Smok napędzany węglem

Na razie pomińmy rosnące koszty wydobycia naszych coraz trudniejszych zasobów czy kwestie wysokiej emisji CO2 powstającego przy spalaniu węgla. Ważne jest to, że rynek węgla (jak i innych surowców energetycznych) staje się rynkiem globalnym, a ceny nośników energii są ze sobą powiązane.

Pisząc tę książkę, wielokrotnie korzystałem ze światowego przeglądu energetycznego British Petroleum, będącego niezastąpionym źródłem informacji o produkcji i zużyciu energii. Według zestawienia z 2001 roku, światowe rezerwy wystarczały na 227 lat, w 2005 roku mowa była już tylko o 164 latach, w 2008 roku - o 133 latach, a w według zestawienia z 2010 roku rezerw węgla wystarczy na 119 lat. Horyzont zbliża się w oczach. Wynika to zarówno ze wzrostu zużycia, jak i spadku rezerw - okazuje się, że węgla nie jest jednak tak wiele, jak nam się wcześniej zdawało, a ten, który jest, nie kwalifikuje się do opłacalnej eksploatacji - pomimo wzrostu cen! To tak, jak z ropą - po 1000 dol. za baryłkę może jej być mnóstwo, jednak zanim ceny osiągną ten pułap, zależna od taniej energii gospodarka rozsypie się w drobny mak.

Większość osób uważa, że światowe rezerwy powinny rosnąć wraz z nowymi odkryciami, rozwojem technologii wydobywczych i wzrostem cen. Tymczasem miejsce trend jest dokładnie przeciwny.

Największe na świecie zasoby węgla - blisko 30 proc. światowych zasobów - znajdują się w Stanach Zjednoczonych. W roku 1907, gdy zaczęto obliczać wielkość zasobów węgla, służba geologiczna USA (US Geological Survey - USGS) wyliczyła, że pod ziemią znajduje się 3 bln ton i że taka ilość, przy aktualnym zużyciu, powinna wystarczyć na 5 tys. lat. Później, w latach 50., ze względu na pojawianie się nowych danych oraz zmianę sposobu obliczeń, USGS zmniejszyły swoje szacunki do 500 mld ton. Obecnie oficjalne dane mówią o 238 mld ton (z czego większość to niskiej jakości węgiel brunatny). To i tak sporo - blisko 30 proc. światowych rezerw. Stanom Zjednoczonym, przy obecnym poziomie zużycia, własnego węgla wystarczy na blisko 240 lat. Pomimo tego, że pod ziemią w USA prawdopodobnie rzeczywiście znajduje się tyle węgla, to jednak najnowsze wyliczenia wskazują, że dane rezerwach węgla wciąż mogą być mocno przeszacowane i tylko stosunkowo niewielka jego część może zostać opłacalnie wydobyta. Prowadzone przez 3 lata przez USGS badania geologiczne i ekonomiczne największych i najbardziej produktywnych krajowych złóż węgla, Gillette w Wyoming, wykazały, że opłacalnie wydobytych może być zaledwie 6 proc. znajdującego się w złożu węgla. Podobne przeszacowania dotyczą też innych złóż.

Nie tylko Amerykanie zmieniają swoje szacunki. W Niemczech, po likwidacji dopłat do wydobycia w roku 2004, okazało się, że 99 proc. zasobów nie opłaca się eksploatować. Polskie rezerwy węgla, jeszcze dekadę temu szacowane na ponad 14 mld ton, według obecnych szacunków spadły do 7,5 mld ton. Niemiecki think tank Energy Watch Group w roku 2005 stwierdził, że szacunki światowych zasobów węgla od roku 1980 zmalały o połowę.

Koncerny wydobywcze informują, że muszą kopać coraz głębiej, by dostać się do węgla, zaś cennego surowca w wydobytej skale jest coraz mniej, co podnosi koszty.

Aby zastanowić się, na ile wystarczy węgla i za jaką cenę, wybierzmy się na daleki wschód, gdzie chiński smok zaczyna dostawać węglowej zadyszki. Sądzi się powszechnie, że chińska gospodarka, rosnąca w tempie 8-10 proc. rocznie, jeszcze przez dziesięciolecia będzie oparta głównie na węglu. Dziś taniego węgla jest pod dostatkiem. Chiny wprawdzie rozwijają inne źródła - energetykę słoneczną, wiatrową i atom, ale to nie zmniejsza ich zależności od węgla.

