10 faktów i mitów o farmach wiatrowych w Polsce

Zmiana ustawy o odnawialnych źródłach energii ma ograniczyć rozwój farm wiatrowych. Zdaniem Ministra Energii wiatraki są drogie, o nieprzewidywalnej i niewielkiej produkcji i wymagają utrzymywania elektrowni węglowych w gotowości. Dlaczego zatem, obok fotowoltaiki, to najszybciej rozwijające się źródło energii na świecie? Jak wiatraki sprawdzają się w Polsce i ile kosztują? Przedstawiamy 10 faktów i mitów o zastosowaniu tej technologii w Polsce.

– Mamy ponad 5000 MW mocy zainstalowanej w wiatrakach, a produkują dzisiaj 1500 MW, i co z tego? Zgodzimy się, żeby jak nie będzie wiatru, to tutaj w studio nie było prądu? – pytał kilka dni temu w „Sygnałach Dnia” radiowej Jedynki minister energii Krzysztof Tchórzewski. Jak wyjaśniał wcześniej w Sejmie, „farmy wiatrowe są źródłem energii, które wymaga utrzymywania takiej samej ilości mocy w elektrowniach węglowych, aby gdy nie ma wiatru, nie zabrakło nam energii”, co ma w konsekwencji prowadzić do niepotrzebnej emisji CO2. Przed kilkoma tygodniami także wiceminister energii Andrzej Piotrowski przekonywał, że energetyka wiatrowa w Polsce ma zaledwie kilkunastoprocentowy współczynnik wykorzystania mocy, co oznacza, że w naszym kraju nie ma warunków dla tej technologii.

{norelated}Rzeczywiście, elektrownie wiatrowe, oprócz paneli solarnych, są najbardziej chimerycznym źródłem energii. Dlaczego zatem w ciągu ostatnich 15 lat na całym świecie przybyło ich ponad 400 tys. MW (z czego 140 tys. MW w Europie, a 5,5 tys. MW w Polsce), czyniąc je najszybciej rozwijającą się technologią energetyczną? W końcu nie ma miejsc na Ziemi w których wiatr wieje non-stop, w dodatku jednostajnie, odpowiadając dokładnie zmianom zapotrzebowania odbiorców na moc.

Wygląda więc na to, że rządy większości państw świata zachowują się nieodpowiedzialnie, ulegając zbiorowej ekohisterii i zachęcając biznes do inwestowania setek miliardów euro w technologię, która w końcu musi przecież – jak przekonują polscy politycy – doprowadzić do blackoutu. W rzeczywistości energetyka ma zdecydowanie więcej wymiarów, niż te dwa, którymi posługują się zwykle w wystąpieniach publicznych przedstawiciele polskiego rządu. Wyjaśniamy więc kilka najczęściej pojawiających się twierdzeń na temat tej technologii.

1. Energetyka wiatrowa jest niestabilna

Rzeczywiście tak jest, produkcja energii z wiatru zmienia się bardzo dynamicznie. W Polsce w ciągu godziny potrafi wzrosnąć lub spać nawet o 1000 MW. To tyle, ile będzie wstanie generować największy blok węglowy, budowany właśnie w Kozienicach.

Zwykle zmienność jest jednak mniejsza i sięga od 100 do 300 MW na godzinę, choć zdarza się, że taka dynamika spadku produkcji utrzymuje się przez wiele godzin i w rezultacie produkcja np. z 3500 MW rano spada do zaledwie 500 MW późnym wieczorem, z czym mieliśmy do czynienia w kwietniu.

Czy to dużo? Niemal każdego dnia roboczego z powodu błędnie skonstruowanych taryf tzw. dwustrefowych o godz. 13 w ciągu 15 minut obciążenie krajowego systemu energetycznego skacze o 300 MW, by w ciągu kolejnego kwadransa spaść o podobną liczbę. To efekt włączania się jednocześnie w ok. 100 tys. domów pieców akumulacyjnych, elektrycznych term do wody, czy ogrzewania podłogowego. Do dzisiaj regulator rynku nie uznaje jednak tego za na tyle istotny problem, by wymagał rozwiązania.

