Wierzymy, że problem z energią i klimatem nie jest być może tak wielki, jak mówią, bo uratują nas wiatry, słońce, wodór i wynalazki do wynalezienia już niedługo. Mówią też jednak, że nadzieja jest  matką głupich. I mogą mieć rację, bo problem jest globalny, a realizacja – niestety - narodowa.

Przyszłość wygląda źle. Także dlatego, że wielu ludzi nadal lekceważy zagrożenie cieplarniane, druga spora grupa przesadza w radykalnym podejściu, a większość ma to w nosie, zajęta codziennym znojem lub, co poniektórzy, uciechami.

Czy wyrugowanie paliw kopalnych z użytku energetycznego jest możliwe w ciągu np. trzech dekad? Wielkim wysiłkiem tak, ale z warunkami. Według dzisiejszego stanu wiedzy i techniki, bez dużego udziału energii atomowej i bez przedsięwzięć wykonywanych wspólnym, globalnym, a nie krajowym i lokalnym sumptem, za te trzy dekady utkniemy w wielkim kłopocie po pachy, a może i po szyję.

Rwie do przodu niepohamowany od ponad stu lat wzrost ziemskiej populacji. Z miliarda dwa stulecia temu zrobiło się nas już tych miliardów niemal osiem. Jeszcze niedawno ogromna część ludzi żyła w nędzy, za jedyne źródła energii mając ogniska i pochodnie. Przyszła na szczęście globalizacja, której dobrym skutkiem jest awans miliardów od nędzy do biedy, a tu i ówdzie nawet do względnej zamożności. W tym kontekście odżegnywanie się od globalizacji to odkopywanie tezy o wyższości białej rasy

Od co najmniej dwóch stuleci zamożność jest prostą funkcją dostępu do energii. Nie można wieść dobrego życia bez dżuli i watów – im ich więcej, tym lepsze życie. Z trudem dociera na Zachód, że nikt na tzw. Południu nie zechce ograniczyć swojej konsumpcji energii dlatego, że głównie przez dwa minione stulecia biały człowiek niemalże wyczerpał wytrzymałość planety.

Najlepszym przykładem emancypacji energetycznej jest najludniejsze państwo świata. W 1971 r. zużycie energii elektrycznej per capita w Chinach wynosiło 152 kWh rocznie, w Polsce – 2 000 kWh. W 2018 r. w Chinach prawie 5 000 kWh, w Polsce – 4 300 kWh.

Pekin nie neguje efektu klimatycznego, ale ściga się o prymat w świecie z Ameryką i planuje, że emisje gazów cieplarnianych będą tam rosły do 2030 r. i dopiero po tym roku miałyby zacząć spadać. W jednej z licznych projekcji udział Chin w globalnej emisji CO2 wyniesie w 2030 r. aż 38 proc., zaś udział drugich na tej liście Stanów Zjednoczonych „zaledwie” 15 proc. Nic zaskakującego: tak działa czynnik demograficzny w połączeniu z uzasadnionym dążeniem do lepszego życia. Jak każdy z olejem w głowie, Chińczycy nie odżegnują się od odnawialnych źródeł energii (OZE), a nawet zaczynają przodować w tej dziedzinie.

Jednak globalny potencjał OZE jest mimo postępów zbyt nikły i daje złudne nadzieje. Produkcja prądu z OZE wyniosła 234 mld terawatogodzin (TWh), co stanowiło zaledwie 9 proc. globalnej wielkości produkcji energii elektrycznej. W dodatku dobrze ponad 2/3 produkcji z OZE przypada na bogate i względnie bogate państwa z klubu OECD, które stać na stosowanie rozwiązań jeszcze niedoskonałych i na inwestycje energetyczne metodą prób i błędów. Pozostałe państwa, zwłaszcza te bardzo ludne i ciągle biedne nie mogą rzekomym wzorem Marii Antoniny oferować swej ludności „ciasteczek” z wiatru i słońca z braku chleba.

Kolejny problem energetyczny związany jest z postępującą urbanizacją świata, która na Południu przybiera przerażające formy. Pół wieku temu gigantami były miasta paromilionowe, dziś jest ponad 30 metropolii mających 10 i więcej milionów mieszkańców, a 48 ośrodków liczy 5-10 milionów.

