2C ocieplenia - jak pozostać „dużo poniżej”?

Zatrzymanie globalnego ocieplenia dużo poniżej 2°C względem epoki przedprzemysłowej – to oficjalny cel, jaki postawiły sobie kraje świata, podpisując tzw. Porozumienie paryskie. Naukowcy oceniają, że dzięki temu uda się uniknąć uruchomienia nieodwracalnych zmian w środowisku, prowadzących np. do całkowitego stopienia lądolodu Grenlandii czy zaniku tajgi (czytaj więcej: O co chodzi z progiem wzrostu temperatury o 2°C). Co trzeba zrobić, by „obronić” ten próg bezpieczeństwa? I czy to jest jeszcze możliwe? Na to pytanie odpowiada nowy raport Międzynarodowej Agencji Energii (International Energy Agency - IEA).

Rysunek 1: Elektrownia gazowa Kawagoe w Japonii. Zdjęcie: Deacon MacMillen (licencja CC BY 2.0)

W dorocznym raporcie Międzynarodowej Agencji Energii Energy Technology Perspectives po raz pierwszy zamieszczono scenariusz dalszego rozwoju, który pozwoliłby na zatrzymanie globalnej średniej temperatury powierzchni Ziemi „dużo poniżej 2°C” względem czasów przedprzemysłowych. Jak twierdzą autorzy raportu, jest to jeszcze „technicznie osiągalne”, zwłaszcza, że w ostatnich trzech latach zaobserwowaliśmy zahamowanie wzrostu emisji dwutlenku węgla związanych ze spalaniem paliw kopalnych (zobacz więcej: Carbon Budget 2016: wykresy po polsku). Jak dowiadujemy się z raportu, wyzwanie jest jednak ogromne i będzie łączyć się z wysokimi kosztami.

Kiedy „cała stop”?

Wszyscy uczestnicy poważnej dyskusji na temat zmiany klimatu zgadzają się, że zatrzymanie globalnego ocieplenia wymaga całkowitego zatrzymania emisji dwutlenku węgla przez naszą gospodarkę. Wynika to z faktu, że wprowadzana przez nas do atmosfery nadwyżka dwutlenku węgla pozostaje w niej przez setki, a nawet tysiące lat, a więc temperatura powierzchni Ziemi nie zależy od tego, ile CO2 zostało wyemitowane w konkretnym roku, lecz od tego, ile wypuszczono go w sumie. Pytanie brzmi tylko: kiedy to całkowite zatrzymanie emisji powinno nastąpić?

Odpowiedź zależy od kilku czynników. Po pierwsze – czy wystarczy nam zatrzymanie wzrostu średniej temperatury na poziomie 2°C, czy też chcielibyśmy powalczyć także o próg 1,5°C, który pozwoliłby ocalić przed zalaniem najniżej położone kraje świata, a rafy koralowe przed zagładą. Po drugie – na ile dobrze umiemy oszacować czułość klimatu (im większa niepewność tego oszacowania, tym większy margines bezpieczeństwa trzeba założyć). A po trzecie – jak będzie się zmieniać ilość dwutlenku węgla pochłaniana co roku przez oceany i roślinność.

Ambitne cele wyrażone w Porozumieniu paryskim stanowią wyzwanie nie tylko dla polityków i ekonomistów, ale i dla specjalistów w dziedzinie energetyki. Do tej pory koncentrowali się na progu 2°C, teraz zaczęto ich pytać, czy da się zejść „dużo poniżej” i co trzeba w tym celu zrobić. Od dłuższego czasu wiadomo, że  plany redukcji emisji zadeklarowane obecnie przez poszczególne kraje są niewystarczające do osiągnięcia tego celu, o czym pisaliśmy szerzej w tekście Szczyt klimatyczny: nawet jak wszyscy dotrzymają zobowiązań to i tak jesteśmy "usmażeni". W swoim raporcie specjalnym z roku 2015 (IEA 2015), Międzynarodowa Agencja Energii, zaproponowała więc scenariusz, który umożliwiłby zatrzymanie ocieplenia na poziomie 2°C i zejście z emisjami do zera pod koniec XXI wieku. Jednak dopiero w najnowszym opracowaniu (IEA, 2017) pojawiła się analiza dotycząca możliwości jeszcze silniejszego ograniczenia wzrostu temperatury: do 1,75°C względem epoki przedprzemysłowej.

