Dekarbonizacja przedsiębiorstwa

Dzisiaj, kiedy zmiany klimatyczne stają się coraz bardziej dotkliwe, przedsiębiorstwa stoją przed pilną potrzebą podejmowania działań mających na celu zmniejszenie emisji dwutlenku węgla (CO₂) i ograniczenie swojego wpływu na środowisko. Dekarbonizacja to proces redukcji emisji CO₂ poprzez przejście na bardziej zrównoważone praktyki biznesowe i inwestycje w technologie niskoemisyjne, co staje się kluczowym elementem przyszłościowych strategii organizacji.

Od wielu lat przywódcy państw ONZ dyskutują nad kwestiami ochrony środowiska przed destrukcyjnym działaniem gazów cieplarnianych. W 1992 roku w Rio de Janeiro, podczas pierwszego globalnego szczytu klimatycznego, wypracowano aktualną do dziś ramową konwencję Narodów Zjednoczonych ds. Zmian Klimatu (UNFCCC), której celem jest dążenie do utrzymania temperatury na Ziemi na bezpiecznym dla ludzkości poziomie.

Nie od dziś wiadomo, że wskutek działalności człowieka ilość gazów cieplarnianych emitowanych do atmosfery znacząco się zwiększyła. Według raportu Global Carbon Project, który jest uznawany za jedno z najbardziej wiarygodnych źródeł informacji na temat globalnych emisji gazów cieplarnianych, poziom dwutlenku węgla w atmosferze wzrósł do około 417,2 ppm w 2022 roku. To znaczny wzrost w porównaniu do poziomu około 278 ppm przed epoką przemysłową [1]. Wysokie stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze bezpośrednio wpływa na wzrost średniej temperatury powierzchni Ziemi i atmosfery, co może nieść poważne konsekwencje w postaci nieodwracalnych zmian klimatycznych, które mogą mieć niszczące skutki dla życia na Ziemi.

Zagrożenia związane ze zmianą klimatu są realne, dlatego też podejmowane są kolejne kroki mające na celu minimalizację zmian. W 2015 roku, na konferencji COP w Paryżu, zawarto porozumienie, którego głównym celem jest ograniczenie globalnego ocieplenia znacznie poniżej 2 °C, a docelowo do 1,5 °C względem epoki przedprzemysłowej. Szacuje się, że aby pozostać poniżej progu 2°C powinniśmy zredukować globalną emisję gazów cieplarnianych o ok. 15–20% do roku 2030 [2].

Wzrost stężenia CO₂ w atmosferze, związany z działalnością człowieka, wynika z różnych czynników, lecz najważniejszym z nich jest produkcja energii, a w szczególności wykorzystywanie paliw kopalnych w tym celu. Elektrownie, fabryki, zakłady przemysłowe, instytucje publiczne, gospodarstwa domowe – wszyscy potrzebują zarówno energii elektrycznej, jak i ciepła.

Według danych Eurostatu w 2021 r. energia z produktów ropopochodnych stanowiła największy odsetek, bo aż 34,6% wszystkich rodzajów wykorzystywanej energii. Za nią plasuje się gaz ziemny (23,2%), przy niemal identycznym zużyciu jak w przypadku energii elektrycznej (22,8%). Udział odnawialnych źródeł energii wciąż rośnie, ale w 2021 r. stanowiły one tylko 11,8% udziału. Należy jednak pamiętać, że liczona jest tylko energia, która nie została przetworzona na energię elektryczną, więc rzeczywisty udział energii odnawialnej będzie wyższy i ukryty w energii elektrycznej [5].

