ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΠΑΓΚΟΣΜΙΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΩΣ ΤΟ 2050 (WETO-H2)

ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΤΗΣ ΠΑΓΚΟΣΜΙΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΩΣ ΤΟ 2050 (WETO-H2) ΒΑΣΙΚΑ ΜΗΝΥΜΑΤΑ Στο πλαίσιο της µελέτης WETO-H2 εκπονήθηκε σενάριο προβλέψεων και προβολών αναφοράς για το παγκόσµιο σύστηµα ενέργειας και δύο εναλλακτικά ως προς αυτό, ένα µε βάση τους ενδεχόµενους περιορισµούς σχετικά µε τον άνθρακα και ένα µε βάση συγκεκριµένες εικασίες για το υδρογόνο. Τα σενάρια αυτά χρησιµοποιήθηκαν για να διερευνηθούν οι εναλλακτικές δυνατότητες των πολιτικών στον τοµέα της τεχνολογίας και της κλιµατικής αλλαγής κατά την επόµενη 50ετία. Όλες οι προβολές µέχρι το 2050 πραγµατοποιήθηκαν µε ένα προσοµοιωτικό µοντέλο για τον παγκόσµιο ενεργειακό τοµέα το επιλεγόµενο µοντέλο POLES το οποίο περιγράφει την ανάπτυξη των εθνικών και περιφερειακών ενεργειακών συστηµάτων καθώς και τις αλληλεπιδράσεις τους µέσω των διεθνών ενεργειακών αγορών, λαµβάνοντας υπόψη περιορισµούς που αφορούν τις πολιτικές για τους φυσικούς πόρους και το κλίµα. Η ανάπτυξη του παγκόσµιου ενεργειακού συστήµατος σύµφωνα µε το σενάριο αναφοράς Το σενάριο αναφοράς Το σενάριο αναφοράς περιγράφει τι θα συµβεί αν συνεχίσουν οι ήδη παρατηρούµενες οικονοµικές και τεχνολογικές τάσεις, συνυπολογίζοντας τους βραχυπρόθεσµους περιορισµούς σε ό,τι αφορά την ανάπτυξη της παραγωγής πετρελαίου και αερίου καθώς και σε ό,τι αφορά τις κλιµατικές πολιτικές, τοµέα στον οποίο θεωρείται ότι η Ευρώπη θα εξακολουθήσει να πρωτοστατεί. Η παγκόσµια ενεργειακή κατανάλωση Η παγκόσµια ενεργειακή κατανάλωση αναµένεται να αυξηθεί σε 22 Gtoe ετησίως το 2050, από 10 Gtoe ετησίως σήµερα. Τα ορυκτά καύσιµα καλύπτουν συνολικά το 70% (ο άνθρακας και το πετρέλαιο από 26%, το φυσικό αέριο 18%) και οι µη ορυκτές πηγές 30%. Το µερίδιο των µη ορυκτών πηγών χωρίζεται περίπου σε δύο ίσα τµήµατα µεταξύ των ανανεώσιµων πηγών ενέργειας και της πυρηνικής ενέργειας. Η βελτίωση της ενεργειακής αποδοτικότητας Το µέγεθος της παγκόσµιας οικονοµίας το 2050 αναµένεται ότι θα είναι τέσσερις φορές µεγαλύτερο του σηµερινού, αλλά υπολογίζεται ότι η κατανάλωση της ενέργειας θα αυξηθεί µόνον κατά 2,2. Η ουσιαστική βελτίωση όσον αφορά την αποτελεσµατικότερη αξιοποίηση της ενέργειας οφείλεται εν µέρει σε αυτόνοµες τεχνολογικές ή διαρθρωτικές µεταβολές της οικονοµίας, εν µέρει στις πολιτικές για την αποτελεσµατικότερη αξιοποίηση της ενέργειας και εν µέρει στις συνέπειες των πολύ υψηλότερων τιµών της ενέργειας. Η ισορροπία βορρά νότου όσον αφορά την κατανάλωση ενέργειας Η ζήτηση της ενέργειας αυξάνεται έντονα στις αναπτυσσόµενες περιοχές του κόσµου, όπου σήµερα µετά βίας ικανοποιούνται οι στοιχειώδεις ενεργειακές ανάγκες. Η

