KOMENTARZ
Prof. Konrad Świrski
Politechnika Warszawska, Transition Technologies
Innowacje i badania w energetyce. Trudniejsze niż bicie rekordów sportowych.
Umiejętności czy finansowanie?
Sukcesy jakie można osiągnąć na rynku i w badaniach naukowych można porównać do wyników sportowych. W obu przypadkach potrzebne są umiejętności i duże inwestycje… albo wybór niszowej dyscypliny i liczenie na samorodny talent. Od wielu lat te same państwa są potęgami sportowymi- najczęściej są to kraje o wielkich rynkach i takich samych zasobach. Wiadomo… i w sporcie i w nauce nic tak nie pomaga jak czerwony dywan, duże kontrakty i zasobne konta bankowe. Finansowanie danej dyscypliny-jak NBA czy golfowe PGA- to niebotyczne sumy, bo przecież to nie tylko sport, ale wiele elementów składowych jak: rozgrywki, kibice, reklamy i kontrakty dla zawodowców. Alternatywnie można próbować też organizować model sponsoringu na modłę dawnych państw komunistycznych – skoszarować naukowców (lub sportowców) w izolowanych ośrodkach będących oazą dobrobytu na mapie wszechogarniającej biedy i kombinacją marchewki i kija (np. zesłania) osiągać relatywnie wysokie rezultaty. W najgorszej sytuacji jednak są kraje środka, które maja niezbyt wielkie zasoby finansowe, nierozwinięte rynki, a dla utalentowanych zawodników jedyną pomocą mogą być zbiurokratyzowani działacze – efekt więc jest taki, że od czasu do czasu pojawia się wybitnie utalentowany osobnik albo stawia się na dyscypliny sportowe, których nikt nigdy nie ogląda- może i nie ma za dużo kibiców, ale w klasyfikacji medalowej coś w końcu można ugrać.
W energetyce jak i w całej gospodarce – odmieniamy słowo innowacje przez wszystkie przypadki. Nacisk na pokazanie wyników i na sukces jest ogromny. Za każdym razem czekamy na przełomowe okrycie właśnie z Polski tak jak na kolejny rekord świata polskiego sportowca. Kierując kolejne fundusze pomocowe jak i nadzieję kolejnych planów gospodarczych, trochę zapominamy, że nadzieja i trzymanie kciuków to nie wszystko, i że niekoniecznie sukces jest taki łatwy do osiągnięcia.
Wykorzystanie potencjału Tesli.
W badaniach i nauce sam proces badawczy to nie wszystko – musi istnieć cały rynek – firmy komercyjne mające dostęp do światowych rynków i fundusze na komercyjne wprowadzanie danej technologii – wielokrotnie większe niż nawet najbardziej obiecujący grant naukowy. Na tym tle musimy mieć też i rozsądne oczekiwania – w końcu możemy obserwować dobre wyniki Gortata czy Lewandowskiego, ale jak wystawimy całą drużynę klubową w koszykówce czy lidze piłkarskiej to jednak… lanie mamy murowane. Nie ma w tym nic złego – w całej historii nauki, najlepsi wynalazcy zawsze robili to co do nich należało najlepiej pod warunkiem, że mieli właśnie cały rynek do dyspozycji. Tutaj świetnym przykładem jest Nikola Tesla – człowiek, który faktycznie zmienił cały świat XX i obecnego wieku. Tesla (Serb urodzony w Chorwacji w czasach monarchii austro-węgierskiej) pewnie pozostałby tylko bardzo uzdolnionym studentem i młodym naukowcem gdyby nie zdecydował się na emigrację do Francji i potem Stanów Zjednoczonych. I pewnie byłby tylko bardzo uzdolnionym inżynierem gdyby nie zaczął pracować w firmie Edisona, a następnie nie został mu przedstawiony, i gdyby nie wprowadził ulepszeń do rozwiązań Edisona, a na koniec gdyby z Edisonem nie konkurował i nie otrzymał pomocy od innego amerykańskiego milionera – Westinghouse’a. Kluczowe wynalazki Tesli jak na przykład: szerokie zastosowanie prądu przemiennego, silniki prądu zmiennego, prądnica, radio czy bateria słoneczna powstały przy pomocy rynku i firm komercjalizujących produkty – bez tego, jak bez wielkiej ligi sportowej z koszulkami i gadżetami, badania i sport wyżej pewnego poziomu nie podskoczą.
W jakich konkurencjach startować?
