Spis treści
Współczesna energetyka w Europie stawia sobie za cel bezpieczeństwo dostaw energii elektrycznej, jej efektywność oraz zrównoważony rozwój oparty w coraz większym stopniu na źródłach odnawialnych. Wysokie cele w udziale energii odnawialnej w produkcji energii elektrycznej ustalone przez Unię Europejską, a także zmienne warunki atmosferyczne, które determinują niestabilną pracę tych źródeł sprawiają, iż konwencjonalne bloki węglowe, projektowane do pracy podstawowej, coraz częściej pełnią i będą pełnić funkcje regulacyjne.
Energetyka węglowa – czy może istnieć?
Regulacyjny charakter pracy bloków konwencjonalnych powoduje wzrost kosztu jednostkowego wyprodukowania energii elektrycznej a tym samym wzrost kosztu całkowitej produkcji energii ze wszystkich źródeł wytwórczych. Jest to spowodowane tym, iż sumaryczna liczba godzin pracy bloków w ciągu roku się zmniejsza, a jednocześnie obniżenie średniego obciążenia ma niekorzystny wpływ na warunki technologiczne pracy takiej instalacji, zmniejszenie jej sprawności, a w konsekwencji większą emisję CO2, a więc kolejny element wzrostu kosztów produkcji. Dodatkowo rynek uprawnień do emisji CO2 reaguje na nadchodzące zmiany (m.in. mechanizm MSR), czego konsekwencją jest wzrost ich cen, który osiągnął już w pewnym okresie roku 2018 ponad 25 EUR/tCO2. Powyższe czynniki, a także rosnąca cena węgla na rynku krajowym i światowym powodują, iż cena energii elektrycznej na rynku hurtowym w Polsce i innych krajach Unii Europejskiej rośnie.
Jest to szczególnie widoczne w okresach braku dostaw taniej energii z niesterowalnych źródeł OZE. Istotne tego efekty można było zaobserwować w 3 kwartale 2018 roku, gdy wzrosła z poziomu 160 zł/MWh do nawet 300 zł/MWh, również z powodu braku dostępnych mocy wytwórczych w kraju. Na zmniejszenie czasu wykorzystania mocy bloków dodatkowo nakłada się fakt, iż w coraz większym stopniu na naszą hurtową cenę energii wpływają dostawy taniej energii z importu w okresach dobrej wietrzności u naszych zachodnich sąsiadów. Skutkiem tych zjawisk, jednostki konwencjonalne są zmuszone podwyższać ceny sprzedaży energii na rynku hurtowym w chwili, gdy nie jest dostępna tania energia z OZE, aby wypełnić luki finansowe powstające w momentach zmniejszonej produkcji lub jej braku, a także odpowiednio zadbać o majątek wytwórczy, by był przygotowany na nowe, bardziej wymagające warunki pracy. Chcąc czy nie, ostatecznie wszystkie koszty poniesie odbiorca końcowy, czy to w opłacie za energię elektryczną, czy w innych składnikach opłat lub innych formach.
Czytaj także: Rośnie awaryjność polskich elektrowni
Jaki jest więc cel wpływania na ceny poprzez ustawę? Łączne koszty za energię elektryczną będą wzrastać, w związku z czym odwlekanie pokrycia poniesionych przez wytwórców kosztów nie ma sensu i prędzej czy później będzie musiało być opłacone. Ograniczenie cen na jeden rok nic nie zmieni, a może się okazać, że konsekwencje przyjdą ze zdwojoną siłą. Ponadto przydzielanie rekompensat za wyższe ceny energii skutkuje tym, że wydawane są środki publiczne, a więc środki odbiorców końcowych. Ostatecznie więc rekompensaty przydzielamy sobie sami. Wyższe ceny na rynku hurtowym pozwoliłyby technologiom OZE konkurować na zasadach rynkowych z elektrowniami konwencjonalnymi, bez konieczności wsparcia oraz byłyby odzwierciedleniem rzeczywistej sytuacji na rynku energii i być może skłoniłyby odbiorcę końcowego do poszukania innych rozwiązań technologicznych pozyskiwania energii elektrycznej oraz dałyby impuls do poszukiwania i wdrażania nowych technologii.