κατανάλωση στις εν λόγω χώρες θα ξεπεράσει την κατανάλωση στο βιοµηχανικό κόσµο λίγο µετά το 2010 και αναµένεται ότι το 2050 θα αντιπροσωπεύει τα δύο τρίτα παγκοσµίως. Προφίλ παραγωγής του πετρελαίου και του φυσικού αερίου Τα παραδοσιακά επίπεδα παραγωγής πετρελαίου µετά το 2025 αναµένεται ότι θα σταθεροποιηθούν στα 100 Mbl/d περίπου. Το προφίλ θα σχηµατίζει µία οριζόντια επιφάνεια και όχι µία κορυφή όπως θεωρείται συνήθως σήµερα. Το πετρέλαιο από µη παραδοσιακές πηγές εξασφαλίζει την αύξηση των συνολικών υγρών σε 125 Mbl/d περίπου το 2050. Αντίστοιχες τάσεις σηµειώνονται στον τοµέα του φυσικού αερίου, µε καθυστέρηση περίπου 10 ετών. Οι τιµές του πετρελαίου και του φυσικού αερίου Οι τιµές του πετρελαίου και του φυσικού αερίου στις διεθνείς αγορές κλιµακώνονται σταθερά και φθάνουν τα 110 $/bl για το πετρέλαιο και τα 100 $/boe για το αέριο το 2050 1. Οι υψηλές τιµές ως επί το πλείστον αντανακλούν τη συνεχώς αυξανόµενη σπανιότητα των πόρων. Ηλεκτρική ενέργεια : η επιστροφή του άνθρακα, η απογείωση των ανανεώσιµων πηγών ενέργειας και η αναγέννηση της πυρηνικής ενέργειας Η κλιµάκωση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας παρακολουθεί τους ρυθµούς της οικονοµικής ανάπτυξης και το 2050, συνολικά η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είναι τέσσερις φορές µεγαλύτερη της σηµερινής. Επιστρέφει ο άνθρακας ως σηµαντική πηγή ηλεκτρικής ενέργειας και η αξιοποίηση του επιτυγχάνεται µε την χρήση νέων προηγµένων τεχνολογιών. Η τιµή του άνθρακα αναµένεται να φθάσει περίπου τα 110 $/τόνο το 2050 2. Η ταχεία αύξηση των ανανεώσιµων πηγών ενέργειας και της πυρηνικής ενέργειας αρχίζει µετά το 2020 και αποκτά µεγάλες διαστάσεις µετά το 2030. Προϋποθέτει ταχεία εξάπλωση των νέων ενεργειακών τεχνολογιών από µεγάλης κλίµακας υπεράκτιες αιολικές µονάδες έως πυρηνικούς σταθµούς της 4 ης γενεάς 3. Εκποµπές CO 2 Η εξάπλωση των µη ορυκτών ενεργειακών πηγών αντισταθµίζει εν µέρει την επιστροφή του άνθρακα σε ό,τι αφορά τις εκποµπές του CO 2, που αυξάνουν σχεδόν αναλογικά προς τη συνολική κατανάλωση ενέργειας. Το προκύπτον προφίλ εκποµπών αντιστοιχεί σε συγκέντρωση του CO 2 στην ατµόσφαιρα 900-1000 ppmv το 2050. Η εν λόγω τιµή υπερβαίνει κατά πολύ το φάσµα τιµών που θεωρείται σήµερα αποδεκτό για την σταθεροποίηση της συγκέντρωσης του CO 2 στον αέρα. 1 Το 2005 σε $. 2 Ή περίπου 22$ ανά βαρέλι ισοδυνάµου πετρελαίου. 3 Το σενάριο υποθέτει ότι θα καταστεί δυνατή η υπέρβαση των οικονοµικών και κοινωνικών εµποδίων που αντιµετωπίζει η ανάπτυξη της πυρηνικής ενέργειας.

