Energiewende oznacza przełom energetyczny w Niemczech, związany z masowym rozwojem odnawialnych źródeł energii i wygaszaniem elektrowni jądrowych. Termin pojawił się w użyciu w 2008 r. (a więc na długo przed decyzją o denuklearyzacji Niemiec), na fali popularności inwestycji w energię słoneczną.

Boom na panele solarne osiągnął takie rozmiary, że indeks TecDAX, który śledzi niemieckie akcje technologiczne, zyskał wówczas miano „solar DAX”.

Dziecko rządu Schrödera

Energiewende wywodzi się z drobnych, lokalnych inicjatyw, które pojawiły się na początku lat 1990. Momentem przełomowym było uchwalenie ustawy o odnawialnych źródłach energii w kwietniu 2000 roku przez koalicyjny rząd socjaldemokratów i zielonych.

Angela Merkel, wówczas w ławach opozycji, była przeciwna tak szeroko zakrojonej transformacji energetycznej. Podczas kampanii wyborczej w 2005 roku, która wyniosła ją na urząd kanclerza, krytykowała jako nierealne dążenie do 20 proc. udziału OZE w miksie energetycznym do roku 2020. Gdy już przejęła ster władzy, zrewidowała poglądy, stając się zdeklarowaną zwolenniczką Energiewende i przywódczynią europejskiej szarży przeciwko katastrofalnym zmianom klimatycznym.

Reklama

Unijne kraje podążały szlakiem przetartym przez Niemcy, kopiując instytucję „taryfy gwarantowanej”, która zobowiązuje operatorów sieci elektroenergetycznych do zakupu energii ze źródeł odnawialnych po wyższych stawkach niż te za energię wytwarzaną z paliw kopalnych. Nawet jeśli Szwecja i Norwegia mogą pochwalić się mniejszym śladem węglowym, to żadne z nich nie jest w stanie wywierać międzynarodowej presji na taką skalę, na jaką robią to Niemcy.

Blaski i cienie

Energiewende zakorzeniło się w świadomości Niemców. Świadczą o tym fakty. Po pierwsze już około 40 proc. mocy w niemieckiej sieci elektroenergetycznej pochodzi ze źródeł odnawialnych (na początku transformacji było to niecałe 5 proc.). Po drugie ponad 40 proc. instalacji produkujących czystą energię jest własnością rolników oraz osób prywatnych.

Jeśli weźmie się pod uwagę, że Energiewende cieszy się poparciem ponad 90 proc. mieszkańców, to można mówić o prawdziwie pospolitym ruszeniu w narodzie. I po trzecie około 340 tys. Niemców pracuje w sektorze energii odnawialnej – ponad pięć razy więcej niż w dogorywającym, a niegdyś potężnym przemyśle węglowym. Jest to też blisko połowa całkowitego zatrudnienia w osławionym, niemieckim sektorze motoryzacyjnym.

Koszty energii odnawialnej rosną; nie ma sposobu na zmienność siły wiatru i ciepła słońca.

Energiewende ma też drugą, mniej błyskotliwą stronę. Jest wiele opinii – i to bynajmniej nie laików – że niemiecki eksperyment dotyczący energii odnawialnej jest skazany na niepowodzenie. Koszty rosną do rozmiarów nie do udźwignięcia, nie ma sposobu na opanowanie zmienności siły wiatru i ciepła słońca, a sieci wymagają modernizacji.

Prawdą jest też, że przez 20 lat ceny energii w Niemczech podwoiły się, a cele klimatyczne przewidziane na rok 2020 zostały osiągnięte tylko dzięki drastycznemu ograniczeniu mocy produkcyjnych przemysłu w związku z pandemią COVID-19. Ogólny wolumen emisji gazów cieplarnianych jest w stagnacji od 2009 r.

