INNOWACYJNA ENERGETYKA ROLNICTWO ENERGETYCZNE

Transkrypt

1 ENERGIA ZE ŹRÓDEŁ ODNAWIALNYCH W MAŁYCH I ŚREDNICH GMINACH WOJEWÓDZTWA ŚLĄSKIEGO INNOWACYJNA ENERGETYKA ROLNICTWO ENERGETYCZNE Jan POPCZYK Program IERE. 13 czerwca

2 IERE widziane przez pryzmat problemów, które Polska musi rozwiązać i przewag które posiada 1. Struktura polskich rynków paliwowo-energetycznych 2. Potencjał polskiego rolnictwa energetycznego 3. Emisja CO 2 4. ZrównowaŜony rozwój (bezpieczeństwo Ŝywnościowe, energetyczne, ekologiczne) 5. Reelektryfikacja wsi 6. Pobudzenie konkurencji w elektroenergetyce 7. Pobudzenie konkurencji w gazownictwie 8. Innowacyjność. Paliwa drugiej generacji (biomasowe paliwa gazowe) 9. Przygotowanie wsi i rolnictwa do wejścia w drugą, a elektroenergetyki w trzecią dekadę 10. Podatność na konkurencję 11. Zdolność do odpowiedzi na sygnały rynkowe Program IERE. 13 czerwca

3 Innowacyjna (rozproszona) energetyka (1) 1. Nowoczesny kocioł biomasowy, agregat kogeneracyjny, kotłownia/elektrownia wirtualna, samochód/autobus hybrydowy, przetokowa lokomotywa hybrydowa, samolot gazowy/wodorowy 2. Rozproszone technologie ekologiczno-energetyczne (biogazownie, małe wytwórnie paliw transportowych, peleciarnie/brykieciarnie) 3. Nowoczesna reelektryfikacja wsi (nie za pomocą modernizacji/rozbudowy sieci, a poprzez budowę lokalnych źródeł wytwórczych 4. Paliwa drugiej generacji (biomasowe paliwa gazowe) 5. Technologie bezemisyjne (redukcja emisji CO 2 jako najwaŝniejszy globalny problem) Program IERE. 13 czerwca

4 Innowacyjna (rozproszona) energetyka (2) 6. Kluczowa rola segmentu operatorstwa dystrybucyjnego (operator dystrybucyjny integratorem energetyki rozproszonej, segment bardzo waŝny nowych usług systemowych w obszarze operatorstwa dystrybucyjnego) 7. Małe (stosunkowo) jednostkowe nakłady inwestycyjne szansa dla małych inwestorów 8. Zdolność technologii do odpowiedzi na sygnały rynkowe. Małe krajowe roczne wzrosty zapotrzebowania na energię 9. Całkowicie nowa konsolidacja kompetencji zawodowych, złoty trójkąt: biznes samorządy (gminy) - nauka Program IERE. 13 czerwca

5 Rolnictwo energetyczne gmina rolnicza (1) 1. Gorzelnia, obora, chlewnia, ferma kurza, mleczarnia, cukrownia, przetwórnia warzyw/owoców, przetwórnia mięsa utylizacja odpadów, dobra lokalizacja pod biogazownię wielkotowarową 2. Mikro-biogazownia (utylizacja odpadów w indywidualnym gospodarstwie rolnym) zintegrowana z kotłem lub ze źródłem kogeneracyjnym 3. Peleciarnia/brykieciarnia (mobilna), jako sposób utylizacji odpadowej biomasy celulozowej w gminie i wykorzystania ciepła z agregatu kogeneracyjnego (zintegrowanego z biogazownią) Program IERE. 13 czerwca

6 Rolnictwo energetyczne gmina rolnicza (2) 4. Uprawy energetyczne wielkotowarowe (kukurydza, burak półcukrowy, topinambur): pojedyncza biogazownia 300 ha i więcej, strefa energetyczna w gminie wiejskiej ha, kraj 2 mln ha (ekwiwalentnych) 5. Zielona energia elektryczna, zielony gaz (biometan), zielone ciepło, zielone paliwo transportowe (biopaliwo) Program IERE. 13 czerwca

7 Klaster 3x20. Program IERE (1) 1. Program Innowacyjna energetyka. Rolnictwo energetyczne ma wymiar porównywalny z budową górnictwa w przeszłości, nowoczesnego rolnictwa Ŝywnościowego w ostatnich latach oraz z alokacją na rynku transportowym (z transportu kolejowego na transport samochodowy) 2. Adekwatne do jego waŝności muszą być teŝ sposoby realizacji programu w polityce rządowej. W szczególności na wielką skalę powinny być wykorzystane unijne środki do pobudzenia Programu IERE Program IERE. 13 czerwca

