Japonia zwróciła uwagę na innowacyjną formę energii odnawialnej, uruchamiając pierwszą na świecie elektrownię osmotyczną – obiekt, który wytwarza energię elektryczną z naturalnego mieszania się wody morskiej i słodkiej. W sierpniu 2025 roku nadmorskie miasto Fukuoka stało się siedzibą tego pionierskiego projektu „niebieskiej energii”, który wykorzystuje osmozę (przemieszczanie się wody przez membranę) do produkcji czystej energii przez całą dobę. Elektrownia w Fukuoce to kamień milowy zarówno dla japońskiego sektora energetycznego, jak i globalnych dążeń do zrównoważonej energii, obiecując stabilne, odporne na warunki pogodowe źródło prądu w kraju dążącym do neutralności węglowej do 2050 roku. Niniejszy raport zagłębia się w to, jak działa energia osmotyczna, przedstawia szczegóły nowej japońskiej elektrowni (lokalizacja, moc, finansowanie, partnerzy), opinie i cytaty ekspertów oraz znaczenie tego rozwoju dla japońskiej strategii odnawialnej i przyszłości zielonej energii na świecie.
Czym jest energia osmotyczna i jak działa?
Energia osmotyczna – często nazywana „niebieską energią” lub energią gradientu zasolenia – wykorzystuje naturalny proces osmozy do wytwarzania energii elektrycznej. Osmoza zachodzi, gdy woda przemieszcza się przez półprzepuszczalną membranę z roztworu o niskim zasoleniu do roztworu o wysokim zasoleniu, dążąc do wyrównania stężenia soli theguardian.com. W praktyce wyobraź sobie, że po jednej stronie specjalnej membrany znajduje się słodka woda, a po drugiej słona. Ponieważ membrana blokuje sól, ale przepuszcza wodę, słodka woda przepływa na bardziej zasoloną stronę, zwiększając ciśnienie po stronie słonej wody theguardian.com. Elektrownie osmotyczne wykorzystują tę różnicę ciśnień do napędzania turbiny połączonej z generatorem, podobnie jak ciśnienie pary może napędzać turbinę w tradycyjnej elektrowni theguardian.com.
W japońskim zakładzie w Fukuoce zasada ta jest wdrażana przy użyciu dwóch źródeł wody: skoncentrowanej wody morskiej oraz świeżej wody (w rzeczywistości oczyszczonych ścieków), oddzielonych membraną zerocarbonacademy.com, zmescience.com. Woda morska jest lekko sprężana, a gdy osmoza przeciąga świeżą wodę przez membranę do słonej wody, objętość i ciśnienie po stronie słonej wody wzrastają theguardian.com, renewableinstitute.org. Zakład kieruje ten sprężony przepływ przez turbina hydrauliczna, przekształcając energię mieszania wody w ruch mechaniczny, a następnie w energię elektryczną zerocarbonacademy.com, aa.com.tr. Proces ten nie emituje dwutlenku węgla i wykorzystuje jedynie naturalną tendencję mieszania się wody słodkiej i słonej. Co istotne, zakład w Fukuoce wykorzystuje solankę pozostałą po odsalaniu jako źródło wody słonej – dzięki czemu jest ona wyjątkowo słona – oraz oczyszczoną wodę ściekową jako źródło wody słodkiej zerocarbonacademy.com, zmescience.com. Eksperci podkreślają, że użycie tak skoncentrowanej solanki zwiększa gradient zasolenia i podnosi ilość dostępnej energii zmescience.com. W istocie zakład zamienia to, co byłoby strumieniami odpadów (solanka z odsalania i ścieki), w paliwo do produkcji energii, co jest sprytnym rozwiązaniem poprawiającym efektywność i zrównoważony rozwój.Pionierska elektrownia osmotyczna w Fukuoce w Japonii
Urzędnicy podczas ceremonii otwarcia elektrowni osmotycznej w Fukuoce 5 sierpnia 2025 roku. Na banerze widnieje napis „Osmotyczna Elektrownia – Ceremonia Rozpoczęcia Działalności” po japońsku.
Nowa japońska elektrownia osmotyczna oficjalnie rozpoczęła działalność 5 sierpnia 2025 roku w prefekturze Fukuoka, na południowo-zachodniej wyspie Kyushu en.wikipedia.org, sj.jst.go.jp. Obiekt znajduje się w Uminonakamichi Nata Seawater Desalination Center (nazywanym „Mamizu Pia”) na obrzeżach miasta Fukuoka kyowa-kk.co.jp. Projekt został opracowany wspólnie przez Fukuoka District Waterworks Agency (zarządzającą regionalnym zaopatrzeniem w wodę), miasto Fukuoka oraz lokalną firmę inżynieryjną (Kyowa Corporation) jako demonstracja energii osmotycznej w skali praktycznej kyowa-kk.co.jp. Przy koszcie budowy około 700 milionów jenów (około 5 milionów dolarów), elektrownia stanowi znaczącą inwestycję w technologię odnawialną nowej generacji en.wikipedia.org, fukuoka-now.com. Jest to pierwsza w Azji elektrownia osmotyczna i dopiero druga na świecie, która osiągnęła ciągłą pracę – pierwsza była mniejsza elektrownia w Danii, uruchomiona w 2023 roku zerocarbonacademy.com, theguardian.com.
