Przemysł energetyczny jest jedną z najważniejszych gałęzi gospodarki, ponieważ decyduje o możliwościach rozwoju pozostałych branż. Bez energii elektrycznej, cieplnej i mechanicznej nie funkcjonowałyby zakłady przemysłowe czy transport. Nie mogłaby się odbywać mechanizacja rolnictwa. Trudno również wyobrazić sobie nasze codzienne życie bez elektryczności czy ogrzewania. Jako odbiorcy energii zazwyczaj postrzegamy ją jako energię użytkową – prąd lub ciepło. Rzadko zastanawiamy się, jakie jest jej pochodzenie, z czego została wytworzona. Tymczasem znanych jest wiele nośników energii.

Energię zgromadzoną we wszystkich zasobach naturalnych nieodnawialnych i odnawialnych określa się mianem energii pierwotnej. Nośnikami energii pierwotnejnośniki energii pierwotnejNośnikami energii pierwotnej są m.in. eksploatowane paliwa kopalne, kopalne pierwiastki promieniotwórcze oraz wiatr, słońce, wody (rzeczne, morskie czy geotermalne). Pozyskana energia pierwotna przetwarzana jest następnie w energię pochodną, którą jest energia elektryczna, cieplna lub mechaniczna.

R24FFGQ7K81HS

Schemat przedstawia łańcuch energetyczny. Energia pierwotna czyli węgiel, gaz ziemny, ropa naftowa, uran, energia słoneczna zamieniana jest na energię wtórną lub końcową czyli koks, brykiet, olej opałowy, benzyna, prąd. To z kolei zamieniane jest na energię użytkową czyli ciepło i światło.

Bilans energetyczny świata i zmiany jego struktury

Zestawienie udziału poszczególnych źródeł energii pierwotnej w ogólnej produkcji energii elektrycznej, cieplnej oraz mechanicznej to bilans energetyczny.

Różne nośniki energii pierwotnej cechują się inną wydajnością i kalorycznością, dlatego w statystykach i zestawieniach porównawczych zapotrzebowania stosuje się przeliczniki energii. W tym celu wykorzystuje się tzw. paliwo umownepaliwo umownepaliwo umowne.

Analiza zestawienia nośników energii pierwotnej w ciągu ostatnich 200 lat ujawnia charakterystyczne trendy.

Do XIX wieku głównym nośnikiem energii pozostawało drewno, cechujące się jednak niewielką kalorycznością. Z chwilą rozpoczęcia się industrializacji konieczne stało się wykorzystanie bardziej wydajnych energetycznie zasobów. Uwagę zwrócono na surowce mineralne. Tak rozpoczęła się era węgla kamiennego, który na kolejne 150 lat stał się głównym źródłem energii mechanicznej i cieplnej.

Równocześnie jednak poszukiwano nowych źródeł energii. Już w połowie XIX wieku zainteresowano się tzw. olejem skalnym, czyli ropą naftową. Pierwsza na świecie kopalnia tego surowca powstała w Bóbrce k. Krosna. Prekursor wydobycia ropy i wytwarzania z niej nafty – Ignacy Łukasiewicz – nie przypuszczał zapewne, jaka rola przypadnie w przyszłości ropie naftowej. Odkrycie zasobnych roponośnych złóż w Ameryce Północnej rozpoczęło sukcesywny wzrost udziału płynnych węglowodorów w bilansie energetycznym świata. Skorelowane to było ze wzrostem wydobycia gazu ziemnego – towarzyszącego często złożom ropy naftowej.

Około 1955 roku łączny udział ropy naftowej i gazu zdeklasował węgiel kamienny. Znaczenie węgla stopniowo zaczęło maleć. Tendencja ta uległa niewielkiej zmianie na początku XXI wieku, głównie za sprawą intensywnego wydobycia w Chinach. W 2024 roku węgiel stanowił około 25% energii pierwotnej.

R14HCRDHSZOGK

Zdjęcie przedstawia elektrownię. Na pierwszym planie znajduje się płaski zielony teren z paroma drzewami. Dalej są dymiące kominy oraz budynek elektrowni.

W bilansie energetycznym od połowy XX wieku najważniejszym nośnikiem energii pozostaje ropa naftowa. Po chwilowym spadku znaczenia w latach 70. XX wieku, spowodowanym kryzysem energetycznym, udział ropy naftowej w bilansie energii pierwotnej wynosił w 2024 r. 30%, a gazu ziemnego 22%.

