Energiewende
Niemcy stawiają świat na głowie. Rezygnują z atomu, węgla, gazu i ropy
Od lat Niemcy są w awangardzie państw troszczących się o środowisko. Wpływy – i poglądy – tzw. zielonych na codzienne życie Niemców i na politykę niemiecką zawsze były duże. Stąd Niemcy zawsze podpisywały się pod wszelkimi inicjatywami, które zmierzały do tego, by minimalizować zgubny wpływ cywilizacji – i jej przemysłu – na świat; na przykład, by ograniczać oddziaływanie gazów cieplarnianych na ziemską atmosferę i ziemski klimat. Przełom nastąpił jednak dwa lata temu, po katastrofie elektrowni jądrowej Fukuszima w Japonii. To wtedy Angela Merkel i jej doradcy powiedzieli – dość! Dalej się tak nie da.
W kilka dni po katastrofie rząd niemiecki ogłosił słynne moratorium jądrowe, a więc zapowiedział natychmiastowe zamknięcie ośmiu najstarszych elektrowni jądrowych, a także ogłosił, że do 2022 r. zamkniętych zostanie kolejnych dziewięć. Czyli wszystkie, nawet te całkiem nowoczesne. Za dziewięć lat w Niemczech nie będzie żadnej czynnej elektrowni jądrowej, chociaż realizowały one aż 25 proc. zapotrzebowania energetycznego kraju. Mało tego, siłownie korzystające z węgla, gazu i ropy też będą wycofywane, systematycznie, jedna za drugą. W końcu, w 2050 r. aż 80 proc. energii dla tego wysoko uprzemysłowionego i ludnego (80 mln) państwa będzie pozyskiwane ze źródeł odnawialnych, głownie słońca i wiatru. W ten sposób Niemcy przyczynią się do ograniczenia niekorzystnego wpływu energetyki na środowisko. Zdobędą też – po wsze czasy – nowe, odnawialne źródła energii Teraz jeszcze brzmi to jak bajka, ale...
Kto jak nie Niemcy?
Ta deklaracja wywołała szok na całym świecie. Pojawiło się wiele głosów sceptycznych; że to decyzja polityczna, że jeszcze wiele się może zmienić i być może Niemcy będą zmuszone zrewidować swoje plany. Czy była to decyzja polityczna czy nie, wcale nie zmienia to faktu, że została podjęta, poza tym Niemcy wcale się z niej nie wycofują, a wręcz przeciwnie – robią wszystko, by swój cel zrealizować i wiele wskazuje na to, że im się uda. Obecnie są absolutnym światowym liderem w wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii. Wystarczy przytoczyć dane dotyczące mocy zainstalowanych instalacji fotowoltaicznych, czyli tych które zamieniają energię słoneczną w energię elektryczną. W 2012 r. moc niemieckich instalacji solarnych wynosiła 32 509 MW. Roczny przyrost mocy paneli solarnych oszacowano na ok. 30 proc.
Drugie na świecie państwo to Włochy (trzecie - Chiny). Ale moc włoska to 16 tys. MW, a chińska – zaledwie 8 tys. MW. Obecnie jedna czwarta zapotrzebowania energetycznego Niemiec jest pokrywana ze źródeł odnawialnych, czyli ze słońca, wiatru, wody (hydroelektrownie), spalania biomasy itd. Do roku 2020 ma to być 35 proc., a do 2050 wskaźnik ten ma wynosić wspomniane 80 proc. Od kilku lat na inwestycje spod znaku „Energiewende” Niemcy przeznaczają ok. 2 mld euro rocznie. Tyle przeznacza się na gotowe i pracujące systemy, znacznie więcej na badania, które mają zieloną energetykę przestawić na nowy, wyższy poziom. Wstępnie szacuje się, że całe to niemieckie wyjście z brudnych technologii będzie kosztować kraj za Odrą sporo ponad bilion euro.
Obecnie wiemy już – mówi dr Andreas Kreimeyer, szef departamentu badań koncernu BASF – że ludzi na świecie znacznie przybędzie, więc zapotrzebowanie na energię zwiększy się do 2050 r. o około 50 proc. Co najmniej, bo pojawią się też nowe wschodzące rynki, które będą konsumować więcej niż średnia. Bezpieczne, dostępne i przyjazne środowisku źródła energii stają się więc sprawą światowej wagi. To brzmi jak truizm, ale jeśli wsłuchać się w dyskusje prowadzone dziś w całych Niemczech, wcale takim truizmem nie jest.
