Szanowny Użytkowniku,

25 maja 2018 roku zaczyna obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r. w sprawie ochrony osób fizycznych w związku z przetwarzaniem danych osobowych i w sprawie swobodnego przepływu takich danych oraz uchylenia dyrektywy 95/46/WE (określane jako „RODO”, „ORODO”, „GDPR” lub „Ogólne Rozporządzenie o Ochronie Danych”). W związku z tym informujemy, że wprowadziliśmy zmiany w Regulaminie Serwisu i Polityce Prywatności. Prosimy o poświęcenie kilku minut, aby się z nimi zapoznać. Możliwe jest to tutaj.

Rozumiem

Reklama

Energetyczne metamorfozy

Energetyczne metamorfozy

14.12.2010
Czyta się kilka minut
Strategia rządowa zakłada, że do 2030 roku mają powstać elektrownie atomowe o mocy około 6 gigawatów, czyli mniej więcej półtora raza tyle, ile daje nam największa elektrownia w Polsce - Bełchatów.
N

Nasza największa elektrownia, kombinat w Bełchatowie, zużywa rocznie 35 milionów ton węgla brunatnego, o wartości przeszło dwóch miliardów złotych. Koszt budowy elektrowni jądrowej szacowany jest na razie na 3 miliardy euro. Ale nawet jeśli - jak zwykle bywa w wielkich projektach - zostanie przekroczony nawet o kilkadziesiąt procent i wyniesie np. 5 miliardów euro, to po dziesięciu latach zwróci się choćby w kosztach węgla, który trzeba by spalić, żeby uzyskać tyle samo energii (koszt paliwa do elektrowni jądrowej to najwyżej 5-10 proc. kosztów wytworzenia energii). Słowem, opłacałoby się zamknąć elektrownie węglowe i postawić elektrownię atomową.

Można jednak inaczej, tak żeby zadowoleni byli i górnicy, i podatnicy, którzy muszą kupować prąd i... benzynę. Mieszanie górnictwa z benzyną wydaje się trochę pokrętne, ale tak naprawdę to bardzo logiczne połączenie. W dodatku dość solidnie przetestowane na całym świecie. Co więcej, energetyka węglowa może świetnie uzupełniać się z jądrową. Są już tacy, którzy robią na tych aliansach niezłe pieniądze.

Węgiel w baku?

Technologia wytwarzania benzyny z węgla jest znacznie starsza od energetyki jądrowej, choć nie budzi aż takich kontrowersji, przez co jest mniej znana. Pierwsze patenty uzyskano już na początku XX wieku, a na skalę przemysłową zaczęto stosować ją w połowie XX wieku: najpierw w hitlerowskich Niemczech w latach 40., a później w RPA. Obydwa kraje doświadczały problemów ze zdobyciem surowców do produkcji benzyny - Niemcy z powodu wojny, a RPA z powodu aparthei­du i idących za nim sankcji międzynarodowych. Dlatego sięgnięto po techniki produkcji paliwa do samochodów (w Niemczech przede wszystkim do czołgów i samolotów) z węgla.

Cała procedura produkcji paliwa płynnego sprowadza się do nasycenia węgla wodorem i podgrzania w obecności katalizatora - żelaza lub kobaltu - do około 400-500 stopni Celsjusza. Dziś niewątpliwie wiodącym producentem paliwa z węgla jest południowoafrykański koncern Sasol, który od przeszło 50 lat dopracowuje technologię. Obecnie koncern produkuje około 25 milionów litrów benzyny dziennie, zużywając przy tym 80 tys. ton węgla.

Proste przeliczenie kosztów surowca po dzisiejszych cenach daje nam kwotę 1,5 zł za litr produktu. Jeśli doliczymy do tego VAT, podatek akcyzowy i koszty funkcjonowania fabryki, wychodzi około 4,3 zł za litr - niby taniej niż na stacjach benzynowych, ale... nie ma tu już za bardzo miejsca na marżę dystrybutora (który życzy sobie jakieś 30 proc.) ani cienia miejsca na zwrot kosztów budowy fabryki. Zakład produkujący około 3 miliardy litrów paliwa rocznie (około 15 proc. rocznego zapotrzebowania w Polsce) kosztowałby około 5 miliardów złotych - łatwo więc policzyć, że gdyby inwestycja miała się zwrócić w powiedzmy pięć lat, do każdego litra trzeba by dorzucić 33 grosze za budowę fabryki, co winduje cenę za litr o 40 groszy (bo przecież jest jeszcze VAT) do poziomu takiego, jaki znamy ze stacji benzynowych, czyli 4,7 zł. W dodatku nie wliczyliśmy jeszcze jednego ponurego kosztu - emisji dwutlenku węgla, za który trzeba zapłacić około 15 euro na tonę. Ponieważ klasyczny cykl produkcyjny paliwa płynnego z węgla produkuje bardzo dużo CO2, opłata za emisję windowałaby cenę benzyny o kolejne grosze. Wprawdzie gaz powstający w tym procesie można łatwo wychwycić, ale składowanie CO2 wciąż jest poważnym problemem.