Co możemy zrobić więc w innowacjach i polskiej energetyce. Poniżej subiektywny przegląd sześciu kierunków badań, które są dzisiaj najbardziej obiecujące i w które warto selektywnie inwestować, i gdzie możemy zdobywać medale ale i zdawać sobie sprawę jakie będą istnieć ograniczenia w komercjalizacji i w danej konkurencji.
1. CO2 i czyste technologie węglowe.
To klucz całej przyszłości polskiej energetyki węglowej i nadzieja na zachowanie w całości polskiego górnictwa. Niestety konkurencja, a raczej bariery konkurencyjne dla tej dyscypliny są ogromne. Cele jakie stawia europejska polityka klimatyczna i bardziej subtelne działanie europejskich banków, które odcinają finansowanie projektów energetycznych powyżej granicy emisji 550 g/kWh – w zasadzie eliminują węgiel z energetyki i to jest powód, dla którego coraz częściej słyszymy o desperackich próbach wprowadzania nowych lub odgrzewanych, alternatywnych technologii spalania (zgazowanie, czyste spalanie w tlenie, itp.) lub komercyjnych próbach poradzenia sobie z CO2 (CCS, wychwyt i składowanie lub przeróbka CO2). Na dzień dzisiejszy (choć pewnie jest część naukowców, którzy się ze mną nie zgodzą ) uważam, że nie istnieje dobra i opanowana technologia radzenia sobie z węglowym CO2, a wprowadzenie czegokolwiek na rynek łączy się z wieloma problemami. Są próby reaktywacji układów energetycznych ze zgazowaniem (np. Japonia, która nawet buduje instalacje w Fukushimie, żeby zastąpić energię ze zniszczonych reaktorów), ale samo zgazowanie bez CCS nie pozwala na osiągnięcie niskich poziomów emisji CO2 (jak dla gazu ziemnego), a ponadto są to bloki, które mogą operować jedynie w podstawie (bez zmian mocy), a nowy europejski system z OZE wymaga bardzo dużej elastyczności. Sam CCS nie rozwija się tam szybko komercyjnie jakbyśmy chcieli, i zarówno ceny samych instalacji jak i potencjalna utrata sprawności bloku w żaden sposób nie zachęca. Wszystkie inne koncepcje od czystego spalania, ogniw paliwowych czy tez metanizacji CO2 – to wciąż instalacje relatywnie małej skali, a zastosowanie do „normalnego” bloku energetycznego wymagać będzie lat, inwestycji oraz pieniędzy, pieniędzy i jeszcze raz pieniędzy. Nie ma najmniejszej szansy, żeby polskie wewnętrzne fundusze (nawet największe) wystarczyły do pełnej komercjalizacji rozwiązań, a większych nakładów na świecie nie widać. Zapowiedzi koncernów o wydatkowaniu kilkudziesięciu milionów złotych (lub mniejsze kilkaset) i program sektorowy energetyka (kompleksowe wsparcie badań z dofinansowaniem państwowym na poziomie do 0,5 mld PLN) to z jednej strony na pewno duże pieniądze ale w skali konieczności budowy obiektów badawczych półkomercyjnych (pełnej skali) to tak naprawdę góra jeden. A Europejskie fundusze (jak przyszły Modernizacyjny) i europejskie programy badawcze próbują omijać węgiel szerokim łukiem , wprowadzając ogromne pieniądze z projekty zgodne z polityką energetyczną (OZE). Szukając analogii sportowej – próbujemy zorganizować na własnym terytorium ligę koszykówki na miarę konkurencji do NBA lub hokejowej NFL, ale nawet jak postawimy wszystkie środki jakie mamy w dyspozycji – będzie za mało. Na pewno warto i trzeba opracowywać innowacyjne węglowe technologie (tak jak mieć najlepszych zawodników), ale wątpię czy tu nauka ma aż tyle czasu żeby uratować całą energetykę węglową w światowej konkurencji.
