Zapisz się na nasz newsletter i otrzymuj regularnie najświeższe informacje dotyczące Klastra 3x20 i OZE!
Teza. Do ochrony bezpieczeństwa elektroenergetycznego w Polsce wystarczające, potencjalnie, są w drugiej dekadzie (2011-2020) biogazownie (rolnictwo energetyczne), farmy wiatrowe i kolektory słoneczne, uzupełnione skokowym wzrostem efektywności energetycznej, który nastąpi za przyczyną domu pasywnego, pompy ciepła i samochodu elektrycznego (oczywiście, istotne znaczenie będzie miał towarzyszący dwóm ostatnim technologiom stopniowy transfer paliw z rynków ciepła i transportowego na rynek energii elektrycznej). W trzeciej dekadzie (2021-2030) efektywnymi technologiami ochrony bezpieczeństwa będą dodatkowo mikroźródła wiatrowe, mikrobiogazownie i ogniwa fotowoltaiczne, a potencjalnie także gaz łupkowy (2).
Profesor Jan Popczyk, Wydział Elektryczny Politechniki Śląskiej
Istota dokonującej się przebudowy energetyki. Kolejne dwie dekady będą upływać pod znakiem nasilającego się konfliktu strukturalnego między rynkowym przemysłem URE (urządzenia rozproszonej energetyki) i energetyką wielkoskalową, polityczno-korporacyjną. Innowacyjny przemysł URE będzie konkurował o świadomego prosumenta i rynkowego konsumenta (w tym procesie będzie następowało fundamentalne przekształcenie dotychczasowej ekonomiki ukierunkowanej na odbiorcę energii w ekonomikę konsumencką). Siłą przemysłu URE będzie wydajność masowej/fabrycznej produkcji, bardzo duże uniezależnienie od paliw kopalnych oraz duże uniezależnienie od tradycyjnych sieci energetycznych (elektroenergetycznych, gazowych, ciepłowniczych), a ponadto bardzo duża podatność zasobów URE na zarządzanie w ramach infrastruktury Smart Grid (daleko wykraczającej poza funkcje inteligentnych pomiarów). Polityczno-korporacyjna energetyka będzie natomiast spętana całkowitą zależnością od paliw kopalnych, posiadanymi nieefektywnymi zasobami technicznymi i pracy (dalszą niezdolnością do pro-efektywnościowej restrukturyzacji), także negatywnym już efektem skali (technicznej i organizacyjnej), ale przede wszystkim ograniczeniami środowiskowymi (dotyczącymi emisji CO2 w wytwarzaniu i lokalizacyjnymi w segmencie sieciowym). Ważny wreszcie jest fakt, że Smart Grid, ze swojej natury nie tworzy potencjału wzrostowego wielkoskalowej polityczno-korporacyjnej energetyki (w szczególności zła kondycja tradycyjnych sieci energetycznych jest punktem wyjścia dla Smart Gridu, a same sieci są bardzo potrzebne Smart Gridowi do rozwoju w pierwszym etapie, ale one same na pewno nie zaczną się rozwijać za przyczyną Smart Gridu, czyli wzajemności nie będzie).