Kluczowe parametry techniczne elektrowni osmotycznej w Fukuoce podkreślają jej pilotażowy charakter. Instalacja ma moc netto około 110 kW, co pozwala na wyprodukowanie około 880 000 kilowatogodzin energii elektrycznej rocznie kyowa-kk.co.jp, aa.com.tr. Taka roczna produkcja jest umiarkowana – to ilość energii wystarczająca dla 220–290 japońskich gospodarstw domowych, według różnych szacunków zerocarbonacademy.com, gizmodo.com. (Zakres ten wynika z różnych założeń dotyczących zużycia energii przez gospodarstwa domowe; elektrownia wytwarza energię dla około 220 przeciętnych domów według jednej miary zerocarbonacademy.com, lub nawet do 290 domów przy niższym założeniu zużycia gizmodo.com.) Choć to niewiele w porównaniu z konwencjonalnymi elektrowniami, ta moc jest godna uwagi, biorąc pod uwagę, że wykorzystuje jedynie mieszanie wody słodkiej i słonej jako paliwo. Co istotne, energia elektryczna z elektrowni będzie wykorzystywana na miejscu do zasilania stacji odsalania, która dostarcza wodę pitną do miasta Fukuoka i okolicznych terenów zerocarbonacademy.com, aa.com.tr. Innymi słowy, energia osmotyczna bezpośrednio wesprze lokalną infrastrukturę wodną – to trafna synergia, ponieważ stacja odsalania z kolei dostarcza solankę, której potrzebuje generator osmotyczny.
Urzędnicy odpowiedzialni za projekt podkreślili, że energia osmotyczna oferuje stabilne i ciągłe źródło energii odnawialnej. W przeciwieństwie do paneli słonecznych czy turbin wiatrowych, które zależą od pogody i pory dnia, elektrownia osmotyczna może działać 24/7, o ile ma stały dopływ słodkiej i słonej wody gizmodo.com, aa.com.tr. „To nowej generacji odnawialne źródło energii, które nie jest zależne od pogody ani pory dnia i nie emituje dwutlenku węgla” – stwierdziła Agencja Wodociągowa Okręgu Fukuoka aa.com.tr. Ta całodobowa niezawodność jest głównym powodem, dla którego Japonia uważa tę technologię za atrakcyjną, mimo że jest ona na wczesnym etapie rozwoju. Produkcja elektrowni w Fukuoce (choć niewielka) jest również porównywana pod względem wydajności: generuje ona mniej więcej tyle samo energii rocznie, co dwa boiska piłkarskie paneli słonecznych, jednak robi to nieprzerwanie, zarówno w dzień, jak i w nocy kyowa-kk.co.jp, zmescience.com. Jeśli elektrownia sprawdzi się dobrze, lokalne władze mają nadzieję zwiększyć skalę tej technologii w przyszłości, a nawet powielać ją w innych miejscach. „Czuję się zaszczycony, że udało nam się wdrożyć to rozwiązanie w praktyce. Mam nadzieję, że rozprzestrzeni się ono nie tylko w Japonii, ale na całym świecie” – powiedział Akihiko Tanioka, profesor emeritus i pionier energii osmotycznej, który był wyraźnie wzruszony podczas ceremonii otwarcia w Fukuoce sj.jst.go.jp, zmescience.com.Finansowanie i partnerzy: Około 700 milionów jenów, które kosztował projekt, zostało pokryte przez Fukuoka District Waterworks Agency przy wsparciu miasta Fukuoka en.wikipedia.org, fukuoka-now.com. Jest to de facto inwestycja w infrastrukturę publiczną, mająca na celu zarówno innowacje energetyczne, jak i działania na rzecz klimatu. Kluczowa dla realizacji projektu była współpraca techniczna – technologia membranowa będąca sercem instalacji prawdopodobnie skorzystała z wiedzy japońskich firm materiałowych. (Na przykład japońska firma Toyobo Co. opracowała zaawansowane membrany kapilarne do wytwarzania energii osmotycznej i dostarczyła je do pierwszego na świecie pilotażowego projektu w Danii toyobo-global.com. Donosi się, że podobne membrany Toyobo są wykorzystywane do zapewnienia wydajnego przepływu wody w obiekcie w Fukuoce, choć oficjalne szczegóły dotyczące dostawców nie są powszechnie dostępne.) Inżynieria i budowa zostały zrealizowane we współpracy z Kyowa Kiden (Kyowa Machinery Electric Co.), która pomogła zaprojektować i zbudować jednostkę generującą energię osmotyczną we współpracy z agencją wodociągową kyowa-kk.co.jp. Takie podejście angażujące wielu interesariuszy – władze miasta, przedsiębiorstwo użyteczności publicznej i prywatne firmy technologiczne – podkreśla, że nowatorskie projekty energetyczne często wymagają szerokiej współpracy. Efektem w tym przypadku jest działająca elektrownia osmotyczna, która została zintegrowana z systemem wodnym Fukuoki i obecnie służy jako poligon doświadczalny dla obiecującego źródła energii odnawialnej.