Niewielkie znaczenie w globalnym bilansie przypada pierwiastkom promieniotwórczym – surowcom elektrowni atomowych. Jeszcze w latach 70. XX wieku uważano ten nośnik energii pierwotnej za przyszłość energetyczną świata, wieszcząc jej dynamiczny rozwój. Prognozy te nie spełniły się jednak i aktualny udział (2024 r.) wynosi zaledwie 3,7%. Przyczyną są przede wysokie koszty budowy elektrowni atomowych. Do spadku zainteresowania energetyką atomową przyczyniły się również awarie tego typu elektrowni. Do najbardziej spektakularnych należą katastrofa elektrowni w CzarnobyluCzarnobylCzarnobylu w 1986 roku oraz awaria elektrowni FukushimaFukushimaFukushima w 2011 roku. 

Prognozy zmian bilansu energetycznego

Małe znaczenie mają w globalnej strukturze energii pierwotnej źródła odnawialne – woda, wiatr czy słońce. Wydaje się jednak, że to od nich zależeć będzie przyszłość zarówno gospodarki, jak i środowiska przyrodniczego. Bez wzrostu ich udziału i zastąpienia przez nie paliw kopalnych nie będzie możliwy zrównoważony rozwójrozwój zrównoważonyzrównoważony rozwój świata. Obecnie duże znaczenie w globalnej strukturze energii elektrycznej mają konwencjonalne źródła energii, tj. węgiel kamienny, ropa naftowa, gaz ziemny, jednak szacuje się, że w roku 2050 udział energii pierwotnej z OZE będzie stanowić około 70%.

Ryc. Struktura zużycia energii pierwotnej w roku 2020 oraz prognoza na rok 2030, 2040 i 2050.

Indeks górny Źródła:^Źródła:Indeks górny IRENA (2023) Indeks górny koniec^{IRENA (2023)}Indeks górny ,^,Indeks górny World Energy Transitions Outlook 2023 Indeks górny koniec^{World Energy Transitions Outlook 2023}Indeks górny , licencja Indeks górny koniec^{, licencja}Indeks górny CC BY 3.0, IGO Indeks górny koniec^{CC BY 3.0, IGO}Indeks górny .^.Indeks górny BloombergNEF (2025) Indeks górny koniec^{BloombergNEF (2025)}Indeks górny ,^,Indeks górny New Energy Outlook 2025 – Executive Summary Indeks górny koniec^{New Energy Outlook 2025 – Executive Summary}Indeks górny , © Bloomberg L.P. Indeks górny koniec^{, © Bloomberg L.P.}Indeks górny Wartości przedstawiają interpretację publicznie dostępnych informacji z powyższych źródeł. Indeks górny koniec^{Wartości przedstawiają interpretację publicznie dostępnych informacji z powyższych źródeł.}

Zróżnicowanie produkcji energii pierwotnej

Na wykorzystanie różnych źródeł energii pierwotnej w poszczególnych krajach wpływa szeregu uwarunkowań, między innymi:

• wielkość zasobów surowców energetycznych – w krajach mających dostęp do bazy surowcowej wykorzystuje się konwencjonalne źródła energii do wytwarzania energii elektrycznej,

• cechy środowiska przyrodniczego (nasłonecznienie, siła wiatru, spadek rzek itp.) – w miejscach występowania dogodnych warunków przyrodniczych wykorzystuje się OZE do produkcji energii elektrycznej,

• zasoby kapitałowe – bogate państwa mogą sobie pozwolić na budowę np. elektrowni atomowych, a krajów uboższych (nawet posiadających na swoim terytorium zasoby uranu) na to nie stać,

• podejście do kwestii ekologicznych – w krajach wysoko rozwiniętych istnieje większa świadomość presji środowiskowej, a w związku z tym odchodzi się od konwencjonalnych źródeł energii na rzecz OZE,

• struktura gospodarki i wielkość zapotrzebowania (np. jej energochłonności),

• polityka energetyczna w poszczególnych krajach.

Wzrost zużycia energii na świecie

Zużycie energii nieustannie rośnie. Odpowiadają za to przede wszystkim gospodarki dynamicznie rozwijające się (doganiające kraje wysoko rozwinięte), np.: Chiny, Indie, Brazylia i Indonezja. Może to stwarzać zagrożenie dla środowiska przyrodniczego, ponieważ nadal, mimo podejmowanych wysiłków, nie opracowano wydajnej i bezinwazyjnej metody generowania energii. Głównym źródłem energii jest przede wszystkim spalanie paliw kopalnych (węgla kamiennego i brunatnego, gazu ziemnego, oleju opałowego), które łącznie stanowią ponad 80% energii ogółem. Pozostałą część stanowią źródła niskoemisyjne – energia jądrowa i odnawialne źródła energii.