Firma Watt – charakterystyczny przykład potrzeby nowego myślenia. Koniec marca (2010) przyniósł w polskich niszowych mediach jednodniowy news, że firma Watt produkująca obecnie w Piekarach Śląskich kolektor słoneczny WATT 4000 S o sprawności 85%, buduje w Sosnowcu fabrykę, w której (po przeniesieniu produkcji z Piekar Śląskich i uruchomieniu nowej produkcji) będzie można na zautomatyzowanych liniach przemysłowych produkować 2500 m2 kolektorów, prawdopodobnie najnowocześniejszych na świecie. W firmie można uzyskać informację, że inwestycja kosztowała 59 mln zł, przy tym uzyskane środki unijne zapewniły sfinansowanie 33% nakładów inwestycyjnych.Polityczno-korporacyjna energetyka zapewne nie przejęła się informacją, a powinna, i to bardzo. Bo podejdźmy do sprawę tak: Załóżmy, że 10-letnia (narastająca do 2020 roku) produkcja kolektorów wynosi 5 mln m2 (założenie bardzo ostrożne). W takim razie roczna produkcja ciepła, liczona jako efekt tej produkcji, to około 4 TWh. W kontekście Pakietu 3x20 oznacza to:
Jeszcze bardziej spektakularne wnioski się nasuwają, jeśli budowaną fabrykę kolektorów i potem „darmową” produkcję ciepła rozpatrywać w kontekście potrzebnej nowej kopalni, gdyby fabryka kolektorów nie została zbudowana. Nowej kopalni o rocznym wydobyciu 1 mln ton za 59 mln zł żaden inwestor nie wybuduje, w dodatku w ciągu niecałego roku (czas budowy fabryki w Sosnowcu). A przecież porównanie musi uwzględnić oprócz budowy kopalni także budowę kotłowni węglowych, i konieczność corocznego wydobycie 1 mln ton węgla.
Innowacyjna energetyka w kontekście bezpieczeństwa elektroenergetycznego. Z jałowego, obecnie dominującego, mówienia o bezpieczeństwie elektroenergetycznym można się wyzwolić poprzez odwołanie do pięciu jego praktycznych aspektów. Są to: 1˚ - blackout (1965 rok – USA, a w mijającej dekadzie blackout-y w USA i Europie), 2˚ - brak paliw (w Polsce w okresie gospodarki centralnie planowanej, czyli w socjalizmie, do 1990 roku), 3˚ - strajki (zawsze w okresach trudnej restrukturyzacji: w brytyjskim górnictwie strajk w okresie marzec 1984 – marzec 1985, w polskiej elektroenergetyce w latach 1990...1994), 4˚ - deficyt mocy (Kalifornia, w latach 2000...2001), 5˚ - awarie sieciowe (Polska – czas teraźniejszy, lata 2008...2010).
Blackout 1965 spowodował zmianę doktryny rozwojowej systemów elektroenergetycznych (w kierunku zwiększenia inwestycji na rzecz bezpieczeństwa, tzn. wzrostu marginesu mocy wytwórczych i niezawodności strukturalnej sieci przesyłowych); ciężkie blackout-y ostatniej dekady nie pociągnęły praktycznie żadnych działań w obszarze sieci przesyłowych, natomiast przyspieszyły rozwój energetyki rozproszonej. Brak paliw w okresie gospodarki centralnie planowanej w Polsce został pokonany za pomocą rynku paliw, ale ryzyko deficytu paliw kopalnych na świecie istnieje. Rosnące ryzyko strajków jest charakterystyczne w całej polskiej energetyce korporacyjnej (przede wszystkim w elektroenergetyce, zwłaszcza po jej konsolidacji, ale także w górnictwie, w gazownictwie). Warto podkreślić, że doświadczenia z ustępującego światowego kryzysu gospodarczego wskazują na uniwersalny charakter zagrożenia powodowanego przez przedsiębiorstwa (w tym wypadku instytucje finansowe i giganty samochodowe), które są za duże żeby mogły upaść. Kalifornijski deficyt mocy został szybko pokonany za pomocą małoskalowej energetyki gazowej. Awarie sieciowe w Polsce są problem szybko narastającym, bez perspektyw rozwiązania tradycyjnymi sposobami, tzn. za pomocą inwestycji sieciowych.
Odpowiedzią na wszystkie 5 charakterystycznych zagrożeń jest energetyka odnawialna (rozproszona). Gwałtowny wzrost w 2009 roku produkcji przemysłów URE: amerykańskiego, niemieckiego, chińskiego, indyjskiego jest w tym względzie bardzo charakterystyczny. Konsekwencją jest to, że musimy zmienić 100-letnie przyzwyczajenia: 1˚ - przestać pytać ile odbiorcom potrzeba energii i jakie straty ponoszą, gdy energii nie otrzymują, 2˚ - zacząć mówić ile przemysł produkuje dóbr URE i ile konsumenci są skłonni ich kupić (pogodzić się ze zmianą rynku klienckiego/odbiorców na rynek konsumencki/prosumentów, na którym producenci URE będą namawiali konsumentów, aby dobra te kupowali).