Komentarze ekspertów i reakcje
Uruchomienie japońskiej elektrowni osmotycznej przyciągnęło uwagę ekspertów ds. energii, urzędników środowiskowych i naukowców, z których wielu postrzega to jako przełomowy moment dla pomysłu, który przez długi czas pozostawał teoretyczny. Dr Ali Altaee, profesor na University of Technology Sydney specjalizujący się w odsalaniu wody i procesach osmotycznych, zwrócił uwagę na znaczenie wydajności tej elektrowni. Produkcja około 880 000 kWh rocznie może wydawać się niewielka, ale „ta ilość energii mogłaby zasilić około 220 przeciętnych japońskich gospodarstw domowych” – powiedział Altaee, co stanowi dowód, że energia osmotyczna to już coś więcej niż eksperyment laboratoryjny renewableinstitute.org. Podkreślił kluczową zaletę energii osmotycznej: ciągłą pracę. Energia osmotyczna oferuje „niezawodne, całodobowe dostawy” energii elektrycznej, czerpiąc ją z nieustannego, naturalnego mieszania się słodkiej i słonej wody – wyjaśnił Altaee – podczas gdy energia słoneczna i wiatrowa muszą zmagać się z cyklami dnia i nocy oraz zmiennością pogody renewableinstitute.org. Podobne opinie wyrazili urzędnicy z Fukuoki. Kenji Hirokawa, dyrektor Centrum Odsalania Wody Morskiej zarządzającego nową elektrownią, powiedział NHK News, że generacja osmotyczna to w istocie „stabilne źródło energii elektrycznej, które może działać 24 godziny na dobę, każdego dnia w roku” – w przeciwieństwie do światła słonecznego czy wiatru, przepływ rzeki do morza nigdy nie zasypia gizmodo.com. Hirokawa nazwał projekt „znaczącym planem – być może początkiem planu – w naszej odpowiedzi na zmiany klimatu”, wskazując, że lokalne władze postrzegają to jako pierwszy krok do szerszego wdrożenia, jeśli technologia okaże się skuteczna gizmodo.com, zmescience.com.Jednak eksperci są również szczerzy co do wyzwań, którym musi sprostać energia osmotyczna. Profesor Sandra Kentish, inżynier chemiczny z Uniwersytetu w Melbourne, która badała energię osmotyczną, pochwaliła wykorzystanie przez japoński zespół skoncentrowanej solanki z odsalania (co „zwiększa różnicę stężeń soli, a tym samym ilość dostępnej energii”) zmescience.com. Zwróciła jednak uwagę, że zwiększenie skali elektrowni osmotycznych będzie wymagało dalszych usprawnień w zakresie wydajności. „Chociaż energia jest uwalniana, gdy woda słona miesza się ze słodką, dużo energii traci się na pompowanie obu strumieni do elektrowni oraz na straty wynikające z tarcia na membranach” – wyjaśniła Kentish theguardian.com, zmescience.com. Innymi słowy, potrzeba energii, aby przepchnąć wodę przez rury i membrany, co zmniejsza zysk netto. Historycznie sprawiało to, że produkcja energii osmotycznej była „stosunkowo niewielka” w ujęciu nettorenewableinstitute.org. Kentish i inni są optymistami, że postępy w materiałach membranowych i konstrukcji pomp będą nadal zmniejszać te stratytheguardian.com. Wykorzystanie przez Japonię nowoczesnych membran i sprytne połączenie odpadowej solanki ze ściekami są postrzegane jako dowód na to, że te techniczne przeszkody są pokonywane krok po kroku zmescience.com, interestingengineering.com.
Japońscy urzędnicy i badacze zaangażowani w projekt Fukuoka wyrazili nadzieję i ostrożny entuzjazm. Rzecznicy agencji wodnej Fukuoka opisują dumę z bycia „dopiero drugim operatorem na świecie”, który prowadzi zakład osmotyczny w trybie ciągłym sj.jst.go.jp. Podczas ceremonii otwarcia, jak wspomniano, doświadczony naukowiec dr Akihiko Tanioka wychwalał to osiągnięcie i wyraził nadzieję, że energia osmotyczna rozprzestrzeni się na całym świecie sj.jst.go.jp, zmescience.com. Komentatorzy międzynarodowi również zabierają głos. Analitycy energii odnawialnej zauważają, że choć jest to instalacja pilotażowa, stanowi dowód koncepcji, że energia osmotyczna może działać poza laboratorium. „Japonia wykonała właśnie duży krok” w kierunku energii z wody słonej, napisała Gayoung Lee z Gizmodo, dodając, że kraj ten jest „drugim na świecie, który stawia na energię osmotyczną” i że jego sukces „może doprowadzić do rozpowszechnienia energii osmotycznej” jako alternatywy dla paliw kopalnych gizmodo.com. Krótko mówiąc, zgodnie z opinią ekspertów, japoński projekt to ekscytujący kamień milowy dla energii osmotycznej – pokazujący jej wykonalność w rzeczywistych warunkach – ale także przypomnienie, że potrzebne są dalsze innowacje, aby ta forma energii była opłacalna na większą skalę.Jak energia osmotyczna wpisuje się w cele Japonii dotyczące energii odnawialnej
Japonia przyjmuje energię osmotyczną jako część szerszego krajowego dążenia do dywersyfikacji czystej energii. Rząd japoński zobowiązał się do osiągnięcia neutralności węglowej do 2050 roku, a aby to osiągnąć, zwiększa inwestycje w różne odnawialne i niskoemisyjne źródła energii eia.gov, iea.org. W rzeczywistości, Strategiczny Plan Energetyczny Japonii zakłada, że odnawialne źródła energii (głównie energia słoneczna, wiatrowa, wodna i inne) będą stanowić 36–38% miksu energetycznego do 2030 roku, w porównaniu do około 18% w 2019 rokuiea.org. Do 2040 roku Japonia planuje osiągnąć 40–50% energii z odnawialnych źródeł, według projektów planów, wraz z około 20% z energii jądrowej reuters.com. Osiągnięcie tych celów będzie wymagało nie tylko rozwoju znanych technologii, takich jak panele słoneczne i morskie farmy wiatrowe, ale także poszukiwania innowacyjnych źródeł energii – zwłaszcza tych, które mogą zapewnić stabilną produkcję i zmniejszyć zależność od importowanych paliw.
