Ogólnoświatowa gospodarka musi odejść od spalania węgla – to konieczne, jeśli ludzkość chce wyhamować globalne ocieplenie. Jednakże proces dekarbonizacji może być bardzo trudny, a dla niektórych branż obecnie prawie niewykonalny. Jakie rozwiązania leżą na stole?
Wyścig z czasem
Opublikowana 9 sierpnia pierwsza część najnowszego raportu Międzyrządowego Panelu ds. Zmiany Klimatu (IPCC) nie pozostawia złudzeń co do procesu, jaki zachodzi obecnie w atmosferze Ziemi. Ludzkość, poprzez spalanie paliw kopalnych i powiązaną z tym emisję gazów cieplarnianych, podgrzewa powierzchnię swojej planety. „Jednoznacznym jest, że wpływ człowieka ocieplił atmosferę, oceany oraz lądy. Wystąpiły szerokie i gwałtowne zmiany w atmosferze, oceanach, kriosferze i biosferze (…). Wiadomo jednoznacznie, że obserwowane od ok. 1750 roku wzrosty w koncentracjach gazów cieplarnianych wynikają z działań człowieka (…). Każda z ostatnich czterech dekad jest sukcesywnie cieplejsza od jakiejkolwiek innej dekady poprzedzającej ten okres od 1850 roku. Globalna temperatura powierzchni w dekadzie 2011-2020 była o 1,09 st. C wyższa niż w latach 1950-1900 (…)”– można przeczytać w raporcie. Skutki tego procesu mogą być opłakane: światu grozi zwiększenie częstotliwości gwałtownych zjawisk pogodowych, niespotykane wcześniej migracje klimatyczne oraz uszkodzenia infrastruktury związane z podnoszeniem się poziomu mórz.
Niektóre sposoby rozwiązania tego problemu są już wdrażane (np. systemy handlu emisjami, przechodzenie na energetykę bezemisyjną, elektryfikacja transportu), inne dopiero dyskutowane, projektowane lub rozwijane (cła węglowe, gospodarka wodorowa, wychwyt dwutlenku węgla z atmosfery). Wiadomo jednak, że wspólnym mianownikiem tych inicjatyw ma być głęboka i trwała dekarbonizacja światowej gospodarki, czyli przestawienie jej na tryb pozbawiony emisji gazów cieplarnianych, przede wszystkim zaś – dwutlenku węgla. Jest to naturalny produkt spalania surowców kopalnych. Rezygnacja z tychże paliw ma być jednym z pierwszych kroków w kierunku neutralności klimatycznej, czyli takiego stanu gospodarki, w której nie emituje ona (w ujęciu netto) gazów cieplarnianych.
Czasu na radykalne działania jest coraz mniej – nie tylko dlatego, że klimatolodzy już teraz ostrzegają, iż ludzkość najprawdopodobniej nie wypełni zobowiązań tzw. Porozumienia Paryskiego, tj. nie ograniczy wzrostu średnich globalnych temperatur do poziomu ok. 1,5 st. C do roku 2050. W grę wchodzi także polityczna wiarygodność takich podmiotów, jak USA, UE czy Chiny, które zobowiązały się dojść do neutralności klimatycznej w ciągu najbliższych dekad (odpowiednio: najpóźniej do roku 2050, w roku 2050 i w roku 2060).
Jednakże na przeszkodzie stoi głębokie uzależnienie światowej gospodarki od paliw kopalnych – m. in. od węgla.