2. Wiatr da się przewidzieć

Nie oznacza to jednak, że w Polsce kilka małych bloków węglowych musi działać non-stop, czekając w gotowości na zastępowanie wiatraków. Produkcję energii z wiatru można przewidzieć z wyprzedzeniem. Już na dwie doby wcześniej wiadomo z 80% pewnością ile mocy wygenerują. Prognozy dostarczane w ciągu ostatnich 10 godzin dostarczają coraz dokładniejsze dane, aż do ok. 95% pewności na 2 godziny przed planowaną produkcją.

Istotne znacznie może mieć rozłożenie wiatraków na terenie kraju. W ten sposób można zwiększać lub zmniejszać produkcję energii wywoływaną przez morską bryzę rano i wieczorem nad Bałtykiem. Równomierne rozłożenie wyrównywałoby także produkcję w czasie przechodzenia frontów atmosferycznych przez kraj. Do tej pory w Polsce rząd nigdy nie zajmował się tym zagadnieniem, a przestrzenne planowanie rozwoju energetyki wiatrowej nie było w żaden sposób korelowane z potrzebami krajowego systemu elektroenergetycznego.

3. Wiatraki wykorzystują tylko kilkanaście procent mocy? To mit

Teza o kilkunastoprocentowym lub dwudziestoprocentowym wykorzystaniu mocy turbin wiatrowych w Polsce to w dużej mierze mit. Z takim współczynnikiem pracują tylko najstarsze i najmniejsze wiatraki. Dużym turbinom wiatrowym takie średnie miesięczne obciążenia zdarzają się tylko latem, gdy zużywamy najmniej energii. Dzięki temu, że energetyka wiatrowa rozwija się w Polsce dynamicznie od zaledwie kilku lat, większość maszyn w kraju to najnowocześniejsze urządzenia na rynku.

Średni współczynnik wykorzystania mocy we wszystkich farmach wiatrowych w Polsce (wliczając w to nowe i stare turbiny) w 2015 roku wyniósł 27%, a w samej grupie PGE 29%. Natomiast stopień wykorzystania mocy nowych instalacji to ok. 32-34%. W ubiegłym roku farma wiatrowa Gawłowice, należąca do Polenergii, wykorzystała aż 41% mocy zainstalowanej (wobec 37% zakładanych w biznesplanie).

Dla porównania w Wielkiej Brytanii współczynnik obciążenia lądowych farm wiatrowych wyniósł w 2015 roku 30%, wobec 26,6% rok wcześniej. Z kolei morskie farmy wiatrowe zlokalizowane u wybrzeży Wysp Brytyjskich osiągnęły 41% wykorzystania mocy wobec 37% rok wcześniej.

4. Wykorzystanie mocy zależy od… rządu

Co ciekawe elektrownie wodne w Polsce wykorzystują mniej mocy, niż wiatrowe. W 2015 roku było to zaledwie 21%, a rok wcześniej 24%. Dla porównania elektrownie na węgiel kamienny pracują ze współczynnikiem ok. 47% (tyle samo, ile w 2009 roku, a więc przed intensywnym rozwojem wiatraków).

Współczynnik wykorzystania mocy nie jest także zależny tylko od wietrzności w danym roku i lokalizacji (w Polsce najlepiej wieje na północy). Bardo szybko podnosi go rozwój technologii. Wyższe turbiny łapią więcej wiatru w łopaty, a w instalacjach o większej mocy opłaca się dodatkowo regulować np. nachylenie łopat. Dlatego pomysł uzależniania minimalnej odległości wiatraków do domów od ich łącznej wysokości sprawi, że ponownie w Polsce będą instalowane przede wszystkim urządzenia oparte na starych technologiach, o znacznie mniejszej produktywności, a więc generujące droższą energię. Nad projektem ustawy zawierającym takie rozwiązania mimo wszystko nada pracuje Sejm.