W tym kontekście energia osmotyczna jest postrzegana jako potencjalnie cenne uzupełnienie japońskiego zestawu narzędzi energetycznych. Kraj ten posiada liczne linie brzegowe i rzeki, co oznacza, że istnieje wiele miejsc, gdzie woda słodka spotyka się z morzem (na przykład ujścia rzek, zatoki, a w tym przypadku odpływ z odsalarni). Te lokalizacje mogą być prawdziwą żyłą złota dla niebieskiej energii, jeśli technologia zostanie odpowiednio rozwinięta. Chociaż energia osmotyczna jest wciąż na wczesnym etapie rozwoju, rząd Japonii i przedstawiciele przemysłu aktywnie badają różne formy odnawialnych źródeł energii oceanicznej – w tym energię pływów, energię fal oraz konwersję energii termicznej oceanu – aby uzupełnić bardziej rozwinięte odnawialne źródła energii. Zakład osmotyczny w Fukuoce podkreśla strategię Japonii, by dywersyfikować się poza samą energię słoneczną i wiatrową i rozwijać bardziej odporny miks czystej energii oilprice.com. Inwestując w modernizację hydroelektrowni, morską energetykę wiatrową, a teraz także w energię gradientu zasolenia, Japonia dąży do zapewnienia sobie niezawodnych, zielonych źródeł energii, które mogą działać przez całą dobę, niwelując zmienność produkcji energii słonecznej i wiatrowej oilprice.com.
Warto zauważyć, że zainteresowanie Japonii energią osmotyczną wpisuje się również w jej nacisk na bezpieczeństwo energetyczne i innowacje. Od czasu awarii elektrowni jądrowej w Fukushimie w 2011 roku, Japonia poszukuje sposobów na zmniejszenie zależności od importowanych paliw kopalnych i wypełnienie luki po wyłączonych reaktorach jądrowych. Doprowadziło to do boomu na energię słoneczną w kraju (Japonia jest jednym z czołowych instalatorów fotowoltaiki na świecie) oraz rosnącego zainteresowania innymi odnawialnymi źródłami energii. Energia osmotyczna, choć eksperymentalna, oferuje formę odnawialnej energii podstawowej – czyli takiej, która może zapewniać stabilną produkcję, potencjalnie pomagając w stabilizacji sieci energetycznej. Japońskie ministerstwa i agencje (takie jak NEDO – Organizacja ds. Nowej Energii i Rozwoju Technologii Przemysłowych) finansowały badania nad „energią morską”, w tym procesami osmotycznymi. Sam projekt w Fukuoce został przedstawiony jako działanie „na rzecz realizacji społeczeństwa niskoemisyjnego” z wykorzystaniem zjawiska naturalnego (osmozy) f-suiki.or.jp. W komunikatach prasowych miasto i agencja wodociągowa wyraźnie wiążą projekt z celami klimatycznymi Japonii, nazywając go krokiem w kierunku globalnych wysiłków na rzecz redukcji CO₂ kyowa-kk.co.jp, f-suiki.or.jp. Podsumowując, choć energia osmotyczna pozostanie w najbliższym czasie niewielką częścią miksu energetycznego Japonii, udane uruchomienie tej instalacji wpisuje się w szerszą narrację: Japonia jest gotowa przewodzić i eksperymentować z nowatorskimi technologiami, aby osiągnąć ambitne cele w zakresie odnawialnych źródeł energii i przeciwdziałać zmianom klimatu.
Energia osmotyczna a inne odnawialne źródła: skalowalność, koszty i wpływ na środowisko
Jak energia osmotyczna wypada w porównaniu z bardziej rozwiniętymi odnawialnymi źródłami energii, takimi jak energia słoneczna, wiatrowa czy wodna? Każda technologia czystej energii ma swoje zalety i wady, a energia osmotyczna wnosi unikalny zestaw cech:
- Skalowalność: Tradycyjne odnawialne źródła energii, takie jak fotowoltaika i turbiny wiatrowe, są dziś wysoce skalowalne – farmy słoneczne i parki wiatrowe można stosunkowo łatwo rozbudowywać, a ich technologie są dojrzałe i produkowane masowo. W przeciwieństwie do nich, energia osmotyczna jest na etapie pilotażowym. Moc elektrowni w Fukuoce (~0,1 MW) jest znikoma w porównaniu z nowoczesnymi farmami słonecznymi (które mogą mieć dziesiątki lub setki MW) czy farmami wiatrowymi. Jednak energia osmotyczna ma teoretyczną skalowalność, ponieważ baza zasobów jest duża (wszędzie tam, gdzie słodka woda spotyka się ze słoną). Szacunki z 2019 roku sugerowały, że energia osmotyczna mogłaby potencjalnie dostarczyć do 2,6 TW globalnie (około 13 000 TWh rocznie), jeśli zostałaby w pełni wykorzystana zerocarbonacademy.com – to około 15% światowego zapotrzebowania na energię elektryczną do 2050 roku zerocarbonacademy.com, zmescience.com. Osiągnięcie tego wymagałoby ogromnych postępów w technologii membranowej i wielu instalacji u ujść rzek. Na razie elektrownie osmotyczne to skromne, eksperymentalne obiekty; ich skalowanie będzie zależeć od tego, czy uda się obniżyć koszty i poprawić wydajność. Energia wiatrowa i słoneczna wciąż mają znaczną przewagę w zakresie wdrożeń.