Kiedyś bogactwo rodziło się niemal wyłącznie na roli, jego źródłem było pole i łąka. Dziś bogacić się na wsi mogą wyłącznie wielcy farmerzy. Przybierać zatem będzie na sile wędrówka ludów z siół i przysiółków do miast i na ich przedmieścia. Szacują niektórzy, że za pół wieku, albo nawet szybciej, widok człowieka gdzieś poza metropolią stać się może gratką. Jeśli w otoczeniu natury, życie przy ognisku i świeczce ma jakiś, złudny jednak, urok, to w mieście i w przedmiejskich slumsach, gdy nie ma w pobliżu gniazdka z prądem, toczy się jedynie beznadziejna wegetacja. Wraz z emancypacją i wędrówką do miast ludzi żyjących w Azji, Afryce i Ameryce Łacińskiej rósł będzie zatem globalny popyt na energię i będzie to przyrost radykalny.

W pierwszej myśli energia kojarzona jest z prądem elektrycznym, choć to tylko część problemu. Trzeba nam mnóstwa dżuli do procesów przemysłowych, w transporcie, do ogrzewania i chłodzenia, i do tysięcy innych rzeczy. Całkowite zużycie energii na głowę mieszkańca najbogatszych i najbiedniejszych rejonów świata różni się dziesięciokrotnie. W jednym tekście nie zmieścimy wszystkich wątków, więc niech starczy wyjaśnienie, że przy dzisiejszym stanie wiedzy oraz technologii nie obędziemy się bez węgla koksującego dla hut, ropy naftowej przerabianej w instalacjach petrochemicznych, gazu zmiennego używanego w produkcji nawozów sztucznych, itd., itd.

Wobec tych strategicznych uwarunkowań świat skupiać się powinien na rozwiązaniach najefektywniejszych pod względem skutków dla klimatu i środowiska oraz pod względem kosztów. Dalej tylko o prądzie.

Największa różnica w zużyciu prądu w poszczególnych państwach jest aż stukrotna. Stacjonarnego dostępu do energii elektrycznej nie ma ok. 900 mln ludzi, tj. mniej więcej tyle, ile ich mieszka w Europie i Stanach Zjednoczonych razem wziętych. Gdyby chcieć zapewnić nędzarzom tyle prądu, ile zużywają go bogaci i chcieć, żeby był to prąd wyłącznie „czysty”, produkcja energii elektrycznej musiałaby zostać podwojona, a nawet potrojona.

Zdrowy rozsądek podpowiada, że bez rewolucji technicznej, np. w rodzaju kontrolowanej syntezy termojądrowej, podobnej w skutkach do bezpiecznego, błyskawicznego i nieograniczonego „importu” energii ze Słońca, zrównanie zużycia całej ludzkości ze zużyciem największych konsumentów energii jest zatem w dającym się wyobrazić czasie niewykonalne.

Na poparcie tej tezy dwa dość proste ćwiczenia na liczbach z „Global Energy Statistical Yearbook 2020”. W 2019 r. światowe zużycie energii elektrycznej wyniosło 23 100 terawatogodzin (TWh), czyli 23 100 mld kWh (kilowatogodzin). Produkcja wyniosła niemal 27 000 TWh, bowiem prąd, zwłaszcza zmienny, lubi się błąkać i są straty. W przesyle ginie co najmniej 3 800 TWh energii elektrycznej rocznie, a więc tyle, ile byłoby ze 140 olbrzymów o mocy jednego polskiego Bełchatowa.

W Kanadzie zużycie energii elektrycznej wynosi per capita prawie 18 000 kWh, w Szwecji 17 000 kWh, USA niemal 13 500 kWh rocznie. Ale w Czadzie prądu na głowę przypada 15 kWh rocznie, w Afganistanie 34 kWh, w dobrze ponad stumilionowej Etiopii 133 kWh, itd., itd.

W Europie bez Rosji ten sam wskaźnik wynosi 5600 kWh. Jeśli cała reszta świata miałaby zacząć dorównywać najbogatszym państwom umownego Zachodu liczącego mniej więcej 1,1 mld mieszkańców i wejść na średnioeuropejski pułap 5600 kWh, to globalna produkcja energii elektrycznej musiałaby wzrosnąć z obecnych 27 000 TWh do 46 000 TWh.

