Osiągalna, zdrowa i wykwalifikowana siła robocza, stabilność polityczna, sprawność wymiaru sprawiedliwości, innowacyjność oraz dostępność cenowa i wolumenowa energii – od tych elementów zależy siła gospodarki. W ostatniej kwestii kluczowa będzie skuteczna dekarbonizacja przemysłu, w tym sektora wytwórczego. A to da się zrobić, i to bez narażania przedsiębiorstw na głębokie szoki.

Jednym z istotniejszych przejawów siły naszej cywilizacji jest umiejętność wyciągania wniosków na podstawie obserwacji naukowych i tworzenie długoterminowych planów mających odpowiadać na diagnozowane problemy lub szanse. Kolektywnie jako świat (głównie kraje rozwinięte, które mają możliwość zajęcia się problemami długoterminowymi) dochodzimy do niepodważalnego wniosku, że emisje gazów cieplarnianych w istotny sposób przyczyniają się do ocieplenia klimatu (m.in.: raport IPCC). Zmiany te będą powodować niedobory wody pitnej, susze czy intensywne i krótkotrwałe zjawiska atmosferyczne, mogące trwale uniemożliwić nam np. wyżywienie globalnej populacji. Zjawiska te wymuszą również masowe migracje powodujące tarcia społeczne.

Kolektywnie jako świat dochodzimy również do wniosku, że nie chcemy obniżać naszego poziomu życia, lub nawet chcemy go poprawiać (w odniesieniu do krajów i społeczeństw, które wysokiego poziomu komfortu jeszcze nie zaznały). Oznacza to, że musimy nauczyć się żyć, przemieszczać, produkować i wytwarzać w oparciu o źródła energii nisko lub bezemisyjne. Oznacza to także, że będziemy musieli zmienić model wytwarzania energii i stać się bardziej skuteczni w jej wykorzystywaniu (bardziej produktywni, czyli „lepiej, więcej lub tyle samo przy użyciu mniej”). Tego typu myślenie coraz częściej pojawia się w kulturze masowej czy w politykach poszczególnych krajów lub organizacji międzynarodowych (jak np. UE).

Na czym się skupić?

Zgodnie z regułą Pareto (80 proc. wyniku zależne od 20 proc. wysiłku) warto się skupić na obszarach, które mają największy udział w gospodarce, i tam wprowadzać zmiany. Przemysł (kategorie B, C, D, E, a więc przetwórstwo przemysłowe, wytwarzanie i zaopatrywanie w energię, gospodarka wodno-ściekowa oraz odpadowa, górnictwo i wydobycie) w Polsce odpowiada za 40 proc. wartości produkcji. GUS podaje, że w 2022 r. była to kwota 2741 mld zł przy całości wartości produkcji na poziomie 6793 mld zł (druga kategoria to handel hurtowy i detaliczny; naprawa pojazdów samochodowych – 760 mld zł). Można więc stwierdzić, że sektor ten ma fundamentalne znaczenie z perspektywy rozwoju i pozycji międzynarodowej Polski. Jednymi z czołowych wyzwań, z którymi musi mierzyć się obecnie przemysł, są dostępność surowców, presja kosztowa (będąca pochodną produktywności) i powiązana z nią konieczność dekarbonizacji.

Przemysł odpowiada za więcej niż połowę zużycia paliw gazowych i energii elektrycznej (wg URE; dane za 2022 r.). Energia, poza tym, że jest pozycją kosztową samą w sobie, stanowi istotny czynnik cenotwórczy dla pozostałych pozycji takich jak: koszty materiałów i usług obcych czy koszty wynagrodzeń. W 2023 r. firma doradcza EY opublikowała raport przygotowany na bazie odpowiedzi z prawie 500 przedsiębiorstw „Firmy wobec rosnących cen energii” – co czwarta z nich wskazała, że wzrost cen energii stanowi zagrożenie dla dalszego istnienia organizacji.

Z emisjami idzie w parze konsumpcja. Zgodnie z danymi z europejskiego systemu handlu emisjami europejski przemysł (w tym wytwarzanie energii) wyemitował ok. 40 proc. całości gazów cieplarnianych, które trafiły do atmosfery. Następne 25 proc. to emisja z konsumpcji gospodarstw domowych, które korzystają z wielu produktów wytwarzanych w sektorze przemysłowym, w tym z energii.

Biorąc pod uwagę powyższe fakty, można stwierdzić, że gros wysiłku i nakładów w zakresie dekarbonizacji będzie się koncentrować na przemyśle. Dekarbonizacja przeprowadzona niewłaściwie lub z dużym opóźnieniem uderzy w konkurencyjność przemysłu i co za tym idzie – w kondycję całej gospodarki.

