Transformacja energetyczna UE – jaki scenariusz wybrać?

• Badacze zbadali jak rozkłada się procentowy udział elektryfikacji pośredniej i bezpośredniej w trzech wybranych scenariuszach.
• Wszystkie trzy wersje zdarzeń dostarczyły podobnych wniosków, tj. elektryfikacja bezpośrednia zdominuje transformację energetyczną UE. Z kolei elektryfikacja pośrednia przyjmie rolę mniej ważnej, ale komplementarnej z metodą bezpośrednią.
• Zapotrzebowanie na energię elektryczną w UE wg wszystkich scenariuszy wzrośnie o 80–160% do 2050 r.

Bezpośrednia czy pośrednia?

W swoich założeniach badacze oparli się na dwóch sposobach elektryfikacji; bezpośrednim i pośrednim. Metody bezpośrednie wykorzystują energię z OZE, a pośrednie bazują na energii z paliw pochodzących od wodoru. Nie jest jednak jasne, w jaki sposób oraz w jakich proporcjach wykorzystać te dwie strategie, aby transformacja energetyczna przebiegła szybko i po możliwie najniższych kosztach. 

Naukowcy swoją analizę przeprowadzili przy użyciu modelu REMIND. Pośród kilku badanych scenariuszy implementacji zielonej transformacji jeden wniosek powiela się kilka razy. Mianowicie strategia oparta na bezpośredniej elektryfikacji jest strategią dominującą. Podczas, gdy energia oparta na wodorze (elektryfikacja pośrednia) jest niezbędna w sektorach trudnych do zelektryfikowania.

3 scenariusze

Energia elektryczna pochodząca ze źródeł odnawialnych może pomóc złagodzić oddziaływanie zmian klimatu na kluczowe sektory tj. budownictwo, przemysł i transport. Elektryfikacja pośrednia jest generalnie wysoce wydajna energetycznie. Z kolei zaletą pośredniej elektryfikacji jest możliwość częściowego oparcia jej o istniejąca infrastrukturę. Wyniki badań wskazują, że do 2050 r. transformację zdominuje bezpośrednia forma elektryfikacji. Jej udział w energii końcowej będzie wynosić 42–60%, podczas gdy elektryfikacja pośrednia będzie konieczna w sektorach trudnych do zelektryfikowania i będzie stanowić 9–26%.

Procentowy udział elektryfikacji pośredniej i bezpośredniej w rozpatrywanych scenariuszach znajduje się na wykresie poniżej.

Na wykresie znajdują się scenariusze z podziałem na Elec, H2 oraz Synfuel. Poszczególne tytuły oznaczają:

• Elec (Electrification) to założenie niższych kosztów związanych z prądem użytym do ogrzewania i przemysłu. W sektorze transportu dominują pojazdy BEV, jednocześnie wspierane rządowymi subsydiami. W tym samym czasie trwa zakrojona akcja inwestycyjna w infrastrukturę do ładowania tych pojazdów. Koszty rozbudowy sieci wodorowej pozostają wysokie. Zakłada się, że w całej UE spadną opłaty za energię elektryczną i wzrosną podatki od pozostałych paliw. W produkcji stali około 20% udziału posiada stal typu prime (do 2040 r.). 

• H2 (Hydrogen - wodór) to scenariusz badający co nastąpi, jeżeli to wodór miałby być głównym źródłem energii. Co się z tym wiąże - niższy koszty używania wodoru do ogrzewania budynków. Scenariusz zakłada pojawienie się dofinansowań by wesprzeć produkcję stali opartej o wodór jako źródło energii. Oznacza to odgórną potrzebę dotowania zmian w przemyśle ciężkim. Zakłada się również rządowe subsydia dla pojazdów typu FCEV. W produkcji stali około 70% udziału posiada stal typu prime (do 2040 r.). 

• Synf (Synfuel) w tym scenariuszu rozpatrzono wersję wydarzeń, gdzie silniki spalinowe wciąż odgrywają istotną rolę w unijnej gospodarce. Konsumenci wybierają pojazdy typu ICE, ponad BEV i FCEV (na które przypadają też ograniczone subsydia). Jednocześnie koszty z technologią konwencjonalnych silników spadają. Budynki są ogrzewane najchętniej gazem. Rozwój sieci wodorowej to ogromne koszty, a infrastruktura do ładowania pojazdów rozwija się powoli. Założono również, że UE złagodzi opłaty związane z wykorzystaniem paliw konwencjonalnych. W produkcji stali około 40% udziału posiada stal typu prime (do 2040 r.).

Opis wszystkich scenariuszy znajduje się poniżej.

W opublikowanym badaniu naukowcy sugerują że decydenci powinni uszanować odrębną rolę sektorową obu strategii, wspierając transformację wykorzystania końcowego w kierunku bezpośredniej elektryfikacji. Wykorzystując jednocześnie wodór i paliwa syntetyczne do zastosowań, w których są one niezbędne.

Te dwa wymienione podejścia mają również wady, które mogą podnosić koszty inwestycji, wymagać budowy nowych obiektów energetycznych i spowalniać postęp w stronę osiągnięcia celów klimatycznych. Model obliczeniowy uwzględniający wiele ścieżek transformacji systemu energetycznego UE pokazał, że najlepszym sposobem osiągnięcia unijnego celu neutralności klimatycznej jest nadanie przez decydentów statusu priorytetu bezpośredniej elektryfikacji samochodów osobowych i niskotemperaturowemu ogrzewaniu. Z kolei w kategorii metod pośredniej elektryfikacji za pomocą wodoru i paliw syntetycznych priorytetem powinno okazać się lotnictwo, żegluga, przemysł chemiczny i magazynowanie energii elektrycznej. Do transportu ciężkiego i ogrzewania wysokotemperaturowego należy przyjąć adaptacyjne i elastyczne podejście.

Inne kluczowe wnioski z raportu:

• scenariusze optymalnej transformacji różnią się między sobą, sugerując inne stosunki bezpośredniej i pośredniej elektryfikacji,
• mimo wszystko te dwie metody są ze sobą komplementarne, z dominująca rolą bezpośrednich źródeł i uzupełnieniem za pomocą paliw wodorowych w sektorach trudnych do elektryfikacji,
• scenariusze UE przewidują 42–60% udziału energii elektrycznej (el. bezpośrednia) i 9–26% energii opartej na wodorze (el. pośrednia) w 2050 r.
• zapotrzebowanie na energię elektryczną w UE wg wszystkich scenariuszy wzrośnie o 80–160% do 2050 r.

Źródło: Distinct roles of direct and indirect electrification in pathways to a renewables-dominated European energy system.