Czyli, siedzimy sobie tu, nad Wisłą, zadowoleni spalamy śmierdzący i trujący węgiel, a także gaz rosyjski i wydaje nam się, że wszystko idzie dobrze. Ale tak nie jest. Tuż pod naszym nosem dokonuje się rewolucja na skalę globalną, o której zaczyna mówić cały świat, tymczasem u nas o niej raczej dość cicho. Jednak takie potęgi, jak USA czy Chiny patrzą na Niemcy z uwagą i zaczynają zdawać sobie sprawę, że nastał chyba czas zmian. Jak te zmiany będą się realizować? Wśród specjalistów panuje pogląd, że jeśli Niemcom „Energiewende” się nie uda, to nikomu na świecie się nie uda. Jest to bowiem jeden z najbardziej rozwiniętych technicznie i gospodarczo krajów na świecie, o czym przekonuje np. fakt, że Niemcy mają obecnie największy i najbardziej zaawansowany przemysł maszynowy. Komu ma się udać, jeśli nie Niemcom? Jednocześnie gospodarcze potęgi świata patrzą na niemieckie próby życzliwie. Istnieje przekonanie, że sukces Niemców może zapoczątkować prawdziwą globalną rewolucję energetyczną i że dopiero ona rozwiąże środowiskowe problemy Ziemi.
- Jeśli to zamierzenie się nie powiedzie – mówi dla czasopisma Nature Eberhard Umbach, szef Instytutu Technologicznego Karlsruhe, w którym pracuje się nad wieloma technologiami ekologicznymi – to będzie cios dla Niemiec, jeśli jednak zakończy się sukcesem, przyniesie korzyści całemu światu.
Meandry rewolucji
Ale rewolucje nigdy nie dokonują się bez problemów. Ta też je napotyka. Przede wszystkim w Europie panuje kryzys – nie ma, nawet w Niemczech, wielkiego entuzjazmu do inwestowania na masową skalę w nowatorskie i drogie technologie. Widać to na przykładzie przemysłu motoryzacyjnego. Niemcy, choć ich producenci mają w ofercie wiele świetnych aut elektrycznych lub hybrydowych – a państwo dopłaca do zakupu każdego takiego auta 2,5 tys. euro – wciąż wolą samochody napędzane tradycyjnie. Tych ekologicznych ma być za Odrą milion już w 2020. Czy to się uda? Tak, jeśli zmieni się technologia wytwarzania baterii samochodowych. Obecnie stosowane – litowo-jonowe są zbyt drogie, mają zbyt małą pojemność i niszczą się za szybko. Trzeba je zastąpić innymi, np. litowo-siarkowymi lub litowo-powietrznymi.
Istnieją też poważne kłopoty natury technologicznej i naukowej. Przede wszystkim Niemcy muszą stworzyć nowoczesną i bardzo elastyczną sieć energetyczną, która będzie w stanie przyjmować z całego kraju prąd od wielu milionów rozdrobnionych użytkowników paneli słonecznych lub wiatraków. To wielkie wyzwanie. Problem polega też na tym, że instalacje słoneczne i wiatrowe pracują bardzo nierówno, a mówiąc fachowo – współczynnik wykorzystania ich mocy jest niski, znacznie niższy niż w elektrowniach tradycyjnych. Gdy ostro wieje i mocno grzeje, wiatraki i panele produkują dużo, więcej niż potrzeba, ale gdy wiatru i słońca brakuje – mało. By się z tym uporać, należy stworzyć technologie efektywnego magazynowania energii, gdy jest jej nadwyżka.
Niemcy i w tej dziedzinie przodują. Tworzą np. pionierskie instalacje, w których prąd jest wykorzystywany do pozyskiwania wodoru z wody (woda rozpada się na tlen i wodór przy temperaturze ok. 2,5 tys. stopni). Następnie tak uzyskany wodór jest łączony z dwutlenkiem węgla (tego raczej nie brakuje) – powstaje w ten sposób tzw. syntetyczny metan, który może być wykorzystywany do napędzania silników lub w instalacjach ciepłowniczych. Taka metanowa instalacja – P2G (Power to Gas) o mocy 250 kilowatów pracuje już w Stuttgarcie. Kosztowała 3,5 miliona euro.