8 Klaster 3x20. Program IERE (2) 3. Polska wieś powinna się przygotować do energetyki innowacyjnej i rolnictwa energetycznego tak jak w przeszłości do akcesji z Unią 4. Polska wieś powinna ponadto przygotować się, poprzez wejście w Program IERE, do skutków związanych z redukcją unijnej polityki rolnej po 2013 roku 5. Adekwatne do waŝności Programu IERE muszą być teŝ sposoby jego realizacji w obszarze kształcenia. W szczególności potrzebna jest nowa konsolidacja kompetencji naukowych, np. w postaci dyscypliny naukowej Energetyka Program IERE. 13 czerwca

9 Model energetyczny gminy wiejskiej (1) Gmina w tradycyjnym/branŝowym modelu gospodarki energetycznej 1.Bilans energetyczny gminy: zapotrzebowanie na energię elektryczną i ciepło oraz na paliwa transportowe 2. Tradycyjny model pokrycia zapotrzebowania odbiorców w gminie na energię końcową (energia elektryczna, węgiel, paliwa transportowe, gaz ziemny) 3. Biomasa, stanowiąca własne zasoby gminy rolniczej, sposobem na poprawę gminnego bezpieczeństwa energetycznego w świetle ustawy o zarządzaniu kryzysowym 4. Miejsce energetyki rozproszonej w gminnym przedsiębiorstwie infrastrukturalnym. Koncepcja centrum energetyczno-paliwowego (integracja/współpraca instalacji produkujących paliwa biomasowe) Program IERE. 13 czerwca

10 Model energetyczny gminy (2) Energetyka biomasowa w gminie. Aspekty technologiczno-planistyczne 1. PodaŜowa strefa energetyczna gminy. Areał do wykorzystania energetycznego w planowaniu przestrzennym zagospodarowaniu gminy 2. Od gorzelni do centrum energetycznego w postaci biogazowi, źródła kogeneracyjnego i wytwórni etanolu. Gminny rynek energii elektrycznej, ciepła i paliw transportowych 3. Mała wytwórnia biopaliwa stałego (zrębki, pelety, brykiety) ukierunkowana na ochronę środowiska, czyli na biomasę odpadową (słoma, wycinka drzew, biomasa leśna). Substytucja węgla Program IERE. 13 czerwca

11 Model energetyczny gminy (3) Energetyka biomasowa w gminie. Aspekty ekonomiczne, regulacyjne, rozwojowe 1. Biomasowe źródła kogeneracyjne i kotłownie na rynku energii odnawialnej oraz na rynku energii skojarzonej 2. Biomasowe źródła kogeneracyjne i kotłownie w bilansie emisji CO 2. Miejsce paliw biomasowych (gazowych, płynnych, stałych) w systemie akcyzowym 3. Innowacyjna energetyka rozproszona jako impuls rozwojowy gminy/powiatu Program IERE. 13 czerwca

12 Cz. 1. Stan w elektroenergetyce, jaki jest! Program IERE. 13 czerwca

13 Rozwijająca się spirala kryzysowa 1. Pierwsze dni 2008 na giełdzie energii (350 zł/mwh) 2. Przydział emisji CO 2 dla Polski na 2008 (208,5 mln ton, brak 30 mln ton dla elektrowni) 3. Wzrost cen energii elektrycznej na rynku hurtowym (180 zł/mwh) 3. Zablokowanie eksportu przez operatora przesyłowego Program IERE. 13 czerwca

14 Strategie skonsolidowanych przedsiębiorstw 1. Centralizacja większa niŝ w WEiWB do 1990 roku 2. Ceny transferowe (w WEiWB rachunek wyrównawczy) 3. Alokacja całego ryzyka na odbiorców końcowych (tak jak w monopolu) 4. Strategie Grup w rękach firm konsultingowych beneficjentów konsolidacji Program IERE. 13 czerwca

15 Wykorzystanie biomasy. Przykład klęski regulacji TECHNOLOGIA Elektrownia kondensacyjna Kocioł pyłowy 3% Kocioł fluidalny 25% Elektrociepłownia węglowa Kocioł pyłowy 48% Kocioł fluidalny 75% Elektrociepłownia biogazowa 85% Program IERE. 13 czerwca

