Czysta energia z… węgla? Ponad 40 naukowców z AGH pracuje nad technologią, która ma wzmocnić nasze bezpieczeństwo energetyczne

- Europa zamierza słusznie zrezygnować z importu rosyjskiego gazu i węgla oraz ropy, więc pilnie szuka alternatywnych źródeł prądu i ciepła. My takie źródło w Polsce mamy i jest nim węgiel. Owszem, nie ma odwrotu od źródeł odnawialnych, trzeba stawiać kolejne wiatraki i farmy fotowoltaiczne, ale musimy być świadomi, że przy obecnym stanie technologii one nie zapewnią nam stabilnych dostaw energii, bo wiatr wieje albo nie, a fotowoltaika pracuje tylko w dzień. Czyli one nam na dziś nie gwarantują bezpieczeństwa energetycznego, które stało się w tych szalonych czasach kluczowe

– komentuje prof. Wojciech Nowak.

I ostrzega, że wygaszenie wszystkich starych bloków węglowych w Polsce zgodnie z wcześniejszymi planami państwowych spółek energetycznych, powstałymi na długo przed obecnym kryzysem i wojną w Ukrainie (pod wpływem polityki klimatycznej Unii), grozi w obecnych realiach dotkliwym deficytem energii, a więc nieznanymi od dekad wyłączeniami prądu dla przedsiębiorstw i gospodarstw domowych – i to już za niespełna trzy lata, kiedy wygaśnie dotychczasowy tzw. rynek mocy. Alternatywą jest import ogromnych ilości energii w sytuacji, gdy ta – z uwagi na rezygnację z surowców rosyjskich – zapewne będzie drożeć w całej Europie.

- Musimy pilnie stworzyć mechanizmy, które pozwolą nam utrzymać stare bloki węglowe w rezerwie po 2025 roku jako strategiczny magazyn energii. Trzeba równolegle już dziś uruchomić inwestycje, które do 2030 roku, a więc za osiem lat, pozwolą nam wypełnić nasze zobowiązania klimatyczne. Czasu jest wyjątkowo mało, bo energetyka wiatrowa to są inwestycje trwające właśnie około 8 lat, a jądrowa – kilkanaście lat – przypomina prof. Nowak.

Europoseł Grzegorz Tobiszowski, były wiceminister energii, podkreśla, że bezpieczeństwo energetyczne - rozumiane jako pewność i stabilność dostaw energii, w cenie, która firmom nie ogranicza konkurencyjności na światowych rynkach, a obywateli nie doprowadza do ubóstwa – jest dziś celem wszystkich państw. - Bez wątpienia musimy dbać o klimat i środowisko, ale musimy również wyznaczyć nowy balans pomiędzy polityką klimatyczną a priorytetowym bezpieczeństwem. – To oczywiste jest, że w Polsce musimy rozwijać odnawialne źródła energii, inwestować w energię atomową. Musimy widzieć racjonalną rolę gazu w systemie energetycznym ale przede wszystkim musimy pamiętać o naszym naturalnym bogactwie, jakim jest węgiel. W interesie Polski jest wykorzystanie tego surowca w sposób mądry i zrównoważony – przekonuje europoseł Tobiszowski.

Prof. Wojciech Nowak przekonuje, że rozwijając technologię wytwarzania czystej energii z węgla wykorzystamy potencjał, który mamy, do zapewnienia Polakom bezpieczeństwa. Jego zdaniem, wcale nie musi się to kłócić z unijnymi celami klimatycznymi.

- Właśnie po to w AGH pracujemy nad rozwiązaniami, które mogą radykalnie poprawić sytuację polskiej energetyki konwencjonalnej, węglowej – w okresie przechodzenia do OZE. Już w zeszłym roku ucieszył nas powrót biznesu do rozmów na temat opracowanej przez nas technologii CCS/CCU, czyli wychwytywania dwutlenku węgla i składowania go pod ziemią. Myśmy szacowali, że zastosowanie tej technologii w elektrowniach węglowych będzie opłacalne przy cenach emisji rzędu 50 euro za tonę, a te ceny są od zeszłego roku znacznie wyższe, a zbliżały się nawet do 100 euro za tonę. Dlatego CCS-em interesuje się dziś wyjątkowo poważnie nie tylko zawodowa energetyka, ale i wiele innych branż, w których jest problem wysokich emisji i związanych z nimi kosztów. Sztandarowym przykładem jest branża cementowa, w której nie da się wytworzyć produktu bez dwutlenku węgla. Dlatego przygotowujemy także rozwiązania i wytyczne dla 11 cementowni w naszym kraju – mówi profesor Wojciech Nowak.

