Jak Niemcy dążą do niezależności energetycznej?

Przeczytaj także: Wojna w Ukrainie: jakie wnioski niesie dla Polaków?

W skrócie

• W perspektywie średnioterminowej nowe, ambitne cele Niemiec powinny zwiększyć udział energii odnawialnej w ich miksie energetycznym nawet powyżej poziomu, który byłby potrzebny do osiągnięcia celów klimatycznych z Paryża do 2035 roku. Wyścig o suwerenność energetyczną, wywołany inwazją Rosji na Ukrainę, może sprawić, że niemiecka transformacja ekologiczna znacznie przekroczy linię mety. Pomimo zwiększonego wykorzystania węgla do produkcji energii elektrycznej w krótkim okresie, system EU ETS (Europejski System Handlu Emisjami – znany także jako „wspólnotowy rynek uprawnień do emisji dwutlenku węgla ”) ograniczy dodatkowe emisje, węgiel nadal więc jest na dobrej drodze do wycofania go z użycia do 2030 roku.
• Konieczna koordynacja rozbudowy infrastruktury. Osiągnięcie celu czterokrotnego wzrostu mocy energii odnawialnej wymaga zmiany paradygmatu w kluczowych obszarach systemu elektroenergetycznego. Procedury planowania i zatwierdzania dla sieci energii odnawialnej, elektrycznej i wodorowej muszą być konsekwentnie upraszczane i przyspieszane. Ponadto pilnie potrzebna jest koordynacja rozbudowy infrastruktury dla sieci elektrycznych, gazowych i wodorowych, co jest mało prawdopodobne bez zintegrowanego planu rozwoju systemu.
• Rozwój odnawialnych źródeł energii będzie dużym bodźcem rozwoju gospodarczego: 40 mld EUR wartości dodanej rocznie do 2035 r. (1,1% w PKB w 2021 r.) i 440 000 miejsc pracy w samych Niemczech.

Wyścig o suwerenność energetyczną wywołany inwazją Rosji na Ukrainę sprzyja przekroczeniu pierwotnych planów zielonej transformacji Niemiec

Zbliżająca się groźba wstrzymania importu gazu z Rosji postawiła w centrum uwagi zależność energetyczną Niemiec. Krótkoterminowe rozwiązanie polegało na większym poleganiu na węglu do wytwarzania energii elektrycznej, co budzi obawy, że zielona transformacja kraju zejdzie z kursu. Jest to jednak mało prawdopodobne z trzech powodów:

• Większa produkcja energii elektrycznej z węgla nie spowoduje wzrostu emisji CO2 w UE, ponieważ są one ograniczone przez unijny system handlu uprawnieniami do emisji (EU ETS). Dodatkowe wykorzystanie węgla spowoduje jednak wzrost cen CO2 w tym systemie, prowadząc do mniejszej emisji CO2 w innych gałęziach przemysłu objętych EU ETS.
• Ceny w EU ETS pozostaną powyżej poziomów, które pozwoliłyby na konkurencyjność węgla na rynku energii elektrycznej. Węgiel w energetyce wymaga cen EU ETS poniżej 60 euro, podczas gdy obecne ceny wahają się między 80-90 euro i oczekiwany jest ich dalszy wzrost.
• Niemiecki rząd nadal jest zaangażowany w wycofywanie węgla do 2030 r., choć zobowiązanie to nie zostało jeszcze uregulowane. Biorąc pod uwagę podwyższone ceny w ramach EU ETS, jest bardzo mało prawdopodobne, aby węgiel przetrwał zbyt długo jako substytut rosyjskiego gazu; wspomniane ceny (uprawnień) “wypchną” go z rynku.

W perspektywie średnioterminowej ambitne nowe cele Niemiec zakładają ponad czterokrotny wzrost mocy odnawialnych, co przyspieszy odchodzenie od rosyjskiego gazu. Pozytywną stroną kryzysu energetycznego jest to, że w jego następstwie cel 1,5°C (cel z konferencji w Paryżu ograniczenia zmian klimatycznych do 1,5° C) może nawet zostać przekroczony, ponieważ planowany miks energetyczny na 2030 r. jest bardzo zbliżony (a nawet nieco bardziej ambitny) w porównaniu z niezbędnym miksem dla „paryskiego celu 1,5°C”.

