ENERGETYKA, RYNEK ENERGII - CIRE.pl - energetyka zaczyna dzień od CIREZielona energia
Właścicielem portalu jest ARE S.A.
ARE S.A.

SZUKAJ:



PANEL LOGOWANIA

X
Portal CIRE.PL wykorzystuje mechanizm plików cookies. Jeśli nie chcesz, aby nasz serwer zapisywał na Twoim urządzeniu pliki cookies, zablokuj ich stosowanie w swojej przeglądarce. Szczegóły.


MATERIAŁY PROBLEMOWE

Zrównoważona transformacja energetyczna w Polsce - czyli jak źródła konwencjonalne mogą wspierać szybki rozwój OZE
23.07.2019r. 05:03

Remigiusz Nowakowski, prezes Dolnośląskiego Instytutu Studiów Energetycznych (kwartalnik Instytutu Jagiellońskiego Polish Energy Brief - 2/2019)
Obecność OZE może się przyczynić do bardziej efektywnego wykorzystania i eksploatacji źródeł węglowych w takich granicach, jakie zostawi im ewolucja systemu energetycznego. Niemal pewne jest to, iż energetyka przyszłości będzie dążyć do ograniczania emisji i rozpraszania generacji. W odpowiednio zaprojektowanych uwarunkowaniach regulacyjnych bloki wykorzystujące paliwa konwencjonalne, takie jak węgiel, będą niezbędnym elementem zmiany technologicznej w kierunku wyznaczanym przez megatrendy.
Trend odchodzenia od paliw kopalnych w energetyce

Zarówno polski, jak i europejski sektor energetyczny przechodzą od kilku lat głęboką transformację związaną ze zmniejszeniem ogólnego udziału energetyki konwencjonalnej opartej na węglu na rzecz nowych technologii, w tym zwłaszcza energii ze źródeł odnawialnych. Transformacja ta przebiega od wytwarzania scentralizowanego w stronę technologii rozproszonych oraz od dostarczania odbiorcom końcowym wyłącznie energii w kierunku łączenia z nią innowacyjnych produktów i usług. Odbiorcy energii elektrycznej stają się prosumentami przyłączonymi do sieci i wytwarzającymi coraz większą ilość energii. Dużego znaczenia nabiera również rozwój technologii towarzyszących - systemów inteligentnego opomiarowania oraz aplikacji mobilnych - dzięki którym odbiorcy zyskują większą świadomość zużycia energii elektrycznej i są w stanie skuteczniej nim zarządzać.

Odnawialne źródła energii stają się coraz bardziej opłacalne. Pomimo mniejszego wsparcia zaczynają konkurować na rynku z tradycyjnymi technologiami, co z kolei napędza postęp i innowacje. Dalszy rozwój technologii OZE, w tym udoskonalanie urządzeń i systemów magazynowania energii, może usunąć jedną z głównych przeszkód w jej upowszechnieniu, jaką jest niestabilność. Energia stanowi i będzie permanentnie stanowić kluczowy czynnik rozwoju gospodarczego. W związku z tym zmiany zachodzące w tym sektorze w istotny sposób wpłyną na wzrost gospodarczy, bezpieczeństwo energetyczne oraz jakość życia społeczeństwa.

Przykładem takich zmian mogą być Chiny, gdzie w styczniu 2017 r. Narodowy Urząd Energetyczny (NUE) wstrzymał budowę ponad 100 elektrowni węglowych o łącznej mocy ok. 120 GW w 13 prowincjach kraju, przy czym połowa tych projektów była już w trakcie realizacji. W 2017 r. Pekin, który słynie z fatalnego powietrza, zamknął swoją ostatnią elektrownię węglową i ogłosił się pierwszym chińskim miastem zasilanym wyłącznie czystą energią. Odwrót od węgla staje się powszechnym trendem w krajach rozwiniętych. To m.in. dlatego światowe emisje CO2 od trzech lat nie rosną. W USA udział węgla w wytwarzaniu elektryczności spadł z 53% w 1997 r. do 32% w 2016 r. W lutym 2017 r. operatorzy ogłosili plany zamknięcia największej elektrowni węglowej w zachodnich Stanach Zjednoczonych - 2250-megawatowej Navajo Generating Station w Arizonie.