16 Wykorzystanie biomasy - uwagi do tablicy 1 1. Oszacowania dla źródeł z kotłem pyłowym (elektrownia kondensacyjna i wielka elektrociepłownia węglowa) są zrobione przy załoŝeniu, Ŝe udział biomasy w paliwie wynosi 5% oraz, Ŝe współspalanie obniŝa w tych źródłach sprawność o 1 punkt procentowy. ZałoŜono teŝ, Ŝe energia pierwotna potrzebna na pokrycie strat związanych z ubytkiem sprawności pochodzi w całości z biomasy [A. Jurkiewicz, Oczywiście, w części bloków kondensacyjnych spadek sprawności moŝna ograniczyć, wykorzystując do suszenia biomasy duŝe ilości ciepła odpadowego (potrzebne jest jednak dostosowanie bloków pyłowych do spalania biomasy) 2. W przypadku bloków z kotłem fluidalnym (bloki w Elektrowni Turów, blok w Elektrociepłowni śerań, uruchamiany blok w Elektrowni Pątnów oraz budowany blok w Elektrowni Łagisza) załoŝono, Ŝe współspalanie nie obniŝa sprawności kotła 3. ZałoŜono, Ŝe bloki elektrowni, w których jest realizowane współspalanie przyłączone są do sieci przesyłowej, bloki wielkich elektrociepłowni węglowych do sieci 110 kv, a elektrociepłownia biogazowa zasila bezpośrednio odbiorcę końcowego Program IERE. 13 czerwca

17 Cz. 2. Stan w energetyce, jaki będzie Osaczeni przez koszty zewnętrzne! Program IERE. 13 czerwca

18 Koszty referencyjne dla róŝnych technologii 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 kogeneracyjne źródło gazowe, sieć 110 kv, 5 kogeneracyjne źródło gazowe, sieć ŚN, 6 kogeneracyjne źródło gazowe, sieć nn, 7 zintegrowana technologia wiatrowo-gazowa, sieć 110 kv, 8 biometanowe źródło kogeneracyjne, sieć ŚN, 9 mała elektrownia wodna, sieć ŚN, 10 ogniwo paliwowe. Program IERE. 13 czerwca

19 2008: Dotowana energetyka odnawialna, czy węglowa? Certyfikat Wartość jednostkowa Rynek Wartość rynku PLN/MWh % (TWh) mln PLN/rok Zielony (bez współspalania) 240 2,5 (3) 720 Czerwony (17) 306 śółty 130 2,5 (3) 390 Oszacowanie kosztów zakupu uprawnień do emisji CO 2 : 3 mld PLN Program IERE. 13 czerwca

20 Uwarunkowania główne Rewolucja energetyczna na świecie Bezpieczeństwo ekologiczne, integracja technologii energetycznych i ekologicznych, nowy wielki obszar innowacyjności gospodarki Koniec sektorowości Konwergencja (elektroenergetyka, gazownictwo, ciepłownictwo, sektor paliw płynnych, górnictwo, energetyka odnawialna, rolnictwo energetyczne) Uniwersalizacja technologii Paliwa drugiej i trzeciej generacji, technologie energetyczne (agregat kogeneracyjny, samochód, samolot) biopaliwowe, gazowe, wodorowe Program IERE. 13 czerwca

21 Ku społeczeństwu bezemisyjnemu/wodorowemu Redukcja emisji CO 2 - czy Stany Zjednoczone róŝnią się od Unii? USA mają w perspektywie społeczeństwo wodorowe Unia ma w perspektywie społeczeństwo bezemisyjne Po drodze i USA i Unia budują energetykę odnawialną (innowacyjną) Czy skonsolidowane polskie przedsiębiorstwa są zdolne do budowy innowacyjnej energetyki? Program IERE. 13 czerwca

22 Zamiast anachronicznej konsolidacji sektorowej nowoczesna konsolidacja kompetencji rządowych Potrzeba nowego typu powiązania kompetencji Ministerstwa Gospodarki i Urzędu Regulacji Energetyki z kompetencjami ulokowanymi w Ministerstwach: Skarbu, Rolnictwa i Rozwoju Wsi (obszar rolnictwa energetycznego), Środowiska, Rozwoju Regionalnego, Infrastruktury, Spraw Zagranicznych, Finansów Program IERE. 13 czerwca

23 Nieuchronność przebudowy polskich rynków energii pod wpływem unijnej strategii (Pakiet 3x20) 1. Zmniejszenie zuŝycia energii pierwotnej 2. Zmniejszenie emisji CO 2 3.Wejście na ścieŝkę energetyki innowacyjnej (paliwa drugiej generacji, uniwersalizacja technologii energetycznych na wszystkich trzech rynkach końcowych: energii elektrycznej, ciepła i paliw transportowych Największy przegrany elektroenergetyka Największy beneficjent ciepłownictwo Program IERE. 13 czerwca

24 DalekosięŜne konsekwencje Pakietu 3x20 Internalizacja kosztów zewnętrznych w produkcji ciepła (wprowadzenie certyfikatów zielonych skojarzonych z ciepłem oraz innych rozwiązań, zwłaszcza w ciepłownictwie rozproszonym) spowoduje wielką alokację problemu emisji CO 2 i alokację zasobów energii odnawialnej z obszaru elektroenergetyki do ciepłownictwa Program IERE. 13 czerwca

