Cele (3) OZE 20% CO 2. Innowacyjność Bezpieczeństwo energetyczne. Redukcja zużycia paliw Ochrona środowiska 20% EE 20%

Transkrypt

1 Finansowanie budowy biogazowni szansą na zrównoważony rozwój energetyki odnawialnej NFOŚiGW BIOGAZOWNIE SZANSĄ NA PRZYSZŁOŚĆ Jan Popczyk Warszawa, październik

2 EWOLUCJA POLSKICH CELÓW Początek lat dziewięćdziesiątych połączenie polskiego systemu elektroenergetycznego z systemem UCPTE wprowadzenie polskiej elektroenergetyki w środowisko regulacyjne UE wykorzystanie zasady TPA do wyzwolenia konkurencji na rynku energii elektrycznej Rok 2008 wytworzenie nowego segmentu energetyki osadzonego w Pakiecie energetyczno-klimatycznym 3x20 wprowadzenie energetyki w infrastrukturę społeczeństwa wiedzy nabycie zdolności do zarządzania procesami w warunkach konfrontacji globalnej w obszarze energetyki: (i) USA i UE, (ii) Rosja, Iran, Arabia Saudyjska, Katar, Wenezuela, (iii) Chiny, Indie 2

3 PAKIET ENERGETYCZNO-KLIMATYCZNY 3x20 Cele (1) Cele (2) Cele (3) OZE 20% CO 2 20% EE 20% Redukcja zużycia paliw Ochrona środowiska Innowacyjność Bezpieczeństwo energetyczne 3

4 Kompleks paliwowo-energetyczny Gaz System PERN Przyjaźń Naftobazy PSE-Operator Górnictwo kopalnie Ciepłownictwo Paliwa płynne rafinerie, stacje benzynowe kotłownie Energetyka odnawialna Elektroenergetyka elektrownie, OSD, handel Gazownictwo OSD, handel, wydobycie magazyny Rynek końcowy energii Rynek końcowy Rynek końcowy odbiorców paliwa transportowe Rynek końcowy Rynek końcowy odbiorców Struktura podmiotowa 2008 Rynek końcowy energii Rynek energii Rynek końcowy energii Rynek energii ciepło energia energia elektryczna elektryczna 4

5 Elektroenergetyka Ciepłownictwo Kotłownie Elektroenergetyka Elektrociepłownie Elektrownie Gazownictwo Paliwa płynne Przepompownie, magazyny Rafinerie, Górnictwo Kopalnie Skarb Państwa Wielkoskalowa elektroenergetyka konwencjonalna OSP Operatorzy Energetyka wytworzona OSD przez Pakiet 3x20 Sieciowe struktury lokalnych (gminnych) stref energetycznych Struktura przedmiotowa 2020 Rolnictwo energetyczne Inwestorzy prywatni, fundusze inwestycyjne 5

6 Paliwa Tradycyjne OZE: elektrownie wiatrowe elektrownie wodne paliwa biomasowe pierwszej generacji (biomasa biodegradowalna, biopaliwa płynne) kolektory słoneczne źródła geotermalne Energetyka wytworzona przez Pakiet 3x20: energetyka odnawialna, energetyka innowacyjna, zuniwersalizowane technologie energia elektryczna, ciepło, paliwa transportowe Paliwa płynne i gazowe z przeróbki węgla Biomasowe paliwa drugiej generacji 6

7 Wielkość energetyki wytworzonej przez Pakiet 3x20 w 2020 roku (według cen i wyobrażeń z 2008 roku) udział w rynku energii końcowej 15% (95 TWh) nakłady inwestycyjne około 150 mld zł (w tym elektrownie wiatrowe około 50 mld zł, biogazownie zintegrowane technologicznie lub wirtualnie ze źródłami kogeneracyjnymi około 60 mld zł) roczne przychody około 35 mld zł (w tym rynek energii elektrycznej około 20 mld zł, rynek ciepła około 5 mld zł, rynek paliw transportowych łącznie z akcyzą około 10 mld zł) roczna redukcja emisji CO 2 około 100 mln ton (roczna redukcja kosztów emisji CO 2 około 16 mld zł) 7