Dlaczego dekarbonizacja gospodarstw domowych nie będzie tak złożona jak przemysłu? Ponieważ po pierwsze – jak już wspomniałem – są one odbiorcami wielu towarów produkowanych w sektorze przemysłowym, w tym energii, a po drugie ich model konsumpcji energii jest o wiele bardziej elastyczny. Przedsiębiorstwa ze względu na procesy technologiczne i wysoką wartość nakładów inwestycyjnych (amortyzowanych często przez ponad dekadę) takiej elastyczności nie mają i wymagają bardziej wyrafinowanych rozwiązań.

Warto dodać, że jeżeli nic nie zrobimy, energia będzie dalej drożeć, bowiem mechanizmy mające skłonić podmioty gospodarcze w Polsce do rezygnacji z wykorzystywania paliw kopalnych działają i będą coraz bardziej dotkliwe. Co istotne, ich cel ma charakter strategiczny. Mają one bowiem stymulować powstawanie w dłuższym okresie tańszych, bezemisyjnych źródeł wytwarzania energii znajdujących się na terenie Wspólnoty – w przeciwieństwie do obecnego modelu, w którym surowce energetyczne są w dużej mierze importowane i mogą powodować w gospodarkach zewnętrzne szoki.

Nie są to hipotetyczne rozważania, przykład zaburzenia konkurencyjności gospodarki wynikającego z braku zbilansowanego modelu wytwarzania i konsumpcji energii możemy obserwować na zachód od Polski. W 2023 r. Niemcy – silnie uzależnieni od gazu ziemnego – skonsumowali ok. 80 mld m sześc. tego paliwa (dla porównania: Polska ok. 18,5 mld m sześc., Francja 37 mld m sześc.). Od 2021 r. ceny gazu w Niemczech się podwoiły (Eurostat; 0,06 euro za kWh w 2021 i 0,11 euro za kWh w 2023 r.). Zdecydowana większość gazu niemieckiego jest importowana, w rezultacie dodatkowy koszt dla gospodarki to ok. 45 mld euro rocznie. Odpowiada to 5 proc. łącznych nakładów inwestycyjnych w gospodarce naszego sąsiada (rzecz jasna, środki te nie zostały zainwestowane, a przynajmniej nie w Niemczech). Można przypuszczać, że wydarzenie to istotnie wpłynęło na regres gospodarczy w 2023 r. (-0,3 proc. PKB), szczególnie biorąc pod uwagę nastawienie na eksport energochłonnego niemieckiego sektora produkcyjnego i wspomnianą wcześniej globalną konkurencję kosztową.

Znaczenie energii elektrycznej i jej emisyjności

Dla uproszczenia możemy podzielić przemysł (ten podział będzie można stosować również dla innych sektorów) na energochłonny i nieenergochłonny.

Przemysł nieenergochłonny i część przemysłu energochłonnego konsumująca energię elektryczną mogą działać, koncentrując się na dwóch aspektach: redukcji wolumenu zużywanej energii (poprzez optymalizację procesów produkcyjnych i eliminowanie strat) oraz redukcji kosztów. W ostatnim przypadku chodzi o zawieranie umów na tańszą, zieloną energię (która w długim okresie będzie atrakcyjna cenowo – PPA), dopasowywanie profilu produkcji do dobowych i sezonowych wahań cenowych oraz instalowanie własnych odnawialnych/niskoemisyjnych źródeł energii. W tych kwestiach najlepiej działają celowe operacyjne systemy wsparcia, dotacje, instrumenty dłużne o preferencyjnym oprocentowaniu lub ulgi podatkowe.

Dodatkowo podmioty wymienione powyżej będą też beneficjentem programów transformacyjnych prowadzonych przez największe firmy wytwórcze w kraju lub spółki celowe. Dynamiczny rozwój lądowej i morskiej energetyki wiatrowej, fotowoltaiki i technologii magazynowych oraz budowa elektrowni atomowych (choć te projekty zaowocoują dopiero po latach) będą systematycznie obniżać ceny energii. Zmiany widać już dziś. W 2018 r. średnio przy produkcji 1 MWh energii emitowaliśmy 820 kg CO2, dziś to 660 kg CO2. Przy cenie 70 euro za tonę oznacza to, że cena każdej MWh będzie niższa o 50 zł (w przyszłości należy się spodziewać jednak cen na poziomie 200 euro za tonę). Gdybyśmy dorównali liderom niskiej emisji (czyli Francji, która emituje 22 gramy CO2 na 1 MWh ze względu na wysoki udział atomu, który został już w dużej mierze zamortyzowany), płacilibyśmy o 250 zł za 1 MWh mniej. Przy wolumenie konsumpcji na poziomie 170 000 000 MWh (dane za 2023 r.) jako gospodarka zapłacilibyśmy za prąd mniej o 42,5 mld zł, w tym przemysł o ok. 20 mld zł mniej (są to kalkulacje wysokopoziomowe).