25 Trójkąt Komisji Europejskiej BIOMASA KOGENERACJA SIECIOWE SYSTEMY CIEPŁOWNICZE Program IERE. 13 czerwca

26 2008: polski system certyfikacji dla energii elektrycznej do naprawy (wycena certyfikatów, zł/mwh) Źródła kogeneracyjne przyłączone do sieci elektroenergetycznej ŚN wypierające produkcję ciepła w wielkich kotłowniach, posiadających uprawnienia do emisji CO 2 biometanowe 255 gazowe 165 zastępujące małe kotłownie, nie uczestniczące w KPRU biometanow e 165 gazowe 83 Elektrownie wiatrowe przyłączone do sieci 110 kv 160 Program IERE. 13 czerwca

27 Mechanizmy rynkowe (opis rynkowy) Wzrost cen energii elektrycznej 50% Potencjał inflacyjny 2% Wzrost stopy procentowej 0,5% (?) Spowolnienie gospodarki 0,2% (?) Wcześniej obniŝenie elektrochłonności gospodarki (1,5%) Zdolność technologii elektroenergetycznych do odpowiedzi: Rozproszonych + Wielkoskalowych Program IERE. 13 czerwca

28 Cz. 3. Polskie rynki energii Program IERE. 13 czerwca

29 Rynki paliwowe Paliwo Rynek paliw w jednostkach naturalnych na 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 Energia odnawialna - - 4/30 Rolnictwo energetyczne 2 mln ha ekw. (16 mld m 3 biometanu) Program IERE. 13 czerwca

30 Rynki paliwowe uwagi do tablicy 1. Węgiel kamienny całkowite wydobycie wynosi 100 mln t/a, 20 mln t/a stanowi eksport 2. Gaz ziemny całkowite zuŝycie wynosi 15 mld m 3 /a, 5 mld m 3 /a wykorzystuje się w przemyśle chemicznym (przede wszystkim przy produkcji nawozów sztucznych). Całe wydobycie krajowe 4,5 mld m 3 jest wykorzystane do celów energetycznych 3. Energia odnawialna (wykorzystanie/potencjał) obecnie składają się na nią: biomasa wykorzystana we współspalaniu, hydroenergetyka przepływowa i energetyka wiatrowa. Czyli na rynku końcowym reprezentowana jest obecnie tylko energia elektryczna 4. Rolnictwo energetyczne w tablicy ostroŝnie jest oszacowany potencjał powierzchni moŝliwej do wykorzystania. Rynek w paliwie pierwotnym został oszacowany na podstawie wydajności kukurydzy, z uwzględnieniem potencjału postępu biotechnologicznego. (Wydajność topinamburu, dla którego są w Polsce juŝ wstępne wyniki uprawy i oceny przydatności energetycznej, jest większa niŝ kukurydzy). Rynek energii końcowej został oszacowany przy załoŝeniu, Ŝe cały biometan jest wykorzystywany w kogeneracji 5. Rynek energii końcowej został oszacowany z uwzględnieniem sprawności energetycznej charakterystycznej dla stosowanych obecnie technologii Program IERE. 13 czerwca

31 Rynki energii końcowej (2007, grube oszacowanie) 1. Energia elektryczna, zuŝycie/produkcja: 110/150 TWh (około 450 TWh w paliwie pierwotnym) 2. Ciepło ogółem, zuŝycie/produkcja: 800/950 PJ (około 450 TWh w paliwie pierwotnym) systemy sieciowe: 400/550 PJ ogrzewanie indywidualne: 400/400 PJ 3. Transport, zuŝycie paliw płynnych (około 150 TWh w paliwie pierwotnym) benzyna: 4,2 mln ton olej napędowy: 6,4 mln ton LPG: 1,5 mln ton Program IERE. 13 czerwca

32 Rynki energii końcowej (2020, grube oszacowanie) Energia elektryczna. Zakłada się 2-procentowy roczny wzrost rynku. Zatem wzrost rynku w całym okresie wyniesie 26 proc. Wielkość rynku końcowego (zuŝycie) na koniec okresu wynosi około 150 TWh, a z potrzebami własnymi i stratami sieciowymi 190 TWh Ciepło. Zakłada się stabilizację rynku, czyli wielkość rynku końcowego na koniec okresu jest taka jak w 2007 roku i wynosi 250 TWh Transport. Zakłada się 3-procentowy roczny wzrost rynku. Zatem wzrost rynku w całym okresie wynosi 43 procent. Wielkość rynku końcowego (zuŝycie) na koniec okresu wynosi około 210 TWh Program IERE. 13 czerwca

33 Program IERE (1) Zakłada się ostroŝnie, Ŝe w 2020 roku Polska wykorzysta pod uprawy energetyczne około 2 mln hektarów ekwiwalentnych (1,4 mln na własne potrzeby i 0,6 mln z przeznaczeniem na eksport zielonych certyfikatów na rynek unijny). Odpowiada temu podaŝ energii pierwotnej 160 TWh Program IERE. 13 czerwca

