KLIF SENEKI, GRANICE ROZWOJU, POLSKIE AI I POLSKA SUWERENNOŚĆ CYFROWA

Dlaczego energia jest ograniczeniem?

Do napisania tego postu skłoniły mnie moje dwie ostatnie lektury. „W Polsce, czyli wszędzie: rzecz o upadku i przyszłości świata” Edwina Bendyka oraz „Dlaczego narody przegrywają” Darona Acemoglu i Robinsona Jamesa, do których lektury bardzo zachęcam.

Dyskusja o AI i polskiej suwerenności cyfrowej nie uwzględnia twardych praw fizyki – w tym zdolności do pozyskiwania energii. Z lipcowym dokumentem Białego Domu „America’s AI Action Plan” – stawiającym m.in. na przyspieszenie innowacji i rozbudowę amerykańskiej infrastruktury AI – warto zestawić pytanie: gdzie w tym wyścigu jest Polska i co nas realnie ogranicza? Wbrew pozorom, wąskim gardłem nie musi być wyłącznie liczba GPU, ale przede wszystkim ilość i jakość (dyspozycyjność) energii, jaką jesteśmy w stanie wytworzyć i dostarczyć zgodnie z prawami termodynamiki.

Dodatkowe informacje -> Americas-AI-Action-Plan.pdf

Tezą, którą chcę uzasadnić, jest zależność materialnego wzrostu państw (Polski) – w tym rozwój AI – od dostępności energii netto wysokiej jakości. Kluczowym wskaźnikiem jest tu EROEI (Energy Return on Energy Invested), czyli zwrot energii wobec energii zainwestowanej w jej pozyskanie i dostarczenie.

Co to jest klif Seneki?

Najogólniejszym ujęciem bariery wzrostu, którą moim zdaniem właśnie napotykamy, jest pojęcie klifu Seneki – wprowadzone w 2017 roku przez włoskiego naukowca Ugo Bardiego – odnosi się do rosnącej złożoności systemu (cywilizacji) i oznacza moment, w którym niemożliwy jest już dalszy wzrost złożoności strukturalnej i funkcjonalnej. Barierą rozwoju stają się niemożliwe do ominięcia prawa fizyki i biologii. Przejawem zbliżania się do klifu Seneki, według Ugo Bardiego, są kryzys klimatyczny, upadek ekosystemów, rosnący koszt pozyskania energii i strategicznych surowców.

Warto dodać, że odległość od klifu jest różna w różnych krajach. Wpływa na to właśnie stopień złożoności ich systemów społecznych, dostępność energii i innych zasobów. Do klifu Seneki nawiązuje mniej ogólne pojęcie klifu energetycznego, czyli punktu, w którym nie da już produkować więcej energii wysokiej jakości, koniecznej do utrzymania złożonych struktur państwa i ich rozwoju.

Jaki jest związek EROEI ze złożonością społeczeństwa?

W miarę spadku EROEI zbliżamy się do tzw. „net energy cliff” – nieliniowego progu, gdzie niewielkie pogorszenie zwrotu energii dramatycznie zmniejsza energię netto pozostającą dla reszty gospodarki (transport, zdrowie, edukacja, badania – dziś także centra danych i AI).

Jakie znaczenie ma EROEI w praktyce (Hall, Murphy, Tainter i in.)?

Na podstawie badań nad „net energy” można przyjąć heurystyczne progi:

• ~3:1 – okolice biologicznego przetrwania (bez „nadwyżki” na złożone instytucje).
• ~5–7:1 – możliwe są podstawowe instytucje i lokalna organizacja.
• ≥~10:1 – bezpieczne utrzymanie gospodarki przemysłowej (transport, edukacja, zdrowie, infrastruktura cyfrowa).
• ~15–20:1+ – istotna przestrzeń na innowacje, badania i amortyzację szoków.

Te wartości to heurystyki wynikające z wielu prac Halla/Murphy’ego/Taintera oraz analiz, w których widać znaczne zwiększenie korzyści społecznych powyżej progu ~20:1.