Jak przeczytamy w raporcie:

Kluczem do osiągnięcia globalnych celów klimatycznych, dalszego rozwoju ekonomicznego i bezpieczeństwa energetycznego są nowe technologie. Nasze symulacje, zakładające wdrożenie wielu nowatorskich rozwiązań, po raz pierwszy przesuwają horyzont czasowy do roku 2060 i pokazują możliwą, choć pełną wyzwań, ścieżkę prowadzącą do zerowych emisji netto w sektorze energetycznym.

IEA podkreśla, że ścieżka ta – zakładająca wyzerowanie emisji gazów cieplarnianych związanych z działalnością człowieka – wymaga masowego wdrożenia we wszystkich sektorach technologii czystej energii (zarówno tych już istniejących, jak i dopiero opracowywanych). Do realizacji takiego przedsięwzięcia niezbędne byłoby użycie w latach 2014–2060 wszystkich możliwych metod wprowadzania w życie polityki ograniczania emisji (dotacje, opłaty za zanieczyszczanie, zmiany w systemach podatkowych i in.). Byłoby to przedsięwzięcie bezprecedensowe oraz wymagające wysiłku i zaangażowania po stronie wszystkich. Jednak nawet tak szeroko zakrojona akcja dawałaby tylko 50% szans na zatrzymanie wzrostu temperatury na oczekiwanym poziomie 1,75°C.

Efektywność i alternatywne źródła energii

W przedstawionej przez IEA strategii, ograniczenie emisji gazów cieplarnianych jest związane przede wszystkich ze wzrostem efektywności energetycznej i wykorzystaniem nieemisyjnych źródeł energii.

Te dwa sektory mają dać 75% niezbędnych do osiągniecia celu 2°C redukcji emisji, kolejne 14% mają dać technologie CCS (czytaj więcej: Geoinżynieria, czyli jak naprawić klimat – część druga), 6% energetyka jądrowa, a 5% zmiana paliw, szczególnie zmiana węgla na gaz.

W tym scenariuszu udział paliw kopalnych w miksie energetycznym uległby redukcji z 82% w roku 2014 do 35% w 2060, przy czym zużycie węgla powinno spaść o 72%, ropy o 45%, a gazu o 26%.

Zatrzymanie ocieplenia na poziomie „dużo poniżej 2°C” wymagałoby według IEA dużego nacisku na efektywność energetyczną w transporcie, gospodarstwach domowych i przemyśle, tak by można było obciąć kolejne 34% emisji dwutlenku węgla. Potrzebne byłoby też szersze wdrożenie sekwestracji i magazynowania CO2 oraz bardziej zdecydowane cięcia w wykorzystaniu paliw kopalnych. Ogółem ich udział w światowej produkcji energii powinien spaść do 26% (użycie węgla o 78%, ropy o 64% a gazu o 47%), przy powszechnym wykorzystywaniu technologii CCS.

Rysunek 2: Redukcje emisji w podziale na prowadzące do nich metody. Po lewej wykres porównujący scenariusze: RTS (scenariusz referencyjny IEA, w którym uwzględniono aktualne rozwiązania i zobowiązania), 2DS – ścieżka pozwalająca na zatrzymanie wzrostu średniej temperatury na poziomie 2°C, 2BDS – pozwalająca na pozostanie „dużo poniżej 2°C”. Po prawej: wykres przedstawiający redukcje emisji wynikające z poszczególnych metod (oczekiwany stan na 2060). Jasne kolory – scenariusz 2DS, ciemne kolory – dodatkowe redukcje potrzebne do zrealizowania scenariusza 2BDS. Źródło: IEA, 2017

W obu scenariuszach istotną rolę odgrywa wykorzystanie biomasy w połączeniu z wychwytem i magazynowaniem dwutlenku węgla powstającego przy jej spalaniu. Rozwiązanie takie pozwala nie tylko na zapobieganie emisjom CO2, ale też na efektywne usuwanie go z atmosfery (wykorzystywane jako paliwo rośliny w czasie swojego wzrostu pochłaniają dwutlenek węgla w procesie fotosyntezy). Według scenariuszy IEA do roku 2060 te tak zwane „negatywne emisje” powinny sięgnąć 5 GtCO2 rocznie.

