Udział węgla w mikście energetycznym Chin zmniejszył się w ostatniej dekadzie z 70 do 56 proc. W tym samym okresie zużycie energii elektrycznej w Chinach wzrosło z 2,7 mln do 3,7 mln ktoe (krajowe zużycie energii pierwotnej). Innymi słowy przy wzroście zapotrzebowania na energię o 36 proc. udało się zmniejszyć zależność od węgla o 14 proc.

Jeśli chodzi o emisję CO2, to faktycznie Chiny ze względu na liczebność kraju zajmują w statystykach pierwsze miejsce, ale jeśli spojrzymy na ilość emitowanego CO2 per capita, to obraz zmienia się diametralnie. W Chinach wskaźnik ten wynosi 7,38 tony rocznie na osobę, a więc niemal identycznie jak w Polsce (7,81). Dla porównania: w Niemczech wynosi on 9,44, podczas gdy w Korei Południowej 11,85, a w Stanach Zjednoczonych 15,52, czyli ponad dwukrotnie więcej.

Wymuszone hamowanie

Faktycznie w 2022 roku, w związku ze zbyt ambitnym podejściem do planów zeroemisyjności (o nich za chwilę), doszło do zaburzeń w dostawach energii elektrycznej w niektórych prowincjach i miastach. Rząd zareagował zwiększając wydobycie węgla i udzielając zgody na selektywne uruchomienie w wybranych lokalizacjach elektrowni węglowych. To jednak kropla w morzu potrzeb energetycznych kraju i, jak zaraz zobaczymy, w zasadzie nieistotna z punktu widzenia mikstu energetycznego.

Chińskie zobowiązania dotyczące dochodzenia do zeroemisyjności przedstawiają się w następujący sposób: do 2025 roku zużycie energii na jednostkę PKB zmniejszy się o 13,5 proc. (w porównaniu do roku 2020), emisja CO2 na jednostkę PKB zmniejszy się o 18 proc., lasy będą pokrywać 24,1 proc. kraju, a udział OZE w mikście energetycznym osiągnie 20 proc. W tym czasie emisja CO2 będzie wciąż rosła.

Z kolei do 2030 roku, zgodnie z założeniami, zużycie energii na jednostkę PKB ulegnie dalszej redukcji, emisja CO2 zmniejszy się o 65 proc. i osiągnie szczyt, a lasy będą pokrywać 25 proc. kraju, podczas gdy udział OZE wzrośnie do 25 proc. Wreszcie do 2060 roku udział OZE wzrośnie do 80 proc. i jeśli tak się stanie, to Chiny staną się zeroemisyjne, jeśli chodzi o CO2.

Tak postawione cele wymagają ogromnych inwestycji w OZE i prowokują do zadania pytania, czy tak ogromy i liczny kraj jak Chiny, będący w dużej mierze wciąż fabryką świata, w którym 800 milionów ludzi czeka w kolejce do uzyskania statusu klasy średniej ma w ogóle wystarczające zasoby OZE?

Czy wystarczy OZE?

Władze chińskie również zadały sobie takie pytanie. Pod koniec 2020 roku w Chinach łączna moc dla energii ze słońca i wiatru wynosiła, odpowiednio, 280 i 250 GW. W ciągu następnej dekady planuje się zwiększyć tę wartość do 1,2 tys. GW, a niektóre think-tanki i instytuty badawcze uważają, że do osiągnięcia zeroemisyjności w 2060 roku potrzeba aż 6 tys. GW z OZE.

Naukowcy z Narodowego Centrum Klimatu opracowali raport (w oparciu o wydajność obecnych turbin wiatrowych i paneli słonecznych oraz dane geograficzne) ukazujący potencjał OZE w Chinach w podziale na prowincje. Wynika z niego, że techniczna możliwość generacji energii elektrycznej z OZE to 56,5 tys. GW, czyli prawie 10-cio krotnie więcej niż zakładane 6 tys. GW wymagane do osiągnięcia neutralności CO2 w roku 2060. Obecne wykorzystanie wiatru to 2,6 proc. potencjału, a słońca 0,6 proc.

Te ostatnie procenty wyglądają bardzo skromnie, więc umieśćmy je może w perspektywie. W zeszłym roku Chiny dodały do światowej puli energii wytwarzanej z wiatru 47 GW, czyli prawie 51 proc. Połowa nowych farm wiatrowych na świecie powstała w Chinach. Jeśli rozbijemy to na elektrownie lądowe i morskie, to będzie to odpowiednio 42 proc. i 80 proc. Dochodzi do sytuacji, w której Chiny nie mogą dynamicznie zwiększać liczby zainstalowanych farm wiatrowych, ponieważ zaczyna brakować na świecie specjalistycznych statków (i załóg) niezbędnych przy tego typu instalacjach.

