Większość scenariuszy dekarbonizacji kończy się na 2050 roku, ponieważ właśnie wtedy wyznaczane są główne cele polityki klimatycznej. Infrastruktura i przemysł działają jednak znacznie dłużej. Huty, cementownie, floty lotnicze, porty, sieci elektroenergetyczne i łańcuchy dostaw nie znikają w roku, który pojawia się w strategii klimatycznej. Według materiału opublikowanego w CleanTechnica projekcje sięgające 2100 roku powstały po to, aby sprawdzić, co dzieje się z systemem po osiągnięciu najczęściej stosowanego celu. Ich zadaniem nie jest wskazanie dokładnego obrazu świata za kilkadziesiąt lat, lecz pokazanie kierunku zmian, skali potrzeb, ograniczeń technologicznych, kolejności działań i obszarów niepewności.
Dłuższy horyzont ma testować decyzje podejmowane dziś
Autor analizy wskazuje, że jego pierwsze projekcje TFIE do 2100 roku nie powstały na zamówienie klientów oczekujących bardzo długich prognoz. Punktem wyjścia była frustracja ograniczeniem scenariuszy do roku docelowego. Pojawiały się pytania o to, które technologie mogą stać się trwałymi elementami systemu, które będą tylko rozwiązaniami przejściowymi, jak zmieni się zapotrzebowanie po głębokiej przebudowie gospodarki oraz które źródła czystej energii będą odpowiadać na rzeczywiste potrzeby resztkowe. Taki horyzont pozwala sprawdzić, czy strategia prowadząca do zerowej emisji netto buduje system zdolny do dalszego działania, czy też osiąga cel na papierze dzięki rozwiązaniom kosztownym, fizycznie trudnym do utrzymania albo zależnym od technologii, które nie zdobyły trwałej pozycji rynkowej.
Dopiero później klienci zaczęli prosić o przeniesienie tej samej metody na scenariusze i mapy drogowe do 2050 roku. W ujęciu przedstawionym w źródle nie oznaczało to odejścia od perspektywy długoterminowej, lecz wykorzystanie jej jako zewnętrznego testu dla planów praktycznych. Dla przedsiębiorstwa energetycznego, inwestora, dewelopera infrastruktury albo firmy przemysłowej rok 2100 nie jest zwykle bezpośrednim terminem planowania. Może jednak pomóc ocenić, czy decyzje na najbliższe dekady prowadzą do trwałego modelu, czy zamykają kapitał w rozwiązaniach przejściowych. Z tej perspektywy scenariusz do 2050 roku powinien zawierać nie tylko wielkość mocy odnawialnych, ale także przyszłe zużycie energii, elektryfikację, przesył, magazynowanie, elastyczność popytu i wymianę regionalną.
Od scenariusza do mapy drogowej
Materiał opisuje kilka zastosowań takiego podejścia. W przypadku TenneT chodziło o przygotowanie pragmatycznego scenariusza na 2050 rok, który miał wesprzeć planowanie sieci docelowej. Znaczenie ma tu nie tylko ilość energii ze źródeł odnawialnych, lecz także to, gdzie i kiedy będzie ona zużywana, jak będą wyglądać przepływy między regionami oraz jakie znaczenie zyskają magazyny i odbiorcy zdolni do zmiany poboru. Sieci mają długie cykle planowania i budowy. Jeżeli przyszłe przepływy energii zostaną zaniżone, może to ograniczyć inwestycje, które byłyby potrzebne do obsługi elektryfikacji. Scenariusz nie jest więc wyłącznie opisem przyszłości. Może stać się także podstawą decyzji, które wpływają na to, jakie możliwości system będzie miał w kolejnych latach.
- Projekcje do 2100 roku mają pełnić funkcję zewnętrznego testu dla strategii i inwestycji planowanych do 2050 roku.
- Planowanie sieci wymaga równoczesnego uwzględnienia popytu na energię, elektryfikacji, przesyłu, magazynowania, elastyczności i połączeń regionalnych.
- Dekarbonizacja portu łączy problemy infrastruktury sieciowej, statków, ciężarówek, kolei, urządzeń przeładunkowych, paliw i ograniczonej powierzchni.
- W transporcie morskim znaczenie ma nie tylko wybór paliwa, lecz także zmiana struktury ładunków wraz ze spadkiem popytu na węgiel, ropę i gaz.
- Wodór ma utrzymać się przede wszystkim tam, gdzie potrzebne są jego właściwości cząsteczkowe, a nie jako uniwersalny zamiennik elektryczności.
- Aktualizacja projekcji powinna następować wraz ze zmianą danych, ale nie pod wpływem każdej zapowiedzi, pilotażu lub komunikatu politycznego.