Moim zdaniem energetyka węglowa będzie istnieć i to przez kolejne kilkadziesiąt lat, w mniejszym lub większym stopniu, czy to się komuś podoba czy nie. Stan ten się nie zmieni, do czasu wynalezienia i wprowadzenia odpowiednio dużych magazynów energii lub zastąpienia technologii węglowej inną, sterowalną, w celu równoważenia niezbilansowania wynikającego z niestabilnego charakteru pracy źródeł OZE. Jednocześnie wzrost mocy zainstalowanej w źródłach odnawialnych jest nieunikniony i przynosi wiele korzyści, jednak nie należy tutaj zapominać o wpływie jednostek niesterowalnych na system elektroenergetyczny.
Należy wypracować złoty środek pomiędzy zainstalowaną mocą w jednostkach niesterowalnych i sterowalnych. Uważam, że jednostki sterowalne muszą stanowić co najmniej 120% szczytowego zapotrzebowania, aby zapewnić odpowiedni poziom rezerwy mocy. Prowadzi to do sytuacji, w której musimy utrzymać moc zainstalowaną w instalacjach wytwórczych konwencjonalnych i niesterowalnych OZE znacząco przekraczającą maksymalne zapotrzebowanie, przy jednoczesnym braku aż tak istotnego zwiększenia zużycia energii elektrycznej z roku na rok. Najlepszym przykładem są Niemcy, gdzie moc zainstalowana stanowi około 240% maksymalnego zapotrzebowania w roku, z czego około 50% mocy zainstalowanej stanowią źródła niesterowalne. Skutkuje to coraz mniejszym wykorzystaniem mocy zainstalowanej w źródłach konwencjonalnych. Wynikiem tego jest i będzie wzrost cen energii elektrycznej, będący skutkiem konieczności pokrycia kosztów stałych. Nie da się jednocześnie zredukować emisji CO2, wdrażać OZE i utrzymywać rezerwę w jednostkach sterowalnych dla utrzymania bezpieczeństwa bez poniesienia kosztów obciążających odbiorców końcowych.
Czytaj także: Ustawa o cenach zabija rynek energii
Nowy charakter pracy sieci
Polityka Unii Europejskiej dąży do coraz większego udziału źródeł odnawialnych w produkcji energii elektrycznej oraz ciepła. Liczne dotacje oraz wsparcie, szczególnie dla gospodarstw domowych, mające na celu rozwój i wdrażanie m.in. paneli fotowoltaicznych, powodują, iż sieć dystrybucyjna pracuje w innym trybie, niż było to pierwotnie zakładane. Dochodzimy do sytuacji w której energia elektryczna jest przesyłana zarówno do odbiorcy końcowego, jak i od niego. Ponadto coraz więcej mówi się o rozwoju inteligentnych liczników, które pozwoliłyby wesprzeć proces świadomej konsumpcji, a także produkcji energii. W wielu rejonach Polski nadal zdarza się, iż z powodu awarii sieci dystrybucyjnej niskiego napięcia nie ma dostępu do energii elektrycznej.
Sieć dystrybucyjna niskiego napięcia ma charakter najczęściej promieniowy, co sprawia, że ryzyko braku dostępu do energii elektrycznej jest wyższe, niż w przypadku sieci dystrybucyjnej wyższych napięć czy przesyłowej. Wynikiem tego jest konieczność rozwoju sieci dystrybucyjnej niskiego napięcia, przystosowanie jej do nowych warunków pracy, a w konsekwencji poprawienia efektywności. Taka transformacja pozwoli nie tylko na efektywniejsze wykorzystanie sieci, ale także na dostosowanie zamawianego zapotrzebowania na moc/energię do rzeczywistego zużycia, możliwości wykorzystania stref cenowych w oparciu o dobowe profile zużycia energii, a także rozważenie celowości i ocenę opłacalności zainstalowania własnych źródeł wytwórczych lub magazynów energii w przypadku odpowiednich zachęt ekonomicznych. Aspekt dotyczący wdrożenia inteligentnych sieci energetycznych jest jednym z celów przedstawionych w projekcie Polityki Energetycznej Polski do roku 2040. Założone jest wyposażenie 80% gospodarstw domowych w inteligentne liczniki do 2026 roku. Takie rozwiązanie miałoby kluczowe znaczenie w rozwoju energetyki rozproszonej.