Rząd mógłby się zresztą zdecydować się także na znaczne podniesienie współczynnika wykorzystania mocy. Zmiana mocy generatora, wysokości turbiny i długości łopat może sprawić, że współczynnik obciążenia elektrowni wiatrowej zwiększy się nawet dwukrotnie. Produkcja z takiej jednostki będzie znacznie mniejsza, przez co koszty pozyskania energii wzrosną, ale wahania mocy spadną. Być może takie zmiany per saldo pomogłyby ograniczać koszty funkcjonowania systemu. Być może, bo takie zmiany także nigdy nie były analizowane przez polski rząd.

5. Produkcja energii z wiatru nie odpowiada zmianom popytu

Skoro elektrownie wodne mają jeszcze mniejszy współczynnik wykorzystania mocy, chociaż uchodzą za stabilną technologię produkcji energii, to w czym tkwi problem? Chodzi o szybkie zmiany produkcji energii z wiatru. Jak już pisaliśmy aktualna zmienność to ok. 100-300 MW na godzinę, chociaż ekstremalne zmiany dochodzą nawet do 1000 MW na godzinę.

Nie zawsze jest to problem. czasami wzrost lub spadek produkcji z wiatru pokrywa się ze wzrostem lub spadkiem produkcji z elektrowni konwencjonalnych. Jeśli tak jest, wiatraki pomagają nawet stabilizować system energetyczny, a dodatkowe moce w elektrowniach węglowych nie muszą być odpalane. Rzadko zmiany są jednak dokładnie takie. W Polsce szczyt produkcji farm wiatrowych przypada zwykle na godziny popołudniowe, a więc wtedy gdy obciążenie system jest jeszcze duże. Jednak wietrzność zaczyna spadać wieczorem, gdy mamy szczyt zapotrzebowania. Wiatraki najmniej wytwarzają ok. godz. 8-10 rano, a więc w trakcie porannego szczytu zapotrzebowania na energię.

6. Wiatraki muszą być zastępowane przez elektrownie węglowe lub gazowe? Niekoniecznie

Zwykle nie ma potrzeby aby z powodu elektrowni wiatrowych jakikolwiek blok energetyczny czekał w gotowości, emitując niepotrzebnie CO2 do atmosfery, jak to obrazowo opisywał minister Tchórzewski. Chwilowe wahania produkcji przejmują pracujące bloki węglowe (operator dociąża się je lub odciąża). To nie jest oczywiście wymarzony sposób ich pracy, ale tak dzieje się na całym świecie i działo się przed rozwojem wiatraków, bo zapotrzebowanie na energię także się zmienia. Firmy zajmujące się technologiami węglowymi zaczynają kłaść nacisk już nie na coraz wyższą sprawność bloków, ale właśnie na poprawę ich elastyczności. Gdy taka korekta nie wystarczy, wykorzystuje się także elektrownie szczytowo-pompowe i wodne ze zbiornikami. Nieprzewidziane wahania bierze na siebie wirująca rezerwa, która zawsze odpowiada aktualnej produkcji w całym systemie, bez względu na udział wiatru. Wpływ jeszcze dłuższych zmian pomagają ograniczać połączenia transgraniczne.

Dopiero w następnej kolejności uruchamia się lub wyłącza bloki węglowe. Operator ma ponadto jeszcze w odwodzie dwa kolejne narzędzia – rezerwę zimną (w blokach węglowych) i negawaty (ograniczanie zużycia na żądanie) – ale rzadko z nich korzysta.

Dlatego odpowiedzialna za bezpieczeństwo pracy sieci państwowa spółka PSE ocenia, że energetyka wiatrowa może się bezpiecznie rozwijać z obecnych 5,5 tys. MW przynajmniej do poziomu 8-9 tys. MW w 2020 roku, a kolejne przyłączenia będą możliwe po rozbudowie sieci.