Według Edwina Bendyka EROEI w późnym PRL wartości EROEI wynosił tylko ~5:1 i to właśnie było powodem upadku gospodarki Polski Ludowej.

Więcej informacji -> EROI of different fuels and the implications for society

Czym jest EROEI i jak zmieniał się w czasie?

EROEI to stosunek energii uzyskanej do energii włożonej. Historycznie dla paliw kopalnych był wysoki, ale maleje wraz z wyczerpywaniem „najłatwiejszych” złóż i rosnącą złożonością łańcuchów energetycznych.

• Węgiel – analizy EROEI dla technologii wytwarzania energii elektrycznej z węgla (po stronie „elektrycznej”) pokazują wartości rzędu ~30–35:1 przy wąskich granicach systemu (bez pełnego buforowania systemowego). Różnice wartości wynikają z przyjętej metodologii (m.in. czy liczymy tylko wydobycie/transport i sam blok, czy także sieć, rezerwy, magazynowanie, wycofywanie z użycia źródeł energii z uwagi na ich zużycie). Jednak faktyczne EROEI (energia do wykorzystania) może być znacznie niższe i w skrajnych przypadkach w niektórych krajach spadać nawet do wartości rzędu ~3,5:1.

Dodatkowe informacje -> Energy intensities, EROIs, and energy payback times of electricity generating power plants

• Ropa – długookresowe badania dla USA potwierdzają spadek EROEI ropy/gazu z wartości dziesiątek:1 do ~5–15:1 (zależnie od segmentu: odkrycia vs. produkcja).

Dodatkowe informacje -> A New Long Term Assessment of Energy Return on Investment (EROI) for U.S. Oil and Gas Discovery and Production

Uwaga: EROEI liczone „u źródła” (surowiec) jest wyższe niż EROEI „na etapie użytecznym” (po wszystkich konwersjach). To drugie jest bardziej adekwatne dla oceny, ile energii realnie zostaje „na gospodarkę”.

Dodatkowe informacje –> Energy Return on Investment of Major Energy Carriers: Review and Harmonization

Jeśli mielibyśmy się odnieść do Polski, to nie ma jednolitej, oficjalnej tabeli EROEI całej gospodarki (EROI_SOC) dla poszczególnych krajów UE. Wiemy natomiast, że kraje o dużym udziale hydro/atomu osiągają zwykle wyższe EROEI systemowe niż te o miksie zdominowanym przez paliwa stałe. W Polsce historycznie istotna część miksu energetycznego opierała się na węglu, co – po uwzględnieniu sprawności bloków i kosztów systemowych – obniża „bufor energii netto” względem państw z wysokim udziałem źródeł o wysokim EROEI i dyspozycyjnych.

Więcej informacji -> EROI of different fuels and the implications for society

Czy można określić EROEI dla gospodarek jako całości?

Ponieważ kraje korzystają z miksu źródeł energii, używa się uogólnienia EROEI społecznego (EROI_SOC). W literaturze dla państw rozwiniętych spotyka się przedziały rzędu ~10–30:1, ale wynik silnie zależy od granic systemu i sposobu ujęcia importu/eksportu energii, strat, rezerw mocy czy magazynowania. Im większy udział źródeł o wysokim EROEI i dyspozycyjności (hydroelektrownie, elektrownie atomowe), tym większa „poduszka” na utrzymanie złożonych instytucji.

Więcej informacji -> EROI of different fuels and the implications for society

Czy Polska znajduje się na granicy „klifu energetycznego”?

Dla gospodarki z rosnącym zapotrzebowaniem na moc dyspozycyjną 24/7 (przemysł, cyfryzacja, centra danych) jakość energii (EROEI, dyspozycyjność, straty konwersji) staje się czynnikiem krytycznym. Gdy tempo przyrostu energii netto nie nadąża za potrzebami utrzymania złożoności, narasta ryzyko „ściskania” przestrzeni dla wzrostu i innowacji – szybciej niż sugerowałaby sama suma MWh.

Więcej informacji -> Energy Return on Investment of Major Energy Carriers: Review and Harmonization

Czego potrzebują AI i centra danych? Głód energii wysokiej jakości.