Energia w dowolnej postaci

Nic więc dziwnego, że choć co jakiś czas słyszymy w prasie o tym, że są pomysły - czy to którejś z kompanii węglowych, czy to premiera Waldemara Pawlaka - na przerabianie naszego czarnego złota na paliwa, kończy się tylko na pomysłach. Tymczasem istnieje dobry sposób na obniżenie kosztów produkcji paliw ciekłych z węgla i jednoczesne pozbycie się największego problemu, którym jest dwutlenek węgla. Proces produkcyjny wymaga dostarczenia trzech rzeczy: wodoru, węgla (jako pierwiastka) i energii. W stosowanym w fabryce Sasolu procesie Fischera-Tropscha źródłem węgla i energii jest węgiel kamienny albo brunatny, a źródłem wodoru woda. Stąd brak równowagi - z tony węgla powstaje raptem 300 litrów paliwa. Jedna trzecia węgla zużywana jest do produkcji energii i dosłownie puszczana z dymem, a jedna trzecia służy do produkcji wodoru niezbędnego w reakcji i też idzie do pieca, a tylko jedna trzecia trafia na przerób. Tymczasem elektrownia atomowa może dostarczać energię w dowolnej postaci - czy to ciepła, czy prądu, bez produkowania dwutlenku węgla, co z miejsca pozwala poprawić wydajność procesu o 1/3. Doliczając jeszcze do tego 1/3 węgla zużywanego normalnie na wytwarzanie wodoru, surowiec potrzebny na litr gotowego produktu kosztuje nie 1,5 zł, a 50 groszy, więc w każdym litrze benzyny zyskujemy złotówkę marginesu na inwestycje, marże itp.

Oczywiście nie należy zapominać, że budowa zakładu przetwarzającego węgiel na benzynę przy użyciu ciepła z reaktora atomowego musi być nieporównywalnie droższa od samego zakładu upłynniającego węgiel, i złotówka z każdego litra przez pięć lat może nań nie wystarczyć. Ale tu wkraczamy również na pole strategii energetycznych. Tego typu zakład pozwala bowiem zmniejszyć zapotrzebowanie naszego kraju na gaz i ropę naftową, czyli surowce, do których nie mamy dostępu, zwiększając zarazem zapotrzebowanie na węgiel, czyli surowiec, którego nie tylko mamy dużo, ale też dysponujemy doskonale wyszkoloną rzeszą ludzi wiedzących, jak go wydobywać. To, czego musimy się nauczyć, to budowa i eksploatacja reaktora atomowego. Ale to wcale nie znaczy, że musimy wyrzucać na śmietnik te zasoby, które już mamy, czyli całość naszej wiedzy związanej z górnictwem.

Uran z popiołów

Największe polskie zakłady przetwórstwa węgla, czyli po prostu elektrownie, też mają sporo do zaproponowania reaktorom atomowym. Wcale nie małym kosztem związanym z budową elektrowni jest przyłączenie jej do sieci energetycznej. Ale przecież każda elektrownia węglowa w Polsce takie przyłącze posiada. Postawienie jądrowego bloku energetycznego w sąsiedztwie elektrowni węglowej ma sens choćby z tego powodu.

Poza tym sporo elektrowni ma w swoim otoczeniu hałdy popiołów, które zawierają... uran i tor, pierwiastki tak pożądane przez reaktory atomowe. Badania prowadzone w Chinach przez firmę Sparton Resources pokazały, że w tonie popiołów węglowych (przynajmniej chińskich) jest około 200 gramów uranu. By uzyskać ładunek uranu potrzebny do rocznej pracy standardowej elektrowni jądrowej (35 ton), trzeba przerobić 175 tys. ton popiołu. Wydaje się, że to dużo, ale sam Bełchatów produkuje rocznie 3 miliony ton popiołu, który jest składowany w hałdach. Przeróbka popiołu nie rozwiązuje w żaden sposób problemu ich składowania, ale przynajmniej jest tego tyle, że potencjalnemu zakładowi pozyskiwania uranu z pewnością nie zabraknie surowca. Pozostaje tylko ocena ekonomiczna takiego przedsięwzięcia.

Jednak największy zysk z mariażu technologii węglowej z nuklearną jest gdzie indziej - właśnie w produkcji paliwa płynnego. To nie musi być wyłącznie benzyna do samochodów, bowiem odpowiednio dobierając katalizatory, można produkować benzynę, olej opałowy, olej napędowy czy nawet paliwo lotnicze - czego sobie w danym momencie konsument życzy.

Paliwo można z węgla produkować na wiele sposobów. Najprostszy to po prostu budowa fabryki, gdzie z jednej strony wjeżdża węgiel, z drugiej wychodzi rurociąg z benzyną, a pośrodku dostarcza się energii - tyle że nie ze spalania węgla, lecz z reaktora atomowego. Ale można też sprytniej.

