Ochrona klimatu na celowniku

4 listopada 2019

Przejście na nowy miks energetyczny jest technicznie wykonalne i tańsze niż wielu się wydawało. Musimy tylko bardziej kompleksowo podejść do tego tematu, zarówno pod względem myślenia, jak i działania.

Prawie połowa energii elektrycznej w Niemczech jest już wytwarzana z odnawialnych źródeł. W pewnych okresach możliwe jest nawet pokrycie całego zapotrzebowania na energię elektryczną tego kraju przy użyciu energii odnawialnej. Brzmi to jak sukces w transformacji energetycznej, ale pomimo takiej wydajności i znacznych inwestycji Niemcy nie osiągną swoich celów klimatycznych na 2020 r. Sektor energetyczny to znacznie więcej niż tylko energia elektryczna – branże transportowa i grzewcza nadal korzystają głównie ze źródeł kopalnych.

 

"Musimy myśleć inaczej niż wcześniej, bardziej całościowo"– wyjaśnia Hans Jörg Heger, szef grupy badawczej ds. modelowania systemów energetycznych w Siemens Corporate Technology.

"Nie chodzi o promowanie lub potępianie niektórych technologii. Celem jest redukcja emisji CO2, a sposoby osiągnięcia tego mogą być bardzo różne. Musimy ustalić przejrzyste cele, a następnie być otwarci na różne rodzaje technologii, jeśli chodzi o ich wdrożenie. Integracja sektorów jest ważnym mechanizmem całościowego zmniejszenia emisji CO2 w obszarach transportu, budownictwa i przemysłu."

 

Heger i jego zespół specjalizują się w tym całościowym spojrzeniu na transformację energii. Wykorzystują modele matematyczne do replikacji infrastruktury i systemów energetycznych w całej ich złożoności. Za pomocą symulacji opracowują możliwie tanie sposoby na skuteczne zmniejszenie emisji CO2. 

"Siemens jest mocno zaangażowany w realizację paryskich celów klimatycznych. Dzięki naszym symulacjom pokazujemy, w jaki sposób można przeprowadzić transformację energetyczną zarówno pod względem technicznym, jak i ekonomicznym" – mówi Heger. "Wszyscy wiemy, że czas ma tutaj ogromne znaczenie."

Najważniejszy jest czas

Wszyscy eksperci są zgodni: spalamy zbyt wiele paliw kopalnych, takich jak węgiel, ropa naftowa i gaz ziemny. W 2017 r. generowaliśmy około 37 gigaton CO2 rocznie na całym świecie, a trend jest wzrastający (źródło: Komisja Europejska). Jeśli ta tendencja się nie zmieni, za 26 lat atmosfera będzie już rozgrzana o więcej niż 2 stopnie Celsjusza (źródło: Badanie z 2018 r. przeprowadzone przez Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu, organ działający w imieniu ONZ). Jeśli zrobi się jeszcze cieplej to musimy brać pod uwagę, że klimat charakteryzujący się suszą i upałem nie tylko obejmie coraz większe obszary, lecz także utrzyma się długo na naszej planecie.

 

 

Wsparcie „cyfrowego bliźniaka”

Kraje i społeczności stoją przed ogromnym wyzwaniem, ponieważ muszą przekształcić całą swoją dotychczasową infrastrukturę – zasilanie, ogrzewanie, mobilność itd. - jednocześnie zapewniając stabilne dostawy dla przemysłu i ludności. "Używamy naszych modeli systemowych do identyfikowania scenariuszy pokazujących, w jaki sposób może nastąpić przemiana energetyczna. Aby to zrobić, wykorzystujemy koncepcję „cyfrowego bliźniaka” do odtworzenia dostaw energii w danym obszarze. To daje nam obraz tego gdzie i ile energii (mocy, ciepła itp.) potrzeba" – wyjaśnia Michael Metzger z Siemens Corporate Technology. "Nasz model uwzględnia prognozy rozwoju zapotrzebowania na energię netto, a także wszystkie znane nam technologie – takie  jak panele słoneczne, turbiny wiatrowe itp. – a następnie wykorzystuje algorytmy optymalizacyjne do określenia konkretnych rozwiązań mających na celu zminimalizowanie emisji CO2 tak szybko, jak to możliwe."

