OZE bez atomu to wiara w „pieprzone czary". Musimy postawić na „rzeczywiste maszyny" [POLEMIKA]

Poniższy tekst jest polemiką z opublikowanym w OKO.press artykułem Marcina Popkiewicza pt. „Atom może być częścią polskiej transformacji energetycznej. Ale nie musi. Są lepsze rozwiązania”. Zgadzam się z autorem w szeregu kwestii, szczególnie gdy chodzi o wagę i pilność przeciwdziałania zmianom klimatu. Dróg, by to osiągnąć, jest jednak wiele - i żadna z nich nie będzie prosta.

Wizja budowanie systemu energetycznego, który bezemisyjnie i losowo pozyskuje energię żywiołów po to, by potem konwertować ją na elektryczność dostępną niezależnie od warunków pogodowych, to ogromne wyzwanie. Eliminowanie z niej atomu, który właśnie przecież do tego służy, przypomina wykładanie świata skórą, tylko po to, by nie trzeba było już przenigdy kupować butów.

Jako skromny inżynier, nieaspirujący tu do roli analityka, postanowiłem zwrócić uwagę na kilka “megatrendów”, czy też zwyczajowo przyjętych narracji, powielanych przez autora, a które w mojej opinii warto omówić. Jestem zwolennikiem głębokiej dekarbonizacji naszej gospodarki, przy użyciu wszelkich dostępnych i sprawdzonych technologii, tak OZE (odnawialne źródła energii), jak i atomu. Nie podzielam jednak przekonania, że będzie to transformacja łatwa i przyjemna, niezależnie od tego ile woli politycznej uda się nam zorganizować.

Megatrend 1: „Dychotomia OZE vs Atom”

Już na początku omawianego tekstu autor ustawia dyskusję antagonizując technologie potrzebne nam do skutecznej dekarbonizacji. Jest to przykład tzw. „fałszywej dychotomi”.

Popkiewicz pisze: “Do wyboru mamy zasadniczo dwie opcje:

• odnawialne źródła energii (OZE), z największym potencjałem wiatru i słońca (oraz w warunkach polskich uzupełniającą rolą wody i biomasy)
• oraz energetykę jądrową”.

Ta opinia w mojej ocenie nie pokrywa się ze źródłami naukowymi. Czytając kluczowe fragmenty ostatniego raportu IPCC (Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu) możemy zauważyć, że:

Widzimy zatem, że nie tylko nie ma tutaj mowy o „opcjach”, ale tak naprawdę są to trzy uzupełniające się nawzajem składniki niskoemisyjnej energetyki przyszłości połączone spójnikiem „i”, a nie „albo”. IPCC na tym nie poprzestaje: we wszystkich czterech modelowych scenariuszach przedstawionych w Streszczeniu dla Decydentów udział energii odnawialnej i jądrowej zwiększa się wielokrotnie do 2050 roku, wypierając paliwa kopalne bez CCS.

Argumentację taką wydaje się podzielać również Polska Akademia Nauk, która w ramach prac komitetu interdyscyplinarnego Zespołu doradczego do spraw kryzysu klimatycznego opublikowała 19 kwietnia 2021 roku swoje stanowisko, w którym pisze:

„W polskich warunkach środowiskowych [...] istotną rolę w domknięciu dekarbonizacji odegrać powinna energetyka jądrowa. Konieczne są więc systematyczne prace ponad podziałami politycznymi nad jej bezpiecznym rozwojem i budowa społecznego poparcia dla tego rozwiązania".

Niestety, tekst Marcina Popkiewicza wpisuje się tutaj częściowo w dość powszechny i wzmacniany przez ruchy antyatomowe megatrend polegający na antagonizowaniu niskoemisyjncyh technologii. W mojej opinii utrudnia to czytelnikom zrozumienie skali stojącego przed nami wyzwania. Nigdzie ten sztuczny konflikt nie jest widoczny dziś wyraźniej niż w debacie na temat taksonomii, gdzie wbrew opinii naukowców z unijnego Wspólnego Centrum Badawczego (JRC), trwają ideologiczne próby wyeliminowania z niej energii jądrowej. Takie narrację będą z czasem nie do utrzymania.

