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 5GtCO2 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 1520GW, z czego 1285GW powinny stanowić bloki węglowe. Dla porównania, Chiny i Stany Zjednoczone produkują dziś z węgla łącznie ok. 1208GW energii - aby uzyskać 1285GW, 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 ze 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 2350GW (obecna światowa produkcja elektryczności w oparciu o węgiel to 1965GW).

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.