Rysunek 3: Emisje dwutlenku węgla do roku 2060 w podziale na sektory gospodarki. Po lewej scenariusz 2°C (2DS), po prawej - „dużo poniżej 2°C” (B2DS). „Inne” oznacza rafinerie, produkcję bpiopaliw raz wodoru. Emisje negatywne mogą być realizowane przez uprawę roślin energetycznych połączoną z wychwytem i magazynowaniem CO2 ze spalanych roślin lub użycie biogazu używanego do produkcji wodowu wodz z wychwytem i magazynowaniem CO2. Czarna linia pokazuje emisje netto. Źródło:  IEA, 2017

Zarzucone kopaliny

Zgodnie z przedstawioną przez IEA strategią, do 2060 roku 96% światowego zapotrzebowania na energię powinno być pokrywane ze źródeł niskoemisyjnych. W raporcie IEA znajdziemy również przewidywania dotyczące kosztów, jakie spowodowałoby konieczne w związku z tym zamknięcie wielu elektrowni przed upływem zakładanego przez inwestorów czasu ich eksploatacji.

Utrzymanie wzrostu temperatury na poziomie 2°C wymagałoby według IEA przedwczesnego wyłączenia boków energetycznych o łącznej mocy 1520 GW, z czego 1285 GW powinny stanowić bloki węglowe. Dla porównania, Chiny i Stany Zjednoczone produkują dziś z węgla łącznie ok. 1208 GW energii - aby uzyskać 1285 GW, wystarczy poszerzyć listę o Rosję i Polskę.

Aby ocieplenie zatrzymało się „dużo poniżej 2°C” zamknąć należałoby bloki odpowiadające za produkcję 1715GW, w tym bloki węglowe odpowiadające za 1330GW. To odpowiednik połączonych produkcji Chin, Stanów Zjednoczonych, Japonii, Niemiec i Polski. Przedterminowe wyłączenie tylu zakładów wiązałoby się z utratą dochodu rzędu 3,7 bilionów dolarów.

Jak zauważa IEA, opóźnianie działania przyczyni się tylko do zwiększenia strat. Przykładowo, brak zmian do roku 2025 oznaczałby konieczność wprowadzenia dużo bardziej drastycznych cięć w późniejszym terminie i przedwczesne zamknięcie bloków węglowych i gazowych odpowiadających łącznie za moc 2350 GW (obecna światowa produkcja elektryczności w oparciu o węgiel to 1965 GW).

Niestety zamykania elektrowni nie da się uniknąć, nawet przy intensywnym wdrażaniu systemów wychwytu i składowania dwutlenku węgla, chyba, że dokona się w tej dziedzinie radykalny przełom techniczny. Na razie bowiem systemy tego typu nie są w stanie zatrzymać całych emisji, ponieważ aż 10-20% CO2 przedostaje się jednak do atmosfery.

Podsumowując, jak zauważa IEA, choć wypełnienie postanowień Porozumienia paryskiego jest jeszcze „technicznie możliwe”, będzie też bardzo trudne, kosztowne i będzie wymagać dużego zaangażowania całego świata. Konieczne jest rozwijanie nowych technologii i energetyki opartej na źródłach nieemisyjnych. Według raportu IEA, rozwój pojazdów elektrycznych, technik magazynowania energii, energetyki słonecznej i wiatrowej postępują obecnie zgodnie założeniami ścieżki „2°C lub mniej”. Niestety w kolejnych 15 wziętych przez IEA pod lupę dziedzinach techniki i gospodarki (np. energetyce jądrowej, produkcji cementu czy aluminium) postępy są niewystarczające, a w kolejnych 8 (m.in. w energetyce węglowej czy wykorzystaniu biopaliw w transporcie) – zdecydowanie odstają od wymagań. Analiza wskazuje, że odkładanie działania spowoduje wzrost związanych z nim kosztów.

Warto też pamiętać, że każde pół stopnia wzrostu średniej temperatury oznacza pogłębianie się związanych ze zmianą klimatu problemów (czytaj na przykład 1,5 czy 2 stopnie - co to w ogóle za różnica?). Dlatego nawet gdyby „obronienie” progu 2°C miało się nie udać, to i tak zmierzające ku temu starania nie będą bezsensowne.

Aleksandra Kardaś na podstawie Carbon Brief i IEA, 2017

Opublikowano: 2017-06-19 11:40
Tagi

medialny temat

Fundacja UW
Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień przeglądarki oznacza akceptację polityki cookies.