8 Pożegnanie z ropą Szwecja 2005, polityka energetyczna USA 2008, programy wyborcze kandydatów na prezydenta Polska 2008, Konsorcjum Green Stream Konferencja Droga do niezależności energetycznej Polski Gdańsk, 20 września

9 energetyka w społeczeństwie wiedzy po epoce społeczeństwa przemysłowego a przed epoką społeczeństwa wodorowego/bezemisyjnego 9

10 Paliwa drugiej generacji (1) Nie ma jeszcze warunków do jednoznacznego zdefiniowania paliw drugiej generacji Rolnicy definiują na przykład paliwa drugiej generacji jako te, których produkcja nie jest konkurencyjna względem produkcji żywności Energetycy natomiast jako te, które mają wysoki (na przykład 1,6) stosunek energii na wyjściu z procesu pozyskiwania paliwa do energii włożonej 10

11 Paliwa drugiej generacji (2) Występuje trudność w odpowiedzi na pytanie: do jakich paliw, pierwszej czy drugiej generacji, zaliczyć biopaliwa? Na przykład biogaz w klasyfikacji europejskiej jest zaliczany zarówno do paliw pierwszej jak i drugiej generacji W pierwszym segmencie są: gaz wysypiskowy, z oczyszczalni ścieków, z biogazowni utylizujących odpady rolnicze i z przetwórstwa rolno-spożywczego W drugim segmencie będzie natomiast (po skomercjalizowaniu technologii na skalę rynkową) biogaz ze zgazowania celulozy (słoma, drewno, wytłoki z trzciny cukrowej) 11

12 Paliwa drugiej generacji (3) Proponuje się [J. Popczyk] przyjąć, że biogaz produkowany z całych roślin energetycznych zielonych (takich jak kukurydza, buraki pastewne/półcukrowe i inne) w procesie zgazowania biologicznego (fermentacyjnego), i ewentualnie oczyszczony do postaci gazu ziemnego wysokometanowego, jest paliwem drugiej generacji Biopaliwa płynne (etanol i estry) produkowane obecnie z ziarna zbóż (takich jak kukurydza, pszenica i inne) oraz rzepaku są paliwami pierwszej generacji Zarówno biogaz jak i paliwa płynne, które będą produkowane w nadchodzących latach z celulozy, będą jednolicie paliwami drugiej generacji 12

13 Rolnictwo energetyczne (1) Jest to przede wszystkim wielkotowarowa uprawa biomasy oraz przetwórstwo rolno-energetyczne, czyli przemysłowa produkcja paliw biomasowych przeznaczonych do sprzedaży na rynku Perspektywy dla paliw płynnych (estry, bioetanol) wykorzystywanych w transporcie, i z coraz większym powodzeniem w elektroenergetyce oraz w ciepłownictwie, a także stałych (ulepszona biomasa), wykorzystywanych w procesach współspalania w elektroenergetyce oraz w ciepłownictwie, są ograniczone 13

14 Rolnictwo energetyczne (2) W perspektywie rozwojowej (w kolejnej dekadzie) podstawowym produktem rolnictwa energetycznego będą paliwa gazowe (biogaz, biometan), produkowane w biogazowniach, dostarczane na rynek z wykorzystaniem transportu drogowego CNG i LNG oraz poprzez zatłaczanie do istniejących sieci gazowych (zbudowanych do przesyłu gazu ziemnego) 14