- Koszt: Pod względem kosztu za kilowatogodzinę, energia osmotyczna jest obecnie znacznie droższa niż główne odnawialne źródła energii. Cena elektrowni w Fukuoce (~700 mln jenów za moc 110 kW) oznacza koszt kapitałowy rzędu 6,4 mln jenów za kW (ponad 40 000 USD za kW) – znacznie wyższy niż w przypadku instalacji słonecznych czy wiatrowych en.wikipedia.org, fukuoka-now.com. Jako projekt demonstracyjny, nie była zoptymalizowana pod kątem kosztów, a przyszłe, większe elektrownie osmotyczne powinny skorzystać z efektu skali. Jednak obecnie energia słoneczna i wiatrowa są znacznie tańszymi opcjami dla nowych źródeł energii pod względem kosztu za kWh. Na przykład farmy słoneczne produkują energię za zaledwie kilka centów za kWh w wielu regionach, dzięki dekadom spadku kosztów. Technologia energii osmotycznej jest na etapie, na którym fotowoltaika była może 40+ lat temu – koncepcja udowodniona, ale koszty muszą drastycznie spaść. Naukowcy pracują nad tańszymi, bardziej wydajnymi membranami i systemami odzysku energii, aby uczynić energię osmotyczną konkurencyjną ekonomicznie. Pozytywnym aspektem jest to, że elektrownie osmotyczne mogą korzystać z istniejącej infrastruktury (takiej jak zakłady odsalania lub tamy rzeczne), aby dzielić koszty. Ponadto energia osmotyczna ma wrodzoną przewagę współczynnika wykorzystania mocy: działa 24/7, potencjalnie zapewniając wysokie wykorzystanie zainstalowanej mocy, podczas gdy panele słoneczne generują energię tylko przez ~15–20% czasu (godziny dzienne), a wiatr może 30–50% w zależności od lokalizacji. Oznacza to, że mniejsza elektrownia osmotyczna (w MW) może dostarczyć tyle samo kWh rocznie, co większa elektrownia słoneczna, jeśli działa nieprzerwanie. Jednak dopóki technologia nie dojrzeje, energia osmotyczna będzie wymagać wsparcia finansowego (dotacji lub subsydiów) do wdrożenia, tak jak to miało miejsce w przypadku wczesnych projektów wiatrowych i słonecznych.
- Niezawodność i zmienność: Wyjątkową cechą energii osmotycznej jest jej ciągła niezawodność. Jest to forma odnawialnej energii podstawowej – tak długo, jak istnieje przepływ rzeki lub ścieków do morza, elektrownia może generować prąd dzień i noc, w każdą pogodę gizmodo.com, aa.com.tr. Dla porównania, energia słoneczna jest przerywana (brak produkcji w nocy, ograniczona w pochmurne dni), a energia wiatrowa jest zmienna (spokojne dni ograniczają produkcję). Aby utrzymać stabilność sieci, energia słoneczna i wiatrowa zwykle wymagają magazynowania lub źródeł uzupełniających. Energia osmotyczna mogłaby je uzupełniać, zapewniając stałą produkcję pokrywającą zapotrzebowanie podstawowe. Jej przewidywalność jest bardziej zbliżona do hydroenergetyki (rzeki spiętrzone tamami) lub geotermii, które również dostarczają stabilną energię. Oczywiście ekstremalne zjawiska środowiskowe (np. susze wpływające na przepływ rzek) mogą wpłynąć na produkcję energii osmotycznej, ale generalnie jest ona tak niezawodna, jak sam cykl wodny. W przypadku Japonii elektrownia osmotyczna jest zasilana przez kontrolowany proces odsalania i oczyszczalnię ścieków, więc jest dość odporna na naturalne wahania – to kolejna zaleta współlokalizacji z istniejącą infrastrukturą wodną.