Cały system zamiast listy niezależnych technologii
Przykładem szerszego ujęcia była opisana w źródle praca nad dekadami transformacji całego systemu energetycznego Irlandii. Sama zmiana sposobu wytwarzania prądu nie wystarcza, gdy równocześnie przekształcają się transport, budynki, ciepło przemysłowe, rolnictwo, żegluga, lotnictwo, magazynowanie, połączenia międzysystemowe i rola paliw. Mapa drogowa ma przełożyć te zależności na sekwencję decyzji dotyczących polityki, kapitału i infrastruktury. Oznacza to także wskazanie zależności między działaniami. Inwestycja w elektryfikację może wymagać wcześniejszego wzmocnienia sieci, a zmiana floty może zależeć od dostępności ładowania, przyłączy i odpowiedniej podaży energii.
Podobna logika dotyczy portów. Według opisu źródłowego jedno z bieżących zleceń obejmuje scenariusz i mapę drogową dekarbonizacji europejskiego portu do 2050 roku. Port jest miejscem przecięcia wielu systemów: sieci, statków, ciężarówek, kolei, sprzętu przeładunkowego, najemców przemysłowych, paliw i ograniczonego terenu. Analizowanie każdego projektu osobno mogłoby pominąć zależności między elektryfikacją urządzeń, ładowaniem, zasilaniem statków z lądu, wymianą floty, przyłączami oraz stopniowym spadkiem ilości paliw kopalnych przechodzących przez port. Dlatego mapa drogowa powinna określać kolejność działań, ich wzajemne warunki oraz momenty, w których należy sprawdzać założenia.
W podobny sposób opisano wcześniejszą mapę drogową dla portu, która zaczynała od naziemnego sprzętu i ładowania, a następnie przechodziła do jednostek portowych, zasilania z lądu i trudniejszej części transportu morskiego. Osobny przykład stanowiła mapa czystej energii dla Hawajów. W systemie wyspowym problem obejmuje jednocześnie import paliw, lokalne źródła odnawialne, magazynowanie, elastyczny popyt, chłodzenie, odporność infrastruktury i przystępność cenową. Źródło przedstawia te przypadki jako argument za traktowaniem transformacji jako powiązanego systemu, a nie katalogu technologii, z których każda może być wdrażana niezależnie.
Popyt określa skalę potrzebnej podaży
Jedną z głównych zasad opisanej metody jest wspólne prognozowanie popytu i zdekarbonizowanej podaży. W wielu scenariuszach zapotrzebowanie utrzymuje się w przybliżeniu na obecnym poziomie, a następnie poszukuje się wystarczającej ilości czystej energii, wodoru, paliw syntetycznych, biopaliw lub instalacji wychwytu dwutlenku węgla, aby zastąpić każdy dotychczasowy strumień paliwa kopalnego. Takie podejście może zawyżać skalę problemu. Część popytu może bowiem spaść, zmienić formę, przejść do innego środka transportu albo zniknąć wraz ze zmianą struktury gospodarki. Najpierw trzeba więc określić, ile usługi lub produktu będzie potrzebne, a dopiero potem oceniać, jakie technologie są konieczne do zaspokojenia pozostałej potrzeby.
W projekcji dla stali punktem wyjścia są całkowity popyt, dojrzałość infrastruktury, okres użytkowania produktów, dostępność złomu oraz rozwój elektrycznych pieców łukowych. W przypadku cementu analizowana ma być przede wszystkim potrzeba usług i infrastruktury, a nie proste utrzymanie obecnego poziomu produkcji cementu portlandzkiego. Dopiero na tej podstawie oceniane są takie rozwiązania jak redukcja z użyciem wodoru, elektroliza, elektryfikacja ciepła, alternatywne spoiwa czy selektywny wychwyt dwutlenku węgla. Takie ustawienie mianownika ma znaczenie, ponieważ wielkość obecnego sektora nie musi odpowiadać jego przyszłemu zapotrzebowaniu na materiały i energię.
W żegludze analiza ma zaczynać się od ładunku, a nie od paliwa. Jeżeli spada popyt na węgiel, ropę i gaz, zmniejsza się także część tonażu morskiego, który dziś służy do ich transportu. Trasy śródlądowe i krótkiego zasięgu mogą w większym stopniu korzystać z elektryfikacji, natomiast zrównoważone paliwa ciekłe pozostają przede wszystkim dla trudniejszej, dalekobieżnej części rynku. W lotnictwie źródło zakłada utrzymanie znacznego popytu, ale ogranicza ocenę wzrostu przez długość tras, wielkość samolotów, wymianę floty, infrastrukturę lotniskową, gęstość energii i realistyczną dostępność zrównoważonych paliw. Chodzi o to, aby nie zakładać jednocześnie nieograniczonego wzrostu przewozów i nieograniczonej podaży paliwa.
Wodór, baterie i magazyny w konkretnych rolach
Zaktualizowana ścieżka popytu na wodór, opisana w materiale, wskazuje na jego utrzymanie tam, gdzie potrzebne są cząsteczki wodoru, a nie tylko energia elektryczna. Oznacza to ograniczenie roli wodoru w zastosowaniach, w których bezpośrednia elektryfikacja może być prostsza i sprawniejsza, oraz koncentrację na obszarach, dla których nie ma równie łatwego rozwiązania. Źródło nie podaje jednej liczby opisującej przyszły popyt, lecz przedstawia kierunek: wodór nie powinien być automatycznie traktowany jako zamiennik wszystkich paliw kopalnych. Podobny sposób rozumowania dotyczy baterii w pojazdach. Ich wczesna wartość dla sieci ma wynikać przede wszystkim z możliwości sterowania ładowaniem i przesuwania poboru w czasie, a nie wyłącznie z oddawania energii do systemu.