15 Rolnictwo energetyczne polski potencjał Oszacowanie potencjałów 2008 i 2020, w aspekcie potrzeb żywnościowych oraz całego rynku paliw i energii [Popczyk] Wielkość Ludność [mln] 38 36,5 Powierzchnia [tys. km 2 ] 314 Użytki rolne [mln ha] 18,6 17,9 Roczne zapotrzebowanie na żywność (na zboże) [mln ton] Wydajność zbóż [ton/ha] 3,5 7,0 Użytki rolne niezbędne do pokrycia potrzeb żywnościowych [mln ha] 7,4 3,7 Dostępne zasoby rolnictwa energetycznego [mln ha] 11,2 14,2 Wykorzystane zasoby gruntów rolnych do produkcji biopaliw (paliw I generacji) [mln ha] 0,2 - Obliczeniowa wydajność energetyczna gruntów rolnych (produkcja paliw II generacji), pp [MW/ha] 50 > 80 Zredukowana wydajność energetyczna gruntów rolnych (produkcja paliw II generacji), pp [MW/ha] 40 > 60 Potencjał rolnictwa energetycznego, pp [TWh/rok] 450 > 850 Osiągalna energia końcowa możliwa do pozyskania z rolnictwa energetycznego [TWh/rok] 360 > 720 Zapotrzebowanie na energię końcową Zapotrzebowanie energii końcowej z rolnictwa energetycznego do pokrycia polskiego celu z Pakietu 3x20 [TWh]

16 Rolnictwo energetyczne potencjał unijny Sformułowane założenie jest zbieżne z opinią Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego w sprawie surowców odnawialnych perspektyw rozwoju wykorzystania materiałowego i energetycznego z marca 2006 roku (2006/C I IO/IO), według której w UE można ze 104 mln hektarów ziemi uprawnej wykorzystać w perspektywie średnioterminowej pod uprawy energetyczne 13,7 mln hektarów Założenie dla Polski zostało sformułowane całkowicie niezależne od przywołanej tu opinii dotyczącej UE 16

17 Zintegrowana infrastruktura rozwoju paliw drugiej generacji i rozproszonych technologii energetycznych Wielka nowa konsolidacja: kompetencji, biznesów, ale nie przedsiębiorstw Budowa sieciowych struktur biznesowych: gminne strefy energetyczne, rolnicze grupy producenckie, sieci małych wytwórni biopaliw (pierwszej i drugiej generacji), sieci stacji paliwowych (pierwszej i drugiej generacji) Budowa złotego trójkąta: przedsiębiorstwa, samorządy (gminy, wojewódzkie urzędy marszałkowskie, powiaty), nauka 17

18 Kluczowe regulacje, strategiczne programy Unijny Pakiet energetyczno-klimatyczny 3x20 Polityka energetyczna Polski do 2030 roku Ustawy: Prawo energetyczne, Prawo budowlane Polski (narodowy) system wsparcia energetyki odnawialnej Program Innowacyjna Energetyka. Rolnictwo Energetyczne Polska prezydencja UE (2011 rok) W kierunku jednolitej (w UE) integracji: (1) systemów narodowych wsparcia OZE, (2) internalizacji kosztów zewnętrznych (emisji CO2), w trybie podatku, (3) systemu akcyzowego w obszarze energetyki (szeroko rozumianej) 18

19 Wybrane inicjatywy polskiego rządu bardziej szczegółowo (1) Polski sojusz z Niemcami i Wielką Brytanią na rzecz zablokowania jednolitego rynku certyfikatów zielonych. Działania na rzecz wprowadzenia statystycznego transferu energii z OZE Podtrzymywanie narodowych systemów wsparcia OZE w UE rząd traktuje się jako główną zaletę polskiej propozycji. Czy jest to jednak zaleta w warunkach potencjalnej nadwyżki, ponad cel indykatywny, polskich zdolności produkcji OZE? 19

20 Wybrane inicjatywy polskiego rządu bardziej szczegółowo(2) Polskie działania na rzecz zablokowania projektu dyrektywy zmieniającego unijny system handlu przydziałami uprawnień do emisji gazów cieplarnianych. Brak polskiej zgody na system pełnej aukcji w elektroenergetyce, propozycja MG stopniowego aukcjoningu, od 20% w 2013 roku do 100% w 2020 roku, w ostatnim okresie zmodyfikowana na rzecz metody bunchmarkingowej do poziomu maksymalnej sprawności energetycznej źródeł węglowych, i aukcjoningu poniżej tej sprawności. Należy postawić pytanie, czy pełna internalizacja kosztów zewnętrznych w formule podatku nie jest jednak lepszym rozwiązaniem? 20

