W związku z popularyzacją i coraz większym znaczeniem polityki zrównoważonego rozwoju, znaczenia nabiera także zarządzanie dużymi, zurbanizowanymi regionami. Zrównoważone miasta, inteligentne smart cities, które kiedyś stanowiły jedynie wizję przyszłości, dziś stają się standardowym sposobem funkcjonowania w rozwiniętych krajach świata.
Smart cities, czyli miasta określane mianem miast „lepszych” dla otoczenia: dla mieszkańców, środowiska naturalnego, wykorzystujące najnowocześniejsze technologie. Niezbędnym elementem funkcjonowania inteligentnych, wysoko rozwiniętych miast, jest informatyzacja i cyfryzacja kluczowych obszarów funkcjonowania danej społeczności, oraz minimalizowanie negatywnego oddziaływania na środowisko naturalne.
Odpowiedzialne zarządzanie ekologiczne
Stale rosnąca liczba mieszkańców miast oznacza wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną. Zmieniające się potrzeby człowieka oraz zmiana codziennych nawyków, czy zmiana w organizacji pracy, to także rosnąca liczba narzędzi i sprzętów wykorzystywanych każdego dnia. Domy zamieniają się w naszpikowane technologią smart homes. Przyszłość i rozwój miast opiera się na energii, jak również stosowaniu najnowszych dostępnych technologii. Dlatego, aby sprostać nowym wyzwaniom, również sektor energetyki wymagać będzie redefinicji oraz nowego planu.
Zasoby surowców konwencjonalnych są ograniczone, a ich stosowanie powoduje negatywne oddziaływanie na środowisko naturalne, a co za tym idzie – także jakość życia mieszkańców, głównie dużych miast. Z kolei, elektrownie produkujące energię elektryczną, przy wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii, takich jak: wiatr, woda, czy słońce, nie zapewniają w pełni zapotrzebowania na energię, a ich praca wiąże się z warunkami danego obszaru (wiatr, woda, czy słońce są uzależnione od klimatu, pogody, oraz rzeźby terenu). Elektrownie OZE najczęściej powstają w krajach o sprzyjających właściwościach naturalnych (rzeźba terenu, zasoby wodne, itp.) oraz w krajach o bardzo wysokiej świadomości – zarówno wśród władz, jak i wśród społeczeństwa, związanej z zarządzaniem zrównoważonym rozwojem.
Zgodnie z ideą zrównoważonego rozwoju, współczesne pokolenia powinny zadbać o przyszłość kolejnych generacji. Jednym z możliwych rozwiązań jest wykorzystanie energii z elektrowni jądrowej, jako alternatywy dla wysokoemisyjnych elektrowni konwencjonalnych, opartych na wyczerpujących się złożach węgla kamiennego i brunatnego. Rozwiązaniem może być budowanie elektrowni jądrowych, z zastosowaniem kogeneracji (z ang. Combined Heat and Power, CHP), czyli instalacji pozwalających na jednoczesną produkcję energii elektrycznej oraz ciepła. Kogeneracja nie tylko pozwala na pełne wykorzystanie potencjału atomu, ale przede wszystkim, zmniejsza koszty środowiskowe, ekonomiczne, i społeczne, funkcjonowania przedsiębiorstw, w których zostanie zastosowane takie rozwiązanie. Ma to ogromne znaczenie w przypadku firm, które w swojej strategii zarządzania umieszczają za kluczowe zarządzanie odpowiedzialne wobec otoczenia.
Pędzący postindustrializm
We współczesnej gospodarce miasta stanowią centrum życia społecznego, politycznego, i gospodarczego. Rozwój terenów miejskich, wzrost zaludnienia, związany z rosnącym tempem powstawania nowych firm, przedsiębiorstw produkcyjnych, w których ludność ta znajduje miejsca pracy. Wszystko to stało się obecnie trudnym do zatrzymania trendem – obecnie w Europie 80 proc. ludności mieszka w miastach. Są one nie tylko miejscem rozwoju i przestrzenią do życia, ale także centrami powstawania negatywnych skutków szybkiej urbanizacji. To w miastach jest najwyższe zapotrzebowanie, a co za tym idzie, także zużycie energii elektrycznej, oraz emisja dwutlenku węgla wpływająca na zmiany klimatu. Wytwarzanych jest więcej odpadów oraz zanieczyszczeń. Wszystko to stwarza konieczność wypracowania nowych rozwiązań, w zakresie zarządzania takimi jednostkami, jak wielkie aglomeracje miejskie, a także potrzebę wypracowania nowego scenariusza, i wprowadzenia rozwiązań, które zapobiegłyby rozwojowi negatywnego oddziaływania miast na otoczenie.