34 Program IERE (2) Cała roczna energia elektryczna produkowana z biometanu, wytwarzana w skojarzeniu, będzie w 2020 roku wynosić około 45 TWh (jest to wielkość uwzględniająca polski eksport certyfikatów zielonych na rynek unijny). Energii tej odpowiada moc elektryczna zainstalowana w źródłach kogeneracyjnych, zintegrowanych z biogazowniami, wynosząca około 6000 MW Program IERE. 13 czerwca

35 Program IERE (3) Rozwój lokalnych źródeł kogeneracyjnych, wykorzystujących ten biometan, i ogólnie rozwój OZE (odnawialnych źródeł energii), otwiera zupełnie nowy etap w energetyce. W kogeneracji moŝna z 5 tys. m 3 biometanu wyprodukować ok. 17 MWh energii elektrycznej i ok. 90 GJ ciepła. Są to ilości wystarczające do pokrycia ok. 7-krotnego zapotrzebowania na energię elektryczną i ok. 6- krotnego zapotrzebowania na ciepło w całej gospodarce, przypadającego na statystycznego Polaka w 2008 roku Program IERE. 13 czerwca

36 Rolnictwo energetyczne (1) Osiągalna wydajność energetyczna z 1 ha (technologia zgazowania biologicznego), np. kukurydzy: 2008: 5 tys. m 3 biometanu, 50 MWh (w paliwie pierwotnym) 2013: 6.5 tys. m 3 biometanu, 65 MWh (w paliwie pierwotnym) 2020: 8 tys. m 3 biometanu, 80 MWh (w paliwie pierwotnym) Topinambur 2x więcej (czy rzeczywiście?) Burak półcukrowy 4x więcej (czy rzeczywiście?) Kukurydza GMO 4x więcej!!! Program IERE. 13 czerwca

37 Rolnictwo energetyczne (2) Bilans dla 2013 roku: Wykorzystanie ziemi do celów energetycznych - 1 mln hektarów Energia: 65 TWh w paliwie pierwotnym, 55 TWh na rynku końcowym (sprawność przetworzenia 0,85; kogeneracja, minimalne straty w sieciach) Energia pierwotna równowaŝna dla technologii węglowych: 140 TWh (zastępcza, w produkcji energii elektrycznej i ciepła, sprawność przetworzenia - 0,40; elektrownie kondensacyjne, duŝe straty w sieciach elektroenergetycznych) RównowaŜna ilość węgla węgiel kamienny: 16 mln ton (udział 65% w pokryciu paliwa pierwotnego) węgiel brunatny: 18 mln ton (udział 35% w pokryciu paliwa pierwotnego) Redukcja CO 2 z zastąpienia węgla kamiennego: 34 mln ton z zastąpienia węgla brunatnego: 23 mln ton Program IERE. 13 czerwca

38 Rolnictwo energetyczne (3) Potencjał dla 2020 roku: Wykorzystanie ziemi do celów energetycznych - do 4 mln hektarów Energia: 250 TWh w paliwie pierwotnym (uwzględnia się zwiększone ryzyko klęsk pogodowych), 175 TWh na rynku końcowym (sprawność przetworzenia 0,70; uwzględnia się pogorszenie uwarunkowań) Energia pierwotna równowaŝna dla technologii węglowych: 440 TWh (sprawność przetworzenia 0,40) RównowaŜna ilość węgla węgiel kamienny: 52 mln ton (udział 70% w pokryciu paliwa pierwotnego) węgiel brunatny: 45 mln ton (udział 30% w pokryciu paliwa pierwotnego) Emisja CO 2 ze spalenia równowaŝnej ilości węgla w tradycyjnych technologiach spalania wyniosłaby: węgiel kamienny: 115 mln ton węgiel brunatny: 60 mln ton Program IERE. 13 czerwca

39 Rozbudowany wariant analizy potencjału rolnictwa energetycznego Program IERE. 13 czerwca

40 ZałoŜenia do analizy (1) ZałoŜenia dotyczące sposobu wykorzystania biomasy uprawianej w 2020 roku ZałoŜenia mają charakter modelowy. W szczególności zakłada się, odwołując się do postępującej uniwersalizacji technologicznopaliwowej, Ŝe wymagane udziały energii odnawialnej na wszystkich trzech rynkach końcowych energii zostaną zapewnione poprzez produkcję biometanu. ZałoŜenia są następujące: 1. Do dalszych oszacowań zakłada się zastosowanie najefektywniejszej obecnie biotechnologii, mianowicie zgazowania fermentacyjnego roślin energetycznych, ewentualnie z dodatkiem substratów w postaci biomasy odpadowej z produkcji rolnej oraz z przetwórstwa rolnospoŝywczego, i wykorzystanie biogazu lub biometanu (uzyskiwanego po oczyszczeniu biogazu). To załoŝenie jest bardzo ostroŝne (najprawdopodobniej do 2020 roku nastąpi komercyjne wdroŝenie znacznie bardziej efektywnych biotechnologii, mianowicie zgazowania zielonej celulozy oraz bezpośredniej produkcji wodoru z biomasy). Program IERE. 13 czerwca