Niemcy budują też zespoły wysokowydajnych pomp elektrycznych, które pompują wodę na odpowiednią wysokość, by ta potem, spadając napędzała turbiny elektryczne. Wszystko po to, by w coś zaprząc nadwyżki energii pozyskiwane w sprzyjających warunkach pogodowych i wykorzystywać je dopiero wtedy, gdy jest taka potrzeba.
Poza tym sama sieć nie może generować tylu strat, co obecnie. Dlatego linie przesyłowe muszą być zbudowane z nowych materiałów, najlepiej z tzw. wysokotemperaturowych nadprzewodników, w których strat energii praktycznie w ogóle nie ma. Ale takie nadprzewodniki pracują w bardzo niskich temperaturach (dzisiaj to około minus 160 stopni), co bardzo podraża koszt instalacji. Nadprzewodniki muszą więc pracować w jeszcze wyższych temperaturach. Niemcy tworzą już prototypowe linie nadprzewodzące produkowane metodą nanoszenia na kabel specjalnych warstw chemicznych. Powstaje dzięki temu struktura ceramiczna, która ma własności nadprzewodzące. Taki patent stworzyła firma Deutsche Nanoschicht GmbH.
Nowy świat
Powstaje też wiele nowych technologii, które mają upowszechnić samo stosowanie instalacji ekologicznych, np. ogniw słonecznych. Ogniwa plastikowe (organiczne), które są cienkie jak papier i giętkie, a wiec można je nakładać lub przylepiać praktycznie do każdej powierzchni, ogniwa krzemowe pokrywane nanowarstwą srebra, które lepiej absorbują promienie słoneczne, czy miniaturowe ogniwa w mieszankach betonowych na elewacjach budynków produkujące prąd. Te ostatnie mogą być wtapiane w szyby tak, by także okna stawały się mini elektrowniami. Wydajność większości z nich jest jeszcze niezadowalająca, ale rośnie – z roku na rok. Z roku na rok spada też cena ogniw.
Z kolei w turbinach wiatrowych nastała era budowy dłuższych, mocniejszych i bardziej wydajnych śmigieł z materiałów kompozytowych, które mają w środku wielowarstwową konstrukcję, tzw. sandwiczową. Mogą dzięki temu szybciej się obracać i być bardziej wytrzymałymi.
Naprawdę, dużo się w za Odrą dzieje w tej dziedzinie. Jest zatem wielce prawdopodobne, że za trzydzieści parę lat – jak dobrze pójdzie – Niemcy staną się pierwszym krajem na świecie produkującym energię niemal w całości z ekologicznych i odnawialnych źródeł.
- To może się udać – mówi prof. Robert Schlögl szef Wydziału Chemii Nieorganicznej w Max Planck Society w Berlinie, światowy ekspert w dziedzinie nowych technologii energetycznych. – Ale na pewno będzie sporo kosztować. Wszystkie procesy związane z przemianą energii, a więc spalanie, przechowywanie, elektroliza, utylizacja dwutlenku węgla to procesy katalizy, podobne do tych, jakie zachodzą w naturze, np. fotosyntezy. Musimy ten proces jeszcze lepiej poznać, by wykorzystywać go na szeroką skalę. Wiele się robi w tej mierze, ale czasu nie ma dużo.
Jeśli jednak Niemcy odniosą sukces, to będzie przewrót na miarę tych największych w historii. Prawdziwe „Wende”.
Moce dwóch najważniejszych technologii pozyskiwania zielonej energii na świecie (2012 r).
Energetyka słoneczna: Zainstalowana moc Wzrost w 2012 r. (rok do roku)
- Niemcy 32 509 MW 31 proc.
- Włochy 16 987 MW 33 proc.
- Chiny 8 043 MW 160 proc.
Polska 2 MW
Energetyka wiatrowa Zainstalowana moc Wzrost w 2012 r. (rok do roku)
- Chiny 75 564 MW 20 proc.
- USA 60 007 MW 28 proc.
- Niemcy 31 332 MW 8 proc.
Polska 2 189 MW