Kolejny przykład to Wielka Brytania, w której proces zmian następował powoli. Rozpoczął się we wczesnych latach 50. od stopniowego spadku wydobycia w kopalniach, który znacznie przyśpieszył w latach 80. Brytyjskie kopalnie wydobywały kiedyś większość światowego węgla. Ostatnie z nich zamknięto w 2015 r. Przez krótki czas niewielkie zapotrzebowanie zaspokajano importem z Rosji i Kolumbii. Jednak w ciągu ostatnich pięciu lat spalanie jakiegokolwiek węgla stawało się coraz mniej opłacalne. Brytyjska sieć energetyczna w pierwszej kolejności kupuje energię odnawialną i jądrową. Źródła te są najtańsze, co po części jest skutkiem wprowadzenia opłaty węglowej i systemu cen gwarantowanych. Kiedy w 2015 r. rząd podwoił stawkę podatku węglowego, energia z gazu stała się tańsza niż z węgla, ponieważ jego spalanie powoduje dwukrotnie mniejszą emisję CO2. Obecnie gaz zaspokaja 1/3 krajowego zapotrzebowania na energię elektryczną. Decydującym czynnikiem w tym przypadku okazały się instalacje OZE. Wielka Brytania stała się prekursorem wielkich morskich farm wiatrowych, których pojedyncze turbiny mają moc do 8 MW. Cena energii z takich farm spadła w ciągu zaledwie dwóch ostatnich lat aż o połowę i jest teraz tańsza od energii zarówno z atomu, jak i gazu. Rok 2016 był pierwszym w historii, kiedy poziom produkcji energii z wiatru przekroczył poziom energii generowanej z węgla. Według brytyjskiego ministra energetyki inwestycje w instalacje wiatrowe osiągną w ciągu najbliższych czterech lat poziom 17,5 mld funtów. Natomiast w 2016 r., w ciągu 6-miesięcznego okresu od kwietnia do września, słońce dostarczyło więcej energii niż węgiel.

Schyłek wysokoemisyjnych źródeł w Wielkiej Brytanii odzwierciedla trend panujący w Europie, gdzie w ciągu ostatniej dekady udział węgla w produkcji energii elektrycznej spadł o 10%. Na przykład Francja zamknie swoją ostatnią elektrownię węglową do 2023 r. Po drugiej stronie są z kolei elektrownie wiatrowe, których roczna produkcja od 2014 r. wzrosła prawie dwukrotnie: z ok. 58 TWh do ponad 111 TWh. W latach 2014-2018 w Niemczech odnotowano także zdecydowany przyrost produkcji ze źródeł fotowoltaicznych: od prawie 9,7 TWh do 45,8 TWh i gazowych od 8,9 TWh do 40 TWh.

Energetyka wiatrowa szansą na obniżenie emisyjności w Polsce

Oddziaływanie trendów globalnych na rodzimą energetykę rodzi szereg pytań. Jak zatem powinna przebiegać transformacja energetyczne w Polsce? Na jakich technologiach produkcji energii powinna się opierać? Jakie technologie powinny stanowić wsparcie w procesie tej transformacji?

Biorąc pod uwagę fakt, iż w Polsce wciąż ok. 80% energii pochodzi z węgla, należy przyjąć, że tylko odnawialne źródła energii dużej skali mogą spowodować istotną zmianę miksu energetycznego i znaczne obniżenie emisyjności polskiej gospodarki w relatywnie nieodległej perspektywie czasowej. Mówiąc o tzw. "wielkoskalowym OZE", mamy na myśli technologie, które są w stanie zapewnić wprowadzenie do krajowego systemu energetycznego nowych mocy będących ekwiwalentem dla bloków energetycznych klasy 1000 MW. Przy takim założeniu w przypadku Polski możemy mówić właściwie tylko o energetyce wiatrowej, zarówno tej lądowej (onshore), jak i morskiej (offshore). Potwierdza to również tempo rozwoju tej technologii OZE w Polsce. Na koniec 2018 roku moc zainstalowana w elektrowniach wiatrowych w Polsce wynosiła 5800 MW. W listopadzie 2018 r. rozstrzygnięto aukcję, w ramach której zakontraktowano ok. 1000 MW nowych mocy, a w 2019 r. (wg zapowiedzi Ministerstwa Energii) planowane są aukcje na kolejnych 2500 MW nowych elektrowni wiatrowych. Z kolei szacunki rozwoju energetyki wiatrowej na morzu w Polsce wskazują na potencjał ok. 10 000 MW w perspektywie kolejnych 15 lat.