Węglowe hamulce
Węgiel – brunatny oraz kamienny – z polskiej perspektywy kojarzy się przede wszystkim z zastosowaniami energetycznymi. Paliwo to odpowiada za ok. 70% produkcji energii elektrycznej w Polsce, która jest też największym producentem węgla kamiennego w Unii Europejskiej. Optyka ta jest w dużej mierze anachroniczna, gdyż złoty czas węgla w UE już się skończył. Unijne zużycie węgla kamiennego spada coraz gwałtowniej – w roku 2019 (jeszcze przed zawirowaniami związanymi z pandemią) wynosiło ono ok. 180 mln ton, podczas gdy jeszcze w 2007 było to aż 300 mln ton. Koronawirus skurczył zapotrzebowanie państw UE na ten surowiec do zaledwie 150 mln ton. Podobnie sprawa wygląda w przypadku węgla brunatnego – w 2019 roku w Unii zużywało się ok. 270 mln ton tego paliwa, co oznacza spadek zużycia o ok. 100 mln ton w zaledwie cztery lata.
Choć odżywająca po pandemicznych ograniczeniach gospodarka już teraz zwiększa zapotrzebowanie na energię, a więc m.in. na węgiel, to zużycie tego paliwa raczej nie wróci w UE do poziomów sprzed 2019 roku. Oczywiście, całkowite wyrzucenie za burtę tego surowca będzie pewnym problemem, szczególnie jednak dla pojedynczych państw członkowskich UE – głównie dla Niemiec i Polski. Sytuacja wygląda podobnie w Stanach Zjednoczonych. Tam węgiel został zepchnięty na 4. miejsce w rankingu źródeł energii elektrycznej. Wyprzedziły go gaz, atom i źródła odnawialne, choć jeszcze 15 lat temu to właśnie paliwo węglowe rządziło w amerykańskich systemach elektroenergetycznych. Węglowi nie pomógł nawet prezydent Donald Trump, który w katalogu swoich haseł wyborczych zawarł m.in. „Trump digs coal” (ang. Trump wydobywa węgiel).
Czytelnik może zapytać – skoro węgiel jest tak skutecznie rugowany z gospodarek, to gdzie te problemy, o których pisał autor we wstępie? Otóż leżą one poza granicami dobrze rozwiniętych krajów bogatej Północy. Węglową kulą u nogi będą – i już zresztą są – duże gospodarki rozwijające się, takie jak Chiny.
Brzemię czarnego złota
Państwo Środka to największy emitent gazów cieplarnianych - odpowiada za ok. 28% światowych emisji dwutlenku węgla. Co więcej, jak na razie, ChRL nie zamierza swych emisji redukować. Jak wynika z zapowiedzi Pekinu, Chiny będą zwiększały produkcję gazów cieplarnianych do 2030 roku. Dopiero wtedy nastąpić ma szczyt emisyjności i redukcja.
Za emisyjność chińskiej gospodarki odpowiadają w dużej mierze potężne źródła węglowe. W ubiegłym roku Chiny – największy konsument węgla kamiennego na Ziemi - oddały do użytku 38,4 GW mocy w elektrowniach zasilanych węglem. Łączny park projektów węglowych w ChRL, których budowa ruszyła albo właśnie rusza, osiąga moc 247 GW. Będzie to oznaczało wzrost obecnego parku jednostek węglowych o ok. 22% - teraz jego moc sięga ok. 1100 GW. Dla porównania, Polska ma w swoim systemie elektroenergetycznym łącznie ok. 50 GW mocy.
Takie postępowanie Pekinu rodzi uzasadnione wątpliwości co do chińskich możliwości w zakresie dojścia do neutralności klimatycznej zgodnie z zapowiedzianym harmonogramem (czyli do 2060 roku). Co więcej, Chińczycy inwestują w węglowe jednostki wytwórcze również poza granicami swojego kraju, m.in. w Afryce. W tym kontekście zachodzi podejrzenie, że Pekin będzie chciał przerzucić do krajów afrykańskich część swojego emisyjnego przemysłu (stąd inwestycje infrastrukturalne) i tym samym odciążyć swój budżet węglowy. Z tego też powodu Unia Europejska pracuje nad mechanizmem cła węglowego (CBAM), które z jednej strony ochroni unijną gospodarkę przed produkcją ulokowaną w krajach o wysokiej intensywności emisji, a z drugiej – skłoni je do szybszej dekarbonizacji.
