Prof. Jan Kozłowski

Instytut Nauk o Środowisku, Wydział Biologii, Uniwersytet Jagielloński

Profesor dr hab. Jan Kozłowski, członek czynny PAU, członek rzeczywisty PAN, jest emerytowanym profesorem Instytutu Nauk o Środowisku Uniwersytetu Jagiellońskiego. W latach 1991–2003 był wicedyrektorem, a w latach 2003–2008 dyrektorem tego Instytutu. W latach 2006–2016 był przewodniczącym Komitetu Biologii Ewolucyjnej i Teoretycznej PAN. Zajmował się zagadnieniami z zakresu ekologii ewolucyjnej, głównie ewolucją strategii życiowych. Za swoje badania z tej dziedziny został wyróżniony w roku 2016 nagrodą Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej, zwanej popularnie „polskim Noblem”. W obliczu nadciągającej katastrofy klimatycznej od dwóch dekad zajmuje się też transformacją energetyczną i wiązaniem dwutlenku węgla przez biosferę.

ABSTRAKT

Trudna droga do dekarbonizacji gospodarki

Gwałtowne ocieplenie klimatu jest niezaprzeczalnym faktem, podobnie jak odpowiedzialność człowieka za to zjawisko. Najpoważniejszą przyczyną są ogromne emisje gazów cieplarnianych, przede wszystkim dwutlenku węgla, metanu i tlenków azotu. Konieczny jest ogromny wysiłek w celu zmniejszenia prawie do zera antropogenicznych emisji i wprowadzenie mechanizmów kompensujących te emisje, których eliminacja okaże się niemożliwa, tak, by do 2050 roku osiągnąć neutralność klimatyczną, a później nawet zmniejszenie stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze.

Najpoważniejszym źródłem emisji jest produkcja energii elektrycznej. Na szczęście może być ona stosunkowo szybko zdekarbonizowana i jest już w znacznym, choć niedostatecznym stopniu zdekarbonizowana. Jest ogromna nadzieja, że proces dekarbonizacji przyspieszy w związku z wojną w Ukrainie, gdyż społeczność międzynarodowa zdała sobie sprawę, że konieczne jest odcięcie Rosji, ale także innych eksporterów węglowodorów, od tak poważnego źródła dochodów. Drogą do dekarbonizacji produkcji energii elektrycznej jest przede wszystkim pozyskiwanie jej z odnawialnych źródeł energii, takich jak wiatr i słońce. Jak się wydaje do łask wróci też energetyka jądrowa, przy czym nowe inwestycje będą najpewniej w większości oparte o małe modularne systemy (SMR). Nie należy przy tym wiązać nadziei z wykorzystaniem syntezy jądrowej, przynajmniej w obecnie zachodzącej transformacji energetycznej.

Rosnący udział energii elektrycznej z wiatru i słońca stwarza poważny problem z powodu nieregularności tych źródeł. Rośnie i rosnąć będzie rola magazynowania energii. W skali godzin będą to baterie, ale w dłuższej skali czasu jedynym liczącym się kandydatem jest wodór, przechowywany albo jako czysty wodór, albo przetworzony w „zielony” metan lub „zielony” amoniak. Wodór ten musi być produkowany bezemisyjnie, co obecnie jest możliwe tylko na drodze elektrolizy wody z użyciem nadwyżek produkowanej bezemisyjnie energii elektrycznej. Konieczne jest tu udoskonalenie technologii, by były one ekonomicznie konkurencyjne.

Kolejnym źródłem emisji jest transport. Obecne trendy wskazują, że transport indywidualny i zbiorowy miejski będzie oparty o samochody i autobusy elektryczne zasilane bateriami, a dalekobieżny osobowy i towarowy będzie wykorzystywał produkcję energii elektrycznej w ogniwach paliwowych zasilanych wodorem. Technologie w tym zakresie są już na szczęście dojrzałe i wdrażane na masową skalę. Trwają wprawdzie prace nad wodorowym napędem samolotów, ale droga do wdrożenia ich na szerszą skalę jest bardzo daleka. Wydaje się, że jedyną dostępną obecnie opcją będą biopaliwa lub paliwa syntetyczne produkowane w sposób przynajmniej niskoemisyjny.

Istotnym źródłem emisji jest ogrzewanie i chłodzenie. Chłodzenie jest już dziś prawie całkowicie oparte na energii elektrycznej, ale musimy mieć świadomość, że zapotrzebowanie będzie szybko rosło w związku z ociepleniem klimatu. Zdekarbonizowane ogrzewanie będzie częściowo realizowane poprzez pompy ciepła, częściowo poprzez klasyczne grzejniki elektryczne, co znów zwiększy zapotrzebowanie na energię elektryczną. Trudno jednak wyobrazić sobie powszechne stosowanie tych metod w miastach. Dlatego najprawdopodobniej jeszcze długo będą funkcjonowały elektrociepłownie gazowe, w których stopniowo gaz ziemny będzie zastępowany wodorem. Jeśli sprawdzą się SMR, to te zlokalizowane blisko miast będą z pewnością odgrywać istotną rolę także przy ogrzewaniu miast.

Najtrudniejsze będzie wyeliminowanie emisji z procesów technologicznych, także takich masowych jak produkcja stali czy betonu. Powstające niskoemisyjne technologie są dopiero w powijakach. Energia elektryczna będzie z pewnością odgrywać istotną rolę w tych technologiach.

Jak widać, dekarbonizacja gospodarki będzie prowadzić do zwiększania zapotrzebowania na energię elektryczną. Energooszczędność tylko częściowo będzie w stanie zrekompensować ten wzrost. Dlatego rozwój bezemisyjnej produkcji energii elektrycznej ma absolutny priorytet. Musimy też nauczyć się korzystania z zasobów przyrody w taki sposób, by naturalne procesy prowadziły do zmagazynowania jak największej ilości węgla w ekosystemach lądowych. Wychwytywanie i magazynowanie dwutlenku węgla może również okazać się konieczne.