„Motywacją” dla państw w tym zakresie, jest polityka klimatyczna Unii Europejskiej, która zakłada 40-procentową redukcję emisji CO2 do 2030 r., przez państwa Wspólnoty. Jednocześnie, już od kilkunastu lat, priorytetem w polityce Unii Europejskiej jest zrównoważony rozwój (z ang. sustainable development, sustainability), czyli takie działanie, które zgodnie z definicją sformułowana w 1987 r., przez Światową Komisję Środowiska i Rozwoju, zakłada zaspokajanie potrzeb rozwojowych obecnego społeczeństwa, w taki sposób, aby zapewnić realizację tych samych dążeń następnym pokoleniom. Definicja ta podkreśla także, potrzebę stworzenia w pełni zrównoważonego modelu życia (w tym także społecznego, środowiskowego, i gospodarczego). Co ważne, zrównoważony rozwój uwzględniony został również na gruncie polskiego ustawodawstwa. W Konstytucji RP z 2 kwietnia 1997 r., odnaleźć można zapis dotyczący ochrony środowiska, opartej na zasadzie zrównoważonego rozwoju.
Inteligentne miasta
Jednym z możliwych rozwiązań zarządzania wpływem na środowisko naturalne, zgodnie z ideą zrównoważonego rozwoju, jest realizacja w Polsce koncepcji inteligentnych miast, które dzięki właściwemu podejściu do planowania oraz zarządzania rozwojem, mogą sprzyjać ochronie klimatu. Istnieje obecnie wiele różnorodnych definicji smart cities, dlatego trudno jest wybrać jedną, obowiązującą. Według definicji opisanej w „Smart Cities Study: „International study on the situation of ICT, innovation and Knowledge in cities”, miasto “inteligentne”, to takie, które podejmuje inwestycje w kapitał ludzki i społeczny oraz infrastrukturę komunikacyjną, w celu aktywnego promowania zrównoważonego rozwoju gospodarczego, a także wysokiej jakości życia, w tym mądrego gospodarowania zasobami naturalnymi, przez partycypację obywatelską. Z punktu widzenia niniejszej pracy, smart cities oznaczać będzie miasto odpowiedzialnie zarządzane, wykorzystujące nowe technologie i systemy informatyczne, przy jednoczesnym dbaniu o środowisko, jak również społeczeństwo, w duchu idei zrównoważonego rozwoju.
Na definicję inteligentnego miasta składają się takie czynniki jak: inteligentne zarządzanie, inteligentna ekonomia (w tym wymieniany jest e-biznes i e-handel), inteligentna mobilność (systemy zarządzania transportem, logistyką, komunikacją miejską, ruchem rowerowym, oraz kwestia parkowania), zarządzanie zasobami środowiska, inteligentne zarządzanie energią (inteligentne liczniki, urządzenia wspomagające przechowywanie energii, urządzenia wspierające ograniczenie zużycia energii, racjonalne gospodarowanie energią elektryczną, inteligentne systemy oświetleniowe, wykorzystywanie odnawialnych źródeł energii), wykorzystywanie nowych technologii komunikacyjnych i informacyjnych, jakość i satysfakcja z życia wśród mieszkańców. Kluczowym wyznacznikiem idei smart city, jest posługiwanie się najnowszymi technologiami, we wszystkich obszarach funkcjonowania miasta: w zarządzaniu, w gospodarce, transporcie, edukacji, polityce, oraz komunikacji.
Mobilizacja zasobów
Na podstawie analizy Forum Odpowiedzialnego Biznesu można wskazać kilka obszarów, które stanowią kierunki zrównoważonego rozwoju, dla miast w Polsce. Wymieniane są takie obszary, jak zarządzanie odpadami (ograniczanie ilości produkowanych odpadów, ich segregacja, oraz możliwości recyclingu), kwestia transportu, czyli nie tylko komunikacji miejskiej, ale również sposób poruszania się mieszkańców w obrębie miasta (wykorzystywanie przyjaznych środowisku środków transportu). Kolejnym wyzwaniem dla zrównoważonych miast, jest stałe powiększanie się aglomeracji miejskich, poprzez rozbudowę oraz poszerzanie przedmieść wokół centrów miast. Ograniczone zasoby, a także ich efektywne wykorzystywanie, jest kolejną ważną kwestią – związaną bezpośrednio z sektorem energetyki. Ochrona przyrody i walka z zanieczyszczeniem powietrza w miastach, są nierozerwalnie związane, zarówno z efektywnym wykorzystaniem surowców energetycznych, ale również wykorzystywanych środków transportu. Nie można też zapominać o tzw. niskiej emisji w miastach, która przyczynia się do zanieczyszczenia powietrza. Niska emisja powstaje głównie poprzez ogrzewanie budynków mieszkalnych, za pomocą paliw oraz surowców powodujących emisje do atmosfery szeregu zanieczyszczeń, takich jak: dwutlenek siarki, tlenki azotu, dwutlenek węgla, metali ciężkich, czy tlenku węgla.