Bardzo ważną kwestią jest wpływ energetyki wiatrowej na obniżenie cen energii. Elektrownie wiatrowe jako źródła o zerowych kosztach zmiennych, tj. nieobejmujących wydatków na zakup paliwa, wykorzystywane są w systemie (w merit order) jako pierwsze - przed elektrowniami węglowymi i gazowymi, ale też przed energią importowaną. Zatem im więcej jest w systemie energii z wiatru, tym niższe są ceny energii na rynku hurtowym. Z szacunków Enteneo wynika, że jeśli cena energii kontraktowanej na 2019 r. na początku grudnia 2018 r. wynosiła 277 zł/MWh, to przy dodatkowych 2 GW mocy zainstalowanej w wietrze w systemie (i pozostałych czynnikach niezmienionych) prognozowana szacunkowa cena hurtowa na 2019 r. wynosiłaby 265 zł/MWh, czyli byłaby niższa o 12 zł/MWh. Z kolei przy 4,5 GW więcej mocy z wiatru cena hurtowa spadłaby o 27 zł/MWh do 250 zł/MWh. Jak szacuje Polskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej (PSEW), łączny koszt energii elektrycznej w latach 2020-2040 mógłby być niższy niż w scenariuszu PEP 2040 o 25 mld zł i wynieść 1,44 bln zł. Zaoszczędzona kwota stanowi równowartość prawie półrocznego zużycia energii elektrycznej w całej polskiej gospodarce. W przypadku jednostkowego zużycia to oszczędność rzędu 10 zł/MWh w całym okresie, a w latach 30. XXI wieku - nawet 30 zł/MWh.

Energia z wiatru może się także stać skutecznym narzędziem do obniżenia emisyjności polskiej gospodarki. Jak wynika z szacunków sporządzonych na zlecenie PSEW, emisja CO2 do atmosfery zmniejszyłaby się z obecnych 125 mln ton rocznie do 94 mln ton rocznie w 2030 r. W dalszej perspektywie spadłaby natomiast do 91 mln ton w 2040 r. Taka skala redukcji emisji umożliwiłaby osiągnięcie celów zakładanych w tzw. pakiecie zimowym, który w przyszłej dekadzie wyznaczy kierunki rozwoju rynku energetycznego dla całej Unii Europejskiej. W scenariuszu prezentowanym przez PSEW emisje spadną z dzisiejszych ponad 800 kg CO2/MWh wyprodukowanej energii elektrycznej netto do 475 kg CO2/MWh w 2030 r., a w 2040 r. obniżą się do 380 kg CO2/MWh. Realizacja scenariusza PSEW umożliwi szybsze spełnienie zobowiązań redukcyjnych w porównaniu ze scenariuszem ujętym w projekcie PEP 2040. Tam jeszcze w 2030 r. emisja wynosi 640 kg CO2/MWh, a łączna emisja w okresie 2020-2040 r. jest wyższa o 16 proc., czyli o 336 mln ton.

Energetyka wiatrowa od lat pozostaje w trwałym, wzrostowym trendzie. Przemawia za tym zarówno zwiększająca się moc zainstalowana farm wiatrowych, jak i rosnące wolumeny produkcji. Ma to miejsce zarówno w zakresie rozwoju technologii (większe i bardziej wydajne jednostki wytwórcze), jak i w skali prowadzonej produkcji (nowe moce i rosnąca generacja z wiatru). Energetyka wiatrowa dotychczas rozwijała się głównie na obszarach lądowych. Natomiast od niedawna jej ekspansja zauważalna jest również na morzach. Prognozy dotyczące kosztów wytworzenia nowych generacji turbin wskazują, że energetyka wiatrowa staje się atrakcyjną alternatywą dla źródeł konwencjonalnych. Nabiera to szczególnego znaczenia w kontekście postępujących procesów dekapitalizacji istniejącego w systemie potencjału wytwórczego i konieczności sukcesywnego zastępowania najstarszych jednostek nowymi.

