Rok 2050 Niskoemisyjna Polska. 1. Dynamika emisji w przemyśle scenariusz BAU. 2. Opcje redukcyjne hutnictwo i cement, chemia, ropa i gaz

Transkrypt

1 Rok 25 Niskoemisyjna Polska Czy transport, przemysł, rolnictwo i inne sektory mają szansę w niskoemisyjnej Polsce? 1 dr Andrzej Kassenberg Instytut na rzecz Ekorozwoju Plan Wprowadzenie Przemysł i odpady 1. Dynamika emisji w przemyśle scenariusz BAU 2. Opcje redukcyjne hutnictwo i cement, chemia, ropa i gaz 3. Redukcja emisji dzięki lepszemu gospodarowaniu odpadami 4. CCS w przemyśle 5. Szanse i zagrożenia dla przemysłu Rolnictwo 1. Dynamika emisji w rolnictwie scenariusz BAU 2. Opcje redukcyjne w rolnictwie Transport 1. Dynamika emisji w transporcie scenariusz BAU 2. Opcje redukcyjne w transporcie Podsumowanie 2 1

2 Wprowadzenie gospodarstwa domowe usługi transport budownictwo górnictwo i paliwa przemysł lekki przemysł ciężki rolnictwo 8% względem 199 dla całej gospodarki MtCO2e Emisje GHG poza energetyką Źródło: IBS BAU, scenariusz Niedokończone reformy Nawet zeroemisyjna energetyka nie pozwoli na osiągnięcie redukcji rzędu 8% bez działań podejmowanych w innych sektorach. Poprawa efektywności energetycznej w całej gospodarce może obniżyć popyt na centralnie generowaną energię, ułatwiając transformację energetyki. 3 Przemysł i odpady 4 2

3 Dynamika emisji w przemyśle scenariusz BAU Energochłonność (TOE/mld euro) Emisyjność (tco2e/mld euro) Paliwa Przemysł ciężki Polska dane historyczne Polska projekcja UE dane historyczne UE projekcja Źródło: IBS Energochłonność i emisyjność w przemyśle ciężkim będą spadały wraz z konwergencją do UE oraz w następstwie kontynuacji historycznych trendów stopniowej poprawy efektywności wykorzystania zasobów. Sektor paliw w Polsce już dziś cechuje się niższymi wskaźnikami od UE. 5 Dynamika emisji w przemyśle scenariusz BAU Produkcja, zużycie energii i emisje GHG paliwa i górnictwo (scenariusz Niedokończone reformy, 21 = 1) 2, 2, Produkcja, zużycie energii i emisje GHG przemysł ciężki (scenariusz Niedokończone reformy, 21 = 1) 3, 3, 1,5 1,5 2,5 2, 2,5 2, 1, 1, 1,5 1,5,5,5 1,,5 1,,5,, ,, zużycie energii emisje GHG wartość dodana zużycie energii emisje GHG wartość dodana Źródło: IBS Podobnie jak w całej gospodarce, poprawa energochłonności i emisyjności produkcji w omawianych sektorach nie przeważa nad jej wzrostem, przez co zużycie energii oraz emisje rosną, jednak wolniej niż produkt. 6 3

4 Opcje redukcyjne hutnictwo i cement Hutnictwo Działania w hutach w Katowicach i Krakowie wykorzystanie ciśnienia gazu wielkopiecowego produkcja energii w obiegach gazowo-parowych odzysk gazu konwertorowego Poprawa efektywności energetycznej Wykorzystanie ciepła odpadowego Zmiany w procesach produkcyjnych redukcja rudy żelaza zwiększenie wykorzystania złomu (piece elektryczne) Cement Efektywność energetyczna Wykorzystanie ciepła odpadowego Zmiany w procesach produkcji zwiększenie udziału dodatków mineralnych 7 Opcje redukcyjne hutnictwo i cement Skumulowane nakłady kapitałowe, mln euro Hutnictwo i cement Zwiększenie udziału dodatków mineralnych w produkcji cementu Wytwarzanie energii elektrycznej z ciepła odpadowego cement Doskonalenie efektywności energetycznej w eksploatacji cement Zwiększenie udziału złomu o 5% w produkcji stali z pieców elektrycznych Bezpośrednia redukcja rudy żelaza Zwiększenie wykorzystania ciepła odpadowego w procesach technologicznych hutnictwo 1 Wytwarzanie energii elektrycznej z ciepła odpadowego hutnictwo Doskonalenie efektywności energetycznej w eksploatacji hutnictwo Energooszczędne napędy elektryczne hutnictwo Odzysk gazu konwertorowego hutnictwo Produkcja energii el. w obiegach gazowo parowych hutnictwo Wykorzystanie ciśnienia gazu wielkopiecowego turbiny rozprężne hutnictwo Źródło: IBS i FEWE Większość dźwigni wymaga znacznych początkowych nakładów inwestycyjnych, ale w kolejnych latach wszystkie prezentowane opcje wiążą się z oszczędnościami. Przy tym inwestycje kapitałowe są skoncentrowane w hutnictwie, opcje redukcyjne w produkcji cementu wymagają dużo mniejszych nakładów w ujęciu absolutnym. 8 4

