W Afryce Subsaharyjskiej znajduje się 7 państw o najniższym wskaźniku elektryfikacji na świecie. Dostęp do energii elektrycznej w Burkina Faso, Burundi, Czadzie, Demokratycznej Republice Konga, Malawi, Nigrze oraz Sudanie Południowym posiada mniej niż 20% mieszkańców. Wiele innych państw subkontynentu, co prawda posiada nieco wyższe współczynniki elektryfikacji, ale nadal pozostają one sporo poniżej progu uznawanego za współczesne minimum energetyczne. Postępujące ocieplenie klimatu i systematyczny spadek kosztów produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych (słońca, wiatru) sprawiły, że coraz częściej pojawiają się głosy nawołujące do wykonania przez najbiedniejsze państwa „żabiego skoku” w energetyce, tj. pominięcia paliw kopalnych jako głównego źródła energii i przejścia od razu na źródła odnawialne.
Czym jest wertykalna transformacja energetyczna?
Przejście na odnawialne źródła energii przez państwa, które w najbliższych latach doświadczą dynamicznego wzrostu popytu na energię, a w których obecny poziom konsumpcji energii jest na bardzo niskim poziomie (np. tak jest w przypadku większości państw Afryki Subsaharyjskiej), określić można mianem wertykalnej transformacji energetycznej. Aby sprostać rosnącemu popytowi na energię, kraje o niskim poziomie dochodu będą musiały nie tylko wytworzyć duże ilość energii ze źródeł odnawialnych, ale także zbudować sieć przesyłową i dystrybucyjną, infrastrukturę magazynowania i zarządzania energią, stworzyć odpowiednie (i działające) regulacje prawno-rynkowe oraz zapewnić dostęp do zapasowych źródeł energii w celu zniwelowania okresowych przerw w dostawie energii ze źródeł odnawialnych (w przypadku braku wiatru i/lub słońca).
Z kolei w przypadku państw bogatych, stopniowe przechodzenie na odnawialne źródła energii będzie procesem, który określić można mianem horyzontalnej transformacji energetycznej. W przeciwieństwie do państw najbiedniejszych, państwa bogate charakteryzują się silną gospodarką, rozbudowaną infrastrukturą energetyczną, dojrzałym rynkiem energii i mocami produkcyjnymi, które (co do zasady) w pełni zaspokajają ich energetyczne potrzeby. Co więcej, popyt na energię elektryczną w państwach bogatych będzie utrzymywał się na relatywnie stabilnym poziomie (nie przewiduje się dynamicznego jego wzrostu). Oznacza to, że wyzwanie stojące przed państwami rozwiniętymi polegać będzie na szybkim odchodzeniu od produkcji energii z paliw kopalnych na rzecz tej produkowanej ze źródeł odnawialnych.
Rys. 1. Modelowa transformacja energetyczna: horyzontalna (z lewej) vs. wertykalna (z prawej)
Powyższy wykres ilustruje modelową ścieżkę horyzontalnej i wertykalnej transformację energetycznej. W przypadku horyzontalnej transformacji energetycznej całkowita ilość produkowanej energii w danym kraju pozostaje na niezmiennych poziomie przez cały analizowany okres (linia poziomia. Zmienia się natomiast struktura produkcji energii – stopniowe odchodzenie od energii produkowanej z paliw kopalnych na rzecz energii produkowanej ze źródeł odnawialnych. W modelowym ujęciu, w początkowym okresie produkcja energii ze źródeł odnawialnych stanowi 25% całości produkcji i stopniowo rośnie do 100% (kiedy to produkcja energii z kopalin wynosi 0%), przy czym całkowity popyt na energię elektryczną nie ulega w tym czasie zasadniczym zmianom. W przypadku transformacji wertykalnej nie tylko rośnie udział produkcji energii ze źródeł odnawialnych (z 25% do 100%), ale w tym samym czasie wzrasta także popyt całkowity na energię.
Tym samym, horyzontalna transformacja energetyczna wymagać będzie od państw najbogatszych stopniowego wygaszania produkcji energii z paliw kopalnych (np. węgla, ropy) na rzecz produkcji ze źródeł odnawialnych (wiatru, słońca, biomasy), przy zachowaniu niezbędnego poziomu produkcji z kopalin (np. gazu), jako źródeł zapasowych. Natomiast wertykalna transformacja energetyczna, wymaga dodatkowo ciągłego zwiększania poziomu produkcji energii w celu zaspokojenia rosnącego popytu. W modelowym ujęciu transformacji wertykalnej, wraz ze wzrostem produkcji energii ze źródeł odnawialnych, dany kraj będzie musiał (przynajmniej czasowo) zwiększyć także produkcję energii ze źródeł kopalnych (np. gazu), w celu zaspokojenia rosnącego popytu całkowitego na energię.