7. Wiatraki mogą działać w systemie także bez magazynów energii

W Polsce zupełnie nie wykorzystuje się natomiast bardziej oczywistych narzędzi – zwiększonej elastyczności cenowej popytu, a więc przenoszenia zużycia energii na godziny z dużą ilością wiatru w systemie, czyli tańsze dla odbiorców. Nie korzysta się także w pełni ze wspomnianych już negawatów, których moc dostępna dla operatora mogłaby być znacznie większa. Bez inteligentnych liczników nie wprowadzimy także takich rozwiązań jak np. czasowe ograniczenie poboru mocy przez poszczególnych odbiorców, którzy chcieliby zawrzeć taką umowę, nie zwiększymy także elastyczności ich popytu. W Polsce raczkuje magazynowanie ciepła przy elektrociepłowniach, chociaż to dojrzałą technologia, która mogłaby współpracować z energetyką wiatrową.

W Polsce nie wykorzystuje się także elastyczności cenowej podaży „zielonej” energii. Źródła odnawialne o stabilnej produkcji – biomasa, biogaz, a częściowo także elektrownie wodne – mogłyby dostosowywać produkcję do sytuacji na rynku. Nie mają jednak w tym interesu, bo otrzymując jednakową cenę sprzedaży o każdej porze i przy każdej sytuacji rynkowej, najbardziej opłaca im się maksymalizować współczynnik obciążenia, a więc produkować non-stop z taką samą mocą. W ten sposób nie przejmują szczytowego obciążenia i nie pomagają operatorowi systemu przesyłowego w zarządzaniu systemem. Propozycja zmiany tej sytuacji także nigdy nie została przedstawiona przez polski rząd.

8. Energetyka węglowa jest tańsza niż wiatrowa? Owszem, tak kiedyś było

Cytowany przez PAP w grudniu minister Tchórzewski informował opinię publiczną, że kierowany przez niego resort stawia na biogazownie zamiast wiatraki, ponieważ koszt wytwarzania energii z biogazu to nieco ponad 300 zł/MWh, a z wiatru 500 zł/MWh. W rzeczywistości sytuacja jest nieco inna – chociaż biogazownie rolnicze, wysypiskowe i na oczyszczalniach ścieków mają niepodważalne zalety, to niestety koszt wytwarzania energii z biogazu to nadal ok. 500-600 zł/MWh, a w nowych farmach wiatrowych 290-320 zł/MWh.

Nieco inaczej przedstawia się także koszt wytwarzania energii z węgla. Podawana przez ministra wartość 160 zł/MWh, mająca udowodnić, że to źródło energii jest znacznie tańsze, jest lekko myląca. Minister podał wartość odpowiadającą cenie rynkowej, a więc na rynku uwzględniającym także energetykę odnawialną. Ponadto wspomniana wartość to koszt krańcowy produkcji energii w elektrowni domykającej zwykle bilans zapotrzebowania w Polsce z uwzględnieniem OZE. Pozostałe elektrownie pracujące w danym momencie produkują energię z niższymi kosztami krańcowymi. Jednak te koszty to jedynie wierzchołek góry lodowej. Do nich należy doliczyć koszty stałe utrzymania elektrowni. Do porównania należałoby dodać także koszty inwestycyjne nowych bloków węglowych.

W ocenie Towarzystwa Gospodarczego Polskie Elektrownie, do którego należą wszyscy najwięksi wytwórcy energii w Polsce, całkowity koszt produkcji energii elektrycznej dla nowych bloków w Opolu, Kozienicach i Jaworznie wynosi ok. 250-310 zł/MWh, w zależności od czasu pracy elektrowni. Do tej wartości trzeba jeszcze doliczyć koszt emisji CO2 – aktualnie to ok. 25 zł/MWh, ale w Unii stale toczą się boje o podniesienie tej ceny. W ten sposób „znacznie tańsza energia z węgla” staje się co najwyżej równie konkurencyjna, ale z perspektywą wzrostów, podczas gdy energetyka wiatrowa nadal będzie tanieć.