Trzeba jednak zaznaczyć, że chińską ścieżką może pójść szereg innych państw świata, chcących rozwijać swoje gospodarki do poziomu bogatej Północy, która swoje luksusy zdobyła dzięki spalanym na potęgę paliwom kopalnym. Jakie moralne prawo będzie miał Europejczyk, by zakazywać spalania węgla mieszkańcowi Afryki lub Ameryki Południowej?
Stalowy pat
Ale węglowy problem dotyczy nie tylko energetyki. Jest on ciężarem również dla przemysłu metalurgicznego, który wykorzystuje koks do produkcji stali. W tym sektorze sytuacja jest jeszcze trudniejsza – trudno bowiem o opłacalną i skalowalną alternatywę dla emisyjnego surowca. Energetyka dysponuje szeroką gamą technologii, pozwalających generować elektryczność i ciepło bez udziału węgla i innych paliw kopalnych, a przy tym nie są przesadnym obciążeniem ekonomicznym. Transformacja energetyczna może oprzeć się na pokaźnym zasobie źródeł odnawialnych, czyli np. na turbinach wiatrowych, panelach fotowoltaicznych, hydroelektrowniach oraz na potężnych mocach energetyki jądrowej, która jest w stanie pracować nawet przez 80 lat. Huty stali nie mają jednak na razie substytutu dla węgla.
Przemysł stalowy patrzy z nadzieją na wodór. Jest to paliwo, które może pomóc w przejściu tego sektora na tory wiodące ku neutralności klimatycznej. Technologie pozwalające wytwarzać stal przy wykorzystywaniu tego najpopularniejszego we wszechświecie pierwiastka są już dostępne. Niestety - i one wciąż borykają się z licznymi problemami.
Choć wodór postrzegany jest jako źródło energii dla bezemisyjnego przemysłu przyszłości, to jednak póki co daleko mu do neutralnego klimatycznie paliwa. Aż 95% obecnie wytwarzanego na świecie wodoru pochodzi z emisyjnych procesów wykorzystujących gaz ziemny oraz… węgiel. Branża przypisała temu produktowi kolory – szary (dla gazu) oraz brązowy (dla węgla). Nadzieją ma być wodór zielony (tworzony w procesie elektrolizy przy udziale energii ze źródeł odnawialnych) oraz fioletowy (pozyskiwany dzięki energii jądrowej). Jednakże na razie nie ma dostatecznie dużo mocy w elektrolizerach, by mówić o hurtowej produkcji takiego surowca. Co więcej, nie do końca wiadomo, ile ten proces będzie kosztować – a więc jaka będzie ostateczna cena stali wyprodukowanej metodą wykorzystującą wodór.
Dlatego, jak na razie, wodór przegrywa z technologią wielkopiecową, a dotychczasowe działania przemysłu stalowego w kwestii zmniejszania ciężaru środowiskowego polegają głównie na zwiększaniu efektywności dotychczasowych technologii i redukcji emisji w procesie wytwórczym. Jest to nie lada problem, ponieważ stal to materiał niezbędny dla transformacji energetycznej, z którego tworzy się np. elementy turbin wiatrowych, jak i obudowy reaktorów jądrowych.
Czarne chmury
Ludzkość musi odchodzić od paliw kopalnych i to w gwałtownym tempie. Ale proces ich porzucania będzie długi, obciążający i kosztowny. Węgiel, drugie po ropie naftowej źródło energii pierwotnej dla świata, wciąż wygrywa konkurencyjnie z bezemisyjnymi zamiennikami. Dlatego droga do wyhamowania obecnej zmiany klimatu wiedzie poprzez zmianę paradygmatu gospodarczego, który dociąży emisyjne podmioty kosztem składowania odpadów spalania w atmosferze. Na tę zmianę kraje takie, jak Polska (będąca węglowym rodzynkiem na mapie niezwykle ambitnej klimatycznie Unii Europejskiej) muszą być przygotowane.