Wyzwania wertykalnej transformacji energetycznej
Państwa, które stoją w obliczu konieczności przeprowadzenia wertykalnej transformacji energetycznej będą musiały sprostać kilku istotnym wyzwaniom w trakcie budowy efektywnego systemu energetycznego bazującego na źródłach odnawialnych. Wyzwania te obejmują:
- Zapasowe źródła energii. Większość państw bogatych używa energii produkowanej z gazu naturalnego, jako zapasowego źródła energii. Z kolei w państwach biednych, ograniczenia infrastrukturalne i rynkowe uniemożliwiły rozwinięcia rozwój sektora energetycznego opartego na gazie. Bez elastycznych elektrowni gazowych, które mogą w szybki sposób wygenerować dodatkowe moce produkcyjnych, państwa najbiedniejsze nie będą mogły w pełni zaspokoić popytu na energię.
- Sieć przesyłowa i dystrybucyjna. Rozległa sieć transmisyjna jest kluczowa dla dostarczenia wystarczającej ilości energii do dużych miast i centrów przemysłowych. Sieć transmisyjna pozwala także na eksportowanie nadwyżek energii oraz jej import w przypadku wystąpienia niedoborów. Dodatkowo, w przypadku występowania rozproszonego układu produkcji energii solarnej, sieć dystrybucyjna powinna zapewnić dwukierunkowy przepływ energii.
- Zarządzanie siecią energetyczną. W przypadku systemu energetycznego opartego na wietrze i słońcu, operatorzy sieci będą musieli odpowiednio zarządzać dopływem energii ze źródeł zapasowych – w okresie silnego wiatru i dużego nasłonecznienia zmniejszać dopływ energii ze źródeł zapasowych, a w sytuacji braku wiatru i/lub słońca, automatycznie zwiększać dopływ do sieci energii ze źródeł zapasowych.
- Rynek energii pozwalający przynajmniej na odzyskanie kosztów jej produkcji. Wiele państw o najniższym poziomie dochodu już teraz ma ogromne potrzeby z pokryciem bieżących kosztów wytworzenia energii (bez względu na to czy źródeł finansowania są państwowe subsydia czy z opłaty od konsumentów). Taka sytuacja w zasadzie uniemożliwia inwestowanie w rozwój sieci energetycznej, w tym w nowoczesne technologie i kapitał ludzki, opartej na źródłach odnawialnych.
Czy wertykalna transformacja energetyczna jest możliwa?
Z uwagi na fakt wyzwania związane z procesem wertykalnej transformacji energetycznej w państwach najbiedniejszych są diametralnie różne od tych związanych z transformacją wertyklaną w państwach bogatych,
Z uwagi na fakt, że transformacja energetyczna w państwach najbiedniejszych jest diametralnie różna od tej w państwach bogatych, wezwania nawołujące do wykonania energetycznego „żabiego skoku” powinny być wyważone i adekwatne do sytuacji poszczególnych państw. Przykładowo, państwa najbiedniejsze – przy spełnieniu określonych warunków – mogą być zdolne do „przeskoczenia” etapu budowy dużych elektrowni zasilanych węglem zlokalizowanych przy ośrodkach miejskich czy centrach przemysłowych. Natomiast „przeskoczenie” do systemu energetycznego zdominowanego przez energię wiatrową i solarną, przy jednoczesnym zaspokojeniu dynamicznie rosnącego popytu na energię, wydaje się być co najmniej problematyczne.
Państwa bogate, które chcą pomagać państwom najbiedniejszym w wykonaniu odpowiednio dalekiego „skoku” w kierunku zielonej energii, powinny wziąć pod uwagę fakt, że wertykalna transformacja energetyczna wymaga zastosowania innego podejścia niż transformacja horyzontalna (którą będą wdrażać u siebie). Inwestycje w elektronie wiatrowe i solarne powinny być iść w parze z inwestycjami w zapasowe źródła energii, budowę sieci przesyłowej i dystrybucyjnej, a także wzmocnieniem zdolności zarządczych i finansowych operatorów sieci.
Wojciech Tycholiz
zdjęcie: Kindel Media (Pexels)
na podstawie: World Bank, IRENA, Energy for Growth