W rachunku tym założono, że produkcja i zużycie w sporej liczbie państw Zachodu pozostanie na obecnym poziomie. Drugie założenie brzmiało, że struktura produkcji energii nie ulegnie zasadniczej zmianie. Jest to ważne, ponieważ wiatry nie wieją bezustannie, a na połowie globu jest przez pół doby noc, więc oparcie wymaganego wzrostu na wietrze i słońcu – dwóch rodzajach OZE – wymagałoby wielkiego potencjału „nadmiarowego” w celu utrzymywania ogromnych rezerw mocy na noc tu i flautę tam. Kolejny warunek to konieczność budowy globalnej sieci przesyłowej wielkiego napięcia.

Z kolei wiatraki energetyczne wznoszone w latach 80. minionego stulecia miały 15-metrowe śmigła i moc 0,05 MW. Prądu było z nich tyle co kot napłakał, ale z biegiem lat stawały się wyższe i wydajniejsze. Obecne wiatraki mają skrzydła ponad stumetrowe i moc nawet do 14 MW. Takie skrzydła wymagają wież o wysokości 200 metrów i więcej. Jedna wielka wieża potrzebuje wokół siebie ok. 1 km2 powierzchni. Sam nie wierzyłem, że aż tyle, ale tak twierdzą eksperci. 1 TW z wielkich wiatraków o gigantycznej (dziś) mocy 14 MW wymaga zatem ponad 70 tys. km2 ziemi lub wody (najlepiej płytkiej). 23 TW to 1,6 mln km2 i znacznie więcej, gdy uwzględnimy konieczną „nadmiarowość”. Ludzie nie lubią wiatraków koło swoich domostw, więc najlepsze dla nich byłyby tereny najmniej zaludnione, co stawia sprawę do góry nogami, bo prąd potrzebny jest nie bezludnej przyrodzie, a ludziom właśnie. W każdym razie, im więcej wież i im bardziej oddalone od siedlisk ludzkich, tym gęstsza i dłuższa musi być sieć przesyłowa.

Podobnie jest z panelami fotowoltaicznymi. Sprawność najefektowniejszych wynosi obecnie od 20 proc. do rekordu na poziomie 22,6 proc., co oznacza, że taka właśnie ilość energii słonecznej daje się przekształcić w energię elektryczną. Dzięki postępowi w tym zakresie moc maksymalna jednego standardowego panelu wzrosła z 250 watów (W) do 370 W. Jednak panele nabierają wielkości większej od obecnie standardowej. Najsprawniejsze o wymiarach 1,1 m x 2,2 m mogą mieć maksymalną moc w okolicach 600 W, ale tylko wtedy, gdy nic nie zasłania promieni słonecznych. Lekkie tylko zacienienie kilku z kilkudziesięciu komórek pojedynczego panelu może zmniejszyć wydajność o połowę i więcej. Poza tym, wbrew potocznym wyobrażeniom, gdy temperatura wewnątrz komórek panelu wzrasta, jego wydajność energetyczna spada – nawet o ponad 10 proc.

Załóżmy jednak z entuzjazmem, że rozjaśnimy noce, przepędzimy chmury i instalujemy jedynie najnowsze cuda techniki według ich dzisiejszych parametrów. Wierzymy też, że ceny spadną, więc koszt jednego wata z panelu 600-watowego osunie się do ok. jednego dolara (tyle kosztuje obecnie 1W z panelu 360 W). Uwaga: wkraczamy w rejon szalejących zer.

1 TW to 1 bilion watów, czyli jedynka z dwunastoma zerami. Zainstalowanie połowy mocy potrzebnej do zaspokojenia potrzeb całej ludzkości na poziomie europejskim, tj. 23 TW, w formie paneli wymagałoby postawienia po dziennej stronie Ziemi farmy słonecznej składającej się z ok. 40 miliardów paneli. Po to, żeby energia była dostępna przez całą dobę, taką samą ich liczbę trzeba było by umieścić po drugiej stronie świata. Hipotetyczny koszt to iloczyn: 2 (dwie farmy) x 23 TW x 1 dol./W = 46 bilionów (46 000 mld) dolarów do wydania w skali globalnej.