Dwutlenek węgla jest gazem naturalnie występującym w atmosferze ziemskiej. Jest on niezbędny do prawidłowego funkcjonowania ekosystemów. Sam w sobie nie jest szkodliwy. W takim razie o co tyle hałasu? Problem pojawia się wtedy, kiedy dwutlenek węgla występuje w nadmiarze. CO2 jest gazem, który absorbuje promieniowanie podczerwone, kiedy jego stężenie rośnie, atmosfera coraz silniej pochłania promieniowanie, co powoduje wzrost średniej temperatury Ziemi. Konsekwencją tego wzrostu jest m.in. topnienie lodowców, wzrost poziomu mórz i oceanów, zmiany cyklów klimatycznych, anomalie pogodowe, czy klęski żywiołowe [3, 4].

W lutym 2024 roku Komisja Europejska zleciła ograniczenie emisji gazów cieplarnianych o 90% do 2040 roku. Ze względu na fakt, że największe emisje gazów cieplarnianych pochodzą ze spalania paliw kopalnych w celu produkcji energii, konieczne jest przechodzenie na energię pochodzącą z OZE.
Aby mądrze przeprowadzić dekarbonizację przedsiębiorstwa należy przyjąć odpowiednią strategię.

W pierwszej kolejności należy przeprowadzić analizę śladu węglowego przedsiębiorstwa, w której zidentyfikowane zostaną obszary, w których emisje są największe. Następnie należy zaplanować szczegółowy plan działań, które pozwolą na ograniczenie emisji szkodliwych gazów do atmosfery, przy jednoczesnym utrzymaniu bądź też zwiększeniu wydajności produkcji.

Sposobów na dekarbonizację przedsiębiorstw jest wiele. Od zawsze najlepszym i najbardziej skutecznym z nich jest ograniczenie zużycia energii w dowolnym obszarze. Najbardziej popularnymi sposobami zmniejszenia zużycia energii jest wymiana oświetlenia na energooszczędne, modernizacja linii produkcyjnych, wymiana starych, energochłonnych urządzeń na nowe, zautomatyzowanie procesów, czy też szeroko rozumiany odzysk energii, szczególnie ciepła (np. z produkcji sprężonego powietrza, poprzez rekuperację i recyrkulację, za pomocą ekonomizerów itp.).

Dekarbonizacja w obszarze zużycia energii elektrycznej jest również stosunkowo łatwa z technicznego punktu widzenia do osiągnięcia, poprzez wykorzystanie OZE. Panele fotowoltaiczne, czy też wiatraki gwarantują nam zeroemisyjną produkcję energii elektrycznej, ale problem pojawia się, kiedy profil produkcji energii nie pokrywa się z profilem zużycia. Wtedy konieczne jest oddawanie nadwyżek energii do sieci (co niekoniecznie jest możliwe), albo wyłączanie instalacji OZE, albo magazynowanie energii. W każdym z tych przypadków instalacja jest mniej opłacalna ekonomicznie, a w przypadku zastosowania magazynu staje się droga na etapie montażu.

Zdecydowanie trudniejszym zagadnieniem, jest ograniczenie wykorzystania paliw kopalnych. W przypadku paliw napędowych i floty samochodowej sprawa też wydaje się mało skomplikowana, ponieważ zastosowanie aut elektrycznych sprowadza obniżenie emisji dwutlenku węgla do działań w obszarze energii elektrycznej. Tak więc wracamy do kwestii OZE i ładowania samochodów zieloną energią, tylko, że w przypadku pojazdów pokonujących duże odległości przedsiębiorca nie ma do końca wpływu na źródło prądu w ładowarkach rozsianych po całej Polsce, może jedynie mieć wpływ na źródło energii elektrycznej u siebie. W przypadku samochodów elektrycznych dochodzą do tego jeszcze aspekty eksploatacyjne, tzn. zasięg podróży takich pojazdów, konieczność planowania postojów na ładowanie i utrudnienia związane z infrastrukturą stacji ładowania.

