Spis treści
Stwierdzenie „gazowa pułapka” szerzej zaistniało w 2016 r. i było promowane w kolejnych latach przez jeden z think tanków. Służyło ono do ataku na inwestycje jakie wówczas były planowane i miały w zasadniczy sposób zmienić nasze zdolności obsługi gazowego rynku. Chodziło o budowę Baltic Pipe i rozbudowę terminala LNG w Świnoujściu.
Ukute stwierdzenie było chwytliwe. Przewijająca się w mediach fraza „gazowa pułapka” miała dowodzić, że planowane inwestycje są nadmiarowe i schedą po nich będę tylko koszty osierocone, które przez długie lata konsumenci gazu w RP będą musieli płacić.
Mapa 1, Źródło: Gaz System, KDPR 2014-2023
Na mapie 1 zilustrowano koncepcję rozbudowy systemu przesyłowego i budowy korytarza Północ – Południe z 2013 r. przekazaną Prezesowi URE w ramach zatwierdzania Krajowego Dziesięcioletniego Planu Rozwoju Gaz System na lata 2014-2023. Zestawiając mapę z poniższą tabelą 1, porównując średnice budowanych (w tabeli 1 na żółto, perspektywa 2014 r.) i mających być budowanymi (w tabeli perspektywa do 2018 i 2023) wówczas gazociągami dość jednoznacznie widać, że podstawowym źródłem gazu dla Polski i korytarza Północ – Południe miał być gazociąg jamalski tyle, że tłoczący gaz rosyjski od strony Niemiec.
Tabela 1, Źródło: Gaz System, KDPR 2014-2023
To od gazociągu jamalskiego (na mapie to ta poprzeczna kreska z prawej do lewej) zaczynały się magistralne gazociągi średnicy 1000 mm i wiodły na południe do Czech i Słowacji. W tamtym czasie z terminala LNG w Świnoujściu budowany był gazociąg 800 mm, który do dnia dzisiejszego jest wąskim gardłem dla rozwoju tej infrastruktury. Forsowana w tamtych latach przez Rosjan i Niemców budowa Nord Stream II miała stworzyć z RFN centrum dystrybucji gazu na Europę Środkową, a przedstawiona koncepcja w powiązaniu z kończącym się w 2022 r. kontraktem polsko-rosyjskim na gaz (kontrakt jamalski)
Realizacja tej koncepcji spowodowałaby, że w 2022 r. w momencie wybuchu wojny na Ukrainie znaleźlibyśmy się w prawdziwej gazowej pułapce. Gdyby była do końca zrealizowana koncepcja odbioru gazu z Nord Stream I, Nord Stream II z terytorium RFN a w Polsce poprzez gazociąg jamalski i tłoczenia przez krajowy system przesyłowy do Czech (do dziś Gaz-System posiada pozwolenie na budowę gazociągu Stork II, który miał z Nord Stream II zasilać Czechy przez Polskę) wiosną 2022 r. okazałoby się że zacisnęłaby się nam na szyi garota utkana ze stalowych gazowych rur.
Gazu mielibyśmy tak mało (bez zasilania z RFN i z terminalem LNG o przepustowości 5 mld m3, że pół gospodarki musiałoby stanąć. Gdy odliczymy odbiorców chronionych – gospodarstwa domowe, szkoły, żłobki, szpitale itd. – to dla reszty gospodarki w momencie kryzysu niewiele by pozostało.
Jak trudno negocjuje się klęcząc na gazowych kolan(k)ach wiedzą Ci którzy mieli przyjemność w minionych dekadach jeździć do Moskwy na tzw. negocjacje gazowe, które były de facto sesjami odsłuchiwania żądań drugiej strony.
Koncepcja tak zbudowanego Korytarza Północ – Południe, tranzytu przez Polskę do Czech, w pierwszej kolejności i na Słowację w drugiej, miliardów metrów sześciennych gazu była prawdziwą gazową pułapką. Tyle, że wtedy stwierdzenie „pułapka gazowa” nie funkcjonowało w „infosferze”. Zaistniało i zostało spopularyzowane przy projektach dywersyfikacyjnych. Na szczęście w porę wyciągnęliśmy z gazowej pętli swoją szyję wysłuchując jednocześnie oskarżeń z różnych stron, że właśnie wstępujemy na szafot i w nią wpadamy.
