WPROWADZENIE
Energiewende to strategia transformacji energetycznej, którą wdrożył rząd Niemiec.
Głównym jej celem jest wytworzenie ponad 80% zapotrzebowania na energię elektryczną z od- nawialnych źródeł energii do 2050 r. oraz redukcja emisji CO2 o blisko 90% w stosunku do 1990 r. Koncepcja ta na mocy ustaw z 2011 r. (zatwierdzona w 2010 r.) przyspieszyła długo- falowy plan transformacji energetycznej (Bajczuk, 2014). Fundamentem tej koncepcji jest stopniowe wycofywanie z użytku energetyki jądrowej do 2022 r., a co za tym idzie jedna z potęg gospodarczych świata oprze się na energetyce odnawialnej (https://pl.boell.org/pl/2016/
11/23/niemiecki-rynek-energii).
Tematyka podjęta w artykule była poruszana na Zachodnim Kongresie (WRC – We-stern RegionalCongress). Europejskiego Stowarzyszenia Młodych Geografów i Studentów Geografii (EGEA – European Geography Association – for Students and Young Geographers) w Bad Segeberg w Niemczech w 2017 r. Tytuł konferencji to „Land betwennthe seas”. Pro-blematyka przedstawiona na tym wydarzeniu dotyczyła kraju związkowego Szlezwik-Holsztyn.
Land ten położony jest między dwoma morzami: Północnym i Bałtyckim. Występują tu bar-dzo dobre warunki do rozwoju energetyki wiatrowej. Kongres miał na celu pokazanie rozwo-ju tego działu energetyki oraz nowe kierunki w transformacji niemieckiego sytemu energe-tycznego. Zajęcia prowadzone przez Laurę Bier oraz Ninę Wack z EGEA Kiel (Kilonii) zain-spirowały autora do napisania poniższego artykułu.
Głównym celem niniejszej publikacji jest pokazanie nowych trendów w energetyce oraz licznych zmian, które musi podjąć rząd Niemiec oraz niemieckie społeczeństwo. Zapre-zentowane zostały również zalety i wady poszczególnych sektorów OZE.
ENERGIEWENDE W ZAŁOŻENIACH POLITYCZNYCH
Pod naciskiem opinii publicznej po katastrofie w elektrowni jądrowej w Fukushimie w Japonii (2011 r.), gdzie na skutek tsunami wywołanego przez trzęsienie ziemi nastąpiło skażenie radioaktywne środowiska, rząd Kanclerz Angeli Merkel podjął decyzję o zmianie dotychczasowej polityki energetycznej. Do 2011 r. plany rządowe polegały na stopniowym wyłączaniu reaktorów jądrowych do 2036 r., zmniejszeniu uzależnienia gospodarki od węgla kamiennego i brunatnego oraz dopłatami do OZE. Jednakże w wyniku wspomnianej katastro-fy uznano, iż w latach 2015-2022 Niemcy całkowicie odstąpią od energii jądrowej, a w
kolej-nych latach ograniczą energię konwencjonalną na rzecz energii odnawialnej. Polityka ta ma na celu również zminimalizować zmiany klimatyczne, wzmocnić bezpieczeństwo energetyczne państwa oraz rozwinąć innowacyjne technologie, które napędzą gospodarkę. Aby to osiągnąć musi nastąpić znaczący wzrost udziału energii wiatrowej poprzez jej rozbudowę, większe wykorzystanie paneli fotowoltaicznych, biomasy, rozbudowa magistrali oraz magazynowanie wytworzonej energii. Równolegle Niemcy są zmuszeni znacząco zredukować udział energe-tyki węglowej (Malko, 2014). Około 40% udziału produkcji energii elektrycznej w Niem-czech pochodzi z węgla kamiennego i brunatnego (rys. 1). OZE osiągnęły blisko 30% i jest to rekord w niemieckiej energetyce, natomiast energia atomowa z gazem były na podobnym poziomie.