41 ZałoŜenia do analizy (2) 2. Do dalszych oszacowań zakłada się, dla zwiększenia ich przejrzystości, zastosowanie tylko wybranych technologii energetycznych, mianowicie w postaci: (i) wykorzystania bezpośredniego biogazu uzyskiwanego z upraw energetycznych, (ii) zatłaczania biometanu do sieci gazu ziemnego, (iii) zastosowania, aŝ do pełnego wykorzystania potencjału produkcji ciepła i energii elektrycznej, agregatów kogeneracyjnych zapewniających łączną sprawność konwersji, energii pierwotnej na energię końcową u odbiorców energii elektrycznej i ciepła, wynoszącą 85 proc., (iv) zastosowania, poza potencjałem produkcji skojarzonej, kotłów gazowych zapewniających łączną sprawność konwersji, energii pierwotnej na ciepło u odbiorcy, wynoszącą 95 proc., (v) zastosowania samochodów CNG, w miejsce samochodów zasilanych mieszankami paliw tradycyjnych i biopaliw płynnych, przy uwzględnieniu zmniejszonej sprawności wykorzystania paliwa transportowego, czyli biometanu w stosunku do mieszanek płynnych, o 20 proc. Program IERE. 13 czerwca

42 ZałoŜenia do analizy (3) 3. Krajowy potencjał ciepła produkowanego z biometanu w skojarzeniu określa się na podstawie struktury produkcji charakterystycznej dla gazowego agregatu kogeneracyjnego o mocy poniŝej 1 MW el. Mianowicie, przyjmuje się, Ŝe energia elektryczna stanowi 35 proc. w bilansie paliwa pierwotnego, a ciepło 50 proc. (Straty stanowią 15 proc. w paliwie pierwotnym) Program IERE. 13 czerwca

43 ZałoŜenia do analizy (4) ZałoŜenia do oceny potencjału rozwojowego polskiego rolnictwa energetycznego Sformułowane poniŝej załoŝenia, dotyczące transformacji rolnictwa Ŝywnościowego w rolnictwo energetyczne mają charakter zachowawczy. Mianowicie, odnoszą się one nie tyle do transformacji (rolnictwa Ŝywnościowego w rolnictwo energetyczne), co do wykorzystania istniejących nadwyŝek ziemi potrzebnej dla rolnictwa Ŝywnościowego. ZałoŜenia są następujące: Program IERE. 13 czerwca

44 ZałoŜenia do analizy (5) 1. Zakłada się graniczną strukturę wykorzystania całego areału ziem uprawnych (około 16 mln ha), którym dysponuje Polska w następującej postaci: 75 proc. dla potrzeb rolnictwa Ŝywnościowego (12 mln ha) oraz 25 proc. dla potrzeb rolnictwa energetycznego (4 mln ha). Jest to struktura, która moŝe być wynikiem alokacji fundamentalnej (polegającej na częściowej transformacji rolnictwa Ŝywnościowego w równoprawne rolnictwo energetyczne) i moŝe pociągać za sobą zmianę relacji cen Ŝywności i energii. Przy tym transformację rolnictwa Ŝywnościowego w energetyczne łączy się ze stopniowym wygaszaniem Wspólnej Polityki Rolnej w UE po 2013 roku oraz z otwarciem unijnego rynku Ŝywności na dostawy z krajów opóźnionych w rozwoju (w szczególności z Afryki). To oznacza, Ŝe Polska moŝe zapewnić sobie istotny wzrost efektywności ekonomicznej rolnictwa, istotny wzrost bezpieczeństwa energetycznego, a takŝe stabilizację cen energii, bez istotnego wzrostu cen Ŝywności. Program IERE. 13 czerwca

45 ZałoŜenia do analizy (6) 2. Zakłada się, dla uproszczenia dalszych oszacowań, produkcję biomasy w postaci kukurydzy. Współczesna wydajność produkcji kukurydzy wynosi około 50 ton/ha, co w przeliczeniu na biometan daje 5 tys. m 3 /ha. Zakłada się ostroŝnie, Ŝe na skutek postępu biotechnologicznego wydajność produkcji kukurydzy w 2020 roku wyniesie około 80 ton/ha. Będzie to oznaczać poziom produkcji biometanu wynoszący 8 tys. m 3 /ha. Na tej podstawie moŝna wyliczyć wydajność energetyczną z hektara, wyraŝoną w MWh/ha, w następujący sposób: wydajność = 8 tys. [m 3 /ha] x {36 [GJ/tys. m 3 ] : 3,6 [GJ/MWh]} = 80 MWh/ha Program IERE. 13 czerwca