Kolejna połowa energii dla świata dobrego dla wszystkich ludzi byłaby z wiatru, tyle że nie trzeba byłoby jej podwajać, ponieważ wiatry mają kaprys wiać także nocą. Bardziej zaniżając niż zawyżając, przyjąć można, że koszt 1 MW mocy elektrowni wiatrowej to obecnie 1,3 mln dolarów. Na budowę wiatraków o mocy 23 TW trzeba by zatem wydać nie mniej niż 30 bilionów (30 000 mld) dolarów wg ich dzisiejszej wartości. Załóżmy strukturę pół na pół, czyli że połowę dodatkowego zapotrzebowania świata zaspokoimy energią z wiatru, a połowę dostarczy słońce. Wówczas hipoteczny rachunek wyniósłby 38 bilionów dolarów (46/2 + 30/2).

Bardzo dużo, bo roczne wydatki rządów wszystkich państw świata to ok. 36 bilionów dolarów, przy czym ok. 10 bilionów z tej kwoty to pożyczki do zwrotu. Ale też niedużo, skoro według sztokholmskiego instytutu SIPRI, w 2019 r. globalne wydatki na cele wojskowe wyniosły prawie 2 biliony (1 917 mld) dolarów. Rezygnujemy z rakiet, lotniskowców, „kałachów”, miną dwie dekady i jest po sprawie. Prawie po sprawie, ponieważ w kalkulacji nie zostały uwzględnione ogromne koszty rozbudowy sieci przesyłowej łączącej wieloma liniami wszystkie kontynenty ze sobą.

Na marsz szerokim frontem w kierunku OZE stać dziś wyłącznie państwa najbogatsze, choć także autorytarne mocarstwo chińskie, które rozsyła rozkazy z Pekinu, a koszty zwala na swych poddanych. Reszta musi iść drobniejszym krokiem, unikając ryzyka stawiania całej puli na raczkujące ciągle technologie, bo ma na głowie dziesiątki innych pilnych zaległości w zdrowiu, szkolnictwie, mieszkalnictwie…, ale także wobec pól, lasów, wód i zwierząt.

Rozpoczynając swój przewrót energetyczny, Niemcy wykorzystali wysoką świadomość ekologiczną obywateli, a być może także poczucie wielkiej winy wojennej wobec świata. Teza jest do obrony, gdy zerknie się na rachunek z tym związany. W 2004 r. każdy Niemiec mógł sprzedawać do ogólnokrajowej sieci każdą, nawet najmniejszą ilość prądu z własnego panelu fotowoltaicznego w cenie 457 euro za 1 MWh, czyli prawie 50 eurocentów za 1 kWh, wyższej wówczas 5-krotnie od tamtejszych kosztów produkcji energii z węgla. Co istotne, państwo zagwarantowało niezmienność tej ceny przez 20 lat, a więc można było liczyć i na zamortyzowanie inwestycji, i na sowity naddatek. Teraz państwo wycofuje się z tych subsydiów, więc indagowany przez Reutersa pan Wilfried Haas narzeka, że będzie otrzymywał za 1 kWh od dwóch do czterech eurocentów.

Do 2012 r. subsydia wypłacone z tytułu wytwarzania OZE w latach poprzednich zsumowały się do 200 mld euro. W 2018 r. minister gospodarki i energii Peter Altmeier szacował, że do 2022 r. rachunek ten urośnie do ok. 680 mld euro. Spotkał się z ostrą krytyką ze strony entuzjastów OZE, którzy mają swoje rachunki wykazujące, że to bujda, bo „prawdziwe” koszty są właściwie żadne, co jednak nie przekonuje ogółu Niemców. Do dziś śmiech budzi lub złość ogarnia Schmidtów i Müllerów, gdy przypomną sobie rok 2004 i słowa ówczesnego ministra środowiska z partii Zielonych Jürgena Trittina, że obciążenie gospodarstw domowych z powodu rewolucji OZE będzie niezauważalne. Jego zdaniem, miało wynieść 1 euro miesięcznie, tyle, ile kosztuje jedna gałka lodów. W 2019 r. cena energii elektrycznej dla niemieckich gospodarstw domowych wyniosła 30,43 eurocentów za 1 kWh, w tym koszt dopłat do OZE 6,41 eurocentów (21 proc.). Przy rocznym zużyciu 3 500 kWh całkowity rachunek roczny za prąd wyniósł w statystycznym gospodarstwie 1065 euro, w tym dopłaty 224 euro, tj. 18,7 euro miesięcznie, tyle co 19 gałek.