Czy jest lek na całe zło?
W związku tym, warto zastanowić się nad zminimalizowaniem ryzyka niedostarczenia energii elektrycznej, szczególnie na poziomie lokalnym. Jednym z nich może być transformacja systemu elektroenergetycznego na małe podsystemy. Korzyści takiego rozwiązania może być wiele, rozpoczynając od oczywistego zmniejszenia odległości pomiędzy wytwórcą a odbiorą, co bezpośrednio wiąże się ze zmniejszeniem strat przesyłu energii, poprzez wzrost świadomości dotyczącej produkcji i zużycia energii elektrycznej , co może przyczynić się do wzrostu efektywności użytkowania oraz świadomej konsumpcji, aż do rozwiązania takich problemów jak poprawa jakości powietrza (m.in. poprzez możliwości budowy sieci ciepłowniczej oraz chłodu) lub zagospodarowanie odpadów z możliwością ich przetworzenia i wykorzystania jako paliwo w jednostkach wytwórczych. Rozwiązanie to łączy ze sobą zarówno rozwój sieci dystrybucyjnej oraz możliwość uczestniczenia prosumentów w lokalnym rynku energii dzięki zastosowaniu odpowiedniego opomiarowania, przyczynia się do poprawienia jakości powietrza oraz zwiększenia udziału produkcji energii elektrycznej ze źródeł OZE, ale przede wszystkim wpływa na świadomość ludzi, poszerza ich wiedzę i angażuje ich w sprawy środowiskowe, dzięki czemu cele mogą być szybciej osiągane, ze względu na lokalny wymiar działań i realny wpływ odbiorców końcowych na stan środowiska w danym otoczeniu.
Przesył i dystrybucja – obniżenie czy podwyższenie kosztów?
Koncepcja energetyki rozproszonej często jest przywoływana jako sposób na zminimalizowanie strat przesyłowych i jest to jeden z najczęstszych argumentów przytaczanych w artykułach naukowych. W licznych opracowaniach można spotkać się z pomysłami obniżenia opłaty przesyłowej dla odbiorców z rejonów energetyki rozproszonej – oczywiście w związku z faktem ograniczania strat przesyłu, niższej niż obowiązująca w taryfie. Wydaje się to niby oczywiste, ale pamiętać należy o proporcji udziału kosztów stałych utrzymania sprawnej sieci przesyłowej w stosunku do kosztów strat przesyłu. Trudniejsza jest sytuacja w sieci dystrybucyjnej , w której opłata nie tylko nie może być obniżona, ale należałoby przeanalizować, czy dystrybutor nie będzie musiał ponieść dodatkowych kosztów w celu dostosowania sieci do pracy w nowych warunkach oraz jej rozbudowy i modernizacji. Sieć dystrybucyjna średniego napięcia musiałaby być rozwinięta w takim stopniu, aby umożliwić podłączenie się do niej wielu źródeł wytwórczych w różnych lokalizacjach oraz mieć charakter kołowy.
Aby taka koncepcja lokalnego wytwarzania i użytkowania energii mogła poprawnie funkcjonować nieodłączna jest chęć współpracy ze strony OSD, np. poprzez utworzenie operatora systemu dystrybucyjnego OSDn odpowiedzialnego wyłącznie za ten obszar. Przy założeniu, że takich lokalnych obszarów wytwórczych powstawałoby coraz więcej, wydaje się niezbędne uczestniczenie OSDn w procesie bilansowania systemu elektroenergetycznego. W związku z tym warto jest również rozważyć udział takiej mini-strefy energetycznej w usługach systemowych dla regulacji jakości energii elektrycznej, co mogłoby być obowiązkiem oraz też źródłem dodatkowych przychodów. Kolejną usługą systemową, która mogłaby być pełniona przez źródła wytwórcze na obszarze stanowiące pewnego rodzaju wirtualną elektrownie jest odbudowa systemu. Zakładając wydzielenie OSDn, bierzemy pod uwagę również możliwość pracy wyspowej.