Wszystko to jest z grubsza prawdziwe, ale też skrywa sądy porażająco mylne. Tak mylne, że scenariusze energetyczne i ekonomiczne dla świata, tworzone przez ośrodki analityczne, zaczynają wyraźnie rozmijać się z rzeczywistością. Spróbujmy oddzielić prawdę od fałszu.

Chiny wydobywają dziś i puszczają z dymem ponad 3 mld ton węgla rocznie - to połowa całości światowego wydobycia. Elektrownia o mocy 1000 MW w ciągu sekundy spala 100 kg węgla - czyli 6 ton co minutę, a 60-tonowy wagon węgla w 10 minut. To 5 pociągów dziennie, każdy po 50 wagonów. W sumie do zasilenia takiej elektrowni potrzeba 3 mln ton węgla rocznie. A więc 3 mld ton wystarczą na utrzymanie pracy 1000 dużych elektrowni. Co kilka dni Chiny oddają do użytku kolejną taką elektrownię węglową.

Zużycie węgla w Chinach stale rośnie, proporcjonalnie do wskaźników wzrostu PKB - i nic w tym dziwnego, bo Chiny z węgla wytwarzają ponad 80 proc. energii elektrycznej. Tylko pomiędzy pierwszym kwartałem 2009, a pierwszym kwartałem 2010 wydobycie urosło o przyprawiające o zawrót głowy 28,1 proc. To jednak nie może trwać w nieskończoność, po prostu dlatego, że Chiny nie mają wystarczająco dużo węgla. Jeżeli zużycie surowca będzie rosło o, dajmy na to, skromne 7 proc. rocznie, to w 10 lat podwoi się. Czyli do roku 2020 Chiny będą spalać około 6 mld ton rocznie. Bank inwestycyjny UBS w raporcie z 2010 roku mówi o "jedynie" 5,5 mld ton węgla w 2020 roku.

Czy to dużo? W 2000 r. zużycie węgla w Chinach było tylko nieco większe, niż w USA. Dziś przewyższa je trzykrotnie. Czy biorąc to pod uwagę da się utrzymać agresywny, napędzany węglem wzrost gospodarczy?

Według World Coal Institute, a za nim BP, chińskie rezerwy węgla wynoszą 114,5 mld ton. Przy obecnym tempie wykorzystania wystarczy to na 38 lat. Zakładanie, że przez 38 lat Chiny nie będą miały problemu z zaopatrzeniem w węgiel jest jednak absurdalne. Uwzględniwszy obecną stopę wzrostu zużycia, rezerw wystarczy na zaledwie 16 lat. Co więcej, profile wydobycia węgla, podobnie jak ropy, zamykają się w krzywej dzwonowej, startując od zera i na zerze kończąc, ze szczytem wydobycia gdzieś pośrodku. Oznacza to, że wydobycie węgla w Chinach osiągnie szczyt i zacznie spadać znacznie szybciej, niż sugerują wskaźniki rezerw.

Dane dotyczące chińskich rezerw węgla mogą być zawyżone - wartość ta jest podawana bez zmian już od 1992 roku (przypomina to mało wiarygodne manipulacje rezerwami ropy przez OPEC). Od tego czasu Chiny wydobyły 31 mld ton węgla, co na koniec 2009 roku dałoby pozostałe rezerwy równe 83,5 mld ton. W roku 2006 niemieckie Energy Watch Group raportowało rezerwy na poziomie 96,3 mld ton, datując jednocześnie szczyt wydobycia w tym kraju na 2015 r., z szybkim spadkiem już w latach 20. tego stulecia.

Scenariusz wydobycia węgla przez Chiny autorstwa The Energy Watch Group z roku 2006 pokazuje, jak trudno jest przewidzieć scenariusze wydobywcze, szczególnie przed szczytem wydobycia.

David Rutledge z Uniwersytetu Kalifornijskiego szacuje obecnie chińskie rezerwy węgla na 88 mld ton. Chińscy akademicy Tao i Li, posługując się oficjalną rządową liczbą 187 mld ton, przewidują, że szczyt wydobycia nastąpi między 2025 a 2032 r. Żadna z tych analiz nie przewidziała tak szybkiego wzrostu wydobycia, jaki miał miejsce w ostatnich kilku latach - a więc wszelkie dane wskazują, że Chiny osiągną szczyt wydobycia węgla w ciągu kilku - kilkunastu najbliższych lat.

Dostrzegając zbliżające się problemy, Pekin planuje wprowadzenie limitu wydobycia węgla do roku 2015 na poziomie maksymalnie 3,7 mld ton. Może to oznaczać zbliżanie się Chin do granic możliwości wydobywczych, a decyzja rządu ma stanowić listek figowy dla rzeczywistego braku możliwości zwiększenia wydobycia, którego ujawnienie byłoby dla Chin z wielu względów niekorzystne.

