Czysty węgiel – czysta fikcja?

Po co stawiać elektrownie atomowe i inwestować miliony w źródła odnawialne, skoro możemy „oczyścić węgiel”? Podobne pytania nie należą do rzadkości w dyskusjach – przede wszystkim tych prowadzonych przez laików. Jak się okazuje, zarówno ekolodzy, jak i specjaliści od węgla często mówią jednym głosem

W tym kontekście najwięcej mówi się o technologii CCS. To skrót od anglojęzycznego terminu carbon capture and storage. Po polsku – wyłapywanie i składowanie węgla. Zwolennicy tej metody twierdzą, że może ona przynieść spektakularne efekty. Chodzi przede wszystkim o redukcję nawet 90 proc. zanieczyszczeń pochodzących z przemysłowych instalacji węglowych – czyli elektrowni czy elektrociepłowni.

Od węgla nie ma ucieczki

Działanie technologii wyjaśnia Carbon Capture & Storage Association, organizacja zajmująca się popularyzacją tej metody. Za pomocą filtrów dwutlenek węgla oddzielany jest od neutralnych dla ocieplania się klimatu gazów. Następnie jest on składowany głęboko pod ziemią, by następnie mógł zostać przetransportowany na powierzchnię za pomocą pomp.

Naukowcy wierzący w skuteczność CCS nie pozostawiają złudzeń – od węgla nie ma ucieczki, przede wszystkim w krajach rozwijających się. To najbardziej dostępny surowiec, który jest gwarancją pewnych dostaw oraz podstawą bezpieczeństwa energetycznego.

„Jeśli tempo wzrostu gospodarczego się utrzyma, to do 2030 r. będziemy musieli produkować o 45 proc. więcej energii w skali świata” – czytamy na stronie CCS Association, powołującej się na dane Międzynarodowej Agencji Energetycznej. W jaki sposób zaspokoić rosnące potrzeby? Węglem, najlepiej czystym. Czyli wykorzystywanym z użyciem CCS.

Zbyt piękne, by było prawdziwe?

Na razie takie rozwiązanie jest przede wszystkim zbyt drogie, a także – niezbyt efektywne. Ambitne plany dotyczące „wyłapywania i składowania” cztery lata temu porzuciła Wielka Brytania. Wyliczono, że projekt wdrożenia tej technologii pochłonąłby około miliarda funtów. W ocenie rządzących to zbyt duże koszty dla brytyjskiego podatnika.

W listopadzie londyński rząd przeznaczył na technologię CCS nieporównywalnie mniejszą sumę (20 mln funtów), przyznając jednocześnie, że stawia przede wszystkim na odnawialne źródła energii. Największe instalacje wyłapywania dwutlenku węgla działają w Kanadzie i USA. To nadal projekty o charakterze demonstracyjnym. Na podobnych przymiarkach kończy się w Australii. Mimo to australijski rząd w 2018 r. ogłosił, że oprze swoją strategię klimatyczną w dużym stopniu właśnie na CCS.

„Metoda zapewnia redukcję dwutlenku węgla w atmosferze o ok. 40 proc.” – podkreślił Josh Frydenberg, australijski minister środowiska i energetyki, podczas wizytacji instalacji wychwytującej zanieczyszczenia w Teksasie. Tematowi przyjrzał się jednak bliżej dziennikarz brytyjskiego dziennika „The Guardian”. Okazało się, że odwiedzona przez Frydenberga instalacja redukuje emisję o zaledwie 6,2 proc., z czego prawie 30 proc. ma przedostawać się do atmosfery w czasie transportu do składowiska.

„To nie ma ekonomicznego sensu”

Technologia CCS nie przypadła do gustu również Komisji Europejskiej. „To nie ma ekonomicznego sensu” – stwierdzili unijni dygnitarze po konsultacjach przeprowadzonych w 2013 r. Zwrócili uwagę na koszty. Zbudowanie elektrowni z wychwytującą instalacją może podnieść koszty nawet o 100 proc. Ceny węgla stale idą w górę, zwiększając również koszt produkowanej z niego energii. Być może pomysł budowy europejskich instalacji CCS wróci w przyszłości, ale na razie Unia wspiera jedynie badania nad tym rozwiązaniem.