Το ευρωπαϊκό ενεργειακό σύστηµα σύµφωνα µε την προβολή αναφοράς Τάσεις της ενεργειακής ζήτησης Η συνολική πρωτογενής ενεργειακή κατανάλωση στην Ευρώπη αυξάνει κατάτι από 1,9 Gtoe / ετησίως σήµερα σε 2,6 Gtoe / ετησίως το 2050. Μέχρι το 2020, το πρωτογενές µίγµα καυσίµων είναι µάλλον σταθερό, εξαιρούµενης της ουσιαστικής αύξησης της κατανάλωσης του φυσικού αερίου. Εν συνεχεία επιταχύνεται η ανάπτυξη των ανανεώσιµων µορφών ενέργειας και η αναγέννηση της πυρηνικής ενέργειας. Το 2050 οι µη ορυκτές ενεργειακές πηγές, ήτοι η πυρηνική ενέργεια και οι ανανεώσιµες πηγές ενέργειας εξασφαλίζουν το 40% της πρωτογενούς ενεργειακής κατανάλωσης υπερβαίνοντας κατά πολύ το 20% που καλύπτουν σήµερα. Η κατανάλωση της ηλεκτρικής ενέργειας ακολουθεί τους ρυθµούς της οικονοµικής ανάπτυξης, η αγορά της ηλεκτρικής ενέργειας παραµένει δυναµική λόγω των νέων χρήσεων του ηλεκτρισµού ιδίως στον τοµέα των τεχνολογιών της πληροφορίας και της επικοινωνίας. Εκποµπές CO 2 Αυτός ο συνδυασµός περιορισµένων κλιµατικών πολιτικών και νέων τάσεων στον τοµέα του εφοδιασµού µε ηλεκτρική ενέργεια έχει ως αποτέλεσµα να παραµείνουν σχεδόν σταθερές οι εκποµπές CO 2 έως το 2030 και εν συνεχεία να µειωθούν ως το 2050. Αυτό το έτος αναµένεται ότι οι εκποµπές CO 2 στην Ευρώπη θα είναι κατά 10% χαµηλότερες από σήµερα. Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας Λόγω των σχετικά δραστικών κλιµατικών πολιτικών, η ευρωπαϊκή παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είναι κατά 70% απαλλαγµένη από τον άνθρακα το 2050. Οι ανανεώσιµες µορφές ενέργειας και η πυρηνική ενέργεια εξασφαλίζουν 60% της συνολικής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ενώ ένα τέταρτο των θερµοηλεκτρικών σταθµών έχει εξοπλιστεί µε τα ενδεδειγµένα συστήµατα δέσµευσης και αποθήκευσης του εκλυόµενου CO 2. Η παραγωγή υδρογόνου Το υδρογόνο αναπτύσσεται µετά το 2030, µε περιορισµένα αλλά όχι αµελητέα αποτελέσµατα: εξασφαλίζει το 2050 περίπου το 10% της τελικής κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Το παγκόσµιο ενεργειακό σύστηµα εάν υπάρξουν περιορισµοί σε ό,τι αφορά τον άνθρακα Η υπόθεση του περιορισµένου άνθρακα Το συγκεκριµένο σενάριο εξετάζει τις συνέπειες της εφαρµογής πιο φιλόδοξων πολιτικών στον τοµέα του άνθρακα µε στόχο τη µακροπρόθεσµη σταθεροποίηση της συγκέντρωσης του CO 2 στην ατµόσφαιρα περίπου σε 500 ppmv έως το 2050. Προϋποθέτει την ανάληψη έγκαιρης δράσης στις χώρες του παραρτήµατος B, ενώ αφήνει µεγαλύτερα χρονικά περιθώρια για τις αναπτυσσόµενες και τις αναδυόµενες χώρες.

Ο υποδιπλασιασµός στην Ευρώπη Στο συγκεκριµένο σενάριο περιορισµένου CO 2, οι συνολικές εκποµπές CO 2 παραµένουν σταθερές µεταξύ 2015 και 2030 (περίπου 40% πάνω από τα επίπεδα του 1990) και εν συνεχεία µειώνονται. Ωστόσο έως το 2050 εξακολουθούν να είναι κατά 25% υψηλότερες από το 1990. Στην ΕΕ-25, οι εκποµπές το 2050 θα ανέρχονται στο ήµισυ των αντίστοιχων επιπέδων του 1990 και εµφανίζουν µέση µείωση κατά 10% ανά δεκαετία. Η επιταχυνόµενη ανάπτυξη των µη ορυκτών καυσίµων Μέχρι το 2050, η ετήσια ενεργειακή ζήτηση ανά την υφήλιο είναι χαµηλότερη από το σενάριο αναφοράς κατά 3 Gtoe ετησίως. Έως το 2050, οι ανανεώσιµες πηγές ενέργειας και η πυρηνική ενέργεια καλύπτουν χωριστά περισσότερο από 20% της συνολικής ζήτησης. Οι ανανεώσιµες πηγές