Mapa 2, Źródło: Gaz System, źródło KDPR 2023-2032
Summa summarum korytarz Północ – Południe powstał (co ilustruje mapa 2) tyle, że nie obsługuje rosyjskiego gazu z Nord Stream II a Baltic Pipe i rozbudowany terminal LNG w Świnoujściu. Do Czech gazociąg (odcinek Kędzierzyn Koźle – granica z Czechami) nie powstał, za to większa jego część (odcinek Kędzierzyn Koźle – Racibórz) posłużyła do zasilania części Górnego Śląska. To z niego będzie zasilana m.in. obecnie budowana Elektrownia Rybnik.
Druga odsłona gazowej pułapki czyli z węgla na gaz
Opisywana pułapka gazowa w artykułach i wypowiedziach zakładała, że w Polsce węgiel zostanie zastąpiony gazem wtłaczając nas w nową zależność od importowanego paliwa. Nikt nie przedstawiał konkretnych liczb a jak nie ma liczb to koncepcja jest plastyczna i giętka jak pałka zomowca. W zależności od sytuacji i potrzeb można ją elastycznie adoptować i wywijać.
Nie przedstawiano w publikowanych artykułach, analizach i raportach godzinowych bilansów elektroenergetycznych czy dobowych bilansów gazowniczych i ciepłowniczych. Prawie wszędzie może znaleźć dane i wykresy roczne, gdyż w takich wykresach ukryć można prawie wszystko a na pewno bardzo wiele.
Nie musimy zmuszać analityków rynku energii do przedstawienia całych 8760 h, wystarczy, że przedstawią bilans popytu i podaży energii elektrycznej, gazu ziemnego i systemów ciepłowniczych dla 14 dni (336 godzin) sezonu grzewczego. Tych dni kiedy ilość produkowanej energii z OZE spadnie poniżej 10% ich możliwości (tzw. dunkelflaute) z uwzględnieniem elastyczności podaży różnych źródeł energii oraz sztywności cenowej popytu. Bilans godzina po godzinie. Wtedy ujrzymy energetyczne nowe szaty cesarza w pełnej krasie. Wtedy lektura KPEiK będzie kompletnie zbędna, gdyż to pokazanie takiej symulacji/prognozy/analizy jest prawdziwym stres testem oraz rozproszeniem mroku i mgły (dez)informacji.
Wtedy okaże się, że wcześniej proponowane bilansowanie systemu elektroenergetycznego biogazem czy biometanem było, cytując Gałczyńskiego, snem wariata śnionym nieprzytomnie.
Źródła węglowe, czy to się komuś podoba czy nie, powinny być utrzymywane tak długo, jak będzie to konieczne po pierwsze do utrzymywania krótko i długookresowej stabilności systemu elektroenergetycznego, po drugie do zachowania potencjału mas wirujących w celu podniesienia systemu lub jego fragmentów po blackout’ach, po trzecie do zastąpienia przez inne dyspozycyjne moce, po czwarte do zachowania minimalnego poziomu bezpieczeństwa energetycznego. To ostatnie jest szczególnie ważne w kraju przyfrontowym, szczególnie gdyby miał od niego odpaść przyimek „przy”.
Powrót gazowej pułapki
Obecnie w związku z wprowadzeniem ETS 2 oraz rozwojem rynku gazu jaki miałby służyć sektorowi elektroenergetycznemu i ciepłowniczemu ów argument powraca z nową twarzą, na którą nałożono nowy blansz i świeży róż. W myśl przedstawianych argumentów ciepłownie powinny się elektryfikować a odbiorcy indywidualni montować sobie pompy ciepła zamiast kotłów gazowych gdyż kiedy wejdą w życie opłaty związane z ETS 2 to zaczną przychodzić im gazowe rachunki grozy.
Te elektryfikujące się ciepłownie i odbiorcy indywidualni (ogólnie cała gospodarka) będą potrzebowali energii elektrycznej, której stabilne i elastyczne dostawy zabezpieczane będą m.in. przez elektrownie i elektrociepłownie gazowe.