Magazynowanie energii nie jest w tej metodzie konkursem na jedną uniwersalną technologię. Projekcja obejmuje zestaw rozwiązań, w tym rozbudowę sieci, elastyczny popyt, baterie, elektrownie szczytowo pompowe oraz zasoby dopasowane do różnych czasów magazynowania. Wybór zależy od funkcji, jaką dany zasób ma pełnić, lokalizacji, czasu reakcji i długości potrzebnego przesunięcia energii. Takie podejście ogranicza ryzyko budowania strategii wokół jednej technologii, zanim będzie wiadomo, jakie zadania systemowe rzeczywiście trzeba rozwiązać. Z perspektywy planowania ważniejsze od samego rozmiaru magazynu jest określenie, czy ma on stabilizować sieć, przesuwać energię w ciągu dnia, reagować na okresy niedoboru, czy współpracować z elastycznym popytem.
Aktualizowanie założeń zamiast obrony starej prognozy
Opisane projekcje zostały zaktualizowane jako cały zestaw. W części obszarów nowe założenia mają opierać się na kolejnych latach danych dotyczących wdrożeń, działania instalacji, zamówień, kosztów i realizacji projektów. Autor wskazuje na postęp w zakresie cen i wdrażania baterii, większą wiarygodność operacyjną elektrycznego transportu ciężkiego oraz rozwój baterii sieciowych jako standardowego elementu infrastruktury. Jednocześnie doświadczenia z flotami wodorowymi, stacjami tankowania i projektami przemysłowymi dostarczyły informacji o utrzymaniu, wykorzystaniu, kosztach operacyjnych, anulowanych przedsięwzięciach i słabym powstawaniu rynku. Dane dotyczące zamówień w żegludze, programów lotniczych, produkcji stali i zamienników cementu mają z kolei pomagać ocenić, gdzie transformacja przyspiesza, a gdzie napotyka bariery fizyczne lub komercyjne.
Według przedstawionej zasady projekcja, która nigdy się nie zmienia, może być bardziej systemem przekonań niż analizą. Z drugiej strony zmiana założeń po każdym nagłówku prasowym zamienia projekcję w bieżący strumień wiadomości. Pomiędzy tymi skrajnościami znajduje się uporządkowana ścieżka z jawnymi założeniami, określonym mianownikiem i zapisanymi warunkami aktualizacji. W praktyce oznacza to, że nowe dane powinny zmieniać nachylenie, terminy, poziom pewności albo granice rynku wtedy, gdy są wystarczająco istotne. Nie każda zapowiedź, pilotaż, deklaracja polityczna czy lista zamówień musi oznaczać trwałą zmianę trendu. To rozróżnienie jest szczególnie ważne w sektorach, w których projekty są ogłaszane wcześniej niż faktycznie powstają i zaczynają działać.
Scenariusz nie zastępuje decyzji
Długoterminowa projekcja stanowi w opisywanym modelu warstwę zewnętrzną. Planowanie dla konkretnej organizacji musi dodać jej aktywa, kontrakty, klientów, położenie geograficzne, ekspozycję na politykę publiczną, cykle inwestycyjne i terminy decyzji. Dopiero połączenie obu poziomów może prowadzić do sekwencji działań, zależności, punktów decyzyjnych i sygnałów aktualizacyjnych. Plan powinien wskazywać, co należy zrobić przy centralnym przebiegu transformacji, które opcje można pozostawić otwarte oraz jakie dowody uzasadniałyby zmianę kierunku. Takie podejście jest odmienne od jednorazowego wyboru technologii na podstawie jej obecnej popularności. Pozwala także rozdzielić decyzje wymagające szybkiej budowy infrastruktury od tych, które mogą poczekać na lepsze dane lub rozwój rynku.
Materiał nie przedstawia dokładnego obrazu gospodarki ani systemu energetycznego w 2100 roku i nie uzasadnia traktowania takiej daty jako precyzyjnej prognozy. Jego wartość ma polegać na sprawdzeniu, co może mieć znaczenie w latach 2030, 2040 i 2050, które aktywa mogą zachować użyteczność, jak długo powinny być wspierane rozwiązania pomostowe oraz które założenia należy traktować z mniejszym zaufaniem. To przede wszystkim narzędzie do oceny kierunku inwestycji, infrastruktury, polityki i strategii. W przypadku złożonych systemów energetycznych ograniczanie niepewności nie oznacza jej usunięcia. Oznacza raczej jawne wskazanie, gdzie decyzja opiera się na mocnych danych, gdzie zależy od kolejnych wdrożeń, a gdzie wymaga regularnego sprawdzania.