Transformacja firm wytwórczych i zazielenianie energetyki

Przedsiębiorstwa energochłonne, które nie tylko konsumują prąd, lecz także ze względu na procesy technologiczne potrzebują innych paliw, jak np. węgiel czy gaz, wymagają bardziej wyrafinowanych działań.

Przedsiębiorstwa energetyczne i ciepłownicze będą motywowane przez wymienione w tym tekście mechanizmy służące transformacji portfela aktywów produkcyjnych (od węgla przez gaz do wiatru, słońca, wody i atomu). Ważne jest, by ułatwić wspomnianym podmiotom modyfikowanie bilansu, przyspieszając proces inwestowania w OZE. a także to, by do Polski napływali partnerzy zagraniczni, posiadający zdolność finansowania takich projektów i posiadający know-how inwestycyjno-operacyjne.

Długość trwania procesu dekarbonizacji ma kluczowe znaczenie. W przypadku energetyki odnawialnej warto zwrócić również uwagę na dostępność metali ziem rzadkich i rozlokowanie złóż na świecie. Przy wzroście wolumenu mocy zainstalowanych ze źródeł odnawialnych popyt będzie rosnąć szybciej niż potencjalne moce wytwórcze (hipoteza z raportu „The Hard Stuff” opublikowanego w tym roku przez firmę doradczą McKinsey), co przy zwiększających się napięciach geopolitycznych nie będzie ułatwiać pozyskiwania surowców.

Dalszej pracy wymagają: jasny kierunek odnośnie do planowania przestrzennego (OZE wymaga o wiele więcej terenu niż energetyka konwencjonalna) oraz uproszczenie permittingu (procesu uzyskiwania pozwoleń – red.). Trzeba jednak podkreślić, że dekarbonizacja energetycznych źródeł wytwórczych jest zaawansowana, a cele ambitne.

Nowe paliwa

W najtrudniejszej sytuacji są: przemysł przetwórstwa paliw, cementowy, cukrowy, stalowy i nawozowy, które ze względu na procesy technologiczne (głównie konieczność uzyskiwania wysokich temperatur) potrzebują innych źródeł energii niż prąd.

Jednym z najbardziej obiecujących nowych paliw jest biometan, czyli odnawialny gaz ziemny pozyskiwany z odpadów roślinnych lub zwierzęcych, będących produktem ubocznym przetwórstwa rolno-spożywczego. Metan otrzymuje się z odpadów w procesie fermentacji beztlenowej prowadzonej w reaktorze biologicznym. Paliwo to jest bardzo wygodne – można go używać w obecnych piecach i instalacjach i nie wymaga budowy osobnej infrastruktury. Biometan może więc suplementować, a w dłuższym okresie zastąpić gaz ziemny we wspomnianych gałęziach przemysłu.

Jeśli zrezygnujemy z ambitnego myślenia i podejmowania ryzyka, jako gospodarka będziemy powoli tracić impet. Dlatego tak ważna jest współpraca władz centralnych, lokalnych i biznesu, przy poszanowaniu potrzeb obywateli

Zgodnie z różnymi szacunkami potencjał substratowy (substraty to odpady wykorzystywane w procesie) do produkcji biometanu w Polsce wynosi od. 6 do 9 mld m sześc., czyli ekwiwalent ok. 60–90 TWh gazu, co stanowi niemal połowę zapotrzebowania Polski na gaz. Ustanowienie i realizacja celu na poziomie 20 TWh do 2030 r. i zwiększanie podaży w następnych latach pozwoliłyby przemysłowi konsumującemu paliwa gazowe „zazielenić” profil konsumpcji (w całości lub częściowo). Ważne jest to, by rozwój produkcji biometanu przebiegał dwutorowo: poprzez mniejsze aktywa wytwórcze u dużych rolników bądź w spółdzielniach oraz przez większe aktywa wytwórcze w firmach z sektora energetycznego. Przykładem kraju, który w ciągu sześciu lat rozwinął w takim modelu produkcję biometanu do poziomu 13 TWh rocznie (stan na lipiec 2024), jest Francja (inny przykład to Dania, która już w 2022 r. wprowadziła do sieci 6 TWh z biometanu).

Biometan przy spalaniu uwalnia CO2, warto jednak zaznaczyć, że sam metan jest o wiele bardziej szkodliwy (ma ok. 28 razy wyższy potencjał tworzenia efektu cieplarnianego niż CO2), więc efekt pracy nad ekstrakcją metanu pozostaje niezwykle pozytywny (dodatkowo CO2 można wyłapywać). Podsumowując, jako gospodarka mamy wszystkie fundamentalne składowe do powoli się rozpoczynającej rewolucji biometanowej.

