Gaz ziemny odgrywa coraz ważniejszą rolę w procesie transformacji energetycznej w Polsce i Europie. Jako paliwo o niższej emisyjności niż węgiel czy ropa naftowa, jest często przedstawiany jako "paliwo przejściowe" na drodze do neutralności klimatycznej. W niniejszym artykule analizujemy ekologiczne aspekty wykorzystania gazu ziemnego w kontekście polskim i europejskim.
Gaz ziemny a emisje gazów cieplarnianych
Jedną z głównych zalet gazu ziemnego jest jego niższa emisyjność w porównaniu do innych paliw kopalnych:
- Gaz ziemny emituje około 50-60% mniej dwutlenku węgla (CO₂) niż węgiel przy produkcji tej samej ilości energii
- Emisje tlenków siarki (SOₓ) są praktycznie zerowe w porównaniu z węglem
- Emisje tlenków azotu (NOₓ) są znacząco niższe niż w przypadku węgla
- Nie występuje emisja pyłów, co ma istotne znaczenie dla jakości powietrza w miastach
Według analiz Polskiego Instytutu Ekonomicznego, zastąpienie węgla gazem ziemnym w polskiej energetyce może prowadzić do redukcji emisji CO₂ nawet o 45 milionów ton rocznie, co stanowi około 15% całkowitej emisji CO₂ w Polsce.
Problem metanu - ukryta emisyjność
Pomimo niższej emisji CO₂ podczas spalania, gaz ziemny niesie ze sobą istotne wyzwanie związane z emisjami metanu:
- Metan (CH₄) jest głównym składnikiem gazu ziemnego (ponad 90%)
- Jest on gazem cieplarnianym o 25-30 razy większym potencjale ocieplenia globalnego niż CO₂ w horyzoncie 100 lat
- W horyzoncie 20 lat, potencjał ocieplenia metanu jest nawet 80-85 razy większy niż CO₂
- Wycieki metanu mogą występować na każdym etapie łańcucha dostaw: wydobycie, przetwarzanie, transport, magazynowanie i dystrybucja
Według European Environmental Bureau, rzeczywista emisyjność gazu ziemnego może być znacznie wyższa niż to wynika z oficjalnych statystyk ze względu na niedoszacowanie wycieków metanu. Szacuje się, że wycieki metanu na poziomie 3% całkowitej objętości gazu niwelują korzyści klimatyczne gazu w porównaniu do węgla.
Gaz ziemny w polskiej transformacji energetycznej
W kontekście polskim, gaz ziemny pełni istotną rolę w strategii odchodzenia od węgla:
- Według Polityki Energetycznej Polski do 2040 roku, udział gazu w miksie energetycznym ma wzrosnąć z obecnych około 10% do 20-25%
- Gaz ziemny ma zastąpić część bloków węglowych, szczególnie w kontekście wzrastających cen uprawnień do emisji CO₂
- Elektrownie gazowe mają pełnić rolę stabilizującą dla odnawialnych źródeł energii, szczególnie fotowoltaiki i energetyki wiatrowej
- W sektorze ciepłowniczym, gaz ziemny ma zastąpić węgiel, co przyczyni się do poprawy jakości powietrza w miastach
Polski Instytut Spraw Międzynarodowych wskazuje, że bez zwiększenia roli gazu ziemnego, szybkie odejście od węgla w polskich warunkach byłoby praktycznie niemożliwe ze względu na ograniczenia techniczne i ekonomiczne.
Ślad węglowy łańcucha dostaw gazu
Przy analizie ekologicznego wpływu gazu ziemnego należy uwzględnić cały łańcuch dostaw:
- Wydobycie - zużycie energii, potencjalne wycieki metanu, wpływ na lokalne ekosystemy
- Przetwarzanie - energochłonne procesy oczyszczania i separacji składników
- Transport - energochłonność sprężania gazu, emisje z rurociągów, tankowców LNG
- Regazyfikacja LNG - energochłonny proces przekształcania skroplonego gazu z powrotem do stanu gazowego
- Dystrybucja - wycieki z sieci dystrybucyjnej, szczególnie ze starszej infrastruktury
Badania przeprowadzone przez Uniwersytet Warszawski wskazują, że w zależności od źródła pochodzenia gazu i metody transportu, ślad węglowy przed spalaniem może stanowić od 15% do nawet 40% całkowitego śladu węglowego gazu ziemnego.
Gaz z różnych źródeł - różnice w emisyjności
Nie każdy gaz ziemny ma taki sam wpływ na środowisko. Istotne różnice występują w zależności od:
- Źródła wydobycia - złoża konwencjonalne vs. niekonwencjonalne (np. gaz łupkowy)
- Metody transportu - rurociągi vs. LNG
- Standardów środowiskowych w kraju wydobycia - różnice w kontroli wycieków, spalaniu na pochodniach itp.
- Wieku i stanu infrastruktury przesyłowej
Analiza przeprowadzona przez Instytut Ochrony Środowiska wskazuje, że gaz transportowany rurociągami z Norwegii ma o około 30% niższy ślad węglowy niż LNG importowane ze Stanów Zjednoczonych, głównie ze względu na energochłonny proces skraplania i transportu morskiego.