Wśród możliwych wariantów postępowania, jakie mogą rozwiązać kwestię zarządzania energetyką w miastach, jest m.in. zmiana wykorzystywanych surowców – z energetyki opartej na surowcach konwencjonalnych, do surowców obojętnych dla środowiska i człowieka. Możliwe jest zastosowanie elektrowni wykorzystujących odnawialne źródła energii, takie jak słońce, wiatr, czy wodę, jednak źródła te nie zapewniają całkowitego zapotrzebowania na energię elektryczną w miastach. Energia pochodząca z odnawialnych źródeł jest uważana za mniej bezpieczną pod kątem stałości dostaw – słońce niezbędne do funkcjonowania elektrowni fotowoltaicznych, świeci tylko w ciągu dnia; z kolei elektrownie wiatrowe działają najefektywniej w nocy.
Innym sposobem na bardziej zrównoważone pozyskiwanie energii elektrycznej, może być wykorzystanie odpadów, bądź biomasy, do produkcji energii. Spalanie odpadów dla celów związanych z produkcją energii, wydają się idealnym rozwiązaniem dla miast. Jak wskazuje analiza przeprowadzona przez Małgorzatę Piaskowską-Silarską: budowa spalarni odpadów, szczególnie z wykorzystaniem kogeneracji, jest pomysłem wartym realizacji, głównie w przypadku większych miast, gdzie zarówno liczba odpadów jest wystarczająco duża, a ich „kaloryczność” odpowiednia do produkcji energii. W przypadku biomasy, z kolei ważny jest przede wszystkim dostęp do surowców. Rzadko w opracowaniach dotyczących zrównoważonych miast pojawia się możliwość wykorzystania energii z atomu.
Energia z atomu
Obecnie w Polsce toczy się dyskusja dotycząca możliwości zastąpienia, wyczerpujących się pokładów węgla kamiennego czy brunatnego. Z kolei wciąż mała liczba elektrowni wodnych, wiatrowych, czy fotowoltaicznych, nie jest w stanie odciążyć krajowego systemu energii. Jednym z rozwiązań może być budowa w Polsce pierwszej elektrowni jądrowej. Inwestycja ta ma za zadanie odciążyć krajowy system energii oraz przyczynić się do produkcji stałego i taniego prądu dla społeczeństwa.
Produkcja energii z atomu jest również bezpieczna dla środowiska, co ma znaczenie szczególnie w dużych miastach, w których już dziś pojawia się problem zanieczyszczenia powietrza oraz smogu. Atom daje nie tylko energię czystą, ale także zapewnia stałe dostawy energii. Aby jeszcze efektywniej móc korzystać z energii atomowej, warto jest rozważyć zastosowanie systemu kogeneracji. Technologia ta zakłada jednoczesną produkcję, zarówno energii elektrycznej, jak i ciepła. Kogeneracja oznacza skojarzoną produkcję energii elektrycznej i ciepła. System oparty na kogeneracji dostarcza oba rodzaje energii w jednym procesie.
Kogeneracja może być oparta na różnych rodzajach surowca. Najczęściej obecnie stosowana jest kogeneracja węgla. Proces ten posiada liczne korzyści, zarówno środowiskowe (efektywne wykorzystanie surowców, redukcję emisji dwutlenku węgla), jak i ekonomiczne (efektywne zarządzanie energią elektryczną i cieplną, ograniczenie kosztów mieszkańców oraz przedsiębiorstw, stabilne dostawy, a przede wszystkim bezpieczeństwo dostaw). Technologie kogeneracyjne już teraz zaspokajają 65 proc. finalnej konsumpcji energii niemieckiego przemysłu.
Obecnie powstają najnowocześniejsze, wydajne reaktory atomowe wysokotemperaturowe ((V)HTR), których głównym zadaniem jest wytwarzanie jednocześnie energii elektrycznej oraz ciepła z atomu. Jak wskazują analizy europejskich ekspertów, jednoczesne wykorzystanie systemu kogeneracji, szczególnie w przemyśle, może wpłynąć na zmniejszenie wykorzystania surowców kopalnych, a także zredukować emisje gazów cieplarnianych (GHG). Na podstawie wstępnych wyników unijnego projektu EUROPAIRS można zauważyć, iż kogeneracja atomowa jest możliwym i wartościowym kierunkiem, w produkcji energii i ciepła. Za stosowaniem systemów kogeneracyjnych przemawiają także zalecenia Unii Europejskiej, w których podkreślane są liczne korzyści dla poprawy efektywności w produkcji energii, w tym także ograniczanie strat w sieci, a takze wpływ na zmniejszenie emisji (głównie gazów cieplarnianych).