IEA (International Energy Agency) szacuje, że globalne zużycie prądu przez centra danych podwoi się do ok. 945 TWh w 2030 r. (blisko 3% światowej konsumpcji) – a AI jest głównym motorem tego wzrostu. Goldman Sachs prognozuje wzrost zapotrzebowania mocy centrów danych do 2030 r. nawet o ~165% vs 2023, a do 2027 r. popyt na moc może wzrosnąć o ~50%. To zapotrzebowanie dotyczy energii dyspozycyjnej (kiedy trenujemy/inferencja), nie tylko „zielonych MWh” w ujęciu rocznym.

Warto wspomnieć, że Microsoft podpisał umowę z firmą Constellation Energy, właścicielem elektrowni jądrowej Three Mile Island, na mocy której od 2028 roku przez 20 lat cała produkowana energia wykorzystywana będzie wyłącznie do zasilania centrów danych Microsoftu.

Więcej informacji -> Energy demand from AI

Więcej informacji -> Business Insider PL – „AI kontra prąd…”, sierpień 2025. AI kontra prąd. Rachunki za energię stają się zakładnikiem wojny big techu z energetyką

Więcej informacji -> CRN, wrzesień 2024 -> Microsoft ożywi elektrownię atomową do zasilania AI

Co napędza wzrost, konkurencyjność i innowacje?

Rzeczywistym „paliwem” dla badań, skalowania i wdrożeń AI jest tania, masowa i dyspozycyjna energia o wysokim EROEI. Dopiero przy poziomach ~15–20:1 tworzy się wyraźna przestrzeń na dynamiczny rozwój dziedzin high-tech oraz bufor na wstrząsy (energetyczne/klimatyczne/podażowe).

Więcej informacji -> EROI of different fuels and the implications for society

Jakie są wnioski dla Polski? Priorytety na dekadę.

Kierunek: szybkie zwiększanie udziału źródeł o wysokim EROEI i dyspozycyjności – przede wszystkim atom i hydro – uzupełnionych przez wiatr (on/offshore) i OZE powiązane z magazynowaniem/DSR oraz modernizacją sieci. Na dziś oficjalny harmonogram przewiduje uruchomienie pierwszego bloku jądrowego w 2036 r. (Lubiatowo-Kopalino). To późno, ale wciąż w oknie, by zasilić falę centrów danych i przemysłu 4.0 po 2030 r., pod warunkiem równoległego odblokowania wiatru onshore, rozbudowy sieci i przyspieszenia mocy dyspozycyjnych na lata przejściowe.

Więcej informacji -> Poland and U.S. Sign Bridge Agreement for First Nuclear Power Plant

Uwagi:

• Etap pomiaru: EROEI bywa raportowane „u źródła”, „na etapie końcowym” (final energy) lub „na etapie użytecznym” (po wszystkich konwersjach/stratach). Im bliżej „użytecznym”, tym zwykle niższy EROEI – i tym bardziej adekwatny dla planowania gospodarczego.

Więcej informacji -> Poland and U.S. Sign Bridge Agreement for First Nuclear Power Plant

• Granice systemu: Czy doliczamy magazynowanie i rezerwy mocy (ważne dla źródeł zmiennych), sieć, budowę/wycofywanie z użytku? To potrafi przesunąć wynik o wielokrotności. Dlatego w tekście operuję zakresami i trendami, a nie jedną liczbą.

Więcej informacji -> Energy intensities, EROIs, and energy payback times of electricity generating power plants

Więcej informacji -> W Polsce błyskawicznie rośnie nowy przemysł energochłonny

Jeśli chcesz porozmawiać o swoim systemie IT skontaktuj się z nami.

• Paulina Śrama, tel.: +48 605 586 507,  email: paulina.srama@upgreat.com.pl
• Michalina Puzanów, tel.: +48 667 752 750, email: michalina.puzanow@upgreat.com.pl

lub jeśli wolisz skorzystaj formularza na naszej stronie -> Kontakt | Upgreat