Lista technologii URE. Poniżej przedstawia się listę technologii URE (prostych i złożonych, w części już skomercalizowanych, w części oczekujących dopiero na komercjalizację), a także charakterystyczne segmenty rynkowe ich wykorzystania oraz technologie integracyjne (zwiększające efektywność wykorzystania zasobów URE). Są to:
Technologie „proste”: 1˚ - kolektor słoneczny, 2˚ - mikrowiatrak, 3˚ - pompa ciepła, 4˚ - dom pasywny, 5˚ - samochód elektryczny, 6˚ - mikrobiogazownia, 7˚ - biogazownia, 8˚ - ogniwo fotowoltaiczne, 9˚ - spalarnia śmieci (także technologie plazmowe utylizacji śmieci i inne), 10˚ - elektrownia wodna ultraniskospadowa, 11˚ - mikroźródło jądrowe.
Technologie „złożone”: 12˚ - źródło poligeneracyjne, 13˚ - technologie zasobnikowe, 14˚ - technologie oddolnego filaru bezpieczeństwa energetycznego, 15˚ - technologie zintegrowane funkcjonalnie.
Technologie dedykowane do charakterystycznych segmentów rynku popytowego. 16˚ - dom „energetyczny” (1,5 mln małotowarowych gospodarstw rolnych, 3 mln domów jednorodzinnych, 10 tys. nowych domów budowanych rocznie), 17˚ - gospodarstwo rolne „energetyczne” (100 tys. gospodarstw towarowych, istota: dywersyfikacja produkcji/ryzyka gospodarstwa, utylizacja odpadów, budowa oddolnego filaru indywidualnego bezpieczeństwa energetycznego za pomocą technologii 1 do 6 oraz 8), 18˚ - gmina wiejska „energetyczna” (1600 gmin, istota: wykorzystanie zasobów rolnictwa energetycznego, utylizacja odpadów, budowa oddolnego filaru bezpieczeństwa energetycznego w ramach infrastruktury krytycznej, w szczególności za pomocą technologii 1 do 5, 7 do 9 oraz 12 do 16), 19˚ - miasto (osiedle) „energetyczne” (istota: włączenie transportu w obszar energetyki miasta, utylizacja odpadów, budowa oddolnego filaru bezpieczeństwa energetycznego w ramach infrastruktury krytycznej, w szczególności za pomocą technologii 1 do 5, 7 do 9, 11, oraz 12 do 16).
Technologie zwiększające efektywność energetyki rozproszonej (popytowo-podażowej): 20˚ - wirtualne źródło poligeneracyjne (istota tych technologii polega na zwiększeniu efektywności energetyki rozproszonej w aspektach: energetycznym, ekonomicznym i poprawy bezpieczeństwa energetycznego), 21˚ - Smart Grid (istotą tej technologii jest przeniesienie akcentu w skali społecznej z wytwarzania energii na zarządzanie energią).
Analiza przedstawionej powyżej listy technologii URE (gwałtownie rozszerzającej się) wskazuje na zasadność stwierdzenia, że można już przystąpić do przełamywania nieefektwności korporacyjnej energetyki wielkoskalowej (nieefektywności pod względem istoty takiej jaka cechowała gospodarkę centralnie planowaną, czyli socjalistyczną), wykorzystując do tego nowe technologie. Oczywiście nie chodzi o zmiany rewolucyjne, ale o nowy etap (po etapie TPA) budowania konkurencji i równowagi rynkowej w energetyce, a zarazem bezpieczeństwa energetycznego w procesie:URE vs EKW, gdzie EKW – energetyka korporacyjna wielkoskalowa (tradycyjna energetyka węglowa + tradycyjna energetyka gazowa + wielkie farmy wiatrowe + energetyka jądrowa + czyste technologie węglowe CCS i IGCC + sieci).