2. Smart Grid i magiczne inteligentne sieci.
Słowo „smart” przez ostatnie dziesięciolecie było synonimem nowoczesności i innowacyjności. Dlatego też smart grid i smart metering rozbudziły wielkie oczekiwania – kompletnej zmiany systemu energetycznego. Pasowały do nowej rewolucji OZE i do „drogi na skróty” w nowym, idealistycznym świecie. Wydawało się, że rewolucja jest już u bram i za chwilę wszyscy pogubimy się w możliwościach wyborów dynamicznych taryf i deszczu obniżek energii pozaszczytowej. Tymczasem… całość „mądrego programu” jakby spowolniła. Bynajmniej nie została całkowicie zatrzymana, ale okazało się, że samo wdrożenie „smart” nie jest ani łatwe ani szybkie, a efekty też nie są natychmiastowe. Duże projekty tak za granicą jak i w Polsce łapią opóźnienia. Dyrektywa UE zakładająca 80% liczników inteligentnych do 2020 została już właściwie zapomniana, a pilotowe efekty zmiennych taryf nie pokazują jakiś spektakularnych wyników z doskonałymi rezultatami. Wszyscy widzą, że podążanie tą drogą może finalnie zaprowadzić do sukcesu i postępu, ale nie jest to droga prosta i łatwa – raczej pełna zakrętów, lobbingu politycznego i przemysłowego i kolejnych nakładów zarówno na badania jak i prozaicznie w taryfie dystrybucyjnej dla konsumentów. Projekty smart gridowe na pewno powinny być kontynuowane – natomiast trzeba podchodzić realnie do ich efektów i przede wszystkim kontrolować systemy informatyczne. Coś na kształt rozgrywek futbolistów – zawsze będzie popularne i wysokobudżetowe, natomiast należy patrzeć czy wyniki nie są ustawiane.
3. Magazynowanie energii i nowe technologie OZE.
Celowo umieściłem OZE z magazynowaniem w jednym obszarze, bo nic innego OZE nie pomoże jak dobry magazyn energii. To rodzaj „świętego Graala” naukowców energetycznych – może być albo mały albo duży, ale jedno jest pewnie musi energię magazynować najlepiej tanio i efektywne. Właściwie bez przerwy trwają prace nad różnymi koncepcjami ataku- od wielkich kawern ze sprężonym powietrzem, układy hybrydowe z różnymi formami przetwarzania energii po układy bateryjne z nowych technologii produkowane testowo lub już w wielkiej skali jak PowerWalle Tesli. Tutaj problem z badaniami jest taki sam jak w sportach ekstremalnych i wyścigach transoceanicznych najnowszych katamaranów – tutaj znowu barierą są po pierwsze pieniądze, a po drugie… rynek i pieniądze. Zarówno nowatorskie pomysły nowych ogniw fotowoltaicznych, innowacyjne konstrukcje zupełnie innych wiatraków czy też nowe materiały w akumulatorach łączy jedno – po małym naukowym pilocie trzeba zalać tym rynek komercyjny, a do tego potrzeba nie tyle kapitału (chociaż to też), a efektywnej sieci sprzedaży i międzynarodowej korporacji. Rolą polskiej innowacji będzie pewnie właśnie ten pierwszy krok – pomysł na przełom, a potem pewnie efektywne sprzedanie patentu lub licencji, bo tylko na tyle można liczyć. Przykład grafenu pokazał, że nie można oczekiwać, iż polski przemysł, choćby nawet z największą pomocą publiczną, poradzi sobie z komercjalizacją na skalę światową- tak jak w żeglarstwie oceanicznym- od czasu do czasu wystawiamy jakiś jacht, ale największe sukcesy mamy w samotnym przepłynięciu Atlantyku w kajaku.
4. Energetyka dla zagospodarowania odpadów/Energetyka dla wyeliminowania „niskiej emisji”.
To nawet nie problem innowacyjnych technologii, a czegoś niezbędnego dla naszego krajowego przeżycia. Nie zdajemy sobie sprawy ze skali zanieczyszczeń z przydomowych pieców spalających śmieci i problemów ze smogiem w leżących w kotlinach miastach i miasteczkach. To znaczy nie zdajemy sobie sprawy dopóki nie nastanie bezwietrzny zimowy dzień kiedy to wręcz fizycznie widać smog zalegający w miastach. To już powoli problem biologiczny – coś w rodzaju uprawiania sportu na lekcjach WF lub rekreacyjnie – jeśli tego nie robimy – za chwilę po prostu umrzemy lub definitywnie skrócimy sobie życie. Dokładnie tak samo jak lekcjami sportu w szkole mamy problem z tym obszarem w energetyce – każdy widzi ze jest źle, a nawet fatalnie, ale machamy ręka, że w końcu przejdzie. Tymczasem kompleksowe podejście do „niskiej emisji” np. przez zwiększanie ilości ciepła systemowego, jak również kompleksowe działanie dla zagospodarowania naszych śmieci (i jeśli ich spalania to w profesjonalnych instalacjach) to „must have” w każdych kolejnych badaniach i inwestycjach. Tutaj nawet nie trzeba liczyć efektywności, bo zdrowie i życie w końcu …nie mają ceny.
