Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska chce, by do 2040 r. elektrownie węglowe i gazowe w USA musiały obniżyć swoje emisje CO2 o co najmniej 90%. W praktyce wymusza to stosowanie technologii wychwytywania i składowania dwutlenku węgla (CCS). Dla bloków gazowych alternatywą jest też przejście na tzw. zielony wodór. Oba rozwiązania pogarszają jednak rentowność energetyki opartej o paliwa kopalne.
O ile wejdą w życie, proponowane przepisy mogą oznaczać likwidację w USA dużej części bloków węglowych i gazowych w ciągu kilkunastu lat. Z punktu widzenia ochrony klimatu propozycja agencji to dobry i potrzebny, choć mocno spóźniony krok.
Inwestycje w „czystą energię” to za mało
By skutecznie walczyć z szybko narastającym kryzysem klimatycznym, nie wystarczy sam rozwój niskoemisyjnych źródeł energii (wiatr, słońce, „atom”). Konieczne jest też „dokręcenie śruby” już istniejącym elektrowniom spalającym węgiel, gaz lub ropę.
Doskonale rozumieją to urzędnicy amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (EPA, ang. Environmental Protection Agency). W maju tego roku operatorzy większości najważniejszych elektrowni spalających paliwa kopalne w Stanach Zjednoczonych zostali poinformowani przez EPA, że jeśli chcą kontynuować działalność po 2040 r., będą musieli zmniejszyć ślad węglowy swoich jednostek o co najmniej 90%.
Agencja zaproponowała limity emisji CO2 dla różnych kategorii elektrowni. I to zarówno dla nowo budowanych, jak i istniejących: dla nowych bloków gazowych o wysokiej sprawności (turbiny gazowe), dla istniejących bloków parowych opalanych węglem, ropą i gazem oraz dla niektórych istniejących turbin opalanych gazem. Proponowane przepisy są najbardziej znaczącą regulacją przygotowaną przez EPA, jeśli chodzi o ograniczanie emisji CO2 z sektora elektroenergetycznego.
Wychwytuj swój CO2 albo zamykaj biznes
W przypadku bloków węglowych redukcja emisji o 90% oznacza w praktyce jedno. Aby pracować dalej, takie elektrownie muszą neutralizować swoje emisje za pomocą technologii wychwytywania i składowania dwutlenku węgla (CCS, ang. carbon capture and storage).
Więcej na temat CCS możecie Państwo przeczytać w artykule „Geoinżynieria, czyli jak naprawić klimat – część druga” a na temat magazynowania dwutlenku węgla w tekście „Geologiczne magazynowanie CO2„. Obydwa opublikowano na portalu Nauka o Klimacie.
W przypadku bloków gazowych tak znaczną redukcję emisji można uzyskać też, przystosowując je do spalania tzw. zielonego wodoru. To techniczne określenie dla wodoru uzyskanego z elektrolizy wody za pomocą energii elektrycznej pochodzącej ze źródeł niskoemisyjnych, dzięki czemu jego „ślad węglowy” jest niski.
- Czytaj również: W USA atom i OZE przekroczyły ważny próg. Kluczowe dwa źródła
Oba rozwiązania są kosztowne i wyraźnie zmniejszają konkurencyjność energetyki opartej na węglu i gazie w stosunku do energetyki jądrowej, wiatrowej i słonecznej.
Ważny sygnał dla reszty świata
Jeśli plan EPA zostanie wprowadzony w życie, będzie miał nie tylko znaczenie praktyczne, ale i symboliczne. Oto USA, jeden z największych na świecie emitentów gazów cieplarnianych, na poważnie myśli o wycofaniu się z energetyki opartej na paliwach kopalnych. Przepisy proponowane przez EPA mogłyby też w przyszłości zostać wzmocnione poprzez przesunięcie daty końcowej i zastosowanie tych wymogów do większej liczby elektrowni. Nie wolno zapominać jednak o wymiarze praktycznym.
Warto przypomnieć, że w Stanach Zjednoczonych sektor elektroenergetyczny odpowiada za ok. ¼ emisji gazów cieplarnianych. To procentowo znacznie mniej niż w Polsce. U nas energetyka zawodowa odpowiada za prawie połowę krajowej emisji najważniejszego gazu cieplarnianego — dwutlenku węgla. Jednak w przypadku tak ogromnej gospodarki, jak USA, oznacza to, że amerykańskie elektrownie spalające paliwa kopalne emitują rocznie ok. 1,5 mld ton CO2 (ok. 5 razy więcej niż cała Polska).
Regulacje proponowane przez EPA mają do roku 2042 zmniejszyć tę gigantyczną wartość o ponad miliard ton. Czyli mniej więcej o tyle, ile każdego roku emituje cała Japonia.
W minionej dekadzie miks energetyczny w USA znacznie się już zmienił. Niestety jednak nie w sposób, który dawałby nadzieję na skuteczną walkę z kryzysem klimatycznym, na wystarczająco szybkie ograniczenie emisji.