Należy przyjąć, że proces będzie się odbywał w środowisku zintegrowanych (!!!) działań na rzecz łącznej realizacji trzech celów Pakietu 3x20. Jest to ważne, zwłaszcza w aspekcie silnej współzależności emisji CO2 od udziału energii odnawialnej w rynku energii końcowej. Ponadto potrzebna jest stopniowa alokacja regulacji energetyki z poziomu rządowego (energetyka wielkoskalowa, segment ETS) na poziom samorządowy (energetyka rozproszona, segment non-ETS).
Wniosek dotyczący segmentu technologicznego URE i rolnictwa energetycznego. Istnieje potrzeba wypracowania propozycji na polską prezydencję w 2011 roku ukierunkowanej na: (i) integrację systemów ETS i non-ETS oraz (ii) integrację systemów wspomagania OZE i redukcji emisji, przy wykorzystaniu inkorporacji kosztów zewnętrznych ochrony środowiska do kosztów paliwa. Rozwiązania idące w tym kierunku dawałyby Polsce wielką szansę. Mianowicie, szansę wykorzystania wielkich, ekonomicznych (w sensie takim, jaki wynika z inkorporacji kosztów środowiska do kosztów paliwa) zasobów energii odnawialnej (zasobów rolnictwa energetycznego). Wówczas też cel dotyczący udziału tej energii w rynkach końcowych, wymagany przez dyrektywę 2009/28/WE, zostałby spełniony z bardzo dużą nadwyżką, a dwa pozostałe cele zostałyby spełnione niejako „automatycznie”.
Nieroztropna presja na inwestycje w energetyce wielkoskalowej. W czasie Konferencji zorganizowanej przez Centrum Stosunków Międzynarodowych (Warszawa, 18 marca 2010) strona rządowa przedstawiła oszacowanie niezbędnych rocznych nakładów inwestycyjnych w polskiej energetyce na 16 mld euro (w elektroenergetyce, ciepłownictwie, transporcie, bez górnictwa). Czyli do 2020 roku daje to nakłady inwestycyjne 160 mld euro. Warto porównać je z brytyjskimi (w gospodarce co najmniej 5-cio krotnie większej od polskiej), które ocenia się w energetyce (bez transportu, ale z górnictwem) na 200 mld £ (Financial Times, February 4, 2010), czyli na około 240 mld euro. Przy tym przedstawiona struktura nakładów inwestycyjnych w energetyce brytyjskiej jest całkowicie różna od struktury wynikającej z polskiej polityki energetycznej (struktura brytyjska jest otwarta na innowacyjność, struktura polska na to, co w USA i w starej Unii odchodzi do przeszłości).
W tym aspekcie podkreśla się, że w czasie Konferencji CSM, 18 marca) strona rządowa argumentując na przykład potrzebne bardzo wysokie nakłady na sieci elektroenergetyczne odwołała się do wielkiej dekapitalizacji tych sieci, przekraczającej 53%. Z drugiej strony wyprowadzanie, na zasadzie prostej kontynuacji, potrzeb inwestycyjnych w obszarze sieci elektroenergetycznych z ich dekapitalizacji jest już błędem metodycznym. Dobitnym przykładem, którego nie ujawniają wielkie firmy konsultingowe pracujące dla polskiego rządu i polskich przedsiębiorstw korporacyjnych, są najnowsze raporty niemieckie (prezentujące wyniki badań w 7 krajach starej piętnastki unijnej) mówiące o tym, że dotychczasowe prognozy sieciowych nakładów inwestycyjnych trzeba skorygować kilkukrotnie w dół.