Praktyczny z tego wniosek dla świata może brzmieć, że rolę awangardy w dziedzinie OZE powinny odgrywać w dalszym ciągu państwa najbardziej rozwinięte, z rozbudowanym potencjałem i zapleczem naukowo- badawczym, a przede wszystkim z grubymi portfelami. Tylko takie państwa stać obecnie np. na burzenie tysięcy kilkunastoletnich wiatraków, bo za szybko stały się za małe, czy na wymianę kilometrów kwadratowych niedawno położonych paneli słonecznych na takie o 50 proc. wydajniejsze.

Zagrożenie środowiskowo-klimatyczne jest globalne, więc ryzyko muszą wziąć na siebie liderzy. Inaczej poduszą się z gorąca razem z całą resztą 6-7 miliardów, a niebawem 8-9 miliardów ludzi z umownego Południa , która ma swoje ambicje, problemu nie wywołała i przodownictwa w wyścigu naukowym bardzo długo, albo w ogóle nigdy nie obejmie. Ta reszta powinna przychodzić na sprawdzone, gotowe, relatywnie tanie i długowieczne. Inaczej utopimy jako świat ogromne pieniądze bez widocznego pozytywnego efektu.

Zachód powinien zacząć płacić prawdziwe rachunki za krzywdy poczynione całej reszcie świata przez ostatnich kilka stuleci, w tym zwłaszcza za wielkie krzywdy środowiskowo-klimatyczne. Jeśli pieniądze z tych rachunków zostaną wydane mądrze, Zachód przyczyni się również do własnego ratunku. To oczywiście wymaga politycznej zgody, ścisłej, skoordynowanej współpracy i brzmi dzisiaj jak szalona utopia, ale jakaś część utopijnych projektów dochodzi jednak kiedyś do skutku. Niech za przykład posłużą wędrówki zrobotyzowanej maszyny z Ziemi po piaskach i skałach Marsa.

Kilka razy poruszony został już wątek tzw. przemienności (ang. intermittency) dominujących obecnie OZE, a to dlatego, że wiatr nie zawsze wieje, a po dniu noc nastaje zawsze. W perspektywie kilku następnych dekad i w skali globalnej racjonalnym rozwiązaniem tego problemu jest przeproszenie się z energetyką jądrową w połączeniu z położeniem gęstej sieci międzykontynentalnych przesyłowych linii/kabli energetycznych prądu stałego bardzo wysokich napięć. Dlaczego prąd stały i jak najwyższe możliwe napięcie, bo w takim rozwiązaniu maleją straty podczas przesyłu. Ogromne inwestycje w taką właśnie infrastrukturę przesyłową prowadzą Chiny.

Taka sieć sfinansowana przez krezusów ułatwiałaby lokalizowanie wielkich siłowni atomowych z dala od ludzi, a także stawianie wiatraków tam gdzie wieje niemal zawsze, dajmy na to m.in. w Patagonii i gdzie jest najintensywniejsza operacja słoneczna, a promienie słoneczne padają na ziemię pod kątem prawie prostym, a nie ostrym – jak m.in. pod naszą szerokością geograficzną, z negatywnym skutkiem dla sprawności urządzeń fotowoltaicznych.

Jest bzdurą, że wielkim problem są odpady z elektrowni atomowych. Sprawiają dziś kłopot, bo każdy kraj musi radzić sobie z nimi na własną rękę. Potencjalnych, w pełni bezpiecznych miejsc składowania są dziesiątki tysięcy. Jedyny warunek konieczny to powierzenie tego zadania międzynarodowej firmie non-profit finansowanej przez producentów energii z atomu.

Kiedyś pisano o wielkiej farmie słonecznej na Saharze z myślą o Europie. Można taką postawić dla biedaków z Afryki, jeśli nie z dobrego serca, to z cynizmu, żeby przestali do nas zjeżdżać za chlebem. Jeśli dołożyć do tego izraelskie technologie nawadniania kropelkowego, to może u nas mielibyśmy bardziej ekologiczne dziksze pola, łąki i lasy, a spichlerz dla Afryki i Europy na Saharze?

Czas przejrzeć na oczy, przejść od obradowania na szczytach klimatycznych do prawdziwego współdziałania z widokiem na cały świat. Na początek od wielkich planów i programów lepiej sprawdzają się małe kroki. W dzieciństwie raczkujemy i drobimy i dopiero potem zaczynamy kroczyć.

Jan Cipiur, dziennikarz ekonomiczny, publicysta Studia Opinii.