty: instalację w PGE Elektrowni Bełchatów na nowym bloku 858 MWe oraz zeroemisyjny kompleks energetyczno – chemiczny o mocy 309 MWe realizowany przez ZAK i PKE w Kędzierzynie. Inwestycje zostały wybrane przez Ministerstwo Gospodarki tak, aby przetestować na nich jak najwięcej składowych technologii przerobu węgla oraz sposobów wychwytu i składowania CO2. Dzięki wielkiej komplementarności projektów będziemy mogli zdobyć własne doświadczenia w zakresie: podstawowej technologii wychwytu – post-combustion (Bełchatów, B) i pre-combustion (Kędzierzyn, K); zastosowania do przebudowy (retrofit) istniejących bloków (B) i budowy nowych (K); zastosowania różnego paliwa – węgla brunatnego (B) i kamiennego (K); współspalania biomasy (K); sekwestracji CO2 w głębokich solankach (B) i wyczerpanych złożach gazu (K); transportu CO2 rurociągiem na duże odległości (K); sekwestracji chemicznej (K) i produkcji syntetycznych paliw (K). Dla realizacji projektów CCS w Polsce należy także zbudować odpowiednie ramy ekonomiczne, organizacyjne i prawne oraz uzyskać akceptację społeczną. PGE Bełchatów ma już zapewnione finansowanie części inwestycji w wysokości 180 mln euro. Kolejne konkursy na dofinansowanie odbędą się najprawdopodobniej w 2010 i 2012 roku.

Musimy pamiętać, że natura wyposażyła nas w największe w Europie lądowe zbiorniki solankowe w porowatych utworach mezozoiczno-permskich, które teoretycznie mogłyby posłużyć na składowanie 90 mld ton CO2. Musimy mieć pewność, że będą one całkowicie bezpieczne. Przetestowanie i wdrożenie w Polsce z sukcesem technologii CCS do roku 2015 znacząco przyspieszy budowę kolejnych instalacji CCS w naszych elektrowniach, a więc w konsekwencji pozwoli na uniknięcie płacenia miliardowych „kar” za zanieczyszczenie powietrza.

Kluczowe jest zdobycie własnych wiarygodnych danych porównawczych dotyczących kosztów przebudowy lub budowy nowych bloków w jednej z trzech technologii CCS z kosztami energii odnawialnej lub nuklearnej, co pozwoliłoby na optymalizację strategii przebudowy energetyki. Podczas inwestycji będą rozwijane nasze własne technologie na których będzie można w przyszłości zarobić. Nawet w przypadku nie w pełni satysfakcjonujących rezultatów, będziemy mieli silniejsze argumenty w negocjacjach, które pozwolą wydłużyć okresy dostosowawcze lub uzyskać większą pomoc z poziomu UE.

Niechęć do węgla w UE spowodowała, że w Europie zaniedbano rozwoju radykalnej technologii podziemnego zgazowania węgla (UCG), która może się okazać przełomową dla redukcji emisji CO2 i uzyskania taniej energii. Technologia UCG jest obecnie rozwijana w Australii (Bloodwood Creek, Chinchilla, Kingaroy), Chinach (Wulanchabu, Xuzhou, Tangszan, Xinwen, Xiyang), Uzbekistanie (Angren), Południowej Afryce (Majuba), Rosji, Indiach i Kanadzie (Swan Hills). Polska może stać się liderem tej technologii, gdyż mamy możliwość uruchomienia pilotażowej instalacji w otworowej technologii Super Daisy Shaft (SDS), uważanej za najnowocześniejszą na świecie.

Autor technologii podziemnego procesowania węgla, prof. Bohdan Żakiewicz, posiada kilkadziesiąt patentów i uzyskał wiele prestiżowych międzynarodowych nagród. Za swój dorobek w dziedzinie technologii energetycznych jest obecnie mianowany przez światowe organizacje na kandydata do Nagrody Nobla. Metoda SDS polega na wprowadzeniu w pokład węglowy z jednego centralnego szybu (SDS) kilkudziesięciu specjalnych rur operacyjnych odwijanych z bębna, które są wprowadzane w otwory wykonane przez specjalistyczne turbiny dla szybkich wierceń horyzontalnych.

W takim podziemnym georeaktorze wytwarza się przesuwającą się koncentrycznie wokół SDS „ścianową” strefę ściśle kontrolowanego procesowania węgla. Metoda SDS jako jedyna na świecie pozwala na odbiór rurami z georeaktora dwóch strumieni energii – chemicznej (gaz syntezowy) i cieplnej. Z 4 km2 podziemnego reaktora (25 lat eksploatacji) można uzyskać 50 MWe oraz 1 mld m3 gazu syntezowego rocznie. Przygotowania do pilotażu prowadzone są na Górnym Śląsku. Najważniejsze są wyliczone przez autorów parametry ekonomiczne i technologiczne (podobne parametry są potwierdzane przez światowe laboratoria): koszt gazu syntezowego jest 5-6 razy niższy niż gazu ziemnego, koszt wodoru jest 20 razy tańszy od wodoru uzyskiwanego z gazu ziemnego, a całkowita sprawność energetyczna może sięgnąć 80% (obecne bloki energetyczne mają 30-40% sprawności).