„Pomysł na sławne CCS, czyli wychwyt CO² w miejscu wytworzenia i magazynowanie go po wiek wieków, głęboko pod ziemią, chwilowo zachwycił świat ponad dekadę temu – z niezrozumiałych do dziś powodów” – mówi Jan Ruszkowski z Polskiej Zielonej Sieci.

Czy pozyskanie czystego węgla jest realne? „To zależy. Do 2010 r. czyste technologie węglowe określano jako te, które dają możliwość ograniczenia emisji – m.in. tlenków azotu i pyłów przyczyniających się do powstawania smogu. To łatwiejsze do zrobienia. Od tamtej pory doszedł do tego również dwutlenek węgla, co skomplikowało sprawę” – podkreśla prof. Marek Ściążko z Akademii Górniczo-Hutniczej i Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla.

„Nie można pozbyć się go do końca. Jeśli dwutlenek węgla nie dostanie się do środowiska to znaczy, że nie spaliliśmy węgla” – tłumaczy naukowiec. Dodaje, że w miksie energetycznym Polski musi wzrosnąć znaczenie odnawialnych źródeł energii. Jednocześnie zaznacza, że nie będziemy mogli całkowicie uciec od węgla, dlatego nadal trzeba zastanawiać się, jak zmniejszyć jego szkodliwość dla klimatu.

Więcej energii, mniej zanieczyszczeń

„W ciągu 15 lat efektywność bloków węglowych wzrosła o 10 punktów procentowych – czyli nawet do 48 proc. Oznacza to, że produkujemy więcej energii, a mniej zanieczyszczeń – i to nawet o jedną trzecią” – zauważa prof. Ściążko. „Przy jednoczesnym produkowaniu przez takie bloki energii cieplnej sprawność może wzrosnąć nawet do 80 proc. Nadal jednak pozostaje ok. 20 proc. emisji. Nie da się ich całkowicie wyeliminować” – przyznaje.

O efektywności na poziomie ok. 40 proc. mówi również Ruszkowski, oceniając, że jest ona „mizerna”. Zauważa też, że ten poziom jest trudny do osiągnięcia. „Sprawność miażdżącej większości węglowych bloków energetycznych w Polsce wynosi 35–38 proc. I nic tego nie zmieni, ponieważ większość z nich ma już ustalone daty wyłączenia” – tłumaczy.

„Najnowocześniejsze bloki, jak w projektowanej elektrowni Ostrołęka C, mogą ponoć sięgnąć sprawności rzędu 45 proc. Jednak wedle zeszłorocznych przyrzeczeń Ministerstwa Energii inwestycja ta miałaby być ostatnią nową elektrownią węglową w Polsce” – dodaje Ruszkowski. Jedyną nadzieją na ograniczenie emisji dwutlenku węgla ma być CCS, a jedynym problemem – koszty wprowadzenia tej metody.

Metoda ciężka do realizacji

„Nie da się wdrożyć technologii składowania dwutlenku węgla pod ziemią. To po prostu zbyt drogie i nieefektywne. Samo wychwytywanie nie jest aż tak dużym problemem, chodzi bardziej o składowanie” – mówi Ściążko.

Myśl rozwija równie sceptyczny Ruszkowski. „Budowa takiej instalacji jest kompletnie nieopłacalna. Wymaga ogromnych nakładów inwestycyjnych, nie tylko na elektrownie, ale również na transport CO² oraz miejsce jego zatłaczania i długotrwałego magazynowania” – precyzuje.

Jak zaznacza, składowanie CO² pod ziemią wymaga sprzyjających i dość wyjątkowych warunków geologicznych i tektonicznych. „Cały proces wymaga stałego dostarczania energii, co sprawia, że spada sprawność elektrowni węglowej” – dodaje.