Co trzeba zrobić, aby do 2035 roku czterokrotnie zwiększyć moc energii odnawialnej?

Podstawą do zwiększenia mocy energii odnawialnej jest niemiecki "pakiet wielkanocny" (ogłoszony w kwietniu), który przewiduje, że do 2030 roku energia zielona będzie stanowić 80% zużycia energii elektrycznej brutto (z 42% obecnie i poprzedniego celu 65%). Ponadto planuje się, że do 2035 roku krajowa produkcja energii elektrycznej będzie niemal neutralna pod względem emisji gazów cieplarnianych. Niemcy realizują w ten sposób zalecenie Międzynarodowej Agencji Energii (IEA) dotyczące neutralnych dla klimatu dostaw energii elektrycznej do 2035 roku, co zostało również wspólnie ogłoszone przez grupę G7 na jej ostatnim spotkaniu w Elmau w Niemczech.

Są to bez wątpienia ambitne cele. W końcu, zakładając zużycie energii elektrycznej brutto na poziomie 750 terawatogodzin (TWh) w 2030 r. - ponieważ zapotrzebowanie na energię elektryczną ma gwałtownie wzrosnąć ze względu na rosnącą elektryfikację procesów przemysłowych, ciepła i transportu (sprzężenie sektorowe) - oraz w celu bezpiecznego osiągnięcia celu 80% bioenergii, wytwarzanie energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych będzie musiało wzrosnąć z nieco poniżej 240 TWh obecnie do 600 TWh w 2030 r. i 875 TWh w 2035 r. Oznacza to, że w 2035 r. moc zainstalowana wyniesie blisko 160 GW w przypadku lądowej energii wiatrowej (54 GW w 2020 r.), 60 GW morskiej energii wiatrowej (8 GW w 2020 r.) oraz ponad 300 GW w przypadku fotowoltaiki (PV, 54 GW w 2020 r.).

W rezultacie, do 2035 roku udział energii odnawialnej w produkcji energii elektrycznej wyniesie prawie 90%, podczas gdy wodór wniesie kolejne 7% neutralnej dla klimatu energii elektrycznej. Przynajmniej na papierze, można by się skłaniać do twierdzenia, że do tego czasu będzie to neutralność klimatyczna. Ponieważ w 2035 roku Niemcy będą eksportować ponad 4% energii elektrycznej, produkcja energii elektrycznej neutralnej dla klimatu przewyższy krajowe zużycie energii elektrycznej.

Jednak aby zintegrować rosnący udział energii odnawialnej, potrzeba około 75 GW mocy dyspozycyjnej, która wypełni lukę w przypadku braku energii odnawialnej. Obejmuje to elektrownie biogazowe oraz elektrownie na gaz ziemny, które będą musiały przestawić się na korzystanie z wodoru tak szybko, jak tylko pozwoli na to wzrost produkcji wodoru.

Oprócz elektrowni dyspozycyjnych potrzebne jest blisko 100 GW mocy z dodatkowych „usług elastycznych”

Wymagane zmiany: koordynacja i uproszczenie budowy infrastruktury, a także zwiększenie rezerw elastyczności systemu

Osiągnięcie tego celu wymaga jednak zasadniczej zmiany paradygmatu w kluczowych obszarach systemu elektroenergetycznego. Procedury planowania i zatwierdzania sieci energii odnawialnej, elektrycznej i wodorowej muszą być konsekwentnie upraszczane i przyspieszane. Rząd pokazał, że jest to możliwe, wydając nadzwyczajne zezwolenia i rozpoczynając już budowę wciąż brakującej, ale niezbędnej infrastruktury LNG.

