Klimat, energetyka i węgiel

Dzisiaj dyskutujemy o górnikach mając na względzie strajk i podpisane porozumienie. Zapominamy, że przyczyną oczekiwanych zmian w górnictwie i energetyce są postępujące zmiany klimatyczne. Klimatolodzy oceniają, że jeżeli nie powstrzymamy emisji gazów cieplarnianych, w krótkim czasie doprowadzi to do nieodwracalnych zmian klimatycznych, które będą katastrofalne dla Świata.

Z tego punktu widzenia skutki finansowe czy gospodarcze czyli kryzys w niektórych branżach, regionach czy państwach, jak by to źle nie brzmiało ma trzeciorzędne znaczenie. Dlatego Polska powinna wspierać wszystkie działania służące ochronie klimatu, a nie być hamulcowym. Świat, Europa i Polska powinni podjąć szereg działań administracyjnych i rynkowych w celu ograniczenia emisji gazów cieplarnianych. Do działań administracyjnych zaliczam: sterowanie ceną za emisję co2, dotacje wspierające powstawanie źródeł energii bez emisyjnych, finansowanie badań zwiększających efektywność produkcji energii i jej magazynowania. Ich efektem powinno być obniżenie kosztów produkcji prądu ze źródeł odnawialnych poniżej kosztów produkcji energii z paliw kopalnych. Dalej sprawę załatwią procesy rynkowe.

Kluczem są przekształcenia w energetyce zarówno tej zawodowej jak i rozproszonej. Kolejność wykorzystywania źródeł energii przez system elektroenergetyczny powinien być następujący: fotowoltaika, elektrownie wiatrowe, energetyka wodna, geotermia, pompy ciepła, magazyny energii, energia jądrowa, spalanie biomasy, spalanie odpadów, spalanie gazu i spalanie węgla.

Najbardziej perspektywiczna wydaje się fotowoltaika z dwóch powodów po pierwsze dzisiejsze panele mają sprawność około 20% czyli istnieje jeszcze duża rezerwa w zakresie podniesienia sprawności, po drugie w związku nowymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi maleje koszt produkcji paneli. Aby zwiększyć produkcję energii elektrycznej w systemie prosumęckim należy utrzymać dotacje, umożliwić korzystanie z tego systemu spółdzielniom mieszkaniowym i wspólnotom mieszkaniowym, wprowadzić przepis, że w nowo budowanych budynkach dach ma być albo z roślinnością albo z fotowoltaiką i zmienić przepisy prosumenckie tak aby, po rocznym rozliczeniu energii elektrycznej nadwyżkę można było do sieci sprzedać, a nie oddać za darmo. Spowoduje to wzrost mocy średniej instalacji prosumęckiej.

Największe pola do rozwoju energetyki wiatrowej widzę w turbinach wiatrowych umieszczonych w morzu oraz na terenach przemysłowych i po przemysłowych.

Ze względu na wymogi ochrony środowiska uważam, że są ograniczone możliwości budowania nowych dużych zbiorników wodnych. Tam gdzie to jest możliwe trzeba rozważyć budowę drugiego zbiornika za tym podstawowym, co stworzy Zespół elektrowni wodnej i szczytowo pompowej tak jak planowano zespół Włocławek Nieszawa. Można też modernizować istniejące hydroelektrownie co się dzieje.

Polska należy do krajów zasobnych w wody geotermalne. Wielkość zasobów według jednostek umownych starcza na pokrycie wszystkich potrzeb energetycznych Polski ze sporym naddatkiem. Technologia dla celów grzewczych istnieje i jest wykorzystywana. Dla wód gorących to są wymienniki ciepła dla wód ciepłych mogą być stosowane pompy ciepła. Nie ma jeszcze sprawdzonej technologii do przetworzenia wód geotermalnych o niskiej temperaturze w prąd elektryczny, chociaż pewne możliwości stwarza technologia ORC. Dlatego moim zdaniem trzeba przeznaczyć środki publiczne na badania w tym zakresie.