WęGIEL spalany dwa razy

Elektrownia Bełchatów to największy w UE producent dwutlenku węgla. Rocznie emituje go 29,5 mln ton. Prawa do tej emisji warte są rocznie prawie pół miliarda euro, nic więc dziwnego, że w Bełchatowie trwają prace nad instalacją do wychwytywania dwutlenku węgla ze spalin. Samo wychwycenie to tylko połowa problemów, bo trzeba go jeszcze jakoś zeskładować. Tymczasem dwutlenek węgla także można przerobić na benzynę. Potrzeba ogromnych ilości wodoru i sporo ciepła.

Być może w przyszłości reaktory jądrowe będą budowane w pobliżu elektrowni węglowych. Rozwiązanie tego typu pozwoliłoby na produkowanie wodoru - nawet w bezpośredniej reakcji w przypadku reaktora typu HTR (reaktor czwartej generacji; zob. "W stronę atomu", nr 4), który dostarcza wysokotemperaturowego ciepła. Wówczas może ono posłużyć do uzyskiwania wodoru na drodze termochemicznej. Jeśli zbudowany zostałby "zwyczajny" reaktor na lekką wodę, produkujący prąd, to wodór można uzyskiwać w drodze elektrolizy, którą chyba każdy widział na lekcjach chemii w szkole podstawowej. Produktem ubocznym tej reakcji jest tlen (który można sprzedawać). Dodatkowy atut takiego rozwiązania polega na tym, że wodór można przechowywać, a prądu nie. Zaś zapotrzebowanie na prąd jest nierówne w ciągu doby i w ciągu roku. Elektrownie węglowe, jak i nuklearne dostarczają energię w sposób ciągły (uruchomienie reaktora i rozpalenie kotła trwa jednakowo długo) i nie mogą szybko reagować na zmiany zapotrzebowania (chociaż trzeba tu dodać, że nowsze reaktory - a na pewno te trzeciej generacji - przystosowane są do zmian mocy w zależności od zapotrzebowania sieci na energię elektryczną). Tak więc w sieci energetycznej elektrownie węglowe i nuklearne dostarczają podstawowego zapotrzebowania na energię elektryczną, a niezbędne nadwyżki dokłada się z elektrowni, które potrafią szybko reagować, czyli wodnych i opalanych gazem lub ropą naftową.

Produkcja wodoru za pomocą reaktora atomowego w drodze elektrolizy pozwala pogodzić ciągłość pracy ze zmiennym zapotrzebowaniem sieci. Gdy rośnie zapotrzebowanie na energię elektryczną, energetyczny blok jądrowy dostarcza jej odbiorcom. Gdy zaś potrzeba jej mniej - za pomocą pozyskanej z bloku energii elektrycznej produkuje się wodór potrzebny do wytwarzania paliwa z węgla. A dodatkowo zmniejsza się opłaty za emisję spalin do atmosfery. Owszem, dwutlenek węgla ostatecznie trafi do atmosfery, ale nie przez kominy elektrowni, lecz przez rury wydechowe. W ten sposób niejako dwukrotnie spalimy węgiel, emitując CO2 tylko raz. Zaś opłata za emisję (według ostatnich pomysłów UE) zostanie przeniesiona z elektrowni na... właściciela samochodu. Tyle że on i tak będzie musiał zapłacić, niezależnie od kogo kupuje paliwo.

Czytasz ten tekst bezpłatnie, bo Fundacja Tygodnika Powszechnego troszczy się o promowanie czytelnictwa i niezależnych mediów. Wspierając ją, pomagasz zapewnić "Tygodnikowi" suwerenność, warunek rzetelnego i niezależnego dziennikarstwa. Przekaż swój datek:

Autor artykułu

Urodzony w 1971 r. Dziennikarz naukowy, stały współpracownik „Tygodnika Powszechnego”. Absolwent Wydziału Matematyki, Informatyki i Mechaniki Uniwersytet Warszawski (kierunek matematyka). W...

Dodaj komentarz

Usługodawca nie ponosi odpowiedzialności za treści zamieszczane przez Użytkowników w ramach komentarzy do Materiałów udostępnianych przez Usługodawcę.

Zapoznaj się z Regułami forum

Jeśli widzisz komentarz naruszający prawo lub dobre obyczaje, zgłoś go klikając w link "Zgłoś naruszenie" pod komentarzem.

Zaloguj się albo zarejestruj aby dodać komentarz

© Wszelkie prawa w tym prawa autorów i wydawcy zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów i innych części czasopisma bez zgody wydawcy zabronione [nota wydawnicza]. Jeśli na końcu artykułu znajduje się znak ℗, wówczas istnieje możliwość przedruku po zakupieniu licencji od Wydawcy [kontakt z Wydawcą]