21 Wybrane inicjatywy polskiego rządu bardziej szczegółowo (3) Działania (brak działań) MG na rzecz wdrożenia rozporządzeń związanych z wykorzystaniem biopaliw płynnych (etanolu i estrów metylowych) w postaci E85 i B20 na rynku paliw transportowych Działania NFOŚiGW na rzecz programu Wspomaganie przez NFOŚiGW finansowania budowy biogazowni jako sposób na zrównoważony rozwój energetyki odnawialnej 21

22 Struktura cen do modernizacji 1:3:9 stosunek cen jednostkowych energii na rynkach ciepła, energii elektrycznej i paliw transportowych [prof. P. Kowalik] Spuścizna po epoce przemysłowej, zaprzeczenie wyników metody termoekologicznej internalizacji kosztów zewnętrznych emisji CO 2 związanej z egzergią [prof. J. Szargut], a także racjonalnej struktury podatku akcyzowego w warunkach uniwersalizujących się technologii Jakie ograniczenia trzeba pokonać, aby zracjonalizować strukturę cen? ciepło wysokie koszty zewnętrzne energia elektryczna niska sprawność przemiany termodynamicznej paliwa transportowe wysoka akcyza 22

23 Zasadnicza teza Próby reform w elektroenergetyce w oparciu o zasadę TPA, zapoczątkowane w 1990 roku przez Wielką Brytanię, nie dały dotychczas satysfakcjonujących rezultatów ze względu na opór korporacji (ogólnie na świecie) Ujawniły one za to w systemie zaopatrzenia gospodarki w paliwa i energię na trzy rynki końcowe (energii elektrycznej, ciepła i transportu) systemowy konflikt między nadbudową (polityką energetyczną, czyli porządkiem polityczno-korporacyjnym) oraz bazą (społeczeństwem wiedzy) Ciepłownictwo może/powinno przejąć rolę lidera w procesie przekształcania polskiej energetyki w innowacyjną, zgodnie z Pakietem energetyczno-klimatycznym 3x20 (Action Plan) 23

24 Źródło wyników przedstawionych w dalszych tablicach: analizy własne [J. Popczyk] 24

25 Polskie rynki paliw i energii 2008 Paliwo Rynek paliw w jednostkach naturalnych na rok Emisja CO 2 mln ton/rok Rynek energii pierwotnej TWh/rok Rynek energii końcowej TWh/rok Węgiel kamienny 80 mln ton Węgiel brunatny 60 mln ton Gaz ziemny 10 mld m Ropa naftowa 22 mln ton OZE Razem Polski cel 2020 w Pakiecie 3x (24+72) Rolnictwo energetyczne (cały potencjał 1 ) 11,2/14,2 mln ha (45/85 mld m 3 biometanu) - 450/> />720 1 x/y wartości dla 2008 i 2020 roku, odpowiednio 25

26 Technologie paliwowo-energetyczne i minimalne nakłady inwestycyjne oraz czasy odpowiedzi na sygnały rynkowe Technologia Węglowa Atomowa Węglowa CCT, np. CCS, IGCC Wiatrowa Gazowa na gaz ziemny Biogazowa Elektro-efektywne technologie po stronie popytowej Minimalne nakłady inwestycyjne, mln zł Praktycznie każde środki są użyteczne Czas odpowiedzi na sygnały rynkowe, lat od zera do kilkunastu lat 26

27 Udział opłat uiszczanych za energię elektryczną przez odbiorców końcowych, które trafią do dostawców zagranicznych Technologia Atomowa Węglowa CCT (CCS, IGCC...) Wiatrowa Gazowa na gaz ziemny Biogazowa Udział [%]

28 Porównanie polskiego i niemieckiego potencjału rolnictwa energetycznego w kontekście Pakietu 3x20 Wielkości Polska Niemcy Ludność [mln] Powierzchnia [tys. km 2 ] Grunty rolne [mln ha] 17,9 16,9 Grunty rolne niezbędne do pokrycia potrzeb żywnościowych [mln ha] ok. 4 ok. 8,6 Potencjał rolnictwa energetycznego 2008, pp [TWh] Udział OZE w końcowym rynku energii w 2005 roku [%] 7,2 5,8 Cel unijny (2020) [%] Potrzeby energetyczne 2008, pp [TWh] Energochłonność, pp, PKB [MWh/1000 euro] 4,8 2,1 pp paliwo pierwotne 28