Co prawda w obecnych warunkach i na tym etapie rozwoju tego typu koncepcji wydaje się mało prawdopodobne, aby takie jednostki pracowały jako wyspa, przede wszystkim ze względu na gwarancje dostaw energii, jednak warto dostosować ten obszar do tego typu pracy. Ostatecznie jednak możliwość pracy wyspowej powinna być rozumiana raczej jako zdolność do samobilansowania obszaru, niż chęć zupełnego odłączenia się od KSE. Praca wyspowa sama w sobie poza samobilansowaniem nie przynosi wielu korzyści – ogranicza handel, zmniejsza poziom bezpieczeństwa dostaw oraz wyklucza możliwość współpracy samowystarczalnych energetycznie obszarów zarówno między sobą jak i z KSE. W projekcie Polityki Energetycznej Polski do 2040 roku jest zaznaczone, iż w przyszłości, warunkiem przyłączenia niestabilnego źródła energii powinno być zapewnienie możliwości pokrycia rezerwy w okresach nieczynności. W taką koncepcję idealnie wpisują się lokalne inicjatywy. Wydaje się to również rozsądne z punktu widzenia całego KSE. Obszar lokalny przyczynić się może wtedy do wypłaszczania dobowego profilu zużycia energii elektrycznej w skali kraju dzięki pełnieniu funkcji pewnego rodzaju wirtualnej elektrowni, która mogłaby zwiększać lub zmniejszać produkcję w zależności od potrzeb KSE.
Ostatecznie, obszar taki przyczynia się do wzrostu efektywności przesyłu i dystrybucji energii oraz może być wsparciem dla systemu, jednak zmienia się charakter sieci lokalnej, na której rozwój trzeba ponieść koszty.
Czytaj także: Padł rekord zapotrzebowania na prąd
Ile warte jest nasze zdrowie?
Bardzo istotnym aspektem jest możliwość poprawienia jakości powietrza na danym obszarze. Jakość powietrza w Polsce jest jedną z najgorszych w Europie. Na terenach podmiejskich główną przyczyną zanieczyszczeń jest niska emisja. Zaangażowanie konsumentów oraz władz lokalnych do rozwoju energetyki rozproszonej może mieć kluczowy wpływ na zwiększenie się poziomu wiedzy oraz świadomości, czyli zwiększenie edukacji energetyczno-ekologicznej. Efektem tego może być bardziej racjonalne użytkowanie energii elektrycznej, ale także zmiana sposobu ogrzewania na terenach podmiejskich i wiejskich. Budowa lokalnej sieci ciepłowniczej lub rozwój pomp ciepła, które miałyby możliwość współpracy z magazynami ciepła, mógłby się okazać istotnym elementem w procesie bilansowania obszaru w momentach zwiększonej produkcji ze źródeł niestabilnych.
Nie ulega wątpliwości, iż koszt energii elektrycznej oraz ciepła mógłby okazać się większy niż dotychczas. Należy jednak pamiętać, iż często w takich analizach zapomina się o tym, że trzeba ponosić dodatkowe koszty na leczenie w związku ze złym stanem jakości powietrza czy konieczność opłacania rezerwy w KSE na potrzeby bilansowania, która mogłaby zostać zminimalizowana.
Czas transformacji
Z powodu zmiennej polityki Państwa dot. wsparcia OZE, nie ma chętnych prywatnych inwestorów, którzy byliby gotowi zainwestować w projekt lokalnej generacji. Takie rozwiązania są teoretycznie znane ale z różnych powodów, głównie ekonomicznych, nie zostały jeszcze wdrożone. Uznając je jednak za innowacyjne takie projekty mógłby zostać również dofinansowane, co pozwoliłoby na utworzenie środowiska testowego do tego typu rozwiązań. Takie projekty mogłyby doprowadzić do uniezależnienia w przyszłości również innych terenów, które mogłyby czerpać doświadczenie z jednostek testowych. Oprócz możliwości rozwoju OZE oraz przyczynienia się do osiągnięcia celów udziału produkcji energii z OZE, istotnymi korzyściami mogą być poprawa jakości powietrza oraz wsparcie OSP w bilansowaniu systemu.