Przyczyną zatrzymania postępu były nie tyle błędy w sposobie realizacji Energiewende, ile szok zewnętrzny. Katastrofa w elektrowni jądrowej w Fukushimie, po tsunami, które nawiedziło Japonię w 2011 roku, zmobilizowała oddolny ruch społeczny żądający przyspieszenia wygaszania elektrowni atomowych. To z kolei poskutkowało wzrostem uzależnienia od węgla, zwłaszcza brunatnego, który w procesie spalania uwalnia szczególnie toksyczne gazy. Energiewende znalazło się w impasie. Mimo to rząd nie zamierza odpuszczać, zwłaszcza że żadna strona politycznego spektrum nie ma szans na zbicie jakiegokolwiek kapitału na postulacie rezygnacji z tego być może nadmiernie ambitnego projektu.

Koniec taryf gwarantowanych dla OZE

Podwaliny pod rozwój niemieckiej energetyki odnawialnej położyła wspomniana ustawa o OZE (niem. Erneuerbare Energien Gesetz) z 2000 roku. Stworzyła ona system wsparcia dla odnawialnych źródeł energii, zapewniający im gwarantowaną taryfę przez 20 lat oraz pierwszeństwo zakupu przez operatorów sieci.

Od czasu nowelizacji z 2017 roku poziom wsparcia nie jest już ustalany przez państwo, lecz w drodze aukcji. Tylko małe instalacje nadal korzystają z gwarantowanych taryf. Ponadto rozwój odnawialnych źródeł energii został zsynchronizowany z modernizacją sieci.

Dla każdej technologii – farm wiatrowych (lądowych i morskich), fotowoltaiki, biomasy – określono roczne wolumeny nowych mocy dostosowane do tempa rozwoju sieci. Ostatnia nowelizacja została przyjęta we wrześniu 2020 roku w związku z radykalną rewizją celu klimatycznego.

Cel: neutralność emisyjna w perspektywie 30 lat

W grudniu ub. roku Bundestag uchwalił ustawę o ochronie klimatu (niem. Klimaschutzgesetz). Wprowadziła ona opłaty za emisję dwutlenku węgla w sektorach transportu i ogrzewania/chłodzenia, dotychczas nieobjętych europejskim systemem handlu uprawnieniami do emisji. Przede wszystkim jednak usankcjonowała prawnie nowy cel klimatyczny, w myśl którego do roku 2050 Niemcy osiągną neutralność emisyjną, czyli będą emitować nie więcej dwutlenku węgla niż absorbują jego naturalne pochłaniacze (lasy, gleby, itp.).

W praktyce oznacza to, że do półwiecza powinno dojść do redukcji emisji gazów cieplarnianych o 95 proc. (w odniesieniu do poziomu z roku 1990), czyli do około 60 Mt CO2 rocznie. Niemiecki ustawodawca wyznaczył też cel pośredni – 65-proc. udział OZE w miksie energetycznym do roku 2030.

Osiągnięcie tego nad wyraz ambitnego zamierzenia niezmiernie utrudni fakt, że Niemcy bezapelacyjnie porzucają energię atomową, która stanowi niskoemisyjne, wydajne, a przede wszystkim w pełni sterowalne źródło energii – w przeciwieństwie do OZE, zależnych od kaprysów pogody. Fundamentalnym wyzwaniem będzie znalezienie sposobu na przechowywanie energii na dużą skalę oraz opracowanie technologii umożliwiającej integrację niestabilnych ze swej natury, przerywanych źródeł energii odnawialnej z systemem elektroenergetycznym.

Prawie jedna trzecia niemieckiego wolumenu emisji gazów cieplarnianych pochodzi z sektora elektroenergetycznego, w szczególności z elektrowni opalanych węglem kamiennym i brunatnym. W lipcu Bundestag ostatecznie przegłosował plan zamknięcia 84 elektrowni węglowych do 2038 roku.

Centralnym punktem polityki ograniczania emisji jest stopniowe wyłączanie dużych, konwencjonalnych elektrowni i zastępowanie ich zintegrowanym systemem zarządzania siecią przesyłu i dystrybucji, którego podstawą będą miliony małych, zdecentralizowanych jednostek produkcyjnych OZE wraz z instalacjami do magazynowania energii.