29 istniejący system wspomagania OZE 29

30 Wykorzystanie biomasy. Przykład klęski polskiej regulacji TECHNOLOGIA Elektrownia kondensacyjna Kocioł pyłowy Kocioł fluidalny Elektrociepłownia węglowa Kocioł pyłowy Kocioł fluidalny Elektrociepłownia biogazowa Kocioł na biomasę stałą (np. pelety) 3% 1 25% 48% 75% 85% 85 90% 1 Sprawę należy porównać z procederem zwiększania w latach 70 wydobycia w polskim górnictwie, polegającym na dodawaniu specjalnie mielonego w tym celu kamienia do węgla dostarczanego do elektrowni 30

31 2008: Dotowana energetyka odnawialna, czy węglowa? Certyfikat Wartość jednostkowa Rynek Wartość rynku zł/mwh TWh mln zł/rok Zielony (bez współspalania) Czerwony Żółty Oszacowanie kosztu zakupu uprawnień do emisji CO

32 2008: polski system certyfikacji dla energii elektrycznej do naprawy (wycena certyfikatów, zł/mwh) Źródła kogeneracyjne przyłączone do sieci elektroenergetycznej SN wypierające produkcję ciepła w wielkich kotłowniach, posiadających uprawnienia do emisji CO 2 zastępujące małe kotłownie, nie uczestniczące w KPRU Elektrownie wiatrowe przyłączone do sieci 110 kv biometanowe gazowe biometanowe gazowe

33 koncepcja (II) zielonej energii elektrycznej, zielonego ciepła, zielonego gazu, zielonej benzyny 33

34 Kalibracja (wycena) certyfikatów (opłat zastępczych) związanych z zielonym gazem Mechanizm Emisja CO 2 [t/mwh] Łączna emisja CO 2 [t/(mwh c obl. ] Zużycie biometanu [t/(mwh c obl. ] Wartość certyfikatu [zł/tys.m 3 ] Biometan wypiera produkcję: z przeciętnej kotłowni węglowej lokalnej z krańcowej elektrowni węglowej systemowej 0,60 1,45 0,60 + 0, Biometan wypiera gaz ziemny (z rynku)

35 koncepcja (III) inkorporacji kosztów zewnętrznych do ceny paliwa 35

36 Koszty środowiska inkorporowane do kosztów paliwa, łączne dla energetyki (elektroenergetyki i ciepłownictwa) wielkoskalowej i rozproszonej Koszt paliwa bez inkorporowanego kosztu środowiska [mld zł] Koszt paliwa z inkorporowanym kosztem środowiska [mld zł] Rynek energii końcowej, TWh/rok Węgiel kamienny 21,0 21,0 + 22,4 300 Węgiel brunatny 6,0 6,0 + 8,4 40 Gaz ziemny 11,8 11,8 + 2,

37 Koszt produkcji energii elektrycznej i ciepła, w gospodarce rozdzielonej i w skojarzeniu, przez okres 7000 h/rok Paliwo Elektrownia Kotłownia Elektrociepłownia Węgiel kamienny - moc [MW] zużycie paliwa [tys. ton] - koszt paliwa 1 [mln zł] - koszt paliwa 2 [mln zł] Gaz ziemny moc [MW] 0,5 1 0, zużycie paliwa [mln m 3 ] - koszt paliwa 1 [mln zł] - koszt paliwa 2 [mln zł] 1,44 1,68 1,68+ 0,40 1,24 1,45 1,45 + 0,35 37

38 Trzy możliwości wykorzystania środków pozyskanych (w trybie podatku) z inkorporacji kosztów środowiska do kosztów paliwa (33,6 mld zł/rok) zwrot do wytwórców (energii elektrycznej i ciepła) utworzenie funduszu wsparcia energetyki wytworzonej przez Pakiet 3x20 zmiana struktury podatku akcyzowego 38