Pompy ciepła dają możliwość taniego ogrzewania budynków indywidualnych jak i budynków wielo mieszkaniowych. W skojarzeniu z fotowoltaiką daje to możliwość bez emisji co2 ogrzewania mieszkań. Są prowadzone próby, aby ciepło systemowe otrzymywać z dużych pomp ciepła. Zastosowanie pomp ciepła nie tylko ogranicza emisję co2, ale także wyklucza niską emisję pyłów i dymów. Szerokie zastosowanie pomp ciepła ogranicza wysoki koszt inwestycji. Ponieważ jest to bardzo dobre rozwiązanie państwo powinno je bardzo silnie wspierać modyfikując obecny system wspierania, w taki sposób aby składał się z trzech elementów: doractwa, dotacji i kredytu. Jeżeli klient bierze kredyt to koszty obsługi kredytu i pompy ciepła powinne być niższe od wcześniej ponoszonych kosztów na ogrzewanie. Relacja dotacji do kredytu musi zależeć od dochodów na członka rodziny. Trzeba też zlikwidować dotacje na inne typy ogrzewania. Gdyby taki system pomocy udało się wprowadzić wszystkie w tym bardzo biedne rodziny mogłyby przejść na nowoczesny system ogrzewania swoich budynków bez zwiększenia bieżących wydatków. Byłoby to z korzyścią dla jakości powietrza w Polsce i dla klimatu na Świecie.

Ponieważ OZE jest bardzo niestabilnym źródłem prądu zależącym od pogody oraz w polskim systemie elektro energetycznym występują w ciągu doby dwa szczyty zapotrzebowania na energię elektryczną o godzinach 11 i 18, potrzebne są bloki, elektrownie szczytowe i magazyny energii. Dzisiaj tą rolę spełniają elektrownie węglowe, gazowe i szczytowo pompowe. Zaczynają wchodzić magazyny akumulatorowe. Dzisiaj znane i sprawdzone są następujące systemy magazynowania energii: akumulatorowe, elektrownie szczytowo pompowe, elektroliza wodoru i skraplanie powietrza. Możliwe i zasadne jest tworzenie magazynów u odbiorców indywidualnych jak i u producentów i dystrybutorów energii. Magazynowanie o odbiorców indywidualnych przede wszystkim prosumentów złagodzi szczyty energetyczne i przyniesie korzyści finansowe i eksploatacyjne dla właścicieli. Ponieważ należy się spodziewać zwiększenia źródeł OZE w miksie energetycznym to powinna także rosnąć pojemność i moc zawodowych magazynów energii. Wydaje się, że bardzo dobrym miejscem do budowy dużych magazynów są istniejące elektrownie węglowe często pracujące pełną mocą tylko w czasie szczytów. Likwidacja najmniej efektywnych bloków i wstawienie w to miejsce magazynów energii spowoduje, że pozostałe będą pracowały z większą efektywnością, a elektrownia nie straci dochodów z rynku mocy. Koszt wybudowania takiego magazynu będzie niższy niż normalnie ponieważ część potrzebnej infrastruktury jest w każdej elektrowni. Takie budowanie magazynów umożliwi płynne przechodzenie z bloków węglowych na OZE. Z tych powodów należy wspierać finansowo budowę magazynów energii, a także objąć rynkiem mocy farmy wiatrowe i fotowoltaiczne. Będzie to je skłaniało ich właścicieli do budowy magazynów energii.