Również przemysłowi odbiorcy energii w Polsce zaczynają odgrywać znaczącą rolę w rozwoju OZE, szczególnie wiatru na lądzie i wielkoskalowych instalacji PV, co potwierdzają liczne zamierzenia inwestycyjne dotyczące budowy OZE w sąsiedztwie obiektów przemysłowych. Nie bez znaczenia dla rozwoju i popularyzacji odnawialnych źródeł energii pozostaje trend prosumencki, w ramach którego poszerza się grupa przedsiębiorstw przemysłowych samodzielnie zaspokajających swoje potrzeby energetyczne.

Pomimo istotnej wady, jaką jest stochastyczny charakter pracy, generacja wiatrowa posiada znaczący potencjał rozwoju wynikający ze stosunkowo krótkich cyklów inwestycyjnych, spadających kosztów wytwarzania oraz zdolności do świadczenia niektórych usług systemowych. Niewątpliwa zmienność produkcji wydaje się przy tym problemem możliwym do opanowania. Doświadczenia z innych krajów pokazują, że systemy energetyczne są w stanie sprostać potencjalnym nagłym zmianom generacji po stronie energetyki wiatrowej. Jednak związane jest to z tym, że system energetyczny musi funkcjonować w oparciu o różne typy jednostek wytwórczych, a samodzielne funkcjonowanie generacji wiatrowej jest oczywiście niemożliwe z punktu bezpieczeństwa energetycznego. Z racji obecnie przyłączonej generacji wiatrowej w Polsce oraz mocy poszczególnych farm wiatrowych ciekawym zagadnieniem do rozpoznania jest zakres dodatkowych usług, jakie energetyka wiatrowa może świadczyć dla uczestników KSE. Eksperci wykazali, że funkcjonalność energetyki wiatrowej wpisuje się w wiele usług regulacyjnych zdefiniowanych w Instrukcji Ruchu i Eksploatacji Sieci Przesyłowej (IRiESP), a poprzez rozbudowanie urządzeń może ona świadczyć niezdefiniowane w instrukcji nowe funkcjonalności korzystnie wpływające na poprawę bezpieczeństwa i obniżenie kosztów funkcjonowania systemu energetycznego. Odnawialne źródła energii, takie jak elektrownie wiatrowe i fotowoltaiczne, wymagają od operatora systemu działań w celu zrównoważenia nieprzewidywalnej charakterystyki pracy tych instalacji. Na ogół są to usługi systemowe kupowane zgodnie z zasadami określonymi w IRiESP od innych wytwórców dysponujących źródłami z możliwościami regulacyjnymi. Do tego celu mogą być wykorzystywane duże monobloki węglowe, bloki gazowe i gazowo-parowe, elektrownie szczytowo-pompowe i wreszcie duobloki.

Współpraca bloków węglowych z wielkoskalowym OZE receptą na transformację w Polsce

Struktura miksu energetycznego w Polsce będzie się zmieniać, w wyniku czego nastąpi stopniowe odejście od węgla na rzecz innych, mniej emisyjnych źródeł wytwarzania energii. Dlatego mówiąc o transformacji rodzimej energetyki, mówimy raczej o ewolucji niż rewolucji. Ta ostatnia byłaby wręcz niemożliwa ze względów zarówno technicznych, jak i ekonomicznych.

Bez wątpienia Polska będzie podążać za trendami globalnymi, rozwijając bazę wytwórczą w oparciu o odnawialne źródła energii. Jednocześnie powinna jednak w sposób najbardziej efektywny wykorzystać swoje zasoby konwencjonalne. Czeka nas perspektywa współdziałania rosnących w siłę wielkoskalowych źródeł odnawialnych ze stanowiącymi podstawę systemu energetycznego blokami na węgiel. Ich funkcja powinna stopniowo ewoluować, tak aby przystosowywać się do zmienności produkcji OZE. Efektywnie działające bloki węglowe w przyszłości powinny zmienić charakter na tzw. źródła podszczytowe, tj. pracujące z ograniczoną mocą i częściej zatrzymywane. Niektóre zadania regulacyjne z powodzeniem będą przejmować OZE. Jednak to źródła konwencjonalne wciąż będą w najbliższej przyszłości gwarantem bezpieczeństwa i elastyczności Krajowego Systemu Elektroenergetycznego. Dlatego tak ważne jest, by planując modernizację tych bloków, zapewnić im techniczną zdolność do częstych przestojów i zwiększać możliwość pracy z mniejszym obciążeniem.