46 ZałoŜenia do analizy (7) Oszacowanie zasobów rolnych niezbędnych do realizacji przez Polskę celów Pakietu energetycznego 3x20 Przyjęte załoŝenia pozwalają oszacować zasoby ziemi potrzebne do celów energetycznych w następujący sposób: 1. Do pokrycia wymaganego udziału energii odnawialnej na rynku paliw transportowych konieczna jest powierzchnia gruntów: {30 TWh : 80 MWh/ha}: 0,8 = ok. 0,5 mln ha. 2. Do pokrycia wymaganego udziału energii odnawialnej na rynku energii elektrycznej i na rynku ciepła (35 TWh i 50 TWh, odpowiednio) produkowanych w skojarzeniu konieczna jest powierzchnia gruntów: {(35 TWh + 50 TWh) : 80 MWh/ha}: 0,85 = ok.1,3 mln ha. 3. Do pokrycia wymaganego udziału energii odnawialnej na rynku ciepła produkowanego w kotłowniach (55 TWh), poza źródłami kogeneracyjnymi, konieczna jest powierzchnia gruntów: {55 TWh : 80 MWh/ha}: 0,95 = ok. 0,7 mln ha. Program IERE. 13 czerwca

47 Wniosek Łączna powierzchnia gruntów, konieczna dla wypełnienia przez Polskę celów obligatoryjnych unijnego Pakietu energetycznego 3x20, jest istotnie mniejsza od załoŝonej granicznej powierzchni gruntów moŝliwych do wykorzystania przez rolnictwo energetyczne (około 4 mln ha, ponad 20 proc.). Podkreśla się, Ŝe dokonane oszacowanie uwzględnia postęp biotechnologiczny, co jest całkowicie uprawnione. Bez postępu biotechnologicznego wypełnienie celów byłoby obarczone pewnym ryzykiem (łączna powierzchnia gruntów, konieczna do wypełnienia celów, byłaby wówczas równa granicznej powierzchni moŝliwej do wykorzystania przez rolnictwo energetyczne). W tym miejscu warto podkreślić bardzo korzystną cechę rolnictwa energetycznego jako jednego z filarów bezpieczeństwa energetycznego. Mianowicie, wzrost zapotrzebowania na energię moŝe mieć w tym przypadku zawsze adekwatną odpowiedź w postaci wzrostu wydajności energetycznej z hektara. Podobna cecha nie występuje w przypadku takich wyczerpywalnych paliw jak ropa naftowa, gaz ziemny, węgiel (oczywiście, w tym przypadku występuje mechanizmem postępu technicznego w sferze wydobycia, który w ostatnich latach bardzo wyraźnie zwiększał zasoby ekonomiczne wymienionych paliw na świecie). Program IERE. 13 czerwca

48 Koszty zewnętrzne w aspekcie środowiska naturalnego (KZ 1) Koszty zewnętrzne w ekonomice: = koszty społeczne - koszty prywatne W elektroenergetyce moŝna obecnie przyjąć, Ŝe koszty zewnętrzne w aspekcie środowiska, to głównie koszty uprawnień do emisji CO 2 Program IERE. 13 czerwca

49 Emisja CO 2. Rynek uprawnień do emisji CO 2 Emisja wynikająca ze spalania węgla: kamiennego: 80 mln ton x 2,2 tony CO 2 /tonę = 170 mln ton brunatnego: 60 mln ton x 1,3 tony CO 2 /tonę = 78 mln ton Przydział uprawnień dla Polski: 208,5 mln ton Program IERE. 13 czerwca

50 Koszty zewnętrzne w perspektywie odbiorcy energii elektrycznej (KZ 2) Strended costs (koszty osierocone): 1. RóŜnica kosztów wytwarzania energii elektrycznej w monopolu i na rynku konkurencyjnym określonym przez zasadę TPA (KZ 2a). Stranded costs, czyli koszt likwidacji kontraktów KDT: 2,3 mld zł w 2008 roku, łączny koszt 11,5 mld zł 2. RóŜnica kosztów energii elektrycznej dostarczanej z systemu elektroenergetycznego i za pomocą innowacyjnych technologii rozproszonych (KZ 2b). Łączny koszt opłat przesyłowych: 15 mld zł. Stranded costs: 3 mld zł w 2008 roku Program IERE. 13 czerwca