Rys. 1. Udział poszczególnych sektorów energetycznych w ogólnym bilansie w 2016 r. (opracowanie własne na podstawie: Bier, Wack, 2017).
ROZWÓJ ENERGETYKI WIATROWEJ
Niemcy posiadają znaczące zasoby OZE, w tym energii wiatrowej. Obecnie jest to jeden z najszybciej rozwijających się działów niemieckiej gospodarki (Molo, 2013). Sektor energetyki wiatrowej generuje blisko 370 tys. miejsc pracy i nie wykluczone, że w przyszłości będzie ich więcej. Najlepsze warunki wietrzne panują w północnej części kraju (rys. 2), dlate-go tam zainstalowane są elektrownie o największej mocy. Regiony z dobrymi warunkami wietrznymi to: Dolna Saksonia, Brandenburgia, Saksonia-Anhalt, Szlezwik-Holsztyn, Nad-renia Północna-Westfalia.
Kończąca się możliwość rozwoju energetyki wiatrowej na lądzie oraz znaczący postęp technologii spowodował, iż zwrócono uwagę na możliwość lokalizacji elektrowni na morzu, gdzie można wykorzystać również siłę wiatru. Elektrownie wiatrowe morskie zwane off-shore wytworzyły w 2016 r. 4 GW energii elektrycznej. W połączeni z tradycyjnymi elektrow-niami wiatrowymi ten sektor energetyki wytworzył blisko 195 GW energii, co odpowiada 25%
całkowitej mocy zainstalowanej w niemieckim systemie elektroenergetycznym (Jurasz, 2016).
Rys. 2. Średnia prędkość wiatru [m/s] 10 m nad poziomem gruntu w Niemczech w latach 2004-2013 (opracowanie własne na podstawie: http://ptcentre.net46.net/documents/img/windmapde.jpg).
Budowa elektrowni wiatrowych na morzu ma być w przyszłości najważniejszą formą produkcji elektryczności. Jednakże istnieją związane z tym liczne problemy. Głównym nega-tywnym czynnikiem są bardzo duże koszty, długoletnie procedury związane z przyłączeniem do sieci oraz wydawaniem pozwoleń ministerialnych (Bajczuk, 2014). Dodatkowo negatyw-nym czynnikiem jest hałas generowany przez łopaty turbiny lub elementy przetwarzające energię. Te dwa problemy tyczą się głównie starszych turbin. Najnowsze posiadają zmienną prędkość obrotową, co niweluje hałas oraz dokuczliwe odblaski słońca od łopat wirnika. Nad-morskie farmy off-shore są przyczyną sprzeciwu ludności. Składają się na to strach o siedliska ptaków wodnych (ekolodzy obawiają się, że turbiny mogą spowodować zmiany populacji ptactwa, lecz nie zostało to udowodnione naukowo) oraz kwestia dewastacji krajobrazu. Dla-tego stosuje się turbiny o odpowiednich proporcjach wirnika do masztu (Banak, 2010).
ENERGIA Z BIOMASY
Energia elektryczna pozyskiwana z biomasy jest drugim źródłem energii elektrycznej po energii wiatrowej. W Niemczech do 2012 r. zainstalowanych było około 7600 biogazowni, a moc osiągnęła około 7700 MW. Do 2020 r. produkcja energii osiągnie blisko 50 000 GWh, czyli blisko 22% energii z OZE.W 2012 r. uzyskano z niej 30% energii elektrycznej z odna-wialnych źródeł energii. Połowę produkcji energii stanowiła produkcja z biogazu, 31% wy-tworzono ze stałej biomasy, pozostałe 19% otrzymano z gazu uzyskanego z wysypisk śmieci, oczyszczalni ścieków, odpadów organicznych oraz biomasy płynnej (rys. 3). Dalszy rozwój tego sektora energetyki zostanie jednak ograniczony przez rząd ze względu na wysokie koszty.