Do najbardziej energochłonnych gałęzi przemysłu należą:

• górnictwo węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego oraz minerałów metalicznych i niemetalicznych,

• budownictwo ciężkie i inżynieryjne,

• produkcja żywności, napojów i wyrobów tytoniowych,

• produkcja masy papierniczej i papieru,

• produkcja substancji chemicznych nieorganicznych i organicznych,

• rafinacja ropy naftowej,

• produkcja żelaza i stali, metali nieżelaznych,

• produkcja szkła, cementu, wapna, gipsu,

• produkcja środków farmaceutycznych i produktów lakierniczych,

• przemysł maszynowy, elektroniczny, elektryczny.

RCPT7BEHZ2C3D

Wykres kołowy przedstawia zużycie energii elektrycznej w poszczególnych działach gospodarki na świecie w 2022 roku. Według niego gospodarka mieszkaniowa pochłonęła 27% gospodarki na świecie w 2019 roku, transport 2%, handel i sługi 21%, przemysł 42%, a pozostałe zużycie wyniosło 8%.

Najwyższe zapotrzebowanie na energię, mierzone jej zużyciem na osobę, występuje m.in. w: Kanadzie, Stanach Zjednoczonych, krajach skandynawskich (zwłaszcza Islandii) i krajach Półwyspu Arabskiego o wysokim poziomie rozwoju technologicznego i społecznego. Z kolei najmniejszym zużyciem charakteryzują się kraje środkowej i wschodniej Afryki.

Światowe zaopatrzenie w energię pierwotną różni się od światowego zużycia energii końcowej, ponieważ znaczna część pozyskiwanej energii jest tracona podczas procesu jej przekształcania w użyteczne formy. Przykładowo – ropa naftowa wydobywana ze złóż musi zostać przetransportowana do rafinerii, gdzie jest przetwarzana na benzynę. Następnie trafia do stacji benzynowych, dzięki czemu może być używana np. w samochodach czy w autobusach.

Skutki rosnącego zużycia energii

Rosnące zużycie energii przynosi szereg pośrednich i bezpośrednich skutków dla środowiska, człowieka i gospodarki. Są one związane zarówno ze zwiększającym się pozyskiwaniem surowców energetycznych, jak i ich wykorzystywaniem do produkcji energii. Zaliczyć do nich można:

• wyczerpywanie złóż paliw kopalnych i związaną z tym eksploatację trudniej dostępnych zasobów, co wiąże się ze wzrostem kosztochłonności wydobycia,

• emisję zanieczyszczeń pyłowych i gazowych, powstających podczas spalania paliw kopalnych, powodujących zanieczyszczenie powietrza oraz wpływających na zwiększenie efektu cieplarnianego i wzrost temperatury powietrza,

• degradację środowiska (gleb, roślinności, lasów, wód powierzchniowych i podziemnych) wywołaną powierzchniową i podziemną eksploatacją surowców energetycznych,

• utratę przejętej przez korporacje wydobywcze ziemi, zamieszkiwanej dotąd przez lokalne społeczności, często o unikatowej kulturze i tradycji,

• poszukiwanie alternatywnych, odnawialnych źródeł energii.

Przewiduje się, że dalsza eksploatacja złóż paliw kopalnych spowoduje wyraźny wzrost cen nośników energii. Jest to powiązane z wyczerpywaniem złóż i dotyczy przede wszystkim energii uzyskiwanej ze spalania węgla kamiennego i brunatnego oraz ropy naftowej. Na skutek intensywnej eksploatacji węgla kamiennego po II wojnie światowej niektóre złoża, np. w Europie Zachodniej, zostały niemal całkowicie wyeksploatowane. Dziś zasoby potrzebne w konwencjonalnych źródłach energii są znacznie ograniczone. W wielu miejscach pozostały co prawda jeszcze dość znaczne ich ilości, ale występujące w trudnych warunkach geologiczno‑górniczych. Ich eksploatacja stwarza zagrożenie tąpnięciami, wybuchami i innymi katastrofami górniczymi. Szacuje się, że możliwa jest jeszcze eksploatacja około 1800 mld ton, jednak tylko 910 mld będzie można pozyskać bez wielkich nakładów finansowych.

Podobnie jest ze złożami ropy naftowej. Ropo- i gazonośny basen Morza Północnego wykazuje spadek wydobycia ropy naftowej. Znaczne ubytki zasobów występują w Stanach Zjednoczonych, które są największym konsumentem ropy naftowej. Znaczna część nowo odkrywanych złóż znajduje się w warunkach podnoszących koszty wydobycia, np. w głębiej położonych częściach basenów morskich, poniżej 3000 metrów. Przeciwdziałanie tym trudnościom eksploatacji w rezultacie podnosi cenę surowców, a w efekcie uzyskiwanej z nich energii. W pewnym momencie może się jednak okazać, że ilość energii niezbędna do wydobycia jest większa niż ta uzyskana ze złoża i ten sposób pozyskiwania surowców energetycznych stanie się nieopłacalny. Przy obecnej wielkości wydobycia szacowana wystarczalność złóż węgla kamiennego i brunatnego wynosi 139 lat, ropy naftowej – 56 lat, a gazu ziemnego – 49 lat.