- Wpływ na środowisko: Wszystkie odnawialne źródła energii mają znacznie niższą emisję gazów cieplarnianych niż paliwa kopalne, ale wiążą się z różnymi lokalnymi skutkami środowiskowymi. Farmy słoneczne wymagają znacznych powierzchni i mogą zmieniać sposób użytkowania terenu (choć panele można umieszczać na dachach lub na pustyniach, minimalizując wpływ na ekosystem). Turbiny wiatrowe mogą wpływać na populacje ptaków i nietoperzy oraz powodować problemy wizualne/hałasowe, choć ziemia wokół turbin (np. grunty rolne) jest często nadal użytkowana. Elektrownie wodne (tamy) mają jeden z największych śladów ekologicznych: tamy zalewają rozległe obszary, zakłócają ekosystemy rzeczne i migrację ryb oraz zmieniają przepływy osadów. Elektrownie osmotyczne, w porównaniu, mogą mieć stosunkowo niewielki ślad. Elektrownia w Fukuoce została zbudowana przy istniejącym zakładzie odsalania, zajmując część terenu przemysłowego. Nie ma tu ogromnej tamy ani dużej konstrukcji zmieniającej naturalny krajobraz – są tylko rury, zbiorniki i membrany, głównie umieszczone w budynku elektrowni. Sam proces jest nieszkodliwy: mieszanie słodkiej i słonej wody, które i tak ostatecznie połączyłyby się w naturze. Jednym z aspektów środowiskowych jest zrzut solanki: po uzyskaniu energii powstaje mieszanka wody o pośrednim zasoleniu, która jest odprowadzana. W przypadku Fukuoki, ponieważ zaczynają od bardzo słonej solanki i słodkiej wody, odpływ ma prawdopodobnie zasolenie zbliżone do normalnej wody morskiej (proces zasadniczo rozcieńcza solankę wodą słodką) zmescience.com. To może nawet zmniejszyć wpływ odsalania na środowisko (zwykle zakłady odsalania zrzucają bardzo słoną solankę z powrotem do oceanu, co lokalnie może szkodzić życiu morskiemu; wykorzystanie tej solanki do produkcji energii najpierw ją rozcieńcza). W ten sposób energia osmotyczna może działać synergicznie z oczyszczaniem ścieków i odsalaniem w pozytywny dla środowiska sposób. Główny ślad środowiskowy to produkcja membran (które często są wykonane z polimerów) oraz konieczność ich okresowej wymiany, co generuje odpady. Jednak technologia membranowa jest podobna do stosowanej w uzdatnianiu wody i ma możliwe do opanowania procedury utylizacji. Potrzebny jest także pobór wody: duże elektrownie osmotyczne przy ujściach rzek mogą musieć odprowadzać część przepływu rzecznego i wody morskiej – systemy poboru musiałyby mieć kraty ochronne dla ryb i być starannie zaprojektowane, by nie szkodzić organizmom wodnym (podobnie jak w przypadku każdego poboru wody do elektrowni czy zakładu odsalania). Ogólnie rzecz biorąc, energia osmotyczna wydaje się mieć niewielki wpływ na środowisko w stosunku do uzyskiwanej energii: brak emisji, minimalne wykorzystanie terenu i potencjalnie nawet ograniczenie niektórych odpadów (solanki).
- Ograniczenia zasobów: Energia słoneczna wymaga światła słonecznego; wiatrowa – wiatru; energia osmotyczna wymaga styczności wody słodkiej ze słoną. Oznacza to, że elektrownie osmotyczne są geograficznie ograniczone do obszarów przybrzeżnych, gdzie można wykorzystać rzeki lub ścieki, albo do miejsc z istniejącą wodą o wysokim zasoleniu (nawet słone jeziora). Nie każdy kraj ma odpowiednie lokalizacje (np. regiony śródlądowe nie mogą z niej korzystać). Japonia, z długą linią brzegową i wieloma rzekami, jest dobrze przystosowana. Wiele największych miast świata leży w pobliżu delt rzek (pomyśl o megamiastach u ujść rzek w Azji, czy w Europie – Ren/Meuza itd.), więc globalnie istnieje wiele potencjalnych lokalizacji. Jednak w przeciwieństwie do energii słonecznej, z której może korzystać dosłownie każdy kraj, energia osmotyczna jest zależna od lokalizacji. Może konkurować lub współistnieć z lokalizacjami elektrowni pływowych (estuaria mogą mieścić zarówno turbiny pływowe, jak i instalacje osmotyczne). Istotna jest także dostępność dużych ilości wody słodkiej – nie chcielibyśmy wyczerpywać zasobów wody słodkiej wyłącznie w celu produkcji energii. Idealnie, elektrownie osmotyczne wykorzystują ścieki lub nadmiarowy przepływ rzek, który i tak trafiłby do morza niewykorzystany. Japońskie podejście polegające na użyciu oczyszczonych ścieków to sprytny sposób, by nie przekierowywać wody pitnej na cele energetyczne. W miejscach cierpiących na niedobór wody, energia osmotyczna może nie być priorytetem, chyba że zostanie połączona z odsalaniem jako element zwiększający efektywność.
Podsumowując, ciągłość produkcji energii osmotycznej to ogromna zaleta, ale bariery techniczne i kosztowe sprawiają, że obecnie jest to rozwiązanie niszowe w porównaniu do energii słonecznej, wiatrowej i wodnej. Jej ślad środowiskowy jest stosunkowo niewielki, a nawet może przynosić korzyści ekologiczne (poprzez ponowne wykorzystanie solanki i ścieków). Najbliższe lata pokażą, czy technologia osmotyczna może się rozwinąć i obniżyć koszty na wzór ścieżki, którą przeszły energia słoneczna i wiatrowa. Jeśli tak się stanie, energia osmotyczna może stać się ważnym uzupełnieniem portfela odnawialnych źródeł energii – zapewniając niezawodną energię bazową i wykorzystując ogromny, nieustanny proces mieszania się wód słodkich i słonych na naszej planecie.