Ponad 40 specjalistów z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie pracuje obecnie bardzo intensywnie nad tą technologią, korzystając z doświadczeń zgromadzonych w Polsce i na świecie. W wychwytywanie CO2 zainwestowali krocie m.in. Japończycy, którzy zwiększyli zużycie węgla i zamierzają produkować zeń w 2040 r. jedną trzecią energii – mimo że nie mają własnego surowca, tylko muszą go kupować w Australii (profesor Nowak był w Japonii wielokrotnie). W Europie bardzo zaawansowanymi rozwiązaniami dysponują Norwegowie. Ciekawe, choć zakończone porażką, są też doświadczenia amerykańskie.

Prof. Nowak zwraca uwagę, że po raz pierwszy polscy specjaliści od CCS/CCU pracują tam intensywnie wspólnie z krajowymi geologami, którzy mają najlepszą wiedzę o potencjalnych podziemnych zbiornikach, w których można by składować CO2. Duże znaczenie odgrywa fakt, że przewodniczącym rządowego zespołu ekspertów jest Piotr Dziadzio, wiceminister klimatu i środowiska, a zarazem Główny Geolog Kraju.

CCS/CCU to skrót od angielskich pojęć Carbon Capture and Storage oraz Carbon Capture and Utilization, czyli wychwytywanie i składowanie CO2 oraz wychwytywanie i utylizacja CO2. O technologii tej (a właściwie kilku technologiach) branża węglowa (i nie tylko) mówi z nadzieją od przełomu stuleci, gdy kolejne dowody naukowe zaczęły świadczyć o destrukcyjnym wpływie emisji dwutlenku węgla na klimat. Unia Europejska, a wraz z nią inne kraje, zaostrzyły – przynajmniej w deklaracjach - politykę klimatyczną, deklarując znaczące ograniczenie emisji. Jednym z podstawowych sposobów stała się stopniowa rezygnacja z paliw kopalnych, zwłaszcza najbardziej emisyjnego węgla, i zastępowanie ich odnawialnymi źródłami energii. W efekcie wszelkie inwestycje węglowe stały się „trędowate” – żadna instytucja finansowa w tzw. cywilizowanym świecie nie udzieli na nie kredytu, w nowym budżecie UE nie ma na ten cel złamanego centa. Równocześnie najwięksi emitenci CO2 ponoszą coraz większe koszty emisji. Po wybuchu pandemii opłata za wrzucenie do atmosfery tony CO2 spadła poniżej 20 euro, by w 2021 roku wzrosnąć do 80 i więcej. Momentalnie przełożyło się to na ceny energii wytwarzanej z węgla (kamiennego i brunatnego). A w Polsce stanowi ona wciąż od 70 do 80 procent całej produkcji.

Samo zatłaczanie dwutlenku węgla pod ziemię wykorzystywane jest od półwiecza w przemyśle naftowym – ale w zupełnie innym celu: by podnieść wydajność złoża. Kosztowne prace nad zastosowaniem CCS/CSU w energetyce trwają w co najmniej kilku rozwiniętych ośrodkach gospodarczych na świecie nie tylko z przyczyn klimatycznych, ale i z uwagi na specyfikę energii wytwarzanej z OZE, czyli w polskich realiach głównie z paneli fotowoltaicznych (już grubo ponad 8 GW mocy zainstalowanej; dla porównania - energetyka węglowa ma ponad 30 GW) i wiatraków (ponad 7 GW). Mówiąc najprościej – OZE są niezwykle kapryśne i niestabilne (wieje – nie wieje, świeci – nie świeci), a więc w jeden dzień, o którejś godzinie, mogą nam dać 15 GW (czyli połowę potrzebnej w kraju mocy), a w inny 1 GW, albo nawet zero. Elektrownie węglowe tak nie działają: jeśli tylko mamy paliwo i nie dochodzi do jakichś awarii (które, owszem, zdarzają się wszędzie), możemy z nich wycisnąć dokładnie tyle, ile trzeba.

Prof. Nowak komentuje, że z tego powodu w zasadzie każdy MW mocy zainstalowanej w OZE musi mieć pokrycie w MW mocy zainstalowanej w źródłach konwencjonalnych – węglowych, gazowych albo np. w energetyce atomowej. W każdym razie - w czymś, co jest stabilne, a więc pewne i bezpieczne. W polskich realiach rolę takiego stabilizatora może odegrać węgiel - po pierwsze dlatego, że mamy jeszcze spore własne zasoby, a po drugie – z uwagi na rozwiniętą infrastrukturę energetyki, transportu itp. Problemem pozostaje emisja CO2 – bardzo wysoka w wypadku węgla brunatnego i nieco niższa w przypadku kamiennego.