Wyzwanie: zastąpić paliwa kopalne syntetycznymi

Osiągnięcie neutralności emisyjnej wymaga nie tylko radykalnej transformacji sektora elektroenergetycznego, ale także elektryfikacji innych sektorów gospodarki i ostatecznego zastąpienia paliw kopalnych syntetycznymi, które podczas spalania nie uwalniają gazów cieplarnianych. Kluczową rolę ma do odegrania technologia power-to-gas, umożliwiająca konwersję energii elektrycznej w energię chemiczną, którą można wykorzystywać na żądanie, uniezależniając się od siły wiatru czy nasłonecznienia.

Elektrolizery niezbędne do produkcji wodoru wciąż są na etapie eksperymentalnym.

Powodzenie tego przedsięwzięcia zależy od zapewnienia szerokiej dostępności wodoru, bo to na jego bazie będą otrzymywane bezemisyjne gazy syntetyczne. Sprężony gaz może być magazynowany, transportowany i przetwarzany w ciepło lub z powrotem w energię elektryczną. Problem w tym, że elektrolizery niezbędne do produkcji wodoru wciąż są na etapie eksperymentalnym. Chociaż przeprowadzono już wiele programów pilotażowych, droga do wdrożenia rozwiązań opłacalnych z punktu widzenia przemysłu jest nadal daleka. W czerwcu niemiecki rząd przyjął strategię wodorową, która zakłada osiągnięcie 5 GW mocy elektrolizy do 2030 roku i 10 GW do 2040. Aby tą drogą otrzymać 1 GW mocy, trzeba zainwestować miliard euro.

Produkcja wodoru jest energochłonna (elektroliza wody w ogniwie paliwowym), dlatego wykorzystanie nadwyżek prądu z niemieckich OZE nie wystarczy. W ciągu najbliższych 10 lat Niemcy będą w stanie zaspokoić we własnym zakresie tylko 20 proc. zapotrzebowania na wodór. Resztę będą musieli importować. Priorytet ma tzw. zielony wodór, czyli pozyskiwany w bezemisyjnym procesie elektrolizy.

Trwają rozmowy z krajami Maghrebu, gdzie ciepło słoneczne pozwala na budowanie wielkoskalowych farm fotowoltaicznych, wyposażonych w elektrolizery do produkcji zielonego wodoru. Surowcem drugiego wyboru będzie tzw. niebieski wodór, otrzymywany z gazu ziemnego uwolnionego od dwutlenku węgla metodą wychwytywania i składowania (CCS). Trzecim może być turkusowy wodór – uzyskiwany za pomocą pirolizy metanu.

Jak zapewnić ciągłość dostaw prądu na bazie OZE?

Fundamentalne pytanie brzmi: czy Niemcy będą w stanie zaspokoić swoje zapotrzebowanie na energię w sytuacji, gdy w krótkim terminie nastąpi wygaszenie atomu, w średnim – węgla kamiennego i brunatnego, przy jednoczesnym wzroście zapotrzebowania na prąd?

Kwestia sprowadza się do tego, jak zaradzić okresom niskiej produkcji energii ze źródeł odnawialnych. Dostępne opcje magazynowania energii nie spełniają warunków techniczno-ekonomicznych niezbędnych do systemowego wykorzystywania. Rozwój infrastruktury do magazynowania energii to kwestia nie lat, a dziesięcioleci. Brakuje elektrowni gazowych, turbin spalinowych i elektrociepłowni o wystarczającej mocy, aby skompensować wahania wolumenów produkcji turbin wiatrowych i energii słonecznej.

Zasilanie w energię elektryczną z odnawialnych źródeł energii stwarza nowe wyzwania na poziomie utrzymania sieci. Ogromne wolumeny energii elektrycznej będą generowane przez małe, rozproszone jednostki, a więc wprowadzane do systemu w sposób zdecentralizowany i przesyłane na setki kilometrów.