Czy Chiny mogą zwiększyć swoje rezerwy? Teoretycznie tak. Rezerwy to ta część zasobów węgla, które geolodzy uznają za opłacalne w wydobyciu. Nowe technologie wydobywcze, czy wyższe ceny węgla, mogą wpłynąć na te oszacowania. Niemniej jednak na świecie przeważa trend odwrotny - to rezerwy są degradowane do kategorii zasobów, kiedy geologowie wezmą pod uwagę takie ograniczenia, jak lokalizacja, głębokość, grubość złoża i jakość węgla. On gdzieś tam jest, ale - podobnie jak w przypadku większości pokładów węgla na świecie - zapewne tam pozostanie.

Wzrost gospodarczy warunkowany jest dostępem do energii, a Chiny potrzebują wzrostu, by utrzymać wewnętrzną stabilność polityczną i międzynarodową konkurencyjność. Jeżeli zacznie brakować węgla do podtrzymania tego wzrostu, konieczna będzie alternatywa. Chińskie złoża ropy i gazu nie wystarczą nawet na zaspokojenie popytu na te surowce, o zastąpieniu węgla w ogóle nie wspominając. Chiny są wręcz na drodze do wydrenowania do sucha całego światowego rynku ropy.

Państwo Środka rozwija alternatywne źródła energii, ale czy z tym zdąży? To wątpliwe. Chiny planują do 2020 r. zainstalować 100 gigawatów (GW) w wietrze i osiągnąć 20 GW w energetyce słonecznej. Te cele robią wrażenie i jeżeli uda się choćby do nich zbliżyć, to staną się światowym liderem odnawialnych źródeł energii.

Jest jeden szkopuł: cała moc zainstalowana dziś w chińskiej elektroenergetyce wynosi 900 GW i rośnie w tempie 7 proc. rocznie. Oznacza to, że w 2020 zapotrzebowanie na prąd wyniesie jakieś 1800 GW. Wiatr i słońce razem będą stanowić niecałe 7 proc. mocy, a jeśli uwzględnić, że odnawialne źródła dostarczają prąd jedynie przez około 30 proc. czasu, to będą dawać jedynie jakieś 2-3 proc. całości elektryczności (czyli ok. 1 proc. całości energii). Jedynym sposobem podniesienia ich udziału jest drastyczne ograniczenie wzrostu popytu na prąd do np. 2 proc. rocznie.

Podobnie wygląda sytuacja z energetyką jądrową. Chiny dysponują obecnie 11 elektrowniami atomowymi i budują 20 kolejnych, planując, że atom dostarczy do 2020 roku 60 GW lub trochę więcej mocy. Zaspokoi to jednak tylko 3-5 proc. popytu na prąd.

Wnioski są niepokojące, ale nieuniknione: Chiny nie zmniejszą istotnie swojego uzależnienia od węgla, dopóki tak mocno rośnie popyt na prąd.Import też nie pomoże. Jeszcze do niedawna Chiny były w zakresie węgla samowystarczalne, nieco importując, ale eksportując mniej więcej tyle samo. Teraz import przewyższa eksport. W 2010 roku Chiny sprowadziły 150 mln ton, dwa razy więcej, niż rok wcześniej. To niewiele w stosunku do całkowitego zużycia w Chinach, ale jednocześnie ponad 60 proc. eksportu Australii, największego eksportera węgla na świecie. Jeżeli chiński import znów się podwoi - co jest prawdopodobne - Chiny zaimportują więcej węgla, niż może dostarczyć Australia. Jeszcze jedno podwojenie i zechcą kupić 600 mln ton rocznie, mniej więcej tyle, ile w 2009 roku sprzedali wszyscy eksporterzy węgla.

Czy Australia może zwiększyć wydobycie? Na pewno to zrobi. Podobnie, jak Indonezja i RPA. Ale czy nadążą za wzrostem chińskiego popytu? Wzrost eksportu będzie ograniczony nie tylko przez moce wydobywcze, ale i przez infrastrukturę transportową.

Rosnąca zależność Chin od importu węgla to niedobra wiadomość, dla wszystkich importerów węgla, w tym dla Indii i dla Europy. Indie puszczają z dymem 500 mln ton węgla rocznie, a że chcą rozwijać gospodarkę w tempie 7 proc. rocznie, w ciągu 20 lat planują zwiększyć jego zużycie czterokrotnie. Już zaczynają odczuwać braki własnego surowca. Oczywiste rozwiązanie? Import węgla.