Megatrend 2: klimatyczna „wesoła ścieżka"

W inżynierii funkcjonuje pojęcie tzw. wesołej ścieżki, która pozwala „odfajkować” działanie podstawowych elementów budowanego systemu, ale nie skupia się na wyjątkach czy możliwych błędach. Początkujący programiści przeprowadzają tego rodzaju testy często tuż przed wyjściem z pracy w piątek po południu, żywiąc szczere przekonanie, że ich praca jest skończona.

W komentowanym przeze mnie tekście sporo jest uproszczeń, które - zrozumiałe z racji formy publicystycznej - mimo wszystko wymagają komentarza. Trudno jest ocenić, czy autor naprawdę uważa, że:

„Gdybyśmy chcieli w tym celu (wyprodukowanie 130 TWh prądu rocznie) wykorzystać farmy wiatrowe, potrzebowalibyśmy 10 000 nowoczesnych turbin o mocy 4 MW każda (łącznie 40 GW)”

Taka ilość turbin nie tylko nie daje zakładanej ilości energii, w polskich warunkach byłoby to 105 TWh, ale również nie jest realna w żadnym sensownym modelu systemu energetycznego.

Chodzi tutaj bowiem nie tylko o momenty, kiedy „nie wieje”, ale również o sytuacje bardzo silnego wiatru, gdy najwyższe szczyty polskiego zapotrzebowania są na poziomie 26 GW.

A to oczywiście kosztuje: w ciągu ostatniej dekady właściciele farm wiatrowych w Wielkiej Brytanii otrzymali 650 mln funtów rekompensaty za przymusowe wyłączenie instalacji. Samo w sobie nie jest to niczym zaskakującym ani niewłaściwym: o wiele taniej jest bowiem zapłacić za takie działania, niż ponosić koszty awarii całego systemu. To również jest tańsze niż budowa interwencyjnych systemów bateryjnych o gigantycznych rozmiarach i sporadycznym wykorzystaniu. Niemniej jest to namacalny dowód: w taki sposób kraju nie da się zasilić. Warto dodać, że problem ten zwiększa się wraz dodaniem innych niedysponowalnych* źródeł energii elektrycznej.

“Klimatolog James Hansen wyjaśnia, dlaczego skomplikowanie scenariusza 100 proc. OZE rośnie wraz z czasem”

Transformacja skomplikowanego systemu systemów, jakim jest energetyka, będzie wymagała kompromisów i paradoksalnie, mimo celu, jakim jest ratowanie klimatu, będzie natrafiała na problemy związane z poszanowaniem środowiska naturalnego, sprzeciwem mieszkańców i ograniczeniami technologii.

Marcin Popkiewicz pisze: „Szacuje się, że jeśli strumień materii organiczno-odpadowej (z oczyszczalni ścieków, resztek żywnościowych, ścinek z tartaków, gnojownicy z hodowli zwierząt, odpadów organicznych z przemysłu) przerobimy na biogaz, uzyskamy odpowiednik energetyczny 8 mld m3 metanu”

Należy tu zapytać:

• O ile potencjał biogazu spadnie wraz z dużym ograniczeniem produkcji zwierzęcej, której wymaga ochrona klimatu?
• Ile gazu pozyskamy z odpadów komunalnych, które zawierają w sobie często całą tablicę Mendelejewa, w szczególności związki krzemu, które znacznie skracają żywotność instalacji biogazowych, a ich usuwanie zwiększa koszty?
• Ile z tej teoretycznej ilości da się faktycznie zrealizować?
• I jak zapewnić, że dużo droższy biogaz nie będzie kusił polityków do dłuższego spalania gazu ziemnego?

Podobnie rzecz ma się z planami i strategiami dotyczącymi wodoru.

Tego rodzaju problemów i faktycznych inżynieryjnych wyzwań jest bardzo dużo. W uproszczonych narracjach widzimy tendencję do ulegania megatrendowi wybierania tzw. happy path, czyli najbardziej atrakcyjnej, wręcz bajkowej, wersji przyszłości, która nie będzie jednak ani łatwa, ani raczej na pewno się w takiej wersji nie zrealizuje.

Czas brutalnie zweryfikował te tezy, choć trzeba przyznać, że pokłosiem tamtego entuzjazmu jest fakt, że ponad 20 proc. energii w Unii Europejskiej i USA i połowę energii niskoemisyjnej mamy tam dziś z atomu, a nie z węgla. Bajkowe scenariusze są jednak zawsze bardziej kuszące niż skomplikowane kompromisy i faktyczna inżynieria.

