Rok 2050 Niskoemisyjna Polska. Efektywność energetyczna w budynkach. 2. Efektywność energetyczna a obniżenie emisyjności energetyki

Transkrypt

1 Rok 25 Niskoemisyjna Polska Rok 25: Jaka energetyka rozproszona czy zgeneralizowana? dr Maciej Bukowski 1 Instytut Badań Strukturalnych Plan Wprowadzenie Efektywność energetyczna w budynkach 1. Opis opcji redukcyjnych 2. Efektywność energetyczna a obniżenie emisyjności energetyki Niskoemisyjna energetyka 1. Projekcje zapotrzebowania na prąd i electrobau 2. Sześć niskoemisyjnych scenariuszy dla polskiej energetyki 3. Koszty transformacji energetycznej porównanie scenariuszy 4. Kwestie problemowe Podsumowanie 2 1

2 Wprowadzenie Głębokie zmiany w energetyce to jeden z centralnych, niezbędnych elementów niskoemisyjnej transformacji gospodarki. Do osiągnięcia głębokiej redukcji można wykorzystać szereg technologii (OZE, elektrownie jądrowe, CCS). Różny może być też kształt systemu energetycznego (scentralizowany/rozproszony; autarkiczny/zintegrowany z systemem europejskim). W naszych pracach rozważamy sześć jakościowo różnych scenariuszy niskoemisyjnego rozwoju polskiej energetyki. Obniżenie emisyjności energetyki jest powiązane z działaniami w innych sektorach występuje wzajemny wpływ na koszty i potencjał obniżenia emisji. Przykładem może być efektywność energetyczna w budynkach. 3 Efektywność energetyczna w budynkach 4 2

3 Termomodernizacja budynków Termomodernizacja Składniki oszczędności ciepła po 2. etapie 29% BAU 21% 1. etap docieplenie ścian 1. etap wymiana okien i drzwi 1. etap docieplenie dachu 7% 1. etap docieplenie stropu piwnicznego 16% 1% 5% 4% 8% 2. etap wymiana sposobu podaży ciepła 2. etap zamiana paliwa 2. etap prace dodatkowe Poziom odniesienia dla ogrzewania w 211: 191 kwh/m2 Koszt pierwszego etapu: 45 euro/m2 Koszt drugiego etapu: 63 euro/m2 Źródło: FEWE 5 Energooszczędne budownictwo termomodernizacja i nowe budynki mln mkw Budynki mieszkalne Nowe budynki pasywne (5 kwh/m2) Nowe budynki energoszczędne (85 kwh/m2) Nowe budynki w technologii BAU modernizacja po 23 Budynki po termomodernizacji Budynki przed termomodernizacją Źródło: IBS, FEWE Stała poprawa średniej wielkości mieszkania i powierzchni na mieszkańca - spójna z konwergencją gospodarczą Polski do UE na poziomie makro. Program termomodernizacji zakończony do 23, dodatkowa termomodernizacja 85% budynków zbudowanych w latach 211/15 (reszta zbudowana w technologii energooszczędnej). Budynki komercyjne osiągają 71% całkowitej powierzchni mieszkalnej, następnie rośną jak PKB. 6 3

4 Nowe budynki 25 Dodatkowy koszt budowy, euro/m /15 216/2 221/25 226/3 231/35 236/4 241/45 246/5 Nowe budynki energoszczędne (85 kwh/m2) Nowe budynki pasywne (5 kwh/m2) Źródło: IBS, FEWE Kluczowa zmienna koszt przejścia do efektywniejszych technologii w budownictwie. Zakładane obniżanie się kosztów budynków pasywnych dzięki efektom uczenia się (korzyści skali przy upowszechnianiu się nowych technologii na rynku). Dynamika kosztów po 22 podobna do tej przyjętej dla głębokiej termomodernizacji w raporcie Wpływ na rynek pracy programu głębokiej modernizacji energetycznej budynków w Polsce (3CSEP 212). 7 Pozostałe działania w budynkach Urządzenia Poza termomodernizacją w budynkach mieszkalnych i komercyjnych następuje upowszechnienie efektywniejszych energetycznie urządzeń: AGD RTV HVAC Oświetlenie niskoemisyjnych Technologie CFL i LED zastępują tradycyjne żarówki. Na początku dotychczasowe źródła są wymieniane głównie na CFL, jednak już od 22 wszystkie nowe źródła to LED dzieje się tak dzięki wzrostowi opłacalności tej technologii względem CFL (obniżenie kosztów zakupu + dalsza poprawa efektywności energetycznej). Panele słoneczne - ogrzewanie wody 8 4