Energetyka to system
System energetyczny to sieć naczyń połączonych, gdzie zmiany w jednym podsystemie nieuchronnie wpływają na pozostałe. Postępująca elektryfikacja ciepłownictwa kluczowa dla dekarbonizacji naturalnie zmniejszy zapotrzebowanie na gaz ziemny w tym sektorze.
Jednak upraszczanie tej transformacji do prostej substytucji paliw jest błędem. Prawdziwe wyzwanie i szansa leżą w redefinicji ról i wykorzystaniu synergii pomiędzy sektorem elektroenergetycznym a gazowym.
Często o stabilności systemu decydują detale, które umykają powszechnej uwadze. Jednym z kluczowych choć często pomijanych aspektów jest inercja systemu elektroenergetyki to zdolność sieci do przeciwstawiania się nagłym zmianom częstotliwości zapewniana przez wirujące z ogromną prędkością masy generatorów synchronicznych w elektrowniach konwencjonalnych (węglowych, gazowych i jądrowych).
Działają one jak potężne koło zamachowe, które stabilizuje sieć problem pojawia się wraz z rosnącym udziałem odnawialnych źródeł energii takich jak fotowoltaika czy farmy wiatrowe. Są one podłączone do sieci przez falowniki i nie posiadają fizycznej wirującej masy. To sprawia, że system zdominowany przez OZE staje się „płytki” i znacznie bardziej podatny na zakłócenia. Nagły spadek generacji ze słońca czy wiatru może prowadzić do gwałtownych wahań częstotliwości grożąc blackoutem.
To właśnie tutaj kryje się fundamentalna rola jaką wciąż odgrywają i będą odgrywać jednostki konwencjonalne co więcej istnieje inteligentne rozwiązanie pomostowe – kompensatory synchroniczne – do wykorzystania za niewielkie relatywnie pieniądze (każde inne rozwiązanie jest droższe) – o czym będzie później.
Po rozległej awarii typu blackout, przywrócenie systemu elektroenergetycznego do życia – poprzez proces zwany czarnym startem (black start) – jest operacją niezwykle skomplikowaną. Chociaż może wydawać się, że bateryjne magazyny energii (BESS), znajdujące się obecnie w pełnym rynkowym natarciu, są panaceum, jednak ich rola jest ograniczona. Choć potrafią błyskawicznie dostarczyć energię, mają problem z ogromnymi prądami udarowymi i rozruchowymi, jakie generują transformatory czy duże silniki w elektrowniach i przemyśle.
Tak czy inaczej źródła konwencjonalne w tym gazowe będą jeszcze bardzo długo potrzebne chociażby ze względu na stabilizowanie częstotliwości (to częstotliwościowa „płytkość” hiszpańskiej sieci urodziła w maju blackout).
Nie pieniądze lecz zdolności
Wydaje się, że obecnie pieniądze przesłaniają nam świat zastępując dyskusję, analizy i decyzje. Wiemy, że wydamy X mld PLN na coś np. na armię lub sieci elektroenergetyczne. Kwoty robią wrażenie tak duże, że otwarte przez nie usta słuchaczy nie są w stanie wypowiedzieć podstawowych pytań np.
– co dokładnie w zamian uzyskamy
– jakie nasze zdolności ulegną poprawie
– jaka jest priorytetyzacja wydatków,
– jaka jest alternatywa do wydawania pieniędzy na poszczególne projekty
– jakie będą oraz mogą być konsekwencje ich niezrealizowania.
Przez 20 lat istnienia Gaz System łączne nakłady inwestycyjne (zarówno te rozwojowe jak i odtworzeniowe) wyniosły ponad 28 mld PLN do których należy dodać 9 mld PLN na budowę i rozbudowę terminala LNG w Świnoujściu.
Wykres 1, Źródło: Gaz System, nakłady inwestycyjne w mln zł.
Kwoty nakładów inwestycyjnych zawsze były argumentowane uzyskaniem lub ewentualnie odzyskaniem (inwestycje odtworzeniowe) określonych zdolności. Takie zdolności do obsługi rynku obecnego jak i przyszłego zostały wybudowane.