R1JEQK7HN98NE

Zdjęcie przedstawia platformę wiertniczą Deepsea Delta firmy Odfjell Drilling na Morzu Północnym. Platforma umieszczona jest na grubych, czerwonych palach wbitych w dno morza. Jest rozległa, w górę w centralnej części wystaje z niej duży stalowy maszt, który otaczają wysokie dźwigi. Dookoła platformy znajduje się woda z falami.

Eksploatowanie coraz uboższych złóż paliw kopalnych powoduje, że pod wydobycie trzeba przeznaczać jeszcze większe tereny. Ma to katastrofalne skutki dla środowiska, ponieważ górnictwo należy do najbardziej szkodliwych dla przyrody dziedzin gospodarki. Powoduje zniszczenie środowiska, szczególnie zaawansowane w przypadku kopalni odkrywkowych i eksploatacji łupków bitumicznych, wpływa negatywnie na gleby (np. odwadniając je), wody (np. obniżając naturalny poziom wód podziemnych), powietrze (np. zanieczyszczając je produktami ze spalania surowców) i całe ekosystemy.

R3E1EPMGFRFEN

Zdjęcie z lotu ptaka przedstawia teren przekształcony wskutek eksploatacji łupków bitumicznych w Wyoming w USA. Jest to płaski monotonny teren w kolorze brązowym. Gdzieniegdzie widać jaśniejsze drogi.

Wiąże się także z utratą ziemi przez lokalną ludność, która na danym terenie prowadziła uprawę roli lub hodowlę zwierząt. Stąd też niekiedy pojawia się opór lokalnych społeczności wobec zawłaszczania ich ziemi przez korporacje. Jeśli jednak popyt na surowce energetyczne będzie rósł w dotychczasowym tempie, coraz więcej rejonów zostanie nieodwracalnie zniszczonych i coraz więcej społeczności będzie usuwanych ze swoich terenów, a ich tożsamość kulturowa ulegnie zapomnieniu.

Długoletnie badania jednoznacznie wskazują, że produkcja i zużycie energii są jednymi z głównych przyczyn zanieczyszczenia powietrza. Produkcja energii z paliw kopalnych odbywa się poprzez ich spalanie. W trakcie tego procesu uwalniane są zanieczyszczenia pyłowe i gazowe (tlenek węgla(IV), tlenek węgla(II), pyły, węglowodory i in.), z których znaczna część przyczynia się do zwiększenia efektu cieplarnianego, a tym samym globalnych zmian temperatury. Szacuje się, że produkcja energii z paliw kopalnych odpowiada za ok. 70% światowych emisji gazów cieplarnianych. Do największych emitentów zanieczyszczeń, zwłaszcza tlenku węgla(IV), należą: Chiny, Stany Zjednoczone, Indie.w 2024/2025 r., odpowiadające za ok. 50% globalnych emisji.

W celu zapobiegania zagrożeniom związanym z rosnącym zużyciem energii konieczne jest zwiększenie efektywności energetycznej, zmiana źródeł oraz inwestowanie w nowoczesne, energooszczędne technologie. Do tego konieczna jest jednak zmiana polityk energetycznych oraz ekonomicznych poszczególnych państw, czego przykładem w UE są pakiety „Fit for 55” (cel: -55% emisji CO₂ do 2030 r.) i REPowerEU (2022 r., przyspieszenie OZE do 45%, redukcja zużycia energii o 13%). W Unii Europejskiej zachodzą takie zmiany, czego przykładem może być wymóg wspólnoty dotyczący oznaczeń energetycznych na sprzęcie AGD. Bez zmian w polityce ropa naftowa, węgiel i gaz pozostaną podstawą rosnącego zużycia energii, mimo rozwoju odnawialnych źródeł energii. Jest to o tyle niebezpieczne, że prognozowany, rosnący popyt na energię przy zachowaniu obecnego modelu wytwarzania wiąże się ze znacznym wzrostem emisji CO₂ do atmosfery.

Wyczerpujące się źródła surowców energetycznych oraz wzrost świadomości zagrożeń związanych z wpływem energetyki konwencjonalnej na zmiany klimatu skierowały zainteresowanie społeczności międzynarodowej ku odnawialnym źródłom energii (OZE). Takimi źródłami są: energia słoneczna, wiatr, woda (rzeki, pływy i fale morskie), a także biomasa, biogaz oraz biopłyny. Do energii odnawialnej zalicza się również ciepło pozyskane z ziemi (energia geotermalna), powietrza (energia aerotermalna), wody (energia hydrotermalna) oraz spalania biomasy.