*„dysponowalność” to ważny termin w energetyce, oznacza, że możemy decydować, kiedy i jak dana instalacja będzie pracować lub nie.

Megatrend 3: „Koszt inwestora jest najważniejszym kosztem”.

Bardzo popularnym i, w mojej opinii, szkodliwym megatrendem jest błędne używanie tzw. wartości LCOE - uśrednionego kosztu elektryczności - do porównywania ze sobą różnych technologii wytwarzania energii elektrycznej. Niestety, pojawia się on też w omawianym artykule, gdzie autor dodatkowo zamiennie używa pojęć „kosztu” i „ceny” wbrew temu, że nie są to przecież w ekonomii terminy tożsame. Przekonali się o tym ostatnio mieszkańcy Teksasu, gdy w trakcie gwałtownego ataku zimy niektórym z nich przyszło zapłacić 1,300$ za dwa tygodnie zużycia energii elektrycznej w domu.

Narzędzie LCOE faktycznie wskazują inwestorom na pewne niezaprzeczalne, przeszłe trendy w globalnie uśrednionych kosztach wytwarzania energii elektrycznej. Wartości LCOE są jednak WYNIKIEM przyjętych i realizowanych (czasowo lub trwale) polityk państwowych, i NIE POWINNY być podstawą do konstruowania nowych polityk. Używanie ich jako podstawy i argumentu do konstruowania miksu energetycznego przyszłości jest niebezpiecznym uproszczeniem. Jak pisze amerykański Departament Energii:

Jak dalece te uśrednione wartości odbiegają czasem od realiów, pokazuje przykład ustawy o morskich turbinach wiatrowych w Polsce. Tam, gdzie Marcin Popkiewicz deklaruje koszt 140 PLN za MWh dla energii wiatrowej, w Polsce na wniosek inwestorów przyjęto cenę 319 PLN za MWh. Polskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej proponowało nawet 372,17 zł za MWh. Instalacje na morzu są droższe w budowie i utrzymaniu, ale produkują średnio dwa razy więcej energii od farm lądowych. W przytaczanych danych brakuje również preferowanego przez autora biogazu - a szkoda, bo czytelnik mógłby zobaczyć, że jest on często znacząco droższy od atomu, szczególnie w małych instalacjach.

Nie wlicza się również faktu, że w 2050 roku zapewne żadna uruchamiana dziś turbina wiatrowa nie będzie już pracować. Zostaną one zapewne do tego czasu zbudowane od nowa, podczas gdy atom pracuje 60-80 lat. Jest to więc wskaźnik, który w żadnym punkcie nie zbiega się z ceną jaką za energię płaci średnio końcowy odbiorca, i ignoruje wiele kosztów i korzyści zewnętrznych.

W tym miejscu warto przypomnieć, że reaktor Olkiluoto 3 w Finlandii, który otrzymał wreszcie zgodę na załadunek paliwa od fińskiego nadzoru STUK, będzie produkował (w sposób planowy w przeciwieństwie do turbin wiatrowych, co ma ogromną wartość systemową) energię w koszcie ok. 180 PLN za MWh. W kwocie tej zawiera się zarówno spłata kredytu, jak i koszty rozbiórki elektrowni, ubezpieczenie oraz składowania wypalonego paliwa. Roczna produkcja w ilości 12 TWh będzie zbliżona do tej, jaka jest efektem pracy trzech czwartych wszystkich turbin wiatrowych w całej Danii (16 TWh).

Megatrend upraszczania debaty o energetyce ad absurdum za pomocą narzędzi służących do zupełnie innych celów, będzie pokutował na łamach polskiej prasy niewątpliwie jeszcze przez wiele lat. Dla zainteresowanych bardziej szczegółowym omówieniem tego zagadnienia polecam tematyczny artykuł, który powstał przy okazji innej polemiki w tej nieustającej dyskusji.

Megatrend 4: Zniszczyć przyrodę po to, by ją uratować

Energetyka ma bardzo duży wpływ na środowisko.

Zawsze zabieramy przyrodzie teren lub materiały potrzebne do budowy, a w efekcie pracy maszyn do środowiska trafia np. ciepło odpadowe, lub emisje różnych gazów. Dotyczy to tak atomu, jak OZE i w szczególności kopalin.