Zdolności a nie (wielkie) pieniądze jak na dłoni widać przy wspomnianych powyżej kompensatorach synchronicznych, którymi mogą być generatory wycofane z bloków węglowych, które wirują zasilane z sieci z niewielkim obciążeniem. Nie produkują energii, ale dostarczają bezcenną inercję. One już są (mają transformator układy zabezpieczeń nadzoru i regulacji) i są połączone z systemem, są też tanie w dostosowaniu i mogą być po wycofaniu bloku węglowego wzmocnione dodatkową masą wirującą w miejscu turbiny.
W momencie awarii lub nagłego zaniku generacji z OZE ich wirująca masa daje systemowi krytyczne sekundy na reakcję zabezpieczeń i uruchomienie rezerw chroniąc sieć przed rozpadem.
Byłoby to rozwiązanie relatywnie tanie i bardzo praktyczne. Ale skoro mamy z KPO na sieci elektroenergetyczne 70 mld PLN do 2028 r. to po taką taniochę nikt nie będzie nadwyrężał pleców. Pieniądze musimy wydawać dużo i szybko.
Gaz podąża za prądem
W energii elektrycznej mamy rynek mocy i rynek energii elektrycznej i taką samą ścieżką zaczął podążać i będzie nadal podążał gaz. Zapotrzebowanie na gaz będzie rosło natomiast zdecydowanie szybciej będzie rosło zapotrzebowanie na moc gazową czyli zdolność podanie określonej ilości gazu w czasie liczonym w godzinach.
Do pokrywania godzinowego i dobowego popytu na paliwo gazowe potrzebne będą odpowiednie moce w punktach wejścia do systemu gazowego. W punktach importu gazu, jego wydobycia (kopalnie), jego produkcji (biometan) i jego magazynowania. Dodatkowo wykorzystywana będzie w coraz większym stopniu akumulacja systemu przesyłowego służąca w dobach szczytowych za bufor bezpieczeństwa.
Zmieniająca się wraz z elektryfikacją rola gazu przeistaczającego się w paliwo bilansujące nada mu nowy bardzo ważnego atrybut, którego wcześniej nie posiadał. Gdyż w praktyce nie koniecznie chodzi o wielkość konsumpcji jakiegoś dobra, ale jego znaczenie i wrażliwość gospodarki na jego brak.
O ile wzrośnie popyt na gaz
Elektryfikacja gospodarki będzie zmniejszała naszą odporność na wszelkiego typu awarie i budowała podatności na wszelkie zakłócania w sektorze elektroenergetycznym.
Jeżeli w oficjalnych rządowych dokumentach (KPEiK) wychodzi, że mamy się elektryfikować a roczna konsumpcja energii elektrycznej wzrośnie o 100% do 2040 r. to energetycy muszą zabezpieczyć nie tylko taką produkcję roczną ale przede wszystkim możliwości godzinowe, zwłaszcza w godzinach zielonej martwoty energetycznej (dunkelflaute).
Nikt przez minione lata jak i obecnie nie połasił się na możliwie precyzyjne określenie co dokładnie termin „pułapka gazowa” oznacza – kiedy jeszcze nie jesteśmy w pułapce, a kiedy w nią już wpadliśmy jako państwo czy gospodarka.
Spróbujmy w takim razie zdefiniować w liczbach gazową czarcią zapadkę, przynajmniej po stronie przesyłowej infrastruktury gazowej. Na wykresie 3 przedstawiono prognozy przesyłu (a nie konsumpcji) gazu ziemnego.
Wykres 3, Źródło: Gaz System; KDPR 2026-2035
Wykres 4, Źródło: Gaz System; KDPR 2026-2035
W celu dobrego odczytania wykresu 4 na którym przedstawiono prognozę zapotrzebowania na gaz w dobach szczytowych, należy zaznaczyć, że są na nim przedstawione moce umowne (a nie prognozowane przez Krajową Dyspozycję Gazu Gaz-System pobory rzeczywiste) wynikające z podpisanych umów przesyłowych i przyłączeniowych przy wskaźniku jednoczesności na poziomie 100% lub bliskim 100%. Ergo: wszyscy jednocześnie pracują z pełną zamówioną mocą.