W przypadku budowania bardziej zrównoważonych, inteligentnych miast, duże znaczenie ma zastosowany system dostarczania energii. Jeśli dodatkowo zostanie wykorzystany proces kogeneracji, a co za tym idzie produkcja ciepła przy wykorzystaniu tej samej ilości surowca, uda się zrealizować scenariusz efektywnych energetycznie systemów dla aglomeracji smart cities. Pojawia się jednak pytanie, czy tego typy system może rzeczywiście działać prawidłowo i spełniać założone funkcje. Pomysł wykorzystania kogeneracji z atomu jest innowacyjnym rozwiązaniem, a europejski projekt Europairs ma za zadanie ocenić szanse jego realizacji w powszechnym użyciu. Obecnie na świecie funkcjonują już systemy elektrociepłownicze, które dostarczają ciepło do miast, w ramach centralnego ogrzewania oraz w postaci dostarczanej ciepłej wody. Sieci wykorzystujące ciepło oddawane przez elektrownie jądrowe, wykorzystywane są m.in. w Rosji, Szwecji, Szwajcarii, na Węgrzech, oraz w Rumunii, Słowacji, i Czechach.
Scenariusz na przyszłość
Zmniejszanie wpływu na środowisko naturalne, ograniczanie emisji dwutlenku węgla, jak również planowanie odwrócenia obecnego trendu wykorzystywania środowiska, jest szczególnie ważne w kontekście działania firm energetycznych. Poczynania mające na celu ograniczanie wpływu sektora energetycznego, na zmiany klimatu, są podyktowane ogromnym znaczeniem energetyki, ze względu na jej oddziaływanie oraz skalę wpływu. Energetyka jest jednym z tych obszarów zarządzania miastem, który może mieć wpływ na jego rozwój, ale także na oddziaływanie miasta na środowisko. W odniesieniu do sektora energetyki, ważne jest przede wszystkim uwzględnianie technologii „czystych”, tzw. clean energy, czyli technologii pozwalających na wytwarzanie energii elektrycznej, przy jednoczesnym ograniczeniu emisji CO2 do jak najniższego poziomu. Oczywiście, w kontekście budowania smart city nie można zapominać o wykorzystaniu technologii na rzecz zmniejszania zużycia energii, np. poprzez budownictwo pasywne, czy wykorzystywanie energii słonecznej, dzięki szerokiemu zastosowaniu paneli fotowoltaicznych.
Zastosowanie technologii kogeneracji atomowej w miastach, wciąż jest propozycją na przyszłość, pewnego rodzaju możliwym do zrealizowania scenariuszem. Biorąc pod uwagę wszystkie argumenty, można uznać, iż budowa elektrowni jądrowej z systemem jednoczesnego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła, może przyczynić się do budowy zrównoważonych, a jednocześnie inteligentnych miast. Zerowa emisyjność elektrowni, brak wpływu na zmiany klimatu, brak zanieczyszczeń podczas procesu wytwarzania energii, oraz stosunkowo niewielka ilość odpadów poprodukcyjnych – wszystko to przekłada się na pozytywne oddziaływanie na środowisko naturalne.
Nie bez znaczenia jest również opinia publiczna społeczeństwa, względem elektrowni atomowych. W Polsce wciąż większość społeczeństwa z dużą rezerwą podchodzi do kwestii budowy pierwszej elektrowni jądrowej. Jednak odpowiednia edukacja, budowanie świadomości, oraz prezentacja korzyści, jakie nieść może ze sobą kogeneracyjny system wytwarzania energii, może w znaczący sposób zmienić podejście społeczności do atomu. Niższe ceny energii oraz ciepła, czystsze powietrze w miastach, zrównoważony rozwój dla przyszłych pokoleń – to także argumenty, które już teraz mają szansę dotrzeć do świadomości szerszej grupy odbiorców.
Energetyka, jako jeden z kluczowych obszarów funkcjonowania społeczeństwa, ma duży wpływ na stan środowiska naturalnego oraz na rozwój i funkcjonowanie codziennego życia miast. Aby miasta mogły być w pełni energetycznie samowystarczalne, inteligentnie zarządzane, a przede wszystkim zrównoważone, potrzebne jest stabilne i efektywne źródło dostaw energii oraz ciepła. Wydaje się, że czystą i bezpieczną dostawę energii, obecnie może zapewnić miastom właśnie atom, wspomagany przez nowoczesne technologie, jak również innowacyjne rozwiązania w budownictwie, informatyce, i przemyśle, pozwoli zbudować nowe, lepsze, a przede wszystkim przyjazne dla człowieka i środowiska miasta – zrównoważone smart cities.
Magdalena Pachulska