5 Opcje redukcyjne hutnictwo i cement 3 2,5 2 Redukcja emisji, MtCO2e Hutnictwo i cement Zwiększenie udziału dodatków mineralnych w produkcji cementu Wytwarzanie energii elektrycznej z ciepła odpadowego cement Doskonalenie efektywności energetycznej w eksploatacji cement Zwiększenie udziału złomu o 5% w produkcji stali z pieców elektrycznych Bezpośrednia redukcja rudy żelaza 1,5 Zwiększenie wykorzystania ciepła odpadowego w procesach technologicznych hutnictwo Wytwarzanie energii elektrycznej z ciepła odpadowego hutnictwo 1 Doskonalenie efektywności energetycznej w eksploatacji hutnictwo Energooszczędne napędy elektryczne hutnictwo,5 Odzysk gazu konwertorowego hutnictwo Produkcja energii el. w obiegach gazowo parowych hutnictwo Wykorzystanie ciśnienia gazu wielkopiecowego turbiny rozprężne hutnictwo Źródło: IBS i FEWE Szereg dźwigni znacząco redukuje emisje w rozpatrywanych sektorach. Większość redukcji w hutnictwie wiąże się z efektywniejszym wykorzystaniem energii, relatywnie mniejszą rolę odgrywają natomiast zmiany w procesach produkcyjnych. Odwrotnie dzieje się w przypadku produkcji cementu. 9 Opcje redukcyjne chemia 4,5 4, 3,5 3, 2,5 2, 1,5 1,,5 Redukcja emisji, MtCO2e Chemia, CHP modernizacja CHP nowe Produkcja krakingowa etylenu, modernizacja Produkcja krakingowa etylenu, nowe instalacje Intensyfikacja procesów, proces (etylen 2) Intensyfikacja procesów, proces (amoniak 1) Intensyfikacja procesów, energia (etylen 2) Intensyfikacja procesów, energia (amoniak 1) Optymalizacja procesów katalizy, proces (etylen 2) Optymalizacja procesów katalizy, proces (amoniak 1) Optymalizacja procesów katalizy, energia (etylen 2) Optymalizacja procesów katalizy, energia (amoniak 1) Silniki i napędy elektryczne, modernizacja Silniki i napędy elektryczne, nowe Źródło: IBS i FEWE CHP (nowe, modernizacja) największy potencjał Produkcja krakingowa etylenu (nowe, modernizacja) duży potencjał, jednak wysokie koszty Optymalizacja procesów katalizy, intensyfikacja procesów amoniak i etylen metodą krakingu, 2 poziomy wszystkie razem dają istotny potencjał redukcji Silniki i napędy elektryczne (nowe, modernizacja) niewielki potencjał redukcji 1 5

6 Opcje redukcyjne ropa i gaz,9,8,7,6 Redukcja emisji, MtCO2e Ropa i gaz Właściwe utrzymanie systemu dystrybucji Wymiana uszczelnień Planowanie Prawidłowa eksploatacja kompresorów,5,4,3,2,1, Poprawa utrzymania i kontroli procesów przetwórstwo Przedsięwzięcia energofektywnościowe wymagające nakładów kapitałowych, przetwórstwo Zmiany behawioralne przetwórstwo Bardziej efektywne nowe urządzenia surowiec Poprawa utrzymania i kontroli procesów surowiec Przedsięwzięcia energoefektywnościowe wymagające nakładów kapitałowych, po stronie surowcowej Zmiany behawioralne wydobycie i transport surowca Źródło: IBS i FEWE Liczne opcje rozpatrywane zarówno na etapie wydobycia, jak i przetwarzania surowca. Pomimo tego, osiągana redukcja jest niewielka zarówno względem całości emisji sektora, jak i emisji ogółem w gospodarce. 11 Redukcja emisji dzięki lepszemu gospodarowaniu odpadami Wykorzystanie gazu wysypiskowego w celach energetycznych (generacja elektryczności, CHP) znacząco obniża emisjeghg. Metan wchodzący w skład gazu wysypiskowego cechuje się bowiem dużo większym oddziaływaniem na klimat niż CO2, przez co jego spalenie nawet pomimo związanych z tym emisji CO2 obniża wpływ emitowanych gazów cieplarnianych na środowisko. Dodatkowo generowana energia elektryczna zmniejsza popyt na produkcję energetyki pośrednio redukując emisje z tego sektora. Nakłady inwestycyjne szybko się zwracają dzięki sprzedaży (lub uniknięciu kosztu zakupu) pozyskanej energii elektrycznej na rynku. Pytania/dylematy: ilość metanu pod koniec analizowanego okresu (nowe regulacje dotyczące gospodarowania odpadami obniżające w długiej perspektywie jego emisję z polskich wysypisk) wykorzystanie ciepła z kogeneracji prawdopodobne ograniczenia (brak odbiorców, zastosowania na miejscu), pominięte w obliczaniu oszczędności 12 6