Globalne implikacje i perspektywy rozwoju energii osmotycznej
Japońska elektrownia osmotyczna w Fukuoce to nie tylko lokalne czy krajowe osiągnięcie – ma globalne znaczenie jako dowód koncepcji, że energię osmotyczną można wykorzystywać w praktyce. Pomyślne działanie tej elektrowni (wraz z jej duńskim poprzednikiem) prawdopodobnie pobudzi międzynarodowe zainteresowanie i inwestycje w energię z gradientu zasolenia. Na całym świecie naukowcy i startupy od lat eksperymentują z energią osmotyczną, ale do tej pory powstało niewiele działających projektów. Norweski państwowy koncern energetyczny Statkraft uruchomił w 2009 roku prototypową elektrownię osmotyczną w Tofte, udowadniając koncepcję, ale później ją zamknął, aby pracować nad lepszymi membranami. Duński startup SaltPower zbudował następnie pierwszą w pełni funkcjonalną elektrownię w Mariager w Danii, która rozpoczęła ciągłą pracę w 2023 roku theguardian.com. Ta elektrownia wykorzystuje specjalnie zaprojektowane membrany (przy wsparciu Toyobo) i produkuje ilość energii porównywalną z elektrownią w Fukuoce. Debiut japońskiej elektrowni w 2025 roku czyni ją drugą działającą elektrownią osmotyczną na świecie (i pierwszą w Azji), co sygnalizuje, że technologia ta wychodzi poza pojedyncze eksperymenty theguardian.com, zmescience.com.Globalna społeczność zajmująca się energią odnawialną przygląda się temu uważnie. Jeśli japońska elektrownia będzie działać niezawodnie i osiągnie zakładane cele wydajnościowe, może „ustanowić wzorzec” dla innych krajów do naśladowania oilprice.com. Kraje z obfitymi ujściami rzek lub prowadzące działalność odsalającą – na przykład państwa nadbrzeżne w Europie, na Bliskim Wschodzie i w Azji – mogą rozważyć budowę generatorów energii osmotycznej, aby jednocześnie zarządzać solanką i produkować czystą energię. Fakt, że tak duża gospodarka jak Japonia promuje tę technologię, dodaje jej wiarygodności. Już pojawiają się doniesienia o innych projektach osmotycznych w fazie rozwoju: francuska firma Sweetch Energy planuje pilotażowy projekt „Osmo‐Rhône” w delcie rzeki Rodan we Francji zerocarbonacademy.com; Korea Południowa testowała w przeszłości pilotażową instalację theguardian.com; a naukowcy w Australii, Hiszpanii i Katarze zbudowali systemy laboratoryjne lub prototypowe theguardian.com, zmescience.com. Dr Altaee z Australii wspomniał, że prototyp ich uniwersytetu mógłby zostać przywrócony do działania przy odpowiednim finansowaniu, zauważając, że regiony takie jak Nowa Południowa Walia mają słone jeziora i wiedzę, jak je wykorzystać do produkcji energii theguardian.com, renewableinstitute.org. Wkrótce możemy być świadkami fali demonstracji energii osmotycznej w różnych częściach świata, ponieważ przykład Fukuoki dostarcza praktycznych danych i buduje zaufanie.
Patrząc w przyszłość, dalszy rozwój energetyki osmotycznej prawdopodobnie skupi się na przezwyciężaniu obecnych ograniczeń. Kluczowym obszarem jest inżynieria materiałowa: opracowywanie membran o wyższej przepuszczalności wody, lepszym odrzucaniu soli i dłuższej żywotności. Ulepszone membrany mogą znacząco zwiększyć wydajność i obniżyć koszty utrzymania (podobnie jak lepsze ogniwa słoneczne poprawiły wydajność paneli fotowoltaicznych z czasem). Firmy takie jak Toyobo oraz inne przedsiębiorstwa chemiczne pracują nad membranami nowej generacji specjalnie dla PRO (osmoza ciśnieniowa) i RED (odwrócona elektrodializa, alternatywna metoda osmotyczna) zerocarbonacademy.com. Kolejnym obszarem jest odzysk energii i projektowanie systemów – poszukiwanie sposobów na odzyskiwanie energii ciśnienia i optymalizację hydrauliki, aby minimalizować straty energii na pompowanie. Jeśli przyszłe elektrownie osmotyczne osiągną wyraźnie dodatni bilans energetyczny netto (czyli ilość wytworzonej energii elektrycznej znacznie przewyższy energię zużytą na zasilanie pomp), ich opłacalność wzrośnie. Eksperci rozważają także systemy hybrydowe: na przykład łączenie energetyki osmotycznej z energetyką wodną lub słoneczną w ramach wspólnych projektów. Interesującą synergią jest wykorzystanie elektrowni osmotycznych przy zapory hydroelektryczne lub w zbiorniki szczytowo-pompowe, gdzie występują warstwy słodkiej i słonej wody, co pozwala na podwójne wykorzystanie infrastruktury.
Z globalnej perspektywy klimatycznej, potencjał energetyki osmotycznej do zaspokojenia znacznej części zapotrzebowania na energię jest kuszący. Szacunki mówiące, że mogłaby ona dostarczyć około 15% światowej energii elektrycznej do 2050 roku (przy odpowiedniej skali) zerocarbonacademy.com, zmescience.com podkreślają, że jest to jedno z największych niewykorzystanych odnawialnych źródeł energii na Ziemi. Dla porównania, przewiduje się, że wiatr i słońce będą dostarczać po 20–30% światowej energii elektrycznej do połowy wieku w wielu scenariuszach, więc 15% z osmozy miałoby ogromny wpływ. Oczywiście, osiągnięcie tego poziomu oznaczałoby powstanie tysięcy elektrowni osmotycznych na całym świecie, zarówno dużych, jak i małych. Możemy sobie wyobrazić, że w przyszłości ujścia rzek będą wyposażone w rzędy modułów membranowych, które cicho generują energię, gdy rzeki wpadają do oceanu. Może to również odegrać rolę w obszary odległe lub poza siecią: na przykład społeczności w deltach rzek lub na wyspach, gdzie występuje zarówno słodka, jak i słona woda, mogłyby wykorzystywać małe generatory osmotyczne do lokalnej produkcji energii bez potrzeby stosowania paliw.