Jednocześnie system energetyczny egzystuje obok innych systemów: np. urbanistycznych lub rolniczych, które również mają znaczący wpływ na ekosystem, a zmiana w jednym kaskadowo powoduje zmiany w innych. Czytelników OKO.press nie trzeba przekonywać, że obecny stan biosfery jest opłakany i konieczne jest nie tylko obniżenie presji homo sapiens na środowisko, ale i oddawanie przyrodzie tego, co jej zabraliśmy.

Megatrend argumentowania przeciw energii jądrowej (która jako jedyna branża w niemal 100 proc. bierze odpowiedzialność za swoje odpady i izoluje je trwale ze środowiska) na rzecz dosłownie tysięcy biogazowni jest z ekologicznego punktu widzenia bardzo szkodliwy. Opinię taką potwierdza list otwarty 72 profesorów ekologii i biologii konserwatorskiej, który ukazał się w 2014 roku na blogu Brave New Climate. Autorzy bronią w nim publikacji prof. Brooka i Bradshawa pt. “Kluczowa rola energii jądrowej w zachowaniu globalnej bioróżnorodności”.

Dlatego z przerażeniem i niedowierzaniem przeczytałem poniższy paragraf w tekście Marcina Popkiewicza:

“[...] uprawy energetyczne na kilkunastu procentach ziem rolnych (kilka procent powierzchni Polski) mogłyby dać nam do 20 mld m3 metanu (energia całkowita 200 TWh, przy wytwarzaniu prądu z 50-procentową sprawnością 100 TWh prądu i 100 TWh ciepła).”

“Kilkanaście procent” być może nie wygląda na dużą wartość w tekście, ale w rzeczywistości byłaby to katastrofalna recepta na zniszczenie resztek bioróżnorodności na terenach rolniczych.

Każda podmokła łąka, której do tej pory nie opłacało się osuszyć, stałaby się potencjalnym źródłem dodatkowego dochodu, a niewidzialna ręka rynku załatwiłaby resztę.

W Niemczech pracuje dziś prawie 10 tysięcy biogazowni, a uprawa roślin energetycznych i biopaliw zajmuje aż 7 proc. całego kraju, i aż 18,5 proc. ziemi ornej. Są to głównie monokultury kukurydzy, nawożone i traktowane środkami ochrony roślin, przemysłowo zbierane i transportowane w celu pozyskania energii. Znaczny jest też import biomasy z Polski. Wykorzystanie takiego obszaru oznacza spadek dostępnych terenów pod produkcję żywności i znikające lasy w jakiejś innej części naszego globu. Wspomniane tysiące biogazowni wyprodukowały w 2020 roku mniej więcej tyle energii, ile wszystkie panele PV zainstalowane w Niemczech. I o 20 proc. mniej niż trafiło do sieci z zaledwie 6 ostatnich reaktorów jądrowych, które ostatecznie wyłączone zostaną w 2022 roku.

Wyobraźmy sobie: kilka reaktorów w dwóch zakładach przemysłowych. I 7 proc. powierzchni kraju możemy próbować oddawać przyrodzie. Atom najnormalniej w świecie oszczędza przyrodę. Czyż nie jest dużo lepsza wizja?

To są czary

W beletrystyce przyjął się pewien podział różnych wizji przyszłości zwany przez inżynierów krótko jako „AM/FM”. Moim zdaniem świetnie obrazuje to stan naszej dyskusji o energetyce 2050.

AM, czyli skrót od angielskiego „Actual Machines” [ang. rzeczywiste maszyny - przyp. red] dotyczy narracji opisujących faktycznie istniejące maszyny, z całym ich nieodzownym pakietem smarów, odpadów, okresowych awarii, potrzeb serwisowych, protestów społeczności lokalnej i kosztów środowiskowych.

Wizje FM to z kolei często fantazje o wspaniałych, elastycznych, tanich, bezawaryjnych, i 100 proc. ekologicznych technologiach, których “nie ma, ale z pewnością będą” i które są tak daleko oderwane od realiów, że ich skrót pochodzi od angielskiego „F… Magic” [ang. pieprzone czary - przyp red]

Czy oznacza to, że żadne z opisywanych przez Marcina Popkiewicza rozwiązań nie zostanie zrealizowane? Zdecydowanie nie.

W tej transformacji powinniśmy uwzględnić OZE i atom: dla przyrody, dla klimatu i dla ludzi.