ενέργειας παρέχουν το 30% της παραγόµενης ηλεκτρικής ενέργειας και η πυρηνική ενέργεια περίπου το 40%. Η κατανάλωση άνθρακα παραµένει σταθερή, παρά τη διαθεσιµότητα τεχνολογιών δέσµευσης και αποθήκευσης του εκλυόµενου CO 2. Η ποσότητα του CO 2 που συνολικά θα αποθηκευθεί από σήµερα µέχρι το 2050 αναµένεται να είναι εξαπλάσια του ετησίως εκλυόµενου όγκου εκποµπών σήµερα. Οι ενεργειακές τάσεις στην Ευρώπη Στην Ευρώπη ενώ η συνολική κατανάλωση της ενέργειας παραµένει σχεδόν σταθερή µέχρι το 2030, εν συνεχεία αρχίζει να αυξάνει 4. Πρόκειται κατά κάποιο τρόπο για στατιστικό φαινόµενο που οφείλεται στο ότι κατά την παραγωγή πυρηνικής ενέργειας αρχικά εκλύονται µεγάλες ποσότητες θερµικής ενέργειας. Οι ανανεώσιµες µορφές ενέργειας καλύπτουν το 22% και η πυρηνική ενέργεια το 30% της ενεργειακής ζήτησης στην Ευρώπη το 2050, µε αποτέλεσµα το µερίδιο των ορυκτών καυσίµων να µην υπερβαίνει το 50%. Τρία τέταρτα της παραγόµενης ηλεκτρικής ενέργειας προέρχονται από πηγές της πυρηνικής ενέργειας και των ανανεώσιµων µορφών ενέργειας ενώ η θερµοηλεκτρική ενέργεια παράγεται κατά το ήµισυ από µονάδες που διαθέτουν διατάξεις δέσµευσης και αποθήκευσης του CO 2. Το υδρογόνο από ποσοτική σκοπιά προσφέρει το ενεργειακό ισοδύναµο του 15% της παρεχόµενης ηλεκτρικής ενέργειας. Έως το 2050, περίπου τα µισά από τα διαθέσιµα κτίρια θα είναι κτίρια χαµηλής ηλεκτρικής κατανάλωσης και ένα τέταρτο θα είναι κτίρια πολύ χαµηλής ενεργειακής κατανάλωσης 5. Περισσότερα από τα µισά αυτοκίνητα θα είναι οχήµατα χαµηλών ή πολύ χαµηλών εκποµπών (π.χ. ηλεκτρικά αυτοκίνητα ή αυτοκίνητα υδρογόνου). Το παγκόσµιο ενεργειακό σύστηµα βάσει της υπόθεσης του H 2 Το σενάριο του υδρογόνου Το σενάριο του υδρογόνου προκύπτει υποθέτοντας ότι θα υπάρξουν περιορισµοί σε ό,τι αφορά τη διαθεσιµότητα του άνθρακα καθώς και ότι θα επιτευχθούν τεχνολογικές πρόοδοι 4 Η αύξηση αυτή σχετίζεται πρωτίστως µε την έντονη διείσδυση της πυρηνικής ενέργειας, δεδοµένου ότι λόγω της συγκριτικά περιορισµένης αποτελεσµατικότητας των σταθµών παραγωγής πυρηνικής ενέργειας, µια συγκεκριµένη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας πυρηνικής προέλευσης απαιτεί την ανάλωση µεγαλύτερης πρωτογενούς ενέργειας από ότι απαιτείται για την παραγωγή της ίδιας ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας από ορυκτά καύσιµα ή ανανεώσιµες µορφές ενέργειας. 5 Κτίρια µε συντελεστή µείωσης 2 (χαµηλής ενεργειακής κατανάλωσης) έως 4 (πολύ χαµηλής ενεργειακής κατανάλωσης) συγκριτικά προς τα επίπεδα κατανάλωσης των σηµερινών κτιρίων.

που θα αυξήσουν ουσιαστικά την οικονοµική αποδοτικότητα των τεχνολογιών του υδρογόνου ιδίως σε επίπεδο τελικής χρήσης. Οι εικασίες επί των οποίων βασίζεται σε ό,τι αφορά τις προόδους των καθοριστικής σηµασίας τεχνολογιών υδρογόνου είναι εσκεµµένα ιδιαίτερα αισιόδοξες. Συνολική ενεργειακή ζήτηση Μολονότι η συνολική ενεργειακή ζήτηση το 2050 είναι µόλις 8% χαµηλότερη απ όσο στο σενάριο αναφοράς, σηµειώνονται σοβαρές αλλαγές στο µίγµα των χρησιµοποιούµενων καυσίµων. Το µερίδιο των ορυκτών καυσίµων το 2050 είναι χαµηλότερο του 60% και στο πλαίσιό του η ζήτηση για τον άνθρακα µειώνεται περίπου κατά 50% σε σύγκριση µε το σενάριο αναφοράς, µολονότι υποτίθεται ότι θα περιοριστεί το κόστος δέσµευσης και αποθήκευσης του CO 2. Το µερίδιο της πυρηνικής ενέργειας και των ανανεώσιµων µορφών ενέργειας αυξάνεται, ιδίως µεταξύ 2030 και 2050. Το φαινόµενο εν µέρει οφείλεται στις υψηλές τιµές άνθρακα ανά την υφήλιο και εν µέρει στην αύξηµένη ζήτηση υδρογόνου. Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας Η στροφή προς την οικονοµία του υδρογόνου συνεπάγεται περαιτέρω διαρθρωτικές µεταβολές στον τοµέα της παραγωγής και το µερίδιο της πυρηνικής ενέργειας φθάνει το 38%. Η θερµοηλεκτρική παραγωγή συνεχίζει να αυξάνει και συνδέεται µε τα συστήµατα δέσµευσης και αποθήκευσης του CO 2. Το 2050 66% της παραγόµενης ηλεκτρικής ενέργειας από τα ορυκτά καύσιµα πραγµατοποιείται σε µονάδες που διαθέτουν συστήµατα αποθήκευσης και δέσµευσης του CO 2 ενώ το αντίστοιχο σενάριο αναφοράς προβλέπει 12%. Η παραγωγή και η χρήση του υδρογόνου Η χρήση του υδρογόνου αυξάνεται θεαµατικά µετά το 2030, λόγω των ουσιαστικών µειώσεων του κόστους των τεχνολογιών για την παραγωγή υδρογόνου και της ώθησης της ζήτησης στον τοµέα των µεταφορών. Από το 2030 έως το 2050, η παραγωγή δεκαπλασιάζεται και φθάνει το 1 Gtoe ετησίως. Έως το 2050, το υδρογόνο καλύπτει 13% της τελικής ενεργειακής κατανάλωσης ενώ το αντιστοίχως προβλεπόµενο ποσοστό στο σενάριο αναφοράς είναι 2%. Το µερίδιο των ανανεώσιµων µορφών ενέργειας στην παραγωγή του υδρογόνου ανέρχεται σε 50% ενώ το αντίστοιχο µερίδιο της πυρηνικής ενέργειας είναι 40%. Περίπου 90% του υδρογόνου αναλώνεται στον τοµέα των µεταφορών. Έως το 2050, η κατανάλωση του υδρογόνου στις µεταφορές πενταπλασιάζεται συγκριτικά προς τα προβλεπόµενα στο σενάριο αναφοράς και καταλήγει να αντιπροσωπεύει µερίδιο 36% της κατανάλωσης του τοµέα. Το υδρογόνο χρησιµοποιείται στο 30% των επιβατηγών αυτοκινήτων εκ των οποίων περίπου 80% είναι εξοπλισµένα µε στοιχεία καυσίµου, 15% είναι υβριδικά οχήµατα υδρογόνου και 5% χρησιµοποιούν κινητήρες εσωτερικής καύσης υδρογόνου.

Το ευρωπαϊκό ενεργειακό σύστηµα σύµφωνα µε το σενάριο του H 2 Οι συνολικές εκποµπές λόγω της ενεργειακής ζήτησης Η πυρηνική ενέργεια εξασφαλίζει ένα τρίτο της συνολικής ενεργειακής ζήτησης στην Ευρώπη. Το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο και οι ανανεώσιµες µορφές ενέργειας παρέχουν περίπου από 20% ενώ η αντίστοιχη συνεισφορά του άνθρακα ανέρχεται σε 6%. Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας Το µερίδιο των ορυκτών καυσίµων στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας µειώνεται σταθερά και ουσιαστικά. Αναπτύσσεται ιδιαίτερα η χρήση συστηµάτων δέσµευσης και αποθήκευσης CO 2. Έως το 2050 ποσοστό υψηλότερο του 50% της θερµοηλεκτρικώς παραγόµενης ενέργειας προέρχεται από µονάδες που διαθέτουν συστήµατα δέσµευσης και αποθήκευσης CO 2. Η παραγωγή και χρήση του υδρογόνου Η παραγωγή του υδρογόνου αυξάνεται γρήγορα µετά το 2030 και φθάνει τα 120 Mtoe έως το 2050, ήτοι το 12% της παγκόσµιας παραγωγής. Το υδρογόνο καλύπτει 7% της τελικής ενεργειακής κατανάλωσης στην Ευρώπη ενώ στο σενάριο αναφοράς η συµµετοχή του προβλέπεται να είναι 3%. Στην Ευρώπη το υδρογόνο παράγεται πρωτίστως από την ηλεκτρόλυση του ύδατος χρησιµοποιώντας πυρηνικής προέλευσης ηλεκτρική ενέργεια. Σηµαντικό είναι επίσης το µερίδιο του υδρογόνου από ανανεώσιµες µορφές ενέργειας (40% το 2050). Περίπου τρία τέταρτα του υδρογόνου που παράγεται στην Ευρώπη καταλήγουν στον τοµέα των µεταφορών.