Analizy europejskich specjalistycznych czasopism wykazują, że wytwórczość energii elektrycznej z odnawialnych źródeł ulegnie potrojeniu w latach 2007–2030, a opracowanie Związków Niemieckich Budowniczych Maszyn i Urządzeń (VDMA), ujęte poniższą tabelą jest tego potwierdzeniem (Sonne, Wind & Wärme; D. Koenemann, 24, 6, 2010). Gospodarka europejska wykazuje rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną i końca tego wzrostu wciąż jeszcze nie widać.
Chociaż przyrost zapotrzebowania na energię elektryczną jest relatywnie niewielki, to jednak do 2030 roku trzeba będzie zwiększyć jej wytwórczość aż o 430 terawatogodzin [TWh]. To odpowiada 2/3 dzisiejszej produkcji brutto energii elektrycznej na terenie Niemiec.
Aby zaspokoić to zapotrzebowanie, trzeba w 27 krajach Unii Europejskiej zwiększyć produkcję energii elektrycznej z 3,306 TWh/r (2007 rok) do 3,736 TWh/r w ciągu 23 lat, co odpowiada 13. procentom.

Prognozy
Mimo globalnego wzrostu tej produkcji, to jednocześnie ma nastąpić w tym czasie (co zdaniem autorów jest mało prawdopodobne) największe ograniczenie pracujących elektrowni zasilanych węglem kamiennym z wytwórczości 642  TWh w roku 2007 do 248 TWh w 2030 roku. Wtedy będą one pokrywały jedynie 7 procent globalnej produkcji omawianego nośnika energii. Zaskakuje jednocześnie fakt, że w tym okresie relatywnieznaczną rolę będą odgrywały elektrownie zasilane węglem brunatnym, które wciąż jeszcze dalekie są od wymogów ochrony środowiska (fot. 1). Zarówno w elektrowniach na węgiel kamienny, jak i brunatny zakłada się znaczący postęp w innowacjach procesowych, które winne zaowocować obniżką emisji zanieczyszczeń, łącznie z CO2, jak i poprawą ich termicznej sprawności.
Spośród nieodnawialnych źródeł nadal znaczącą rolę będą odgrywały uran oraz tor w elektrowniach jądrowych.  Na tej drodze Unia Europejska będzie w 2030 roku pozyskiwała 715 TWh energii elektrycznej, co odpowiada 110 gigawatom (GW) zainstalowanej mocy.
Tymczasem udział energii elektrycznej z odnawialnych nośników w latach 2007 – 2030 wzrośnie z 16 do 48 procent w globalnej jej wytwórczości. W tym też czasie przyrost produkcji tego nośnika energii z wiatru wzrośnie aż o 753 TWh, co odpowiada zainstalowanej mocy 280 GW. Równie ogromny przyrost mocy będzie miał miejsce w pozyskiwaniu energii elektrycznej z promieniowania słonecznego, przy czym tu obok technologii fotowoltaicznej rosnącą rolę odgrywają  elektrownie solarno-termiczne. Z obu tych źródeł winno się w 2030 roku pozyskiwać 182 TWh energii elektrycznej.

Nakłady inwestycyjne
Zaprezentowany program rozbudowy wraz z procesowo-techniczną modernizacją elektrowni w latach 2007 – 2030 wymaga gigantycznych nakładów inwestycyjnych we wszystkich krajach Unii Europejskiej. Szacuje się, że te nakłady w ciągu najbliższych 20 lat osiągną poziom około 1 mld euro, z których aż 2/3 przeznaczy się na rozbudowę elektrowni z odnawialnych źródeł. Trzeba w tych inwestycjach uwzględnić konieczność zastąpienia prawie jednej  trzeciej przestarzałych turbin wiatrowych bardziej sprawnymi oraz o znacznie większej mocy.

Współspalanie biomasy
Jest oczywiste, że elektrownie węglowe nie uwzględniają między sobą kolejki do ich złomowania, ale inwestują niemałe środki dla przystosowania ich do zaostrzających się z roku na rok przepisów  ochrony środowiska. Wśród tych działań znaczącą pozycję zajmują różnorakie procesy współspalania biomasy z węglem, przy czym tu biomasę należy rozumieć zarówno w pojęciu roślinnym, jak i różnorakich wyselekcjonowanych odpadów organicznych.
I tak przykładowo sposobem współspalania biomasy z węglem w kotłach pyłowych może być jej zgazowanie w gazogeneratorze z cyrkulującym złożem fluidalnym, a następnie spalanie tak wytworzonego  gazu generatorowego w palenisku pyłowym, co ilustruje rysunek 1. Zgazowywać można w tym generatorze zarówno rośliny (przykładowo drewno oraz jego odpady), jak i wyselekcjonowane odpady komunalne itp.

Wśród procesów współspalania 10 – 15 procent biomasy w kotłach pyłowych godnych zalecenia są:
• spalanie biomasy na ruchomym ruszcie zainstalowanym w kotle pyłowym,
• bezpośrednie spalanie zmielonej biomasy z węglem we wspólnym młynie,
•  podawanie rozdrobnionej biomasy odrębnymi dyszami do paleniska,
• zgazowanie biomasy i spalanie wytworzonego gazu generatorowego w palenisku pyłowym, o czym napisano powyżej.

Znaczącą pozycję wśród różnorakich rodzajów biomasy stanowią jej pelety (fot. 2), które bywają na relatywnie pokaźną skalę, przeciętnie 10-15 procent współspalane w elektrowniach węglowych, głównie Kanady, USA, Danii oraz Wielkiej Brytanii. Ten intensywny rozwój współspalania biomasy w elektrowniach węglowych wynika z faktu, że CO2 z jej spalania nie wlicza się do emitowanych zanieczyszczeń. Dzięki temu produkcja peletów w całej gospodarce światowej rozwija się na ogromną skalę – a wiodącą tu pozycję zajmuje USA. Tu tylko w 2009 roku wyprodukowano ich 2,9 mln ton, a w małej Szwecji aż 2,3 mln ton. Na terenie Niemiec wytworzono ich w 2009 roku 2,5 mln ton. Również w naszym kraju wzrasta z roku na rok współspalanie biomasy w elektrowniach węglowych i to głównie dzięki temu spełniamy kolejny rok zaostrzające się normy Unii Europejskiej w emisji wymienionego wyżej gazu cieplarnianego.

 Fot. 2. Pelety z odpadów drewna, źródło: DEPI/Montage

Autorzy: Włodzimierz Kotowski, Eduard Konopka

Artykuł został opublikowany w  magazynie "ECiZ" nr 9/2010