Rozwój energetyki rozproszonej jest ściśle związany ze świadomością konsumentów oraz aspektem ekonomicznym. Niezwykle trudno byłoby wprowadzić w chwili obecnej taką koncepcję lokalnego wytwarzania energii, która pozwalałaby na jej zastosowanie oraz efektywną pracę w skali całego kraju, gdyż nadal koszty wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych lub małych źródeł biomasowych/biogazowych/gazowych są znacznie większe niż z dużych elektrowni systemowych opartych m.in. na węglu. Warto mieć jednak na uwadze fakt, iż ciągle malejące koszty inwestycyjne siłowni wiatrowych oraz paneli fotowoltaicznych przyczynią się do większego zainteresowania nimi ze strony konsumentów, nawet bez konieczności dotacji, gdyż ceny energii elektrycznej w kolejnych latach będą prawdopodobnie rosnąć.
Rozwój OZE wkracza obecnie w taki etap, w którym koszt produkcji energii z tych źródeł może być niższy niż z elektrowni konwencjonalnych, jeżeli uwzględnimy wzrastającą opłatę za emisję CO2. Jednocześnie nie możemy zapominać o tym, iż niestabilne OZE nie zapewnią nam energii elektrycznej zawsze wtedy kiedy tego potrzebujemy. Nie powinniśmy zatem ani wypierać się energetyki konwencjonalnej, ani OZE, a jedynie dążyć do zapewnienia najlepszych warunków współpracy tych technologii. Tytuł inżyniera powinien zobowiązywać do podejmowania wyzwań i chęci rozwiązywania problemów, a nie upierania się, która technologia jest lepsza. Zarówno jedna jak i druga ma swoje wady i zalety, jednak prawda zawsze leży po środku.
Czytaj także: Polacy ruszyli po tańsze rachunki za prąd. Słońce bije rekordy
Nie bójmy się zmian, bo nadszedł już czas, aby rozpocząć transformację polskiej energetyki, pod każdym względem, aby dać szansę rozwoju nowym rozwiązaniom, przy jednoczesnym wsparciu starszych, dojrzałych, istniejących technologii, a jeszcze ciągle niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania KSE oraz zapewnienia bezpieczeństwa dostaw energii elektrycznej odbiorcom. Taka inicjatywa jest doskonałym środkiem do współpracy wielu podmiotów w celu wypracowania korzystnego rozwiązania, ale też przede wszystkim jest krokiem naprzód, przygotowaniem do tego co może nadejść oraz wypracowaniem konkretnych i efektywnych rozwiązań, które w energetyce muszą być planowane z wieloletnim wyprzedzeniem.
Towarzystwo Gospodarcze Polskie Elektrownie będąc organizacją reprezentującą sektor wytwarzania energii elektrycznej, widzi potrzebę zaangażowania się w proces transformacji energetyki. Uznaliśmy, że kluczowe będzie zorganizowanie konferencji podejmującej temat energetyki rozproszonej, która byłaby wstępem Programu na rzecz likwidacji niskiej emisji oraz zwiększenia lokalnego bezpieczeństwa energetycznego. Konferencja odbędzie się w dniach 28-29 marca 2019 roku w Warszawie na którą serdecznie Państwa zapraszamy. Przysłuży się ona uporządkowaniu i wskazaniu koniecznych do rozwiązania problemów związanych z możliwością poprawnego funkcjonowania takich rozwiązań.
Kamil Maziarz (24 l.) jest studentem Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej. Od 2017 jest stażystą w TGPE. Artykuł po raz pierwszy ukazał się w styczniowym numerze czasopisma „Energetyka Cieplna i Zawodowa”.