W celu uzupełnienia rozwoju odnawialnych źródeł energii, oprócz wspomnianych elektrowni „dyspozycyjnych” swoje zdolności zwiększyć muszą także podmioty zapewniające elastyczność systemu, aby poradzić sobie z rosnącą zmiennością produkcji energii elektrycznej spowodowaną brakiem ciągłości mocy uzyskiwanej z wiatru i PV.

Usługi w zakresie elastyczności mogą reagować na niskie dostawy energii elektrycznej poprzez zmniejszenie zapotrzebowania na energię elektryczną lub nawet odwrócenie przepływu i dostarczanie energii elektrycznej do sieci. Moc elastyczności będzie musiała wzrosnąć dziesięciokrotnie z 10GW obecnie do prawie 100GW w 2035 roku (wykres).
Atrakcyjne obszary przyjaznego dla systemu zarządzania stroną popytową obejmują ładowanie pojazdów elektrycznych, wytwarzanie ciepła (obsługa 9 mln pomp ciepła w 2035 r.) oraz produkcję wodoru przez elektrolizery. Magazynowanie w akumulatorach i elektrowniach szczytowo-pompowych już dziś przyczynia się do elastyczności, przy czym akumulatory stanowią ogromny potencjał do dalszej rozbudowy. Przewiduje się, że lwia część pojemności akumulatorów nie będzie pochodzić z dużych sieci, lecz raczej z wysoce zdecentralizowanych domowych systemów magazynowania energii (w połączeniu z fotowoltaiką dachową) oraz akumulatorów pojazdów elektrycznych, które są "sprzężone sektorowo" dzięki dwukierunkowemu ładowaniu z powrotem do sieci elektrycznej za pośrednictwem systemu vehicle-to-grid. Łącznie akumulatory mogłyby zapewnić około 90% potrzebnej pojemności elastycznej w 2035 r.

440 000 miejsc pracy: neutralny klimatycznie system energetyczny Niemiec to także (znaczny) bodziec gospodarczy

Neutralny klimatycznie system elektroenergetyczny Niemiec wiązać się będzie także ze znacznymi korzyściami dla wzrostu gospodarczego i zatrudnienia. Samo zwiększenie mocy ze źródeł odnawialnych do 2035 roku wymaga inwestycji o wartości średnio 28 mld euro rocznie (bezpośrednich i pośrednich - te ostatnie dotyczą łańcuchów dostaw inwestycji w energię odnawialną). Spowoduje to powstanie dodatkowej wartości dodanej w wysokości 40 mld euro rocznie, co stanowi 1,4-krotność inwestycji lub 2,7-krotność wsparcia fiskalnego ze strony rządu.

W międzyczasie ekspansja w zakresie energii odnawialnej będzie związać się z zatrudnieniem w latach 2022-2035 średnio 440 000 pracowników. Może to być jednak błogosławieństwo lub przekleństwo. Jeśli gospodarka pozostanie słaba, będzie to bardziej niż mile widziany bodziec gospodarczy. Jeśli jednak gospodarka ponownie wejdzie w fazę hossy lub ożywienia globalnych łańcuchów dostaw, nie będzie nadążać za ekspansją i może to wywołać dalszą presję cenową na ograniczone zasoby (pracy), prowokując inflację lub nawet ułatwiając powstanie spirali płacowo-cenowej.

Nasza analiza obejmuje krótkoterminowe korzyści ekonomiczne w pierwszych pięciu latach funkcjonowania instalacji. Ich wkład w wartość dodaną waha się od 37% dla nowo tworzonych instalacji fotowoltaicznych do 52% dla energii wiatrowej pozyskiwanej na morzu. Wielkość inwestycji przekroczy 1% obecnego PKB pod koniec dekady, a w całym okresie wartość dodana brutto przyczyni się do wzrostu gospodarczego średnio o ponad 1%. Liczba 440 000 miejsc pracy jest obliczona raczej "konserwatywnie" i zakłada tylko wpływ ekspansji energii odnawialnej. Także rzeczywisty wkład we wzrost PKB będzie prawdopodobnie znacznie większy niż 1% rocznie.