Już sam proces podziemnej pirolizy węgla pozwala zredukować emisję CO2 o połowę do 500 kg CO2/MWh. Co więcej, dodatkowe zabiegi podziemnego współspalania biomasy, częściowej sekwestracji CO2, a także wykorzystania ciepła geotermicznego pozwoliłyby uzyskać poziom 200 -300 kg CO2/MWh, co postawiłoby Polskę w roli lidera redukcji emisji CO2. Dodatkowo, przy zastosowaniu geologicznej sekwestracji pozostałego CO2 moglibyśmy wypełnić wszystkie narzucone nam limity emisji. Tak więc technologia UCG daje nam szansę uzyskania taniej energii przy wypełnieniu restrykcyjnych zasad polityki klimatycznej. Co więcej, dzięki olbrzymim posiadanym zasobom węgla brunatnego i kamiennego, które mogłyby eksploatowane w technologii UCG, możemy na wiele stuleci zapewnić sobie bezpieczeństwo energetyczne.

Biorąc pod uwagę naciągające zagrożenia dla naszej gospodarki, ale też olbrzymie szanse, należy jak najszybciej uruchomić trzy instalacje demonstracyjne: CCS w Bełchatowie i Kędzierzynie oraz UCG na Górnym Śląsku. Wzorem UE i niektórych krajów członkowskich potrzebne jest wdrożenie Polskiego Programu Flagowego Czystych Technologii Węglowych na lata 2010-2015, który zapewniałby wsparcie polityczne, definiował ramy organizacyjno-prawne, określał pomoc finansową, redukowałby do minimum ryzyka i niepewność inwestycyjną. Polski Program Flagowy może pomóc obronić węgiel jako czyste źródło energii i co więcej zaoszczędzić na polityce klimatycznej dziesiątki miliardów euro. Niesie on też szansę uzyskania dla Polski pozycji światowego lidera w zakresie zgazowania węgla, zbudowania dźwigni rozwojowej dla naszej gospodarki i zapewnienia nam na wiele pokoleń bezpieczeństwa energetycznego.

Przeprowadzenie trzech inwestycji demonstracyjnych czystych technologii węglowych pozwoli nam rozwinąć własne technologie i zdobyć własne doświadczenia. Dzięki temu będziemy mogli zoptymalizować strategiczny program wymiany mocy energetycznych na niskoemisyjne oraz wprowadzić dywersyfikację wewnętrzną źródeł energii poprzez masową produkcję substytutu gazu ziemnego do zastosowań w energetyce, hutnictwie, chemii lub nawet motoryzacji. W wyniku realizacji programu możemy stać się globalnym specjalistą w dziedzinie zgazowania (naziemnego i podziemnego) węgla i procesów karbochemii. Polska może stać się wkrótce największym światowym producentem najczystszego nośnika energii - wodoru (głównego składnika gazu syntezowego), otwierając rynek zastosowań wodoru w komunikacji i rozwijając gospodarkę opartą o wodór. Wszystko wskazuje, że polityka klimatyczna pomogła nam znaleźć „polską Nokię”!
×

DALSZA CZĘŚĆ ARTYKUŁU JEST DOSTĘPNA DLA SUBSKRYBENTÓW STREFY PREMIUM PORTALU WNP.PL

lub poznaj nasze plany abonamentowe i wybierz odpowiedni dla siebie. Nie masz konta? Kliknij i załóż konto!

SŁOWA KLUCZOWE I ALERTY

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu

Podaj poprawny adres e-mail
W związku z bezpłatną subskrypcją zgadzam się na otrzymywanie na podany adres email informacji handlowych.
Informujemy, że dane przekazane w związku z zamówieniem newslettera będą przetwarzane zgodnie z Polityką Prywatności PTWP Online Sp. z o.o.

Usługa zostanie uruchomiania po kliknięciu w link aktywacyjny przesłany na podany adres email.

W każdej chwili możesz zrezygnować z otrzymywania newslettera i innych informacji.
Musisz zaznaczyć wymaganą zgodę

KOMENTARZE (0)

Do artykułu: Dlaczego Polska powinna jak najszybciej uruchomić instalacje demonstracyjne czystych technologii węglowych

NEWSLETTER

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu.

Polityka prywatności portali Grupy PTWP

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!