Implikacje środowiskowe i społeczne są również pozytywne, jeśli są odpowiednio zarządzane. Energia osmotyczna nie powoduje zanieczyszczenia powietrza ani emisji gazów cieplarnianych, a dodatkowo może potencjalnie pomóc w rozwiązaniu problemów takich jak utylizacja solanki z odsalania (rosnący problem środowiskowy w regionach o niedoborze wody, które polegają na odsalaniu). Poprzez pozyskiwanie energii z solanki i jej rozcieńczanie, elektrownie osmotyczne zamieniają produkt odpadowy w użyteczny rezultat. Technologia ta może również sprzyjać powstawaniu nowych branż i miejsc pracy w produkcji membran oraz inżynierii energii morskiej. Kraje silne w technologiach wodnych (takie jak Japonia, Dania, Holandia itd.) mogą stać się liderami eksportu technologii energii osmotycznej, podobnie jak Dania stała się liderem w turbinach wiatrowych.
Wciąż pozostają pytania do rozstrzygnięcia na dalszej drodze. Czy elektrownie osmotyczne mogą być wystarczająco duże, by miały znaczenie, na przykład obiekty o mocy 5 MW lub 10 MW przy głównych ujściach rzek? Jakie pozwolenia morskie lub badania ekologiczne będą wymagane, by zapewnić, że życie wodne nie ucierpi? Jak często membrany będą wymagały wymiany i czy można je poddać recyklingowi? To właśnie tego typu kwestie pomogą wyjaśnić projekty pilotażowe, takie jak ten w Fukuoce. Dane zebrane podczas działania instalacji w Fukuoce (dotyczące produkcji energii, potrzeb konserwacyjnych, tempa zanieczyszczania membran itp.) będą nieocenione przy projektowaniu kolejnych generacji elektrowni.
Podsumowując, uruchomienie przez Japonię tej elektrowni osmotycznej w Fukuoce to historyczny krok dla energii odnawialnej. Pokazuje nowatorski sposób wytwarzania energii elektrycznej – po prostu poprzez mieszanie słonej i słodkiej wody – w kontrolowanym i ciągłym procesie. Ta innowacja „niebieskiej energii” nie tylko wspiera japońską transformację energetyczną i cele klimatyczne, ale także stanowi inspirację na całym świecie. Jak mógłby powiedzieć japoński minister środowiska, każda innowacja pomaga w walce ze zmianami klimatu, a dzięki energii osmotycznej dosłownie czerpiemy moc z oceanów i rzek, by rozświetlić nasze miasta. Świat będzie uważnie obserwował eksperyment w Fukuoce. Jeśli się powiedzie, skromne spotkanie rzeki i morza może stać się motorem przyszłości energetycznej planety, odwracając bieg (i zasolenie) na rzecz bardziej zrównoważonego świata.
Źródła:
- Ima Caldwell, The Guardian – „Japonia otworzyła swoją pierwszą elektrownię osmotyczną – czym jest i jak działa?” (25 sierpnia 2025) theguardian.com
- Lauren Foye, Zero Carbon Academy – „Japonia stawia na niebieską energię: Pierwsza krajowa elektrownia osmotyczna otwarta w Fukuoce” (28 sierpnia 2025) zerocarbonacademy.com
- Japan Science & Technology Agency (za pośrednictwem Kyodo News) – „Pierwsza japońska elektrownia osmotyczna rozpoczyna działalność w Fukuoce” (25 sierpnia 2025) sj.jst.go.jp
- Gayoung Lee, Gizmodo – „Japońska elektrownia zamienia słoną wodę w prąd — i to zapowiedź przyszłości” (26 sie 2025) gizmodo.com
- Tudor Tarita, ZME Science – „Japonia właśnie uruchomiła pierwszą w Azji elektrownię osmotyczną, która działa 24/7 wyłącznie na słodkiej i słonej wodzie” (28 sie 2025) zmescience.com
- The Renewable Energy Institute – „Pierwsza japońska elektrownia osmotyczna: co oznacza dla czystej energii” (2025) renewableinstitute.org
- Felicity Bradstock, OilPrice.com – „Japonia uruchamia drugą na świecie elektrownię osmotyczną w Fukuoce” (3 wrz 2025) oilprice.com
- Science Japan (JST) – Zdjęcie prasowe z ceremonii otwarcia (5 sie 2025) sj.jst.go.jp
- Kyowa Corporation News – „Obiekt ‘Osmotycznej Produkcji Energii’ rozpoczyna działalność” (informacja prasowa, 19 sie 2025) kyowa-kk.co.jp
- Anadolu Agency – „Pierwsza japońska elektrownia osmotyczna rozpoczyna działalność” (17 sie 2025) aa.com.tr