Koncentracja farm wiatrowych na północy Niemiec wymaga wzmocnienia linii przesyłowych, aby energia elektryczna trafiała do ośrodków poboru na południu i zachodzie kraju. Rodzi to konieczność rozbudowy sieci i zapewnienia podstawowych usług systemowych, takich jak utrzymanie napięcia i częstotliwości, zapewnienie mocy biernej, resetu sieci w razie zaniku zasilania. Operatorzy nie nadążają za rozwojem odnawialnych źródeł energii.

Co z kosztami?

Projekt Energiewende to gigantyczne koszty. Nie są to już, jak na początku, inwestycje w odnawialne źródła energii, ale także nakłady na opisaną wyżej modernizację sieci, na rozwój technologii power-to-gas oraz na dekarbonizację przemysłu. W swoim raporcie opublikowanym we wrześniu 2018 roku, Niemiecki Trybunał Obrachunkowy skrytykował Federalne Ministerstwo Gospodarki i Energii za brak ram budżetowych projektu. W 2013 roku rząd szacował, że koszty transformacji sektora elektroenergetycznego do końca lat 30. XXI wieku mogą wynieść około biliona euro.

Inwestycje niezbędne do neutralności węglowej będą kosztowały Niemcy 2,3 bln euro do 2050 r.

Te szacunki potwierdzają wyliczenia Instytutu Ekonomiki Konkurencji w Düsseldorfie (DICE) z 2016 r. Ale według ekspertyzy sporządzonej w 2018 r., na zlecenie Federacji Przemysłu Niemieckiego (BDI), inwestycje niezbędne do osiągnięcia neutralności węglowej będą kosztowały niemieckich podatników 2,3 bln euro do 2050 r.

Kłębią się znaki zapytania

Pomimo ogromu wysiłków na rzecz rozwoju odnawialnych źródeł energii, gołym okiem widać, że spełnienie założonych celów klimatycznych leży bardziej w sferze życzeń niż realnych planów. Ze wszystkich gałęzi przemysłu energetyka ma największy udział w redukcji emisji, problematyczne są także inne branże.

Do najbardziej emisjogennych należą transport i budownictwo, nie mówiąc o hutnictwie. I to właśnie dekarbonizacja energochłonnych sektorów stanowi największe wyzwanie i jest najdroższa. Tymczasem próby sprzęgnięcia OZE z elektryfikacją pojazdów, a docelowo całej gospodarki, i z opracowaniem technologii magazynowania energii utknęły w fazie eksperymentalnej. Kolejne lata będą jeszcze trudniejsze, ponieważ trzeba będzie skompensować dodatkowy deficyt, wynikający z zamknięcia reaktorów jądrowych w 2022 r.

Czy da się to zrobić, bazując na OZE? Na początku 2020 roku Niemcy miały 124 GW mocy zainstalowanej OZE (dla porównania: w Polsce mamy 9,5 GW). W kolejnej dekadzie powinien nastąpić wzrost o około 100 GW, czyli o 80 proc. Trzeba jednak zdawać sobie sprawę, że triumfalny pochód odnawialnych źródeł energii może się zatrzymać. Lądowa energetyka wiatrowa przeżywa kryzys. Pierwsze kontrakty z gwarantowanymi taryfami zakupowymi wygasną w tym roku, a do 2030 z mechanizmu wsparcia wyjdzie około 25 GW lądowych mocy wiatrowych.

Energiewende daje Niemcom poczucie misji, a sam projekt cieszy się niesłabnącym poparciem społecznym. Nie da się jednak ukryć, że po dekadzie entuzjazmu i głoszenia zielonej ewangelii Niemcy złapały zadyszkę, straciły pierwotną inicjatywę i moc sprawczą.

Liderem zmiany w dziedzinie energii odnawialnej, e-transportu i magazynowania energii są dzisiaj Chiny i to one nadają tempo oraz kierunek transformacji energetycznej na świecie.

Grażyna Śleszyńska

Źródło nieznane