Wodór to kolejny pierwiastek, dzięki któremu da się dekarbonizować przemysł, przy czym komercjalizacja będzie w tym wypadku o wiele bardziej wymagająca niż biometanu. Obecnie w Polsce otrzymuje się ok. 1 mln ton wodoru szarego (z gazu ziemnego). Do produkcji 1 tony wodoru zielonego potrzeba ok. 50 MWh energii elektrycznej z OZE (elektroliza). Aby więc zdekarbonizować zakłady nawozowe i rafinerie (to one obecnie głównie używają wodoru), należałoby wygenerować 50 TWh energii. W 2023 r. farmy wiatrowe w Polsce wyprodukowały 23 TWh energii, 50 TWh nie jest więc wolumenem nierealnym, biorąc pod uwagę aspiracje dotyczące wzrostu mocy zainstalowanych OZE oraz to, że nie tylko farmy wiatrowe będą prąd generować.

Wodór jest więc świetnym paliwem, umożliwiającym zagospodarowanie nadwyżek produkcji energii elektrycznej w momentach, w których świeci i wieje. Co istotne, w procesie elektrolizy wodoru wydzielane jest ciepło, które również można zagospodarować. Wodór spalany z tlenem może dawać temperatury ok. 2000 st. C, czyli nie ustępuje w tym zakresie gazowi ziemnemu. Może być on także pozyskiwany z wychwyconego CO2.

Wychwytywanie (CCS) i transport CO2 są nadal procesami w fazach komercjalizacji glownie w przemyśle cementowym. Instalacje wychwytu należy więc budować w okolicach opróżnionych pól naftowych lub gazowych oraz kawern solnych – tak by wychwycona cząsteczka mogła poczekać na zagospodarowanie.

Największyni wyzwaniami są komercyjne pozyskanie, transport i magazynowanie wodoru. Zielony wodór da się jednak przekształcać w zielony amoniak, który magazynuje się i transportuje o wiele łatwiej. Poza zastosowaniem w przemyśle nawozowym może on stanowić paliwo i magazyn energii.

Recepta

Powyższe przykłady pokazują, że dysponujemy technologiami, które pozwolą nam zdekarbonizować przemysł i sektor wytwórczy. Złożoność procesu wymaga konsekwentnej strategii, która ujmie proces transformacji w sposób holistyczny, przy współpracy ze wszystkimi uczestnikami rynku. Jak to zrobić:

  • zbudować model odbiorców przemysłowych dla całej gospodarki, pozwalający określić skalę transformacji i zapotrzebowania na paliwa w każdej z branż
  • tworząc przewidywalne schematy finansowania dla firm zmuszonych do zmiany swojego sposobu konsumpcji i wytwarzania energii;
  • modernizując i uelastyczniając infrastrukturę energetyczną oraz redukując bariery wejścia, by przyspieszyć proces decentralizacji polskiej energetyki;
  • wspierając czołowe koncerny energetyczne w procesie zmiany aktywów wytwórczych, by stworzyć stabilną bazę;
  • zapraszając i zachęcając odpowiedzialnych partnerów zagranicznych do partycypacji w transformacji – w celu zwiększenia możliwości finansowania i przyspieszenia przepływu wiedzy;
  • pracując ze światem nauki w celu eliminacji strat energii w trakcie otrzymywania i konwersji cząsteczek energetycznych;
  • tworząc proces komunikacji z rynkiem, by odpowiednio szybko reagować na zmiany stanu wiedzy oraz zmiany w otoczeniu międzynarodowym, w tym wpływające na dostępność surowców niezbędnych do transformacji;
  • informując społeczeństwo, dlaczego warto inwestować w niezależność energetyczną.

Obok konsumpcji przemysłowej, gospodarstw domowych pozostaje kwestia dekarbonizacji transportu, której w tym artykule nie poruszyłem, a która wymaga odrębnej analizy.

Na każdy problem rozwiązanie

To był opis potrzeb transformacyjnych z lotu ptaka. Jako reprezentant spółki rozwijającej portfolio projektów odnawialnych oraz będącej ich operatorem wiem, jak dużo wyzwań przynosi codzienność i jak trudno koncepcje, które nie mają wad logicznych, przełożyć na rzeczywistość, realizując przy tym interes inwestorski. Prawda jednak wygląda tak, że wyzwanie, które stoi przed polskim sektorem przemysłowym, w tym przed energetyką, jest rzeczywiście ogromne. Jeśli zrezygnujemy z ambitnego myślenia i podejmowania ryzyka, jako gospodarka będziemy powoli tracić impet. Dlatego tak ważna jest współpraca władz centralnych i lokalnych oraz biznesu, przy poszanowaniu potrzeb obywateli. Pamiętajmy, że najtrudniej jest zdefiniować problem i zacząć, a my już przecież zaczęliśmy. ©℗