Węgiel wypada z miksu
Zacznijmy jednak od pozytywów. W ciągu ostatnich kilkunastu lat Stany Zjednoczone zmniejszyły ilość energii elektrycznej wytwarzanej z węgla o ponad połowę. Z 1,7 biliona kilowatogodzin w 2011 roku, do 828 miliardów w 2022 roku. Co więcej, ten trend ma się utrzymać.
Widać go także w prognozach krótkoterminowych. EPA spodziewa się, że w tym roku wzrost letniej produkcji energii elektrycznej ze słońca, wiatru i atomu przyczyni się do zmniejszenia produkcji energii z elektrowni węglowych. Między czerwcem 2022 r. a majem 2023 r. w USA ubyło około 11 GW mocy węglowych. Ma to się przełożyć na o 15% (36,0 TWh) mniejszą produkcję energii elektrycznej z węgla w USA tego lata, w porównaniu z latem ubiegłego roku.
W miejsce węgla wchodzi gaz ziemny
Bardzo dobrze, że w USA systematycznie spada produkcja energii elektrycznej z węgla. Gorzej, że jednocześnie praktycznie cały czas rosło wykorzystanie do tego celu gazu ziemnego. Dopiero w ostatnich latach trend wzrostowy dla gazu spowolnił.
Obecnie Stany Zjednoczone nadal produkują około 60% swojej energii elektrycznej z paliw kopalnych. Z tego dwie trzecie przypada na gaz, jedna trzecia na węgiel. Jeszcze półtorej dekady temu proporcje były odwrotne: dominował węgiel. Jak zwykle, sytuacja wygląda jeszcze gorzej, jeśli patrzymy nie na energię elektryczną, a na energię pierwotną. Tu udział paliw kopalnych (węgiel, ropa i gaz) wynosi aż 79%.
Popatrzmy też znów na prognozy krótkoterminowe. Według Energy Information Administration (EIA) tego lata produkcja energii elektrycznej w USA w oparciu o gaz ziemny wzrośnie o 3%. To o 16,7 terawatogodzin (TWh) więcej, w porównaniu z rokiem ubiegłym. Na razie w USA gaz ziemny, jako surowiec do produkcji energii elektrycznej, trzyma się więc mocno.
I właśnie dlatego regulacja, którą zamierza wprowadzić EPA, jest tak ważna. Ustanawiając tak wysoką poprzeczkę dla redukcji emisji z sektora energetycznego, de facto wymusza ona stosowanie wychwytu i składowania CO2, czyli CCS. Gdyby się udało wprowadzić tę regulację, byłoby to prawdziwy przełom.
Czy technologia CCS jest już gotowa do stosowania na masową skalę?
Według części ekspertów, wieloletnie prace badawczo-rozwojowe sugerują, że CCS jest technologią, której już dziś można użyć do redukcji emisji z elektrowni. Była ona testowana w wielu pilotażowych instalacjach na całym świecie. Faktem jest, że niektóre z nich zmagały się z problemami technicznymi, które często ograniczały operacje wychwytywania dwutlenku węgla. Tak było na przykład w elektrowni węglowej Boundary Dam w Saskatchewan w Kanadzie.
Optymistycznie nastawieni do CCS naukowcy twierdzą jednak, że takie technologiczne niedociągnięcia można wyeliminować w miarę zdobywania doświadczenia przez operatorów. Ich zdaniem, głównym powodem, dla którego CCS nigdy nie przyjął się — i wciąż nie jest stosowany komercyjnie na szeroką skalę — są kwestie ekonomiczne. Dopóki rządy nie zaczną nakazywać stosowania CCS lub nie wprowadzą wystarczająco wysokiej ceny za emisję dwutlenku węgla, emitowanie tego gazu do atmosfery będzie po prostu tańsze. Proponowane rozporządzenie radykalnie zmieniłoby tu kalkulację finansową.
Szykuje się batalia sądowa
Nic więc dziwnego, że stany, w których przemysł wydobywczy paliw kopalnych ma mocną pozycję, zawiązały sojusz. W ramach niego przygotowują się do zaskarżenia pomysłów EPA w sądzie. Istnieje zresztą precedens. Pod rządami Obamy agencja przygotowała rozporządzenie, które miało na celu zwiększenie udziału czystszych źródeł energii w produkcji energii elektrycznej. Sąd Najwyższy orzekł jednak w zeszłym roku, że EPA nie ma uprawnień do nadzorowania restrukturyzacji całego systemu elektroenergetycznego. Kompetencje agencji ograniczają się do narzucania technologii, które mogą być stosowane w poszczególnych elektrowniach. Czyli, jak się mówi potocznie, „po wewnętrznej stronie ogrodzenia” danego zakładu przemysłowego.