51 Górnictwo se-e (system Energetyka rozproszona elektroenergetyczny) Gazownictwo Elektroenergetyka ENERGETYKA ENERGETYKA ROZPROSZONA ROZPROSZONA Ciepłownictwo Rolnictwo Budownictwo 1. Integracja zasadnicza, 3 x 20 (perspektywa 2020, UE) wytwarzanie (wzrost udziału energetyki odnawialnej do 20%) uŝytkowanie (redukcja o 20%) środowisko (redukcja emisji CO 2 o 20% w porównaniu z 1988) 2. Rynki (końcowe) energia elektryczna ciepło paliwa silnikowe 4. Uniwersalizacja technologii (energetycznych) agregat (silnikowy) kogeneracyjny samochód (pojazd) hybrydowy WIELKI OBSZAR NOWEJ, RYNKOWEJ INTEGRACJI/KOORDYNACJI 3. Paliwa rozproszone (odnawialne, gazowe, wodór) wiatr, woda, słońce biomasa (nieprzetworzona) biopaliwa (płynne) gaz ziemny LNG, CNG biometan produkty przeróbki węgla wodór 5. Ekonomika rynkowa zasada kosztu unikniętego internalizacja kosztów zewnętrznych (podejście produktowe) podatki 6. Infrastruktura teleinformatyczna infrastruktura teleinformatyczna se-e i rynku energii elektrycznej dom (obiekt) inteligentny elektrownia wirtualna Program IERE. 13 czerwca

52 OCHRONA BEZPIECZEŃSTWA ELEKTROENERGETYCZNEGO POLSKI W PERSPEKTYWIE 2020: MAPA DROGOWA POTRZEBA REFORMY SYSTEMU REGULACJI Program IERE. 13 czerwca

53 Punkt wyjścia do budowy Mapy drogowej... Punktem wyjścia do mapy drogowej jest koncepcja zarządzania ryzykiem utraty bezpieczeństwa uwzględniająca trzy czynniki: 1. Zdolność technologii do odpowiedzi na rynkowy wzrost cen energii elektrycznej (prognozowany w kolejnych latach) 2. Zdolność technologii do odpowiedzi na kryzys (bilansowy) na rynku energii elektrycznej, czyli na sytuację, w której państwo będzie skłonne między innymi do nowej koordynacji podatku akcyzowego w obszarze szeroko rozumianej energetyki 3 Odporność technologii na ryzyko regulacyjne (w tym na remonopolizację elektroenergetyki), na które naraŝeni są inwestorzy (konkurencja mająca podstawę w zasadzie TPA i konkurencja moŝliwa częściowo poza tą zasadą) Program IERE. 13 czerwca

54 Mapa drogowa (1) 1.Wykorzystanie potencjału zmiany salda eksport/import, z opcji eksportowej na importową (zmiana rocznego salda eksportowego wynoszącego w 2007 roku około 6 TWh na saldo importowe wynoszące około 10 TWh, po wyposaŝeniu układu przesyłowego 750 kv w sprzęgło back to back), horyzont 2013 rok 2. Wykorzystanie potencjału obniŝki elektrochłonności polskiej gospodarki (PKB), w cenach stałych, ze 125 MWh/mln zł (podkreśla się, Ŝe tej elektrochłonności gospodarki odpowiada udział energii elektrycznej w PKB wynoszący prawie 4%) do 100 MWh/mln zł, tzn. o 20%, horyzont 2020 rok Program IERE. 13 czerwca

55 Mapa drogowa (2) 3. Budowa elektrowni wiatrowych o mocy 2000 MW (roczna produkcja energii elektrycz-nej 5 TWh), horyzont 2013 rok. Opcja kontynuacji budowy elektrowni wiatrowych po 2013 roku aŝ do mocy 6000 MW (do poziomu łącznej rocznej produkcji energii elektrycznej wynoszącej około 12 TWh), horyzont 2020 rok 4. Wykorzystanie potencjału kogeneracji (rozproszonej) tkwiącego w ciepłownictwie i przemyśle (3000 MW el ), wymagającego około 5,5 mld m 3 gazu rocznie, horyzont 2013 rok Rynek energii elektrycznej 2007 Rynek ciepła % 15% Program IERE. 13 czerwca

56 Mapa drogowa (3) 5. Zwiększenie krajowego wydobycia gazu ziemnego (uzyskanie rocznego efektu 1,5 do 2 mld m 3 ), horyzont 2011 rok Rynek energii elektrycznej 2007 Rynek ciepła % 5% Budowa infrastruktury, opartej na technologiach LNG i CNG, do wspomagania intensyfikacji wykorzystania krajowych zasobów gazu ziemnego, z opcją wykorzystania tej infrastruktury w przyszłości w energetyce rozproszonej opartej na gazach syntezowych z przeróbki węgla (kamiennego i brunatnego), horyzont 2020 rok Program IERE. 13 czerwca