Faktem jest, że stabilność systemu energetycznego w Polsce opiera się obecnie na źródłach węglowych i najprawdopodobniej nie zmieni się to w krótkiej perspektywie. W wyniku decyzji politycznych podjętych w ostatnich latach powstały lub budują się nowe bloki węglowe na parametry nadkrytyczne, m.in. w elektrowniach Opole, Kozienice, Jaworzno, Turów. W budowę tych bloków zainwestowano potężne środki pochodzące od polskich podatników, a zasada racjonalności ich wydatkowania wskazuje na konieczność pracy nowo powstałych źródeł energii przez kolejnych kilkadziesiąt lat. Dlatego należy zastanowić się jak, w najbliższej perspektywie, w sposób najbardziej efektywny wykorzystać źródła konwencjonalne, aby wspierały transformację energetyki m.in. poprzez współpracę z dynamicznie rozwijającą się energetyką wiatrową. Analiza procesów transformacji energetycznej w innych krajach europejskich pokazuje, że przebiega ona, podobnie jak w Polsce, przy udziale źródeł konwencjonalnych, które zapewniają stabilność systemów energetycznych przy stale zwiększającej się generacji z OZE. W wielu krajach europejskich zmiana ta odbywa się przy udziale elektrowni atomowych lub elektrowni gazowych. Godne rozważenia jest to, czy biorąc pod uwagę fakt, iż gaz jest traktowany jako tzw. "transition fuel" (z uwagi na swoją relatywnie wysoką emisyjność), a program budowy polskiej elektrowni jądrowej od lat stoi w martwym punkcie, nie powinniśmy wykorzystać w możliwie największym zakresie istniejących źródeł węglowych i jednocześnie możliwie szybko wprowadzać do miksu wielkoskalowe OZE oraz coraz mocniej podpierać się połączeniami transgranicznymi dla celów bilansowania systemu.

Obecność OZE może się przyczynić do bardziej efektywnego wykorzystania i eksploatacji źródeł węglowych w takich granicach, jakie zostawi im ewolucja systemu energetycznego. Niemal pewne jest to, iż energetyka przyszłości będzie dążyć do ograniczania emisji i rozpraszania generacji. W odpowiednio zaprojektowanych uwarunkowaniach regulacyjnych bloki wykorzystujące paliwa konwencjonalne, takie jak węgiel, będą niezbędnym elementem zmiany technologicznej w kierunku wyznaczanym przez megatrendy.

Niniejszy artykuł został przygotowany na bazie raportu "Współpraca konwencjonalnych źródeł węglowych i wielkoskalowego OZE" opracowanego przez Polskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej oraz Dolnośląski Instytut Studiów Energetycznych. Jego oficjalna prezentacja odbyła się 10 maja 2019 r. przy okazji Europejskiego Kongresu Gospodarczego w Katowicach. Treść całego raportu dostępna jest pod adresem: https://www.cire.pl/item,180334,2,0,0,0,0,0,raport-wspolpraca-konwencjonalnych-zrodel-weglowych-i-wielkoskalowego-oze.html

KOMENTARZE ( 2 )

Rozwiń (Pełna treść komentarza)
Autor: Marek P 23.07.2019r. 07:22
Niby dużo słów ale nie jest wyjaśniony model pracy systemu elektroenergetycznego , bo odnawialne źródła energii to to... pełna treść komentarza
Odpowiedzi: 1 | Najnowsza odpowedź: 24-07-2019r. 09:02 ODPOWIEDZ ZGŁOŚ DO MODERACJI
Dodaj nowy Komentarze ( 2 )

DODAJ KOMENTARZ
Redakcja portalu CIRE informuje, że publikowane komentarze są prywatnymi opiniami użytkowników portalu CIRE. Redakcja portalu CIRE nie ponosi odpowiedzialności za ich treść.

Przesłanie komentarza oznacza akceptację Regulaminu umieszczania komentarzy do informacji i materiałów publikowanych w portalu CIRE.PL
Ewentualne opóźnienie w pojawianiu się wpisanych komentarzy wynika z technicznych uwarunkowań funkcjonowania portalu. szczegóły...

Podpis:


Poinformuj mnie o nowych komentarzach w tym temacie




cire
©2002-2019
Agencja Rynku Energii S.A.
mobilne cire
IT BCE