Sąd Najwyższy USA ograniczył więc uprawnienia EPA, jeśli chodzi o wymuszanie redukcji emisji substancji wpływających na klimat. Obecna propozycja EPA ma na celu dostosowanie się do tego orzeczenia. EPA będzie argumentować, że CCS stanowi istniejącą, realnie możliwą do wdrożenia technologię, którą operatorzy elektrowni mogą zastosować w celu zmniejszenia emisji. Przeciwnicy regulacji EPA najprawdopodobniej będą z kolei argumentować, że technologia CCS jest zbyt kosztowna i niesprawdzona. To, czy wniosek zostanie przyjęty, będzie więc zależeć głównie od tego, czy sąd zgodzi się z argumentacją, że CCS jest już dojrzałą do wdrożenia na dużą skalę technologią.
Niedawno upłynął 60-dniowy okres przewidziany na składanie uwag do zaproponowanych przez EPA regulacji. Możemy więc spodziewać się rychłego przeniesienia sporu na salę sądową.
Regulacje EPA może też powstrzymać wielka polityka
Innym zagrożeniem dla planów EPA jest zmiana w Białym Domu. Jeśli Bidena zastąpi republikanin, nawet niekoniecznie sam Donald Trump, możemy mieć powtórkę z sytuacji, jaka miała miejsce po dojściu Trumpa do władzy. W największym skrócie: rozmontowano dużą część regulacji mających chronić klimat i jakość powietrza.
Doszło wtedy nawet do „wrogiego przejęcia” EPA — szefem Agencji został mianowany Scott Pruitt, który piastował wcześniej urząd prokuratora generalnego Oklahomy. W tej roli sprzeciwiał się m.in. regulacjom środowiskowym i … pozwał EPA co najmniej 14 razy. Sam określał się przy tym jako „wiodący adwokat przeciwko agendzie aktywistów EPA”.
Prezydent-elekt Trump stwierdził wtedy z kolei, że EPA ma „antyenergetyczny program, który zniszczył miliony miejsc pracy”. Jak również, że Pruitt — „bardzo szanowany prokurator generalny ze stanu Oklahoma — odwróci ten trend i przywróci podstawową misję EPA, jaką jest utrzymanie naszego powietrza i wody w czystości i bezpieczeństwie”. Wart Pac pałaca.
CCS nie jest rozwiązaniem idealnym
Trzeba mieć świadomość, że nawet gdyby wszystko poszło dobrze — gdyby udało się pokonać wszystkie przeszkody polityczne, prawne i techniczne — to i tak technologia CCS nie jest jakimś idealnym, cudownym panaceum na emisje z sektora energetycznego. Nawet jeśli elektrownie będą faktycznie w stanie wychwycić i bezpiecznie zmagazynować aż 90% swoich emisji, pozostałe 10% będzie nadal pompowane do atmosfery.
Jednocześnie kontynuowane będzie szkodliwe dla środowiska wydobycie paliw kopalnych. Wiąże się ono przecież choćby z emisjami metanu, zarówno przy wydobyciu gazu ziemnego, jak i węgla kamiennego z kopalń głębinowych, takich jak te które mamy w Polsce. A przecież jak najszybciej powinniśmy osiągnąć neutralność klimatyczną, czyli zerową emisję gazów cieplarnianych netto.
Optymistyczny scenariusz: nokautujący cios dla brudnej energetyki
W większości przypadków bardziej sensowne byłoby więc po prostu zlikwidowanie elektrowni zasilanych paliwami kopalnymi i przejście na prawdziwie „czystą” (bardziej precyzyjnie: niskoemisyjną) energię – wiatrową, słoneczną lub jądrową.
- Czytaj również: Koniec z pozwoleniami na wydobycie ropy, nowe tereny pod ochroną. Zielona rewolucja w USA
I rzeczywiście taki może być efekt regulacji. W przypadku elektrowni węglowych wiele z nich prawdopodobnie zostanie zamkniętych, zamiast dostosować się do proponowanych przepisów. To samo może dotyczyć wielu dużych elektrowni gazowych. Staną one bowiem przed wyborem zastosowania CCS lub kosztownej konwersji na spalanie „zielonego” wodoru.
Zyska nie tylko klimat
Realizacja optymistycznego scenariusza koniec końców wszystkim wyjdzie na dobre. Pozytywnym „efektem ubocznym” proponowanych regulacji będzie też poprawa jakości powietrza. Elektrownie węglowe i gazowe poza dwutlenkiem węgla emitują przecież zanieczyszczenia bezpośrednio szkodliwe dla zdrowia: pyły i tlenki azotu.
Najważniejszym celem jest jednak ochrona klimatu. Raz jeszcze: by powstrzymać globalne ocieplenie, emisje gazów cieplarnianych muszą zostać wyzerowane lub zrównoważone przez pochłanianie dwutlenku węgla. Oznacza to dokonywanie trudnych i radykalnych — przynajmniej z obecnego punktu widzenia — wyborów. Na pewno trzeba wreszcie naprawdę zacząć „przykręcać śrubę” paliwom kopalnym. I to nie tylko w USA.
Korzystałem z artykułów: „The US EPA’s proposed regulation could help to kill off fossil-fuel plants. Good on it” oraz „Carbon capture key to Biden’s new power-plant rule: is the tech ready?”, opublikowanych na łamach portalu czasopisma „Nature”.
_
Zdjęcie: I. Noyan Yilmaz / Shutterstock.com