Pierwsza instalacja CCS w Polsce została zaplanowana w 2008 r. w Bełchatowie, przy najnowszym i największym bloku opalanym węglem brunatnym (o mocy 858 MW) uruchomionym ostatecznie w 2011. Instalacja CCS miała wychwytywać jedną trzecią emitowanego CO2, czyli 2 mln ton rocznie, i przesyłać do bezpiecznych podziemnych składowisk. Jej koszty szacowano na ponad 2 mld zł, ale w 2013 roku Polska Grupa Energetyczna (PGE) zrezygnowała z projektu z uwagi na brak pełnego finansowania oraz brak przepisów pozwalających na szybką budowę rurociągów do transportu CO2. W kolejnych latach pomysł wydawał się także wątpliwy ekonomicznie z uwagi na niskie ceny emisji CO2, rzędu paru euro za tonę (oraz dużą darmową pulę dla energetyki i innych zakładów). Warto zauważyć, że przy dzisiejszych stawkach (78 euro za tonę) instalacja pozwalałaby zaoszczędzić 156 mln euro, czyli 725 mln zł rocznie. Czyli zwróciłaby się w trzy-cztery lata. Wykonane dzięki unijnej dotacji instalacje przy bloku w Bełchatowie nadal istnieją i teoretycznie można by je uruchomić.

Bezcenne są również zebrane wówczas przez naukowców i budowniczych wnioski i doświadczenia. W opinii ekspertów, technologia ta ma szanse powodzenia – i dość szybkiego zwrotu nakładów, zapewniając jednocześnie dłuższe życie energetyce węglowej w Polsce, a co za tym idzie – stabilne dostawy potrzebnej Polakom energii. Problemem pozostaje opór społeczny, na który zapewne będą napotykać wszelkie tego typu inwestycje.

Również z tym zagadnieniem musi się zmierzyć zespół powołany jeszcze przez poprzedniego ministra klimatu i środowiska, Michała Kurtykę, analizujący m.in. wyniki „wcześniej podejmowanych działań dotyczących źródeł CO2 w Polsce, z uwzględnieniem jednostek wytwórczych centralnie dysponowanych, zasilanych paliwami kopalnymi (gazem ziemnym, węglem kamiennym i węglem brunatnym), dla których uzasadniona byłaby budowa instalacji wychwytu CO2”.

- W ramach prac zespołu analizujemy także z geologami możliwe lokalizacje nadające się do składowania CO2 oraz przebiegi tras rurociągów

- mówi nam prof. Wojciech Nowak. Gospodarczo-społecznym aspektem przedsięwzięcia z punktu widzenia rządu zajmuje się Olga Semeniuk, wiceminister rozwoju i technologii. W intensywnych, przyspieszonych po agresji Rosji na Ukrainę, pracach zespołu uczestniczą aktywnie działacze PKN Orlen, PGNiG, Taurona Wytwarzanie, Państwowego Instytutu Geologicznego, Towarzystwa Gospodarczego Polskie Elektrownie, PGE GiEK i Enei Wytwarzanie. Efektem analiz ma być m.in. wypracowanie strategii rozwoju CCS/CCU „w kontekście środowiskowym oraz społecznym, a także rekomendacji w sprawie budowy instalacji CCS/CCU na podstawie studiów wykonalności, w tym modeli finansowania inwestycji oraz bilansowania systemu energetycznego”.

– Naszymi pracami zainteresowała się też bardzo branża cementowa, bo i ona ma olbrzymi problem z emisją CO2 i upatruje w CCS/CCU szansy na jego rozwiązanie. W przeciwnym razie koszty emisją ją wykończą, bo nie da się wytworzyć cementu bez dwutlenku węgla – mówi szef Centrum Energetyki AGH.

Wstępne analizy geologów świadczą o tym, że do składowania dwutlenku węgla można wykorzystać puste wyrobiska, z których wydobyto wcześniej gaz ziemny. Teoretycznie winny być szczelne, a mimo to wszędzie, gdzie ogłoszono plany takich przedsięwzięć, spotkały się one z oporem społecznym. Profesor Nowak zwraca jednak uwagę, że dzisiaj wybór jest dość jasny: albo wykorzystamy do produkcji prądu węgiel, który mamy, albo będziemy musieli ten prąd gdzieś kupić – zapewne strasznie drogo. A nie da się wytworzyć z węgla energii bez emisji CO2, jeśli nie zastosujemy do tego technologii CCS/CCU.