Negatywne stanowisko wobec kontynuowania wykorzystywania biomasy do celów energetycznych zajmuje Narodowa Agencja Nauk Leopoldina. Według ekspertów Leopoldiny sektor biomasy jest niskoefektywny energetycznie, ponieważ rośliny gromadzą jedynie 1%
energii słonecznej, którą absorbują. Produkcję biomasy ogranicza powierzchnia pól upraw-nych. Stwarza ona poważne ryzyko ekologiczne takie jak zmniejszenie bioróżnorodności oraz zasobów wodnych, spowodowanych zbyt intensywną uprawą roślin energetycznych rzepaku i kukurydzy. Eksperci uważają, iż niemiecka gospodarka powinna rozwijać inne, efektyw-niejsze sektory energetyczne tj. fotowoltaikę oraz energetykę wiatrową (Bajczuk, 2014).
Rys. 3. Produkcja energii elektrycznej z biomasy w 2012 r. (opracowanie własne na podstawie: Bajczuk, 2014).
ROZWÓJ ENERGETYKI FOTOWOLTAICZNEJ
Rozwój energii wytworzonej z paneli fotowoltaicznych rozpoczął się w 2000 r. wraz ze specjalną ustawą o wspieraniu OZE. Od tego czasu do 2012 r. ilość wytworzonego prą-du przekroczyła 26 TWh, przy czym w 2000 r. było to tylko 0,064 TWh. W latach 2010-2012 produkcja energii solarnej wzrosła prawie 2,5-krotnie, czyli najwięcej spośród wszyst-kich odnawialnych źródeł energii. W 2013 r. moc przerobowa paneli osiągnęła 34 000 MV, czyli prawie 5% całego zapotrzebowania na energię oraz blisko 20% energii z OZE. Mimo iż Niemcy nie mają korzystnych warunków słonecznych to są liderem, jeśli chodzi o zainsta-lowaną moc paneli fotowoltaicznych (Bajczuk, 2014).
Najlepsze warunki nasłonecznienia panują w południowych landach: Badenii-Wir- tembergii i Bawarii (rys. 4). Szybki rozwój tego działu energetyki możliwy był dzięki sys-temowi dotacji i wsparcia. Taryfa cenowa dla właścicieli w połączeniu z niską ceną paneli fotowoltaicznych stały się motorem dla tego sektora. Jednakże w 2012 r. parlament zatwier-dził nowelizację ustawy o OZE, która zmieniła ceny taryf dla prądu z tego typu energetyki.
Konsekwencją tego był spadek o blisko 50% instalacji nowych paneli oraz sprowadzanie tań- szych paneli z Chin. To natomiast pociągnęło za sobą dalsze problemy całego sektora, który przed interwencją rządu zatrudniał ok. 10 tys. osób, natomiast po reformie już tylko ok. 5 tys.
(Bajczuk, 2014).
Rys. 4. Średnie nasłonecznienie w Niemczech (opracowanie własne na podstawie:
https://www.joewein.net/img/blog/insolation-kwh-de.png).
ENERGETYKA WODNA
Niemcy praktycznie wyczerpali swój potencjał energetyki wodnej, ponieważ wykorzy- stali już tereny przydatne do budowy elektrowni wodnych. Przedsiębiorcy branżowi szacują, że można jeszcze zainstalować dodatkowe 2000 MW energii. Według Federalnego Związku Elektrowni Wodnych na terenie Niemiec działa 7500 hydroelektrowni, które wytwarzają ok.
15,5 % energii elektrycznej z OZE. Ograniczenia środowiskowe oraz lokalizacyjne w roz-woju tego sektora energetyki powodują, że zainstalowana moc jest na tym samym poziomie, a udział wody w OZE będzie malał. Ponad 80% elektrowni zlokalizowana jest w górzystych, południowych landach w Bawarii oraz Badenii-Wirtembergii, gdzie są dogodne warunki hy- droenergetyczne. Według planów rządowych energia wodna ma stanowić 9% energii elektrycznej z OZE w 2020 r. Niemiecki rząd zgodnie z ustawą o OZE wspiera jedynie małe i średnie elek-trownie wodne. Im wyższa moc elektrowni, tym niższa cena gwarantowana (Bajczuk, 2014).