Energia jądrowa nie emituje gazów cieplarnianych, ale awaria może spowodować skażenie promieniotwórcze. Są w Polsce wyznaczone dwa miejsca gdzie mogą powstać duże elektrownie jądrowe. Jednocześnie pojawiły się nowe możliwości w energetyce jądrowej. Są to małe bloki o mocy od 15 do 200 MW. Wymagają one znacznie mniejszych stref ochronnych, buduje się je szybciej i taniej. Możliwe, że w miejsce istniejących bloków węglowych w istniejących elektrowniach i elektrociepłowniach można by postawić nowe małe bloki jądrowe adekwatne do konkretnych warunków. Trzeba sprawdzić czy opisany wyżej rozwój technologii produkcji i magazynowania prądu plus spalanie biomasy i odpadów pozwoli na wyeliminowanie wszystkich bloków węglowych bez konieczności budowy wielkich elektrowni jądrowych.
Ponieważ proces tworzenia biomasy wymaga pobierania dwutlenku węgla z powietrza, dlatego przyjmuje się że spalanie biomasy nie emituje gazów cieplarnianych. Ze względu na wysoki koszt transportu kotły biomasowe powinny być blisko miejsc występowania w dużych ilościach biomasy.
Spalanie odpadów jest także działaniem korzystnym dla klimatu ponieważ składowanie odpadów lub ich kompostowanie powoduje powstawanie metanu, który jest gazem kilkunastokrotnie bardziej cieplarnianym niż dwutlenek węgla. W Polsce istnieje opatentowana technologia która znakomicie się nadaje do spalania odpadów. Można zbudować nowy obiekt lub wykorzystać istniejącą infrastrukturę w elektrowniach, ektrociepłowniach i kotłowniach. Tą technologią jest wielopaliwowy kocioł pyrolityczno fluidalny zdolny spalać następujące paliwa: węgiel kamienny i brunatny, biomasę, odpady komunalne, osady pościekowe, odpady poubojowe, odpady roślinne, odpady przemysłowe. Przejście z jednego paliwa na inne odbywa się w sposób płynny bez wyłączenia pracującej instalacji. W przypadku gdy paliwem będą odpady komunalne proces technologiczny zaczynałby się od przyjęcia i segregacji odpadów na terenie istniejących lub nowo wybudowanych sortowni. Spalaniu odpadów podlegałyby tylko pozostałości po recyklingu materiałowym i oddzieleniu części niepalnych. Możliwości przerobowe tych spalarni powinny być dostosowane do ilości odpadów wytwarzanych w Polsce i powinny być one rozmieszczone tak, aby skrócić drogi transportowe odpadów. Ponieważ spalarnie w takiej technologii jest bardziej rentowne w porównaniu do składowania odpadów i tradycyjnych spalarni rusztowych więc mają zdolność kredytową. Państwo mogłoby wspierać kredytami dotowanymi budowę sieci takich spalarni w istniejących obiektach energetycznych.
Elektrownie gazowe emitują CO2 ale w znacznie mniejszej ilości niż elektrownie węglowe i z tego powodu są i będą przez jakiś czas rentowne. Do czasu istnienia elektrowni węglowych elektrownie gazowe powinny pracować pełną mocą przez maksymalną ilość godzin w roku. Z chwilą zaprzestania przez energetykę korzystania z węgla elektrownie gazowe powinny się stać elektrowniami szczytowymi. Jednocześnie powinien trwać proces przystosowania ich do spalania wodoru.

Spalanie węgla w energetyce powoduje obecnie emisje olbrzymiej ilości szkodliwego dla klimatu dwutlenku węgla, dlatego głównym celem jest likwidacja lub przekształcenie elektrowni węglowych. Do czasu zmian technologicznych elektrownie powinny kierować się rachunkiem ekonomicznym i efektywnością klimatyczną to znaczy, że powinny spalać tani dobry jakościowo węgiel. Niestety takiego węgla w Polsce jest bardzo mało. Tak więc do czasu wygaszenia bloków węglowych powinny one pracować głównie na węglu importowanym. Uważam, że odchodzenie od węgla powinno przebiegać raczej przez przekształcenie elektrowni niż ich likwidację. Myślę, że taka przykładowa przekształcana elektrociepłownia w dużym mieście docelowo naprzykład mogłaby się składać z dwóch bloków spalania odpadów, akumulatorowych magazynów energii, trzech 15 MW bloków jądrowych, bloku gazowego i farmy fotowoltaicznej zajmującej dachy i tereny wokół budynków. Ze starej elektrowni można by wykorzystać: systemy wyprowadzania energii, urządzenia oczyszczające i odprowadzające spaliny, kotły odzysknicowe, systemy przygotowania wody, budynki i inne urządzenia. Duże elektrownie i kopalnie węgla brunatnego (Bełchatów, Turoszów) i duże elektrownie węgla kamiennego usytuowane w terenach zielonych (np.: Połaniec, Dolna Odra) można przykładowo przekształcić technologicznie wykorzystując kotły gazowe, małe bloki jądrowe, magazyny energii, a tereny wokół elektrowni i kopalni wykorzystać na farmy wiatrowe i fotowoltaiczne.