Doba szczytowa w zimie tego roku wyniosła 84 mln m3 konsumpcji gazu ziemnego czyli była o prawie 50% niższa niż można odczytać z prognozy na wykresie 4 dla roku 2025 r. co stanowi o wysokim wskaźniku bezpieczeństwa i komfortu zakładanym w prognozach przez operatora.
Z zestawienia tych dwóch wykresów (3 i 4) wynika, że roczna konsumpcja powinna wzrosnąć o 40 do 50% natomiast biorąc za podstawę szczyt 2025 r. to zapotrzebowanie dobowe wzrośnie od 100 do 120%.
Na taki wariant jesteśmy infrastrukturalnie wstępnie przygotowani a dodatkowo sytuację poprawi budowany obecnie terminal FSRU I, rozbudowywany magazyn gazu w Wierzchowicach oraz realizowane połączenia krajowego systemu przesyłowego z gazociągiem jamalskim.
Natomiast czy i na ile będziemy krajem tranzytowym czy zdecydujemy się na nowe inwestycje z jednej strony zwiększające nasze bezpieczeństwo a z drugiej dające nam możliwości tranzytowe, to w dużej mierze pozostaje kwestią otwartą i nie do końca zależną tylko od nas.
Mapa 3, Źródło: Gaz System; KDPR 2026-2035
Pora na dystrybucję
Budowa gazociągu Wronów – Strachocina i nowej tłoczni (nie licząc kilku mniejszych przyłączeniowych gazociągów) może okazać się już tym infrastrukturalnym Rubikonem, którego nie powinniśmy przekraczać.
Dalsze inwestycje po stronie systemu przesyłowego gazowego powinny skupiać się na rozwoju dostępności elastycznych mocy gazowych i budowaniu odporności systemu.
Prawdziwym wyzwaniem optymalizacyjno-rozwojowym jest system dystrybucyjny gazu, a nie system przesyłowy. W dystrybucji pojawia się infrastrukturalna pułapka gazowa ze względu na z powoli aczkolwiek systematycznie wzrastającą liczbą tzw. martwych przyłączy (klient kiedyś pobierał gaz, potem stał się on mu zbędny, rozwiązał umowę o dostawy gazu, przyłącze pozostało a klienta nie ma)
Gdyby jednak sytuacja na rynku elektroenergetycznym i ciepłowniczym stawała się napięta a infrastruktura gazu ziemnego wyczerpywała swoje zdolności należałoby poważnie rozważyć budowę szczytowych źródeł energii elektrycznej, pracujących 300-500 h w roku, ale nie na gazie a na lekkim oleju opałowym gdzie logistycznie posiadamy naprawdę duże zdolności. Jednak to już opowieść na zupełnie inny tekst.
Elastyczność jest królem, także w gazie
- Gazowy system przesyłowy jest w stanie bez ogromnych dodatkowych, nie licząc obecnie realizowanych i kończonych, inwestycji obsłużyć polską gospodarkę.
- Dodatkowe inwestycje rozwojowe powinny podążać w kierunku zwiększania elastyczności systemu przesyłowego.
- W naszym zasięgu są rozwiązania powstrzymujące presje na dalszą rozbudowę systemu przesyłowego.
- Ze względu na znaczenie dla elektroenergetyki i ciepłownictwa gaz będzie bilansującym paliwem „trwale przejściowym” jeszcze przez dekady.
- Źródła konwencjonalne nadal i bardzo długo będą potrzebne ze względu na konieczność utrzymania stabilności systemu elektroenergetycznego co będzie tym ważniejsze im mocniej będziemy elektryfikowali gospodarkę.
- Pułapka gazowa nam nie grozi chyba, że będziemy starali się urzeczywistniać prognozy konsumpcji energii elektrycznej z KPEiK.
- Mamy przed sobą długi zestaw działań optymalizujących i maksymalizujących wykorzystanie istniejącej i obecnie budowanej infrastruktury gazowe.
Aleksander Zawisza – m.in. doradca ministra środowiska 2012-2013 i z-ca dyrektora w Pionie Rozwoju Rynku Gazu Gaz -System 2016 – 2024 odpowiedzialny m.in. za analizy rynkowe