Kolejnym obszarem, w którym powstają duże ilości dwutlenku węgla jest produkcja ciepła, a z doświadczenia wiemy, że jest to bardzo znacząca część wykorzystania energii w wielu przedsiębiorstwach produkcyjnych. Najczęściej do tego celu wykorzystywany jest gaz ziemny, ponieważ oferuje wysoką niezawodność i relatywnie niską emisję gazów cieplarnianych, przy akceptowalnej cenie instalacji i eksploatacji.
Dopóki konieczne jest dostarczenie ciepła o niskim parametrze, do ogrzewania budynków, czy procesów technologicznych, gdzie nie potrzeba wyższej temperatury niż 80°C, można spokojnie zastosować pompy ciepła. Ich wybór jest bardzo szeroki, a aktualnie gwarantują one bardzo wysoką niezawodność i trwałość, na dodatek ich ceny sukcesywnie spadają, co ma związek z dużą ich popularnością. Wykorzystując pompę ciepła znowu mamy styczność z wykorzystaniem energii elektrycznej i dekarbonizacja jest na wyciągnięcie ręki.
Ale co zrobić w przypadku, kiedy jednak potrzeba wyższej temperatury? Wtedy pojawiają się zdecydowane schody, ponieważ większość technologii wymaga jednak wykorzystania paliw kopalnych, albo posiada inne mankamenty.
Najprostszym i najtańszym rozwiązaniem jest zastosowanie elektrycznych urządzeń grzewczych. Proste, niezawodne i znowu wykorzystując OZE można być zeroemisyjnym w zakresie produkcji energii. Ale… Ale jest jedno i to dosyć istotne, koszty. W przypadku wykorzystania elektrycznego, konwencjonalnego systemu produkcji ciepła mnożą się one w bardzo szybkim tempie i właśnie dlatego, sposób ten jest rzadko spotykany, bo mało które przedsiębiorstwo może sobie pozwolić na takie koszty w procesie produkcyjnym. Do problemów dochodzi jeszcze wydajność. Teoretycznie jest ona nieograniczona, lecz wytworzenie dużej ilości ciepła wysokotemperaturowego tym sposobem budowy złożonych instalacji.
Często stosowanym rozwiązaniem będącym krokiem w kierunku dekarbonizacji jest kogeneracja. W kogeneracji produkcja energii elektrycznej i ciepła jest ze sobą skojarzona, dzięki czemu osiągana jest wysoka sprawność produkcji energii. Co prawda w dalszym ciągu spalane jest paliwo kopalne (najczęściej gaz ziemny), lecz w końcowym rozrachunku jest to bardziej ekologiczne niż wykorzystywanie energii elektrycznej z sieci i produkcja ciepła na przykład w kotle gazowym. Należy jednak pamiętać, że tylko część ciepła (odzyskana ze spalin silnika kogeneracyjnego) jest ciepłem wysokotemperaturowym i można dzięki wytwornicy pary uzyskać parę technologiczną.

Oczywiście są silniki kogeneracyjne zasilane wodorem, co całkowicie eliminuje powstanie dwutlenku węgla. Powiedzmy sobie natomiast szczerze, technologia wodorowa, w jakiejkolwiek formie, jest na chwilę obecną w fazie rozwoju i nie nadaje się do zastosowania w przedsiębiorstwach, głównie ze względów ekonomicznych. Są rozwiązania spełniające oczekiwania techniczne, lecz ich koszt jest tak ogromny, że żadnemu przedsiębiorstwu nie opłaca się taka inwestycja.

Jeśli mówimy o wodorze, to teraz czas na drobne sprostowanie, ponieważ jest jeszcze mało znana technologia, która umożliwia produkcję energii cieplnej wysokotemperaturowej z prądu i jest zdecydowanie bardziej rozwinięta niż technologie wodorowe. Powiedzieliśmy, że wytworzenie ciepła za pomocą pomp ciepła jest możliwe ale do stosunkowo niskich temperatur. I tutaj jest miejsce na sprostowanie, ponieważ dzięki rozwojowi pomp ciepła możliwa jest już produkcja pary technologicznej. Jest to nowa technologia, a raczej “wariacja” dotychczas stosowanej, która zdecydowanie może nas przybliżyć do dekarbonizacji, ale o tym w następnym wpisie.