5. Elastyczność bloków węglowych, przedłużanie żywotności starych bloków.
Jednym z efektów ubocznych nowej, europejskiej polityki energetycznej i badań dla sektora wytwarzania jest to, że zupełnie zmieniły się priorytety. Dziś najważniejsze dla polskich bloków węglowych jest zwiększenie ich elastyczności pracy i przedłużenie żywotności. Wprowadzanie na szeroką skalę OZE i pierwszeństwo zielonej energii w dostępie do sieci zaowocowało znacznie większymi wahaniami mocy bloków węglowych i częstszymi odstawieniami. To co jest przydatne to obniżenie minimum technicznego (nawet do 30 – 35%) aby przetrwać dolinę nocną, bardziej efektywne uruchomienia, zwiększony gradient zmian mocy i na dodatek większa sprawność na niskich obciążeniach – w reżimach pracy, w których kiedyś bloki węglowe w ogóle nie pracowały. Z drugiej strony pozostawianie w polskim sektorze wytwórczym coraz starszych bloków wymaga lepszej kontroli żywotności i analiz dopuszczających bloki do ruchu przy przedłużonym czasie eksploatacji. W obu zagadnieniach Polska jest wyjątkowo dobra, a nawet paradoksalnie za chwile może być najlepsza na świecie. Wszędzie bowiem podejmowane są decyzje o spychaniu węglówek na boczny tor, a wobec tego również o maksymalnym ograniczeniu jakichkolwiek inwestycji i modernizacji. Za tym idzie światowe ograniczenie badań i projektów oraz trudności w europejskim finansowaniu. Posiadając wielką flotę wytwórczą zostajemy sami na placu boju, a wynikową tego będzie fakt że za chwilę staniemy się ekspertami dla resztek światowego węgla. To jednak dość znikoma pociecha – rodzaj specjalizacji w niszowym sporcie, który wyleciał właśnie z konkurencji olimpijskich. Nasuwa się analogia z pięciobojem nowoczesnym – dyscypliną, w której Polska była potęgą i dla której budowano dedykowane ośrodki treningowe – niestety, wkrótce zabrakło medali. Tu obawiam się, że podobny los może spotkać nasze najlepsze osiągnięcia „węglowe”.
6.Informatyka odmieniana na wszystkie sposoby.
Oczywiście jest to moje skażenie zawodowe, ale nie da się ukryć, że obecność IT w całej energetyce i w ogóle w całym przemyśle jest wszechogarniająca. IT właściwie objęło kontrolą wszystkie energetyczne procesy i zachłannie sięga software`owymi mackami do każdego z urządzeń i do każdego z produktów. Tu rozwój i badania są relatywnie szybkie i tanie. Coś na kształt nowych dyscyplin sportowych, gdzie jeszcze nie ma dużej bariery finansowej i technologicznej, a za pomocą samego talentu i uporu można szybko awansować. Moja teoria ciągle jest aktualna, że tutaj wydane pieniądze na badania mają szansę zwrócić się szybko.
Na koniec słowo wyjaśnienia, jeżeli ktokolwiek odbiera ten post jako pesymistyczny lub piętrzący trudności. Bynajmniej. Próbowałem raczej usprawiedliwić dlaczego powszechne oczekiwania, że polska nauka dokona przełamującego odkrycia i wyprowadzi nas na drogę szybkiego cywilizacyjnego rozwoju, dalej nie są spełniane. Tu jest tak samo trudno jak i w innych sektorach gospodarki – konkurencja, pieniądze, rynek. Wierzę jednak w nowe energetyczne innowacje i wierzę w talenty naukowców, a nawet jestem pewien, że w przyszłości wielu naszych rodaków dokona przełomowych odkryć, może tylko czasami, tak jak Tesla, niekoniecznie w swoim, rodzimym kraju. Tesla pokazywał, że wiele jest do odkrycia – w jednym z wywiadów stwierdził „energia elektryczna jest wszechobecna w nieograniczonych ilościach i może zasilać maszynerię świata bez potrzeby węgla, gazu czy innych paliw”, chodziły nawet słuchy, że ten sposób generacji energii odkrył, ale uznał, że ludzkość wciąż nie jest na to gotowa. Tesla miał tez radę dla naukowców i osób mówiących o innowacjach – nie brać wszystkiego aż tak logicznie i w uporządkowany sposób – mówił bowiem „Dzisiejsi naukowcy myślą głęboko zamiast wyraźnie. Trzeba być zdrowym na umyśle, aby myśleć wyraźnie, ale można być szalonym i myśleć głęboko.” Miejmy więc nadzieję, że takie będą prawdziwe polskie innowacje energetyczne.