Z brakiem statków Chiny jeszcze sobie jakoś poradzą (budują nowe w swoich stoczniach), ale czasu wymaga też wyszkolenie załóg. Tak na marginesie, Polska planuje do roku 2040 zainstalować 11 GW energii z turbin na morzu i będzie do tego potrzebować około 70 tysięcy specjalistów, których na razie na rynku nie ma.

Tak ogromna ilość energii generowanej z OZE wymaga oczywiście potężnych magazynów energii. Również i w tej kwestii Chiny mają znaczące osiągnięcia i dość szczegółowe plany na przyszłość. Po pierwsze, po dość żywiołowym okresie rozwoju nowych farm wiatrowych i słonecznych, władze lokalne zaczęły w zezwoleniach na kolejne tego typu inwestycje zawierać klauzule nakładające na inwestorów obowiązek budowania również magazynów energii. Standardem staje się wymóg magazynowania 15 do 30 proc. produkowanej energii na czas 2 do 4 godzin.

Do tego dochodzą inwestycje państwowe w rozbudowę elektrowni szczytowo-pompowych, czyli najbardziej tradycyjnej formy magazynów energii. Do końca 2022 roku w Chinach przybędzie 9 milionów kW, zwiększając łączne możliwości gromadzenia energii w tego typu magazynach do 45 milionów kW. Do roku 2025 ma powstać kolejnych 200 nowych obiektów zwiększających możliwości magazynowe do 62 milionów kW. Do roku 2030 liczba ta ma zostać podwojona i osiągnąć 120 milionów kW.

Artykuł Chiny czerwone czy zielone? pochodzi z serwisu CRN.

Apple, decydując się na zainwestowanie 1,25 mld funtów w budowę swoich dwóch centrów danych w Europie, zapowiedział, że chce, by były one zasilane wyłącznie energią odnawialną. Swoją drogą, będą się one zaliczały do największych centrów danych na świecie, gdyż powierzchnia każdego z nich będzie wynosić ok. 120 tys. mkw. Dla porównania: to blisko 10 razy więcej, niż wynosi łączna powierzchnia centrów danych należących do Atmana, największego operatora data center w Polsce. Przedstawiciele Apple’a poinformowali, że zdecydowali się na tę inwestycję nie tylko z czysto ekonomicznych powodów, ale również by poprawić wizerunek „najmniej zielonej” firmy. W taki sposób określiła bowiem Apple’a w 2001 r. organizacja Greenpeace. Wówczas do zasilania swoich centrów danych producent w ponad 54 proc. używał energii pochodzącej z węgla.

Korzystanie z energii odnawialnej w przypadku centrów danych nie jest wolne od przeszkód i wyzwań. W czym tkwi problem? Z reguły ośrodki data center lokuje się blisko biznesu: w zurbanizowanych i uprzemysłowionych regionach, w pobliżu dużych aglomeracji miejskich, gdzie dostęp do energii elektrycznej czy łączy telekomunikacyjnych nie stanowi kłopotu. Natomiast – jak zauważył Google – lokalizacje z największym potencjałem wytwarzania energii odnawialnej znajdują się z daleka od tych stref. Problemem staje się więc odległość i odpowiednia infrastruktura umożliwiająca przesyłanie wytworzonej energii do znacznie oddalonych centrów danych zlokalizowanych w metropoliach bądź w ich bliskim sąsiedztwie.

Ważnym aspektem jest też efektywność zasilania wykorzystującego energię słoneczną czy wiatrową, która jest wprost proporcjonalna do panujących warunków pogodowych. Duże centra danych są całodobowymi „konsumentami” prądu, które nie mogą sobie pozwolić nawet na chwilowy zanik zasilania, spowodowany kapryśną pogodą. To sprawia, że w wielu przypadkach wykorzystanie energii odnawialnej stanowi alternatywny, a nie główny sposób zaopatrywania centrów danych w elektryczność.

Dobrze obrazuje to przykład firmy Emerson Network Power, która na dachu swojego głównego data center, mieszczącego się w St. Louis, zainstalowała panele fotowoltaiczne o powierzchni przeszło 720 mkw. Pomimo ich imponującej powierzchni panele odpowiadają za zaledwie 16 proc. całego energetycznego zapotrzebowania kompleksu. John Pflueger z Della zwraca uwagę, że operatorzy z coraz większym zainteresowaniem patrzą na elementy konstrukcyjne i komponenty instalowane w centrach danych, które projektuje się od podstaw w taki sposób, by ułatwić wykorzystanie energii odnawialnej i zwiększać jej efektywność.