7 Redukcja emisji dzięki lepszemu gospodarowaniu odpadami 3 CHP dla gazu wysypiskowego Potencjał redukcyjny (MtCO2e) Szacunki eksperckie Szacunki na podstawie raportowanych przez Polskę emisji Źródło: IBS i FEWE Istotnym ograniczeniem dla analizy jest dokładność oszacowania obecnej i przyszłej emisji związanej z odpadami oraz wynikający z tego przyszły potencjał redukcji emisji. Wykorzystane szacunki eksperckie są ok. pięciokrotnie wyższe od tych wskazanych w oficjalnych statystykach ONZ (na których opiera się scenariusz odniesienia BAU). Korekta rozbieżności (podwyższenie emisji BAU lub obniżenie potencjału redukcyjnego) nie wpływa jednak w istotny sposób na wynik uzyskany dla całej gospodarki. Wyższa prognoza BAU oznacza bowiem wyższy potencjał redukcji i na odwrót. 13 CCS w przemyśle 2 Redukcja emisji, MtCO2e CCS CCS energia w chemii CCS amoniak CCS rafinerie CCS cement CCS hutnictwo Źródło: IBS i FEWE CCS rozpatrywany oddzielnie ze względu na niepewność technologiczną. Umożliwia głęboką redukcję emisji, szczególnie względem innych opcji w petrochemii i cementowniach. 14 7

8 CCS w przemyśle 7 Skumulowane nakłady kapitałowe, mln euro CCS 25 Koszty operacyjne, mln euro CCS CCS energia w chemii CCS amoniak CCS rafinerie CCS cement CCS hutnictwo /15 216/2 221/25 226/3 231/35 236/4 241/45 246/5 Źródło: IBS i FEWE Duże wątpliwości co do możliwości wdrożenia i kosztów. Problem wymaga poniesienia zarówno kosztów kapitałowych, jak i operacyjnych, na stałe podnosząc koszt produkcji i angażując zasoby gospodarcze. Cement i hutnictwo relatywnie niskie koszty jednostkowe w perspektywie 25 roku dzięki dużej redukcji i względnie niższym kosztom operacyjnym. 15 Szanse i zagrożenia dla przemysłu Szanse/korzyści: Zmniejszenie zużycia paliw Zmniejszenie zakupu energii elektrycznej z systemu krajowego Zmniejszenie energochłonności jednostkowej produktów W sektorze paliw wzrost świadomości technicznej podmiotów wydobywających i przetwarzających ropę i gaz Efektywniejsze wykorzystanie surowców Efektywniejsze gospodarowanie posiadanymi zasobami Redukcja emisji CO2e + oszczędności dla przemysłu dla większości proponowanych działań + pośrednie efekty pakietu (dodatkowy popyt związany z realizacją programu w całej gospodarce, np. na produkcję hutnictwa) 16 8

9 Szanse i zagrożenia dla przemysłu Zagrożenia/problemy: Wysokie początkowe nakłady, oszczędności rozłożone w czasie Zależność oszczędności od cen paliw CCS: energochłonność, obniżanie energochłonności procesów, niepewność geologiczna wysokie koszty kapitałowe i operacyjne + ryzyko problemów z wdrażaniem (szczególnie w petrochemii i chemii) + pośrednie efekty pakietu (możliwe zmniejszenie popytu na część produkcji, np. w petrochemii) 17 Przemysł podsumowanie Potencjał redukcji emisji oraz koszty i korzyści z tym związane znacznie różnią się w zależności od branży Hutnictwo, produkcja cementu możliwość opłacalnej, znaczącej redukcji bez CCS. Petrochemia jedynie marginalne redukcje osiągalne bez CCS Chemia - liczne opcje, które mogą przynieść znaczącą redukcję emisji Duży potencjał redukcji w obszarze gospodarki odpadami odpady chemia hutnictwo cement ropa i gaz Oszczędności Koszt 3 euro/tco2e Koszt 3 1 euro/tco2e Koszt 1+ euro/tco2e CCS MtCO2e Źródło: IBS 18 9