 

Dla przykładu: pełna struktura dostaw energii w Niemczech została przedstawiona we współpracy z Uniwersytetem RWTH Aachen. Symulacja ukazuje w ujęciu przestrzennym, z dokładnością uwzgledniającą kod pocztowy, jak będzie wyglądało zapotrzebowanie na energię w przyszłości.

Przejście na nowe modele 

Według tych symulacji wstępne zalecenie dla niemieckiego sektora energetycznego można nakreślić w następujący sposób: sieć energetyczną należy dalej rozbudowywać. W tym kontekście technologie związane z energią odnawialną będą coraz ważniejsze. Zdolność elektrowni gazowych również będzie musiała zostać znacznie zwiększona, jako wsparcie w okresach kiedy wiatr lub słońce będą dostarczały mniej energii. Z początku może się to wydawać zaskakujące, ponieważ generują one również emisje CO2, ale ich emisje CO2 są znacznie niższe niż w przypadku elektrowni węglowych. Ponadto można je stopniowo dekarbonizować, wykorzystując coraz więcej zielonego wodoru wytwarzanego przez energię odnawialną.

 

Siemens zobowiązał się, że jego turbiny gazowe mogą być w 20% zasilane z wodoru do 2020 r. i w 100% do 2030 r. Takie podejście wymaga czasu na dalszy rozwój wytwarzania energii o zerowej emisji oraz elektryfikację ogrzewania i transportu. W związku z tym należy najpierw zainwestować w modernizację zaopatrzenia w ciepło. Nowe domy można wyposażyć w przyjazne dla klimatu i tanie pompy ciepła. Ponieważ domy są używane przez wiele lat, dla ogólnego bilansu CO2 byłoby lepiej, gdyby tego rodzaju ogrzewanie stało się standardem tak szybko, jak to możliwe. Samochody są użytkowane znacznie krócej niż domy, dlatego symulacja zaleca przejście na e-mobilność dopiero po tym, jak system wytwarzania energii ulegnie bardziej intensywnej dekarbonizacji.

 

"Wszystkie nasze symulacje są zoptymalizowane pod kątem całkowitych kosztów – wyjaśnia Heger. – Oznacza to, że sprawdzane są wszystkie oferowane technologie, a system rekomenduje najkorzystniejszy środek redukcji CO2 na każdym etapie. Wyniki pokazują, że całkowite koszty systemowe związane z osiągnięciem celu klimatycznego nie są znacznie wyższe niż w przypadku kontynuowania dotychczasowych działań, pod warunkiem, że optymalne środki zostaną wdrożone we właściwym czasie i w odpowiedniej kolejności".

Elastyczna adaptacja

"Symulacja nie daje nam oczywiście w 100 % wiarygodnych rozwiązań" – zauważa Metzger. "Wiele założeń w modelach jest obarczonych niepewnością. Na przykład na ceny ropy naftowej mają wpływ zmiany sytuacji gospodarczej na świecie i trudno ją przewidzieć w ciągu następnych dziesięcioleci. Dlatego naszym celem nie jest przewidywanie przyszłości tak dokładnie, jak to możliwe, ale raczej określenie możliwych trendów i kierunków działania, dzięki którym osiągniemy zakładane cele klimatyczne".


"Dzięki temu możemy naszkicować różne realistyczne scenariusze tego, jak mogłaby wyglądać przyszłość energii" – kontynuuje Heger.  "Na tej podstawie możemy ustalić, w jaki sposób właściwie pozycjonować się jako dostawca technologii z przyszłościowym portfolio. Ponadto będziemy w stanie lepiej doradzać naszym klientom, nie tylko w Niemczech. Nasz model można elastycznie implementować na potrzeby innych obszarów. Otrzymaliśmy już zapytania z Francji, Australii, Kanady i Bliskiego Wschodu – co znaczące, jest to region, który zarobił dużo pieniędzy na sprzedaży paliw kopalnych, jednak obecnie planuje transformację energetyczną.
 

Opracowała: Nina Vincenz-Krajewska, na podstawie artykułu Setting the right goals for climate protection

Zapisz się na Newsletter

Interesują Cię aktualności Siemens Polska? Zasubskrybuj nasz Newsetter!

Kontakt

Nina Vincez-Krajewska

Siemens Polska

tel.: +48 784 633 857

 

Wyślij e-mail