Powodem jest odwrót od wytwarzania w źródłach wielkoskalowych na rzecz energetyki rozproszonej (i rosnąca przewaga zarządzania energią nad jej produkcją). Taki kierunek, ograniczający presję inwestycyjną w obszarze sieciowym, jest dla Polski racją stanu. W szczególności dlatego, ze umożliwia on zastąpienie tradycyjnej sieciowej reelektryfikacji wsi/rolnictwa przez nowoczesną reelektryfikację za pomocą źródeł rozproszonych i Smart Gridu. Ponadto zwiększa efektywność rozwiązywania problemów wywoływanych rozległymi awariami sieciowymi. Takimi jak awaria szczecińska w kwietniu 2008, która pozbawiła dostaw energii elektrycznej, na kilkadziesiąt godzin, wielką aglomerację. Także takimi jak awarie na Mazowszu i w północno-wschodniej Polsce w październiku 2009 pozbawiające 700 tys. osób zasilania na kilkanaście godzin oraz awarie na Śląsku i w Małopolsce w styczniu 2010 pozbawiające ponad 120 tys. osób zasilania na kilka dni, a ponad 20 tys. osób na ponad dwa tygodnie.
Współspalanie zboża – dramatyczny skutek błędnej polityki energetycznej w świecie innowacyjnych technologii. Dalej przedstawia się najprostsze i szokujące dane oraz oszacowania dotyczące tytułowej sprawy. 1˚ - punktem wyjścia jest nadprodukcja zboża, która w 2009 roku wyniosła w Polsce 4…6 mln ton. 2˚ - zasoby ziemi spożytkowane pod nadprodukcję wyniosły 1,2…1,7 mln ha. 3˚ - energia pozyskana z nadprodukcji skierowanej do współspalania w energetyce węglowej wyniesie 4…6 TWh. 4˚ - roczna energia możliwa do pozyskania w racjonalnym łańcuchu technologicznym (uprawa jednorocznych kiszonkowych roślin energetycznych – biogazownie – agregaty kogeneracyjne) wyniosłaby natomiast 80…115 TWh na rynku końcowym energii (połowa energii elektrycznej, połowa ciepła), a na rynku energii pierwotnej byłoby to w jednostkach naturalnych około 10…13,5 mld m3 biometanu, 5˚ - łącznie z ugorami i ziemią wyłączoną z upraw (około 2 mln ha ziemi, gorszej jakości, niż ta zmarnowana pod nadprodukcję) byłoby to 150…200 TWh na rynku końcowym energii, 6˚ - zakładając modelową technologię do wykorzystania w postaci biogazowni o mocy elektrycznej 1,2 MW wychodzi się na rynek wynoszący 8000…11000 biogazowi. 7˚ - nakłady inwestycyjne charakterystyczne dla takiego rynku wyniosłyby (według obecnych wyobrażeń) 100…130 mld zł, 8˚ - taki zakres inwestycji byłby w stanie unowocześnić dużą część polskiej gospodarki, mianowicie zrestrukturyzować rolnictwo, zapewnić bezinwestycyjną po stronie sieciowej reelektryfikacje wsi (biogazownie nie tylko nie tworzą wielkiego zapotrzebowania na inwestycje sieciowe, ale odwrotnie – zastępują takie inwestycje), a także przyczynić się do budowy polskiego przemysłu URE, 9˚ - wreszcie, efekt dobrego zagospodarowania ziemi zmarnowanej pod nadprodukcję zboża jest porównywalny z corocznym zużyciem 50…65 mln ton węgla kamiennego (tak duża ilość węgla jest skutkiem niskich sprawności energetycznych technologii węglowych), lub 15...20 mld m3 gazu ziemnego, lub 14…18 mln ton paliw transportowych, lub z produkcją elektrowni jądrowych, która byłaby możliwa dopiero po zainwestowaniu w nie około 300…400 mld zł.
Zakończenie – osiem uwag na temat piątej fali innowacyjności. Będzie to fala energetyczno-środowiskowo-społeczna, a jej istotą będzie przekraczanie granic między segmentami wymienionymi w zastosowanej „zbitce” słownej. Z przekraczania granic wynikną masowe efekty synergiczne (także oszczędnościowe i koordynacyjne). W tej perspektywie znaczenie piątej fali polega nie tylko na tym, że stanowi ona fundament epoki wodorowej/bezemisyjnej), ale także na tym, że znacznie rozszerza obszar innowacyjności. W rezultacie na piątą falę będą się składać:
Przypisy:
Źródło:
"Czysta Energia", maj 2010
Dodaj nową odpowiedź