10 Rolnictwo 19 Dynamika emisji w rolnictwie scenariusz BAU Emisyjność (tco2e/mld euro) Polska dane historyczne Polska projekcja UE dane historyczne UE projekcja Źródło: IBS Emisyjność w rolnictwie będzie spadać wraz z konwergencją do UE. Jednak w tym wypadku potencjał poprawy w business as usual jest niewielki. 2 1

11 Dynamika emisji w rolnictwie scenariusz BAU Wartość dodana oraz zużycie energii finalnej i emisje w rolnictwie (scenariusz Niedokończone reformy, 21 = 1) 1,5 1,5 1,25 1,25 1, 1,,75,75,5, wartość dodana ogółem zużycie energii ogółem emisje GHG ogółem Źródło: IBS Obniżenie emisyjności produkcji w rolnictwie nie przeważa przez większość czasu nad powolnym wzrostem w sektorze, przez co emisje rosną. 21 Opcje redukcyjne w rolnictwie Redukcja emisji, MtCO2e Rolnictwo Dodatki paszowe Utrzymanie zwierząt, przechowywanie odchodów i produkcja biogazu Postęp hodowlany Orka i resztki pożniwne Rewitalizacja gleb organicznych Nawożenie użytków zielonych Zarządzanie użytkami zielonymi Rekultywacja gleb zdegradowanych Nawożenie gruntów ornych Agrotechnika na gruntach ornych Źródło: IBS, IUNG, Instytut Zootechniki PIB Opcje z obszarów praktyk rolniczych, chowu zwierząt orazużytkowania gruntów. Największe redukcje przynoszą działania związane z użytkami zielonymi. Wysoka redukcja względem emisji sektora wynika z możliwości działań niezwiązanych z procesami produkcyjnymi (użytkowanie gruntów). Redukcja emisji następuje w tym wypadku w obszarze LULUCF (land use, land-use change and forestry)

12 Praktyki rolnicze i użytkowanie gruntów koszty Początkowe nakłady kapitałowe, na 1 tco2e Roczne nakłady operacyjne, 1 tco2e Potencjał redukcji do 25, MtCO2e Agrotechnika na gruntach ornych ,9 Nawożenie gruntów ornych ,1 Rekultywacja gleb zdegradowanych 11782,2 Zarządzanie użytkami zielonymi ,3 Nawożenie użytków zielonych ,2 Rewitalizacja gleb organicznych 62,1 Orka i resztki pożniwne ,2 Źródło: IBS, IUNG Bardzo wysokie koszty kapitałowe i koszty operacyjne trwały dodatkowy ciężar dla gospodarki Niski potencjał redukcji w przypadku działań o niższych kosztach 23 Rolnictwo podsumowanie Znacząca redukcja emisji trudna do osiągnięcia Niski potencjał redukcji w samym rolnictwie poprzez dodatkowe działania dotyczące procesów produkcyjnych. Wysoki potencjał w użytkowaniu gruntów, ale zaporowo wysokie koszty. Sektor ma szansę skorzystać na efektach pośrednich niskoemisyjnej transformacji zwiększenie popytu na biomasę, biogaz. Kwestie problemowe: Czy koszty rozkładają się równomiernie, czy też można osiągnąć część redukcji po dużo niższych kosztach. Dodatkowe korzyści z działań dotyczących użytkowania gruntów 24 12

13 Transport 25 Dynamika emisji w transporcie scenariusz BAU Zakładana konwergencja do UE kluczowych wskaźników liczby samochodów na mieszkańca (praktycznie się dokonała), średniego przebiegu (nadal znaczący dystans) oraz emisyjności. Utrzymane ogólnoeuropejskie trendy wzrostu intensywności użytkowania transportu drogowego i obniżenia jego emisyjności. Wybrane wskaźniki dla transportu drogowego w Polsce Liczba samochodów na 1 mieszkańców Średnioroczne Poziom tempo wzrostu Średnia emisja CO 2 na km Średni roczny przebieg samochodu (w tys. km) Źródło: IBS 26 13