Gaz ziemny vs. odnawialne źródła energii
Pomimo niższej emisyjności niż węgiel, gaz ziemny wciąż jest paliwem kopalnym o znaczącym wpływie na środowisko w porównaniu do OZE:
- Elektrownie gazowe emitują około 350-400 g CO₂/kWh, podczas gdy fotowoltaika czy energetyka wiatrowa - około 25-50 g CO₂/kWh (uwzględniając cały cykl życia)
- Elektrownie gazowe są inwestycjami długoterminowymi (30-40 lat), co może prowadzić do "zamknięcia" w technologii emisyjnej
- Koszt produkcji energii z OZE stale spada, podczas gdy ceny gazu podlegają znacznym wahaniom
Według analiz Polskiej Akademii Nauk, nadmierne inwestycje w infrastrukturę gazową mogą opóźniać rozwój zeroemisyjnych technologii energetycznych i utrudniać osiągnięcie celów klimatycznych.
Technologie redukcji wpływu środowiskowego gazu
Istnieje szereg technologii i praktyk, które mogą zmniejszyć negatywny wpływ środowiskowy wykorzystania gazu ziemnego:
- Wychwytywanie i składowanie CO₂ (CCS) - technologia umożliwiająca przechwycenie i długoterminowe składowanie CO₂ powstającego przy spalaniu gazu
- Zaawansowane systemy detekcji i naprawy wycieków metanu (LDAR)
- Elektryfikacja infrastruktury gazowej (np. zamiana sprężarek gazowych na elektryczne)
- Wysokosprawna kogeneracja - jednoczesna produkcja energii elektrycznej i ciepła
- Technologie niskoemisyjnego wodoru - produkcja wodoru z gazu ziemnego z wykorzystaniem CCS
Polskie firmy gazowe, takie jak PGNiG i Orlen, inwestują w te technologie, aby zmniejszyć ślad węglowy swoich operacji. Według danych Polskiego Stowarzyszenia Gazownictwa, wdrożenie zaawansowanych systemów LDAR w polskim sektorze gazowym może zmniejszyć emisje metanu o 40-60%.
Biometan - ekologiczna alternatywa
Interesującą alternatywą dla konwencjonalnego gazu ziemnego jest biometan:
- Produkowany z biogazu powstającego w procesie fermentacji materiałów organicznych (odpady rolnicze, osady ściekowe, odpady biodegradowalne)
- Po oczyszczeniu ma właściwości identyczne z gazem ziemnym i może być wprowadzany do istniejącej infrastruktury
- Jego spalanie jest uznawane za neutralne pod względem emisji CO₂ (zamknięty obieg węgla)
- Produkcja biometanu pozwala na zagospodarowanie odpadów organicznych i redukcję emisji metanu z ich rozkładu
Według szacunków Europejskiego Stowarzyszenia Biogazu, potencjał produkcji biometanu w Polsce wynosi około 7-8 mld m³ rocznie, co stanowi około 40% aktualnego zużycia gazu ziemnego w kraju. PGNiG rozpoczął program inwestycji w instalacje biometanowe, zakładając, że do 2030 roku biometan może stanowić 10% gazu w polskiej sieci dystrybucyjnej.
Gaz ziemny w gospodarce o obiegu zamkniętym
W kontekście rozwoju gospodarki o obiegu zamkniętym, sektor gazowy może ewoluować w kierunku większej zrównoważoności:
- Wykorzystanie dwutlenku węgla powstającego przy spalaniu gazu do produkcji materiałów (mineralizacja CO₂, produkcja tworzyw sztucznych)
- Integracja z sektorem odpadowym - produkcja gazu syntezowego z odpadów nienadających się do recyklingu
- Wykorzystanie infrastruktury gazowej do transportu i magazynowania wodoru oraz innych gazów odnawialnych
Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN wskazuje, że ewolucja w kierunku gospodarki o obiegu zamkniętym może przedłużyć rolę infrastruktury gazowej w polskiej gospodarce, jednocześnie zmniejszając jej wpływ środowiskowy.
Wnioski
Gaz ziemny w polskim kontekście może być postrzegany jako istotne, ale tymczasowe rozwiązanie w transformacji energetycznej:
- Oferuje znaczące korzyści środowiskowe w porównaniu do węgla, szczególnie w kontekście jakości powietrza i redukcji emisji CO₂
- Problem emisji metanu wymaga jednak poważnego podejścia i inwestycji w technologie detekcji i zapobiegania wyciekom
- Długoterminowe inwestycje w infrastrukturę gazową powinny uwzględniać możliwość jej adaptacji do gazów odnawialnych (biometan, wodór)
- Gaz ziemny powinien być traktowany jako rozwiązanie przejściowe, a nie ostateczne, w drodze do gospodarki neutralnej klimatycznie
Jak zauważa Polski Klub Ekologiczny, gaz ziemny może odegrać pozytywną rolę w polskiej transformacji energetycznej pod warunkiem, że jego wykorzystanie będzie stopniowo ograniczane na rzecz rozwiązań bezemisyjnych, a negatywne skutki środowiskowe będą minimalizowane poprzez wdrażanie najlepszych dostępnych technologii.