Tak przeprowadzane zmiany w energetyce nie będą wymagały zwolnień grupowych. Ponieważ wszystkie proponowane rozwiązania są rentowne i zgodne z polityką Unii Europejskiej nie powinno być problemów z uzyskaniem pieniędzy zarówno od inwestorów prywatnych, banków jak i dotacji unijnych. Skoro pieniądze nie są ograniczeniem to szybkość przekształcenia energetycznego zależy od zmian w prawie i mocy produkcyjnych wykonawców inwestycji.

Efektem wyżej opisanych zmian w energetyce, a biorąc jeszcze pod uwagę że większość elektrowni węglowych powinna przejść na tańszy i lepszy węgiel importowany będzie wygaszanie pracy większości kopalni. Nastąpi to znacznie szybciej niż zawarto w porozumieniu z górnikami. Dłużej będą pracować kopalnie wydobywające węgiel koksujący służący do produkcji stali. Pozostaje do rozwiązania problem ze zwalnianymi pracownikami kopalń. Trzeba zastosować rozwiązanie wielo warstwowe. Po pierwsze trzeba wykorzystać infrastrukturę i majątek wygaszanych kopalni. Na ich terenach można zorganizować przedsiębiorstwa z zakresu energetyki takie jak opisane wyżej magazyny energii, spalarnie odpadów, elektrolizery wodoru, można też sprawdzić czy można umieścić małe elektrownie jądrowe w podziemiach kopalń co byłoby bezpiecznym rozwiązaniem w przypadku awarii reaktora. Można też wzorem Niemiec przeznaczyć niektóre kopalnie na elektrownie szczytowo pompowe wykorzystując dużą różnice poziomów i instalacje do odwodnienia chodników kopalnianych. Należałoby też stworzyć fundusz wysokiego ryzyka, który dysponowałby majątkiem po kopalniach i kapitałami, który oferowałby wyjątkowo dobre warunki znacznie lepsze niż występują na rynku dla osób z dobrymi pomysłami i dla startup-ów z Polski i zagranicy. Warunkiem byłoby uruchomienie działalności na terenie byłej kopalni lub w jej pobliżu i zatrudnienie byłych pracowników górnictwa jeżeli posiadają odpowiednie kwalifikacje. Dla pozostałych pracowników: wcześniejsze emerytury którzy mają mniej niż 5 lat do emerytury górniczej, bezpłatne kursy dla nauki nowego zawodu wraz ze stypendium zapewniającym godne życie na czas nauki i bezterminowe zasiłki dla bezrobotnych. Ponadto aby zapewnić dobre warunki do inwestowania Państwo musi przyśpieszyć na terenie Śląska remonty i budowę nowych połączeń drogowych i kolejowych, budowę szybkiego Internetu, sieci telefonicznej 5G i innych niezbędnych urządzeń infrastrukturalnych.

Jeżeli uda się wprowadzić wcześniej opisane rozwiązania to Polska może znacznie przyśpieszyć transformację energetyczną. Poprawi się jakość powietrza w Polsce, będziemy mogli otrzymać maksymalną kwotę z funduszu sprawiedliwej transformacji, realny stanie się do osiągnięcia cel neutralności klimatycznej do 2050 roku, poprawi się jakość prądu w sieci`, spadnie cena prądu co poprawi konkurencyjność naszej gospodarki. Jest więc o co powalczyć.