Brakujące ogniwo

Obserwatorzy rynku dużą szansę dostrzegają w szerszym wykorzystaniu ogniw paliwowych, które mogą być w całości zasilane biogazem. Technologię tę zaadaptował np. Microsoft, który w Wyoming otworzył pierwsze centrum przetwarzania danych zasilane właśnie w ten sposób. Nie emituje ono do atmosfery ani jednej cząsteczki dwutlenku węgla. Zainstalowane w serwerowni ogniwa paliwowe są zasilane gazem pochodzenia organicznego, pozyskiwanym z pobliskiej oczyszczalni ścieków. Eksperci giganta z Redmond dokonali szczegółowych obliczeń, uwzględniających rozkład kosztów i amortyzację, wykazując, że ta metoda zasilania podniesie energetyczną efektywność nawet o 20 proc. względem klasycznego modelu zasilania. Generowanie niezbędnej energii w ten sposób eliminuje potrzebę jej dystrybucji w sieci i w samym centrum danych, gdyż źródło zasilania jest pod ręką – na terenie obiektu. To mocny atut, bowiem zgodnie z szacunkami amerykańskiego Urzędu Energetycznego krajowa sieć energetyczna traci co roku ok. 7 proc. energii w procesie przesyłania i dystrybucji.

Wykorzystanie ogniw paliwowych wielu osobom może kojarzyć się z NASA i kosmicznymi misjami, gdyż tam zadomowiły się już na dobre. Wszystko wskazuje jednak, że rynek data center w niedalekiej przyszłości zechce ich używać nie mniej intensywnie. Ogniwa mogą wykorzystywać paliwo różnych typów, choć największą popularność zyskują te zasilane wodorem i wspomnianym uprzednio biogazem. Mogą z powodzeniem nieprzerwanie generować energię nawet przez okres 20 lat, stanowiąc główne źródło zasilania centrum danych.

Specjaliści Fujitsu, którzy już od pewnego czasu stosują ogniwa paliwowe, zwracają uwagę, że sam koszt implementacji tej technologii stanowi spore wyzwanie dla budżetu. Jednak gdy porówna się koszty gazu organicznego i elektryczności w ciągu dwudziestu lat z niemal darmową eksploatacją ogniw, ostateczne wyliczenia zdecydowanie przemawiają na korzyść tych ostatnich. Ponadto można, śladem Apple’a, spróbować używać biometanu pochodzącego np. ze składowiska odpadów. Tak przygotowana infrastruktura obniża koszty pozyskiwania energii niemal do zera.

Ekoperspektywa Polski

W polskich warunkach, na razie, nie ma sprzyjającej atmosfery do wdrażania rozwiązań ekologicznych, co jest wypadkową dużych nakładów finansowych i podejścia klientów do wyboru usługodawcy.

– Polski klient, mając do wyboru dostawcę, który dba o ekologię, i tańszego operatora, który nie stosuje „zielonych” rozwiązań, najczęściej wybierze tę drugą opcję. Dlatego żaden właściciel data center nie będzie skłonny, by przedłożyć ekologię nad ekonomię usługi – tłumaczy Robert Mikołajski, kierownik zespołu rozwoju biznesu w Atmanie.

Nie chodzi przy tym jedynie o to, że budowa centrum danych realizującego proekologiczną politykę wymaga wielokrotnie większych nakładów finansowych niż w przypadku standardowego data center. Co ważne, wydatki amortyzują się dopiero w dłuższej perspektywie czasowej, i tylko przy odpowiednio dużej skali działania centrum danych.

– Sytuację mogłaby zmienić polityka państwa wspierająca firmy, które wdrażają ekologiczne rozwiązania, podobnie jak ma to miejsce w Europie Zachodniej, ale na razie konkretnych działań w tym obszarze nie ma – dodaje Robert Mikołajski.

Dobrze obrazują to statystyki udziału energii odnawialnej: zgodnie z ostatnim zestawieniem opublikowanym konsorcjum EurObserv’ER udział odnawialnych źródeł energii (OZE) w polskiej gospodarce wynosi zaledwie 11 proc. Dla porównania: w Norwegii w ten sposób pozyskuje się aż 64,5 proc. energii, w Szwecji 51 proc., w Finlandii 34,3 proc., zaś w Danii 26 proc. W rankingu, poza najsilniejszymi gospodarkami Europy, wyprzedzają nas również takie państwa jak: Litwa, Łotwa, Estonia, Bułgaria czy Rumunia.

Artykuł Wiatr odnowy w sferze zasilania DC pochodzi z serwisu CRN.