PODSUMOWANIE
Polityka Energiewende jest dość ambitnym planem. Z pewnością skorzysta na niej śro- dowisko przyrodnicze, ponieważ zanieczyszczenia z konwencjonalnej energetyki znacząco zostaną ograniczone. Energetyka wiatrowa z roku na rok tworzy nowe miejsca pracy, a dla właściciela turbiny generuje zyski. Dla państwa będzie to pewnego rodzaju forma bezpieczeń- stwa energetycznego, ponieważ Niemcy posiadają niewielkie złoża surowców (gazu ziemne-go, ropy naftowej itp.) i mogą uniezależnić się od innych państw.
Jednakże zastąpienie energetyki opartej na węglu i atomie, będzie bardzo kosztowne.
Zamknięcie elektrowni atomowych, ograniczenia w energetyce węglowej oraz budowa no-wych elektrowni wiatrono-wych lub innych elektrowni opartych na OZE będzie skutkowała więk-szymi cenami prądu. Przy czym już teraz Niemcy mają najdroższe ceny prądu w Unii Euro-pejskiej. Mimo dużego ryzyka i niepewnych korzyści społeczeństwo niemieckie jest zdeter-minowane do tych zmian.
Republika Federalna Niemiec to kraj, który jest światowym liderem w produkcji od-nawialnych źródeł energii. W ślad za nim podążają również inne kraje takie jak: Dania, Wiel-ka Brytania i Francja. PolityWiel-ka Energiewende to kosztowna inwestycja i nie wszystkie kraje na nie stać. Niemiecka gospodarka jest na tyle silna, by stawić czoło temu wyzwaniu. No-woczesne technologie w zakresie OZE są już na tyle rozwinięte, że można pozyskiwać ener-gię z miejsc mało nasłonecznionych lub słabo wietrznych. Sektor energetyki odnawialnej to jest przyszłość, która oprócz energii dawać będzie pracę i zyski dla każdego przedsiębiorcy.
Strach przed energią atomową sprawił, iż społeczeństwo niemieckie mimo wysokich cen energii woli pozyskiwać ją z bezpiecznych i przyjaznych środowisku źródeł.
LITERATURA
BAJCZUK J., 2014: Odnawialne źródła energii w Niemczech. Obecny stan rozwoju, grupy interesu i wyzwania. Ośrodek Studiów Wschodnich im. Marka Karpia, Warszawa. 69 s.
BANAK M., 2010: Lokalizacja elektrowni wiatrowych – uwarunkowania środowiskowe i prawne. [w:] Człowiek i Środowisko, t. 34 (3-4).
Instytut Gospodarki Przestrzennej i Mieszkalnictwa, Warszawa. s. 117-128.
BIER L., WACK N., 2017: Workshop: Land between the wind farms – Chance for the future or destruction of nature? Western Regional Congress EGEA KIEL, Bad Segeberg.
http://ptcentre.net46.net/documents/img/windmapde.jpg https://pl.boell.org/pl/2016/11/23/niemiecki-rynek-energii https://www.joewein.net/img/blog/insolation-kwh-de.png
JURASZ J., 2016: Energetyka wiatrowa w Niemczech od A do Z – część pierwsza. Globenergia, nr 8/2016. Globenergia, Kraków.
MALKO J., 2014: Energiewende niemiecka transformacja energetyczna. Polityka Energetyczna, t.17, z.2. Politechnika Wrocławska, Wrocław. s. 5-21.
MOLO B., 2013: Polityka bezpieczeństwa energetycznego Niemiec w XXI wieku. Krakowskie Towarzystwo Edukacyjne, Oficyna Wydawnicza AFM, Kraków. 332 s.