9. Energetyka odnawialna obniża ceny energii dla przemysłu

Warto spojrzeć na rozwój energetyki także szerzej – przez pryzmat odbiorców. Ci, dla których cena energii ma największe znaczenie, skorzystali na wzroście produkcji energii z wiatru najbardziej. Wiatraki coraz częściej zastępują bowiem najdroższe elektrownie węglowe, które do tej pory domykały zapotrzebowania i określały cenę energii na rynku. W efekcie cena hurtowa prądu spada. W ciągu ostatnich pięciu lat z niemal 210 zł/MWh do ok. 170-180 zł/MWh, a więc o blisko 15%. Ten rok najprawdopodobniej przyniesie kolejne spadki.

Znacznie potaniały także zielone certyfikaty, wspierając energetykę odnawialną. Dziś można je kupić za niewiele ponad 100 zł/MWh, podczas gdy jeszcze na początku 2012 roku kosztowały 280 zł/MWh. W dodatku od roku przemysł energochłonny może korzystać ze zwolnień od tych kosztów, sięgających od 20% do 85%. Nawet pomimo tego, że obowiązek zakupu zielonych certyfikatów wzrósł w ciągu pięciu lat 10,4% do 14% zużycia energii, to realne obciążenie każdej megawatogodziny tym para-podatkiem spadło z ok. 26 zł do zaledwie 2 zł w przypadku np. hut stali, ok. 7 zł dla przemysłu chemicznego i niespełna 15 zł dla pozostałych dużych odbiorców.

W ciągu ostatnich pięciu lat łączne koszty zakupu energii i subsydiów do energetyki odnawialnej ponoszone przez najbardziej energochłonny przemysł spadły o 24%, czyli znacznie poniżej samych cen energii z 2010 roku. Dla największych odbiorców oznacza to miliony złotych rocznie oszczędności.

10. Za energetykę wiatrową płacimy w rachunkach

Spadek cen energii w mniejszym stopniu odczuli odbiorcy indywidualni. Mimo wszystko tegoroczna obniżka łącznych rachunków za energię i dystrybucję wyniosłą średnio 1,6%. Jak tłumaczył Urząd Regulacji Energetyki, do spadku cen energii przyczynił się przede wszystkim spadek wydatków na subsydia do „zielonych” elektrowni. Przeciętne gospodarstwo domowe zaoszczędzi dzięki temu od 12 do 22 zł rocznie. Dla porównania miesięczny koszt wsparcia energetyki odnawialnej przez polską rodzinę wynosi ok. 6 zł i stanowi ok. 6% rachunku.

Więcej ekonomii, mniej demagogii

Upraszczanie skomplikowanej energetycznej rzeczywistości może pomóc w jej zrozumieniu, ale jeżeli uproszczenia idą zbyt daleko, mogą prowadzić do błędnych wniosków. W polskiej przestrzeni publicznej mamy zdecydowanie za wiele uproszczeń, a za mało rzetelnej analizy kosztów i korzyści poszczególnych rozwiązań technologicznych.

Niestety przedłożony w ubiegłym tygodniu w Sejmie projekt nowelizacji ustawy o OZE zawiedzie wszystkich tych, którzy liczyli, że rząd w końcu odrobił lekcje i – bez względu na wynik – opublikuje obszerne analizy ekonomiczne proponowanych zmian systemu wsparcia OZE. Kolejny raz czeka nas zatem zmiana bardzo istotnej polityki regulacyjnej w ciemno, lub opartej o strywializowane założenia.

To tym bardziej niepokojące, że energetyka odnawialna jest już ostatnią możliwością uniknięcia niedoborów mocy na początku lat 20., bo do tego czasu żadna nowa elektrownia węglowa nie zdąży powstać, a te budowane właśnie – jak wynika z analiz PSE – mogą nie wystarczyć.