Połączenie dwutlenku węgla z wodorem

Proces CCS może być opłacalny, jednak niekoniecznie przysłuży się to naturze. Odfiltrowany dwutlenek węgla może trafiać pod ziemię, by służyć do wydobycia innego paliwa kopalnego, czyli ropy naftowej. Wpompowany pod ziemię gaz tworzy ciśnienie, które może wypchnąć na powierzchnię niedostępne dla przemysłu wydobywczego złoża. Z CO², za pomocą wodoru, można również produkować gaz ziemny.

Nad taką właśnie technologią pracuje polski Tauron. W obu przypadkach niechciany dwutlenek wraca jednak do atmosfery. Nad kosztami związanymi z CCS zastanawiali się również uczeni z Rady Doradczej Europejskich Akademii Nauk, organizacji skupiających uczelnie z 28 krajów członkowskich UE, Szwajcarii i Norwegii.

„Nie stać nas na to, by stracić tę technologię” – powiedział w marcu Mike Norton, członek organizacji, reagując jednocześnie na znikome postępy we wdrażaniu CCS w Unii Europejskiej. „Nie przyspieszy ona, dopóki nie zacznie się opłacać” – zauważył. Receptą ma być więc… podwyższenie cen węgla. 

Skuteczność instalacji węglowych

Międzynarodowe organizacje ekologiczne i naukowcy nie mają złudzeń. Skuteczność instalacji węglowych, bliska 50 proc., to mrzonka. Pisze o tym koalicja End Coal, wspominając o krańcowej efektywności wynoszącej 42–43 proc., którą udało osiągnąć się w Chinach i Indiach.

Oznacza to, że nawet przy najlepszych wynikach, z ok. 60 proc. węgla powstaje szkodliwy dla klimatu dwutlenek. Filtrowanie go jest nieopłacalne, ale spaliny można oczyścić z innych toksycznych substancji – pyłów PM.

W przypadku instalacji o mocy 600 MW potrzebne do tego technologie są jednak horrendalnie drogie – ich koszty przekraczają miliard dolarów. „Mimo to musimy w dużej części bazować na węglu” – twierdzi prof. Ściążko. Według uczonego nie da się skutecznie magazynować dużych ilości energii ze źródeł odnawialnych, które zawodzą w przypadku nieodpowiedniej pogody czy suszy. Mówimy przecież o wietrze, słońcu i wodzie.

Bloki gazowe rozwiążą problem?

Inną opinią dzieli się Ruszkowski. „Można to rozwiązać na różne sposoby: magazynując energię, importując ją zza granicy, sterując popytem albo uruchamiając zapasowe bloki energetyczne czekające w pogotowiu. Kłopot w tym, że bloki węglowe najmniej się do tego nadają, gdyż są mało elastyczne. Ich uruchomienie i ustabilizowanie działania jest długotrwałe, dlatego nie wygasza się ich na noc” – zaznacza.

Znacznie lepiej sprawdzają się bloki gazowe, ale kłopotem jest niedobór zasobów tego paliwa w Polsce, który pokrywamy głównie importem z Rosji. „Warto jednak pamiętać, że takie bloki energetyczne uruchamiane są jedynie wtedy, gdy jest to potrzebne i opłacalne. Ponadto 70 proc. naszego, wciąż rosnącego, importu węgla również pochodzi z Rosji” –  twierdzi przedstawiciel Polskiej Zielonej Sieci.

Ekolodzy żartują, że z technologią CCS jest jak z Yeti – dużo się o niej mówi, ale nikt jej nie widział. To uproszczenie, jednak dotychczasowe próby wyłapania i składowania CO² przynoszą niewielkie efekty i dają równie niewielkie nadzieje na przyszłość. Wydaje się więc, że pożegnanie z węglem to kwestia czasu. A tego, według naukowców zajmujących się klimatem, mamy coraz mniej.