14 Dynamika emisji w transporcie scenariusz BAU Dekompozycja średniorocznych zmian emisji transportu drogowego Emisyjność na km Zmiana przebiegu samochodów Zmiana liczby samochodów na 1 mieszkańców Zmiany demograficzne Zmiana emisji transportu drogowego (proc.) Źródło: IBS Perspektywy do 25 roku: powolny wzrost liczby pojazdów znaczący wzrost przebiegu znaczące obniżenie emisyjności demografia spadek liczby kierowców 27 Opcje redukcyjne transporcie Redukcja emisji, MtCO2e Transport HDV diesel 1 HDV diesel 2 HDV diesel 3 HDV diesel 4 LDV diesel 1 LDV diesel 2 LDV diesel 3 LDV diesel 4 LDV benzyna 1 LDV benzyna 2 LDV benzyna 3 LDV benzyna 4 Hybryda, diesel Hybryda plug in, diesel Hybryda, benzyna Hybryda plug in, benzyna MDV diesel 1 MDV diesel 2 MDV diesel 3 MDV diesel 4 MDV benzyna 1 MDV benzyna 2 MDV benzyna 3 MDV benzyna 4 Źródło: IBS, Politechnika Poznańska Rozważane są: cztery poziomy wydajności silników dwa typy silników spalinowych (benzyna, diesel) trzy typy samochodów lekkie/osobowe (LDV), średnie (MDV), ciężkie samochody dostawcze (HDV) samochody hybrydowe biopaliwa Największą redukcję zapewniają działania wprowadzające najefektywniejsze pojazdy, w szczególności dla samochodów osobowych. W perspektywie 25 roku duży potencjał redukcyjny hybryd. Wszystkie działania przynoszą oszczędności

15 Transport podsumowanie W kolejnych dekadach nastąpi duży wzrost przebiegu pojazdów w Polsce, mniejszą rolę będzie odgrywać wzrost ich liczby. Poprawa efektywności silników w scenariuszu BAU jedynie spowolni wzrost emisji. Upowszechnienie paliwooszczędnych samochodów (bez elektrycznych, ale z hybrydowymi) może zredukować emisje sektora o połowę. Wiąże się to z dużymi oszczędnościami, szczególnie po wprowadzeniu najbardziej paliwooszczędnych modeli. Ciągła poprawa paliwochłonności i wdrażanie dostępnych rozwiązań obniża skumulowane emisje w okresie, nawet jeżeli w 25 będą one już przestarzałe. Kwestie problemowe: Samochód elektryczny czy uwzględniać go w analizie? Czy jest szansa na jego upowszechnienie się w perspektywie 25 roku? Czy szacunki kosztów będą wiarygodne? Co to będzie oznaczać dla energetyki? 29 Podsumowanie Maksymalny potencjał redukcji emisji GHG do 25 roku w poszczególnych obszarach jest zbliżony, jednak koszty i prawdopodobieństwa jego osiągnięcia znacząco się różnią: Transport możliwość opłacalnej, znaczącej redukcji emisji dzięki energooszczędnym samochodom. Rolnictwo duży potencjał, ale i bardzo wysokie koszty redukcji Przemysł i odpady duży potencjał opłacalnych opcji, jednak głęboka redukcja możliwa tylko z CCS transport rolnictwo przemysł i odpady Oszczędności Koszt 3 euro/tco2e Koszt 3 1 euro/tco2e Koszt 1+ euro/tco2e CCS MtCO2e Źródło: IBS 3 15

16 Podsumowanie Redukcje poza energetyką są konieczne do osiągnięcia głębokiej redukcji emisji wcałej gospodarce, mogą też obniżać koszty zmian w sektorze energetycznym. Większość działań w przemyśle i transporcie jest związana z poprawą efektywności energetycznej. W długiej perspektywie (25 rok) początkowe inwestycje zwracają się dzięki oszczędnościom na paliwie. Kluczowa rola CCS dla głębokich redukcji emisji w przemyśle, jednak jest to wysoce niepewna technologia, o wysokich kosztach szczególnie w chemii i petrochemii. Duży potencjał wdziałaniach związanych z LULUCF, alezwiązany z wysokimi, trwałymi kosztami dla gospodarki. Dodatkowe pośrednie korzyści z niskoemisyjnej transformacji dla przemysłu i rolnictwa (popyt na wysokiej jakości, innowacyjne materiały, na biomasę), ale również zagrożenia (sytuacja petrochemii, konkurowanie na bardziej wymagającym niskoemisyjnym rynku produktów). 31 Dziękuję za uwagę 32 16