W sumie skala ekspansji energetyki węglowej na świecie jest tak wielka, że planowane na najbliższe 25 lat elektrownie węglowe po zbudowaniu wyemitują więcej CO2 niż wszystkie jego źródła od początku rewolucji przemysłowej w XVIII wieku.

Jeszcze do niedawna węgiel był surowcem zużywanym głównie w kraju wydobycia. Obserwuje się jednak trend ku zintegrowanemu globalnemu rynkowi obrotu węglem. Oznacza to, że jeżeli chiński i indyjski popyt podniesie cenę w obrocie globalnym (a tak się niechybnie stanie i mogą to być wzrosty drastyczne), ceny węgla wzrosną na całym świecie - również w krajach, które mają własne i to wystarczające zasoby. Koniec końców, jeżeli kopalnia w USA czy Polsce może uzyskać za swój węgiel dwukrotnie wyższą cenę za granicą, niż u siebie, dlaczego ma tego nie wykorzystać? O ile rządy nie wprowadzą restrykcji eksportowych lub cen regulowanych, międzynarodowa cena węgla stanie się ceną krajową w każdym zakątku świata.

Chiny stały się zapleczem produkcyjnym świata w dużym stopniu dlatego, że mogły zwiększać podaż energii szybko i tanio. Wydobycie węgla w Chinach, w kategoriach wkładu energetycznego w światową gospodarkę, ponad dwukrotnie przewyższa wydobycie ropy w Arabii Saudyjskiej. Jeżeli Chiny zderzą się z ograniczeniami surowcowymi, całą światową gospodarkę czekają problemy energetyczne i gospodarcze poważniejsze i szybsze, niż się powszechnie przewiduje. Będzie też można zapomnieć o pomysłach na zastąpienie wyczerpującej się ropy syntetyczną ropą z węgla.

Bańka gospodarcza w Chinach w pewien sposób jest odbiciem całej ery przemysłowej, samej w sobie stanowiącej krótki okres urbanizacji, ekspansji napędzanej paliwami kopalnymi, technologicznej innowacji i bezprecedensowej eksplozji konsumpcji. Zaledwie 20 czy 30 lat zajęło Chinom osiągnięcie tego, na co inne narody pracowały przez pokolenia. Może to jednak oznaczać, że implozja Chin nastąpi równie szybko.

Globalizacja uwrażliwiła Polskę na to, co dzieje się w odległych miejscach globu, szczególnie, że sami obniżamy naszą odporność na kryzys kopalin, uporczywie pielęgnując zależność od węgla.

Wraz z nasilaniem się niedoborów ropy będziemy odczuwać coraz silniejszą presję na szukanie substytutów przez wytwarzanie paliw ciekłych z czego się tylko da. Za jednego z kluczowych kandydatów uważa się węgiel, np. w wykorzystywanym przez hitlerowskie Niemcy w czasie II Wojny Światowej procesie syntezy Fischera - Tropscha, w którym 5 ton węgla jest przerabiane w 1 tonę paliw ciekłych. Proces CTL (Coal-To-Liquids) jest na tyle drogi, że od czasu II wojny światowej na większą skalę stosowany był jedynie przez objęty embargiem naftowym reżim w RPA.

Kiedy ceny ropy sięgnęły rekordowych poziomów, pojawiło się zainteresowanie tym procesem w innych krajach, w tym m.in. w Chinach, Japonii, USA, Australii i Indiach. W 2006 roku największa chińska kompania węglowa Shenhua rozpoczęła program CTL. Jednak w sierpniu 2008 r. rząd chiński zatrzymał większość projektów, aby zaoszczędzić węgiel dla energetyki.

Załóżmy, że światowe zasoby węgla przy obecnym poziomie jego zużycia wystarczyłyby na 100-150 lat. Przy każdej okazji słyszymy słowa "przy obecnym tempie zużycia"... Wiemy już, co o nich myśleć. Jeśli dalej będziemy podążać ścieżką wzrostu wykładniczego, wkrótce zużycie się podwoi, co spowoduje, że rezerwy węgla spadną do 50-75 lat eksploatacji. Jeśli załamie się wydobycie ropy i będziemy chcieli zastąpić ją paliwami syntetycznymi wytwarzanymi z węgla, to rezerwy węgla wystarczą na maksymalnie 20-30 lat.

Marcin Popkiewicz, www.ziemianarozdrozu.pl