39 Systemy wspomagania dla ciepła pozasieciowego (40% całkowitego rynku ciepła) Wspomaganie producentów kotłów (ewentualnie inwestorów instalacji ciepłowniczych Wspomaganie producentów urządzeń dla wytwórni uszlachetnionych paliw biomasowych stałych (ewentualnie inwestorów tych wytwórni) Włączenie audytorów energetycznych, także kominiarzy (wyposażonych w chromatografy) w system atestowania urządzeń i instalacji ciepłowniczych oraz monitorowania pracy tych instalacji 39

40 koszty referencyjne technologii elektroenergetycznych 40

41 Ceny/koszty referencyjne dla różnych technologii energetycznych Ceny referencyjne technologii elektroenergetycznych [PLN/MWh] min max Technologia elektroenergetyczna Technologie: 1. blok jądrowy, sieć przesyłowa, 2 blok na węgiel brunatny, sieć przesyłowa, 3 blok na węgiel kamienny, sieć przesyłowa, 4 kogeneracyjneźródło gazowe, sieć 110 kv, 5 kogeneracyjneźródło gazowe, sieć ŚN, 6 kogeneracyjneźródło gazowe, sieć nn, 7 zintegrowana technologia wiatrowo-gazowa, sieć 110 kv, 8 biometanoweźródło kogeneracyjne, sieć ŚN, 9 mała elektrownia wodna, sieć ŚN, 10 ogniwo paliwowe [Kocot] 41

42 Inne najprostsze oszacowanie Blok Łagisza (nadkrytyczny, fluidalny) Nakłady inwestycyjne 1,8 mld zł Sprawność netto 42 % Emisja CO 2 0,8 t/mwh Czas wykorzystania mocy znamionowej 7000 h/rok Koszty jednostkowe u odbiorców końcowych [zł/mwh]: amortyzacja (30 lat) 20 koszt kapitału transferowalnego (IRR 8%) 60 koszt węgla 100 koszt uprawnień do emisji CO koszty stałe uzmiennione 20 opłata przesyłowa 100 Razem 420 zł/mwh 42

43 Alokacja polskiego celu Pakietu 3x20 na rynki końcowe: energii elektrycznej, ciepła, paliw transportowych Oszacowanie rynków końcowych energia elektryczna 150/190 TWh ciepło 240 TWh paliwa transportowe 210 TWh razem 640 TWh Oszacowanie udziału energii odnawialnej na rynkach końcowych energia elektryczna (24+18) TWh ciepło (26+11) TWh paliwa transportowe 21 TWh razem 100 TWh, w tym 4 TWh na pokrycie potrzeb własnych w wytwarzaniu i strat sieciowych 43

44 Oszacowanie ziemi [w hektarach obliczeniowych] potrzebnej do wypełnienia polskiego celu Pakietu 3x20 Wydajność energetyczna z hektara 80 MWh/ha (w paliwie pierwotnym) Powierzchnia ziemi potrzebna do wypełnienia celów na poszczególnych rynkach końcowych: energia elektryczna i ciepło z kogeneracji 0,65 mln ha ciepło z kotłowni 0,15 mln ha paliwa transportowe (CNG) 0,33 mln ha razem 1,23 mln ha 44

45 elektroenergetyka w 2030 roku 45

46 Rynek energii elektrycznej: DYWERSYFIKACJA!!! Import (do 10 TWh/rok) w miejsce dotychczasowego eksportu (6 TWh) 4500 wiatraków po 2 MW, 18 TWh, nakłady inwestycyjne 50 mld zł 6000 biogazowni o mocy jednostkowej 1 MW, 45 TWh el PJ c, nakłady inwestycyjne 60 mld zł 3000 MW el ( MW c ) zróżnicowane (pod względem technologii i wielkości, od kilowatów do około 50 MW el ) źródła kogeneracyjne na gaz ziemny Sieci stare lokalizacje, nowe przepustowości Elektrownie stare lokalizacje, nowe technologie Kilka wielkich instalacji czystych technologii węglowych (w tym atomowo-węglowych) z produkcją paliw dla energetyki rozproszonej 46