5 Efektywność energetyczna a obniżenie emisyjności energetyki 1% 8% 6% 4% 2% % Energia zużywana na ogrzewanie w budnkach Elektryczność Ciepło sieciowe niskoemisyjnych Biomasa Produkty naftowe Gaz Węgiel Wpływ poprawy efektywności energetycznej w budynkach na emisji zależy wdużym stopniu od emisyjności energetyki. Tylko część emisji pochodzi bezpośrednio z paliw spalanych w gospodarstwach domowych pozostałe to emisje pośrednie ze źródeł systemowych. Źródło: IBS, FEWE 9 Efektywność energetyczna a obniżenie emisyjności energetyki Redukcja emisji, MtCO2e Budynki niskoemisyjnych LED CFL Panele słoneczne ogrzewanie wody HVAC modernizacja mieszkalne RTV mieszkalne AGD mieszkalne Nowe budynki mieszkalne Termomodernizacja mieszkalne 2 Termomodernizacja mieszkalne 1 Nowe budynki komercyjne Termomodernizacja komercyjne 2 Termomodernizacja komercyjne 1 RTV komercyjne AGD komercyjne Źródło: IBS, FEWE Redukcja emisji dla wariantu z energetyką BAU 1 5

6 Efektywność energetyczna a obniżenie emisyjności energetyki Redukcja emisji, MtCO2e Budynki niskoemisyjnych LED CFL Panele słoneczne ogrzewanie wody HVAC modernizacja mieszkalne RTV mieszkalne AGD mieszkalne Nowe budynki mieszkalne Termomodernizacja mieszkalne 2 Termomodernizacja mieszkalne 1 Nowe budynki komercyjne Termomodernizacja komercyjne 2 Termomodernizacja komercyjne 1 RTV komercyjne AGD komercyjne Źródło: IBS, FEWE Redukcja emisji dla wariantu z niskoemisyjną energetyką 11 Efektywność energetyczna w budynkach podsumowanie 1. Duży potencjał redukcyjny, w szczególności związany z termomodernizacją i budownictwem pasywnym. 2. Działania przynoszą oszczędności, jednak wymagają wysokich nakładów początkowych. 3. Potencjał redukcyjny obniżany przez modernizację energetyki. Jednocześnie działania ułatwiają dostowania w energetyce, obniżając koszt całego pakietu. 4. Dodatkowe opcje możliwe do rozważenia zmiana paliw w gospodarstwach domowych i przedsiębiorstwach w stronę gazu oraz niskoemisyjnej elektryczności. 12 6

7 Niskoemisyjna energetyka 13 Energia i emisje perspektywa sektorowa Energetyka w BAU pozostaje przy obecnym modelu opartym na tradycyjnych elektrowniach węglowych. Obniżenie energochłonności gospodarki oraz powolna poprawa emisyjności generacji elektryczności dzięki stosowaniu bardziej efektywnych tradycyjnych technologii węglowych nie są w stanie zrównoważyć efektów szybkiego wzrostu gospodarczego oraz stopniowego zwiększania znaczenia elektryczności w mixie energetycznym w BAU emisje sektora rosną. Źródło: IBS 14 7

8 ElectroBAU prognoza popytu na energię elektryczną 6% Polska udział energii elektrycznej w finalnym zużyciu energii ogółem 6% UE udział energii elektrycznej w finalnym zużyciu energii ogółem 5% razem 5% razem 4% rolnictwo przemysł ciężki 4% rolnictwo przemysł ciężki górnictwo i paliwa górnictwo i paliwa 3% budownictwo transport 3% budownictwo transport 2% handel usługi fin. i biz. 2% handel usługi fin. i biz. usługi publiczne usługi publiczne 1% inne usługi gosp.domowe 1% inne usługi gosp.domowe % % Źródło: IBS Udział energii elektrycznej w finalnym zużyciu energii wg sektorów konwerguje do średniej UE, która z kolei zmienia się zgodnie z trendem historycznym. 15 ElectroBAU prognoza popytu na energię elektryczną 4 Całkowite zużycie energii elektrycznej w Polsce [TWh] Utracona szansa Niedokończone reformy Nowy renesans Źródło: IBS Popyt na elektryczność można uzyskać zestawiając prognozy dla zużycia energii finalnej ogółem oraz udziału w nim elektryczności. 16 8

9 ElectroBAU prognoza wymaganej produkcji energii elektrycznej Kolejny krok wyznaczenie stosunku zużycia energii elektrycznej przez odbiorców końcowych do dodatkowej wymaganej energii związanej z zużyciem w energetyce, stratami przesyłowymi oraz handlem. Założenia dla lat oparte o dane z : stosunek zużycia energii elektrycznej przez odbiorców końcowych do zużycia w sektorze energetycznym (wyłączając własne zużycie elektrowni, oprócz szczytowopompowych) pozostaje na poziomie z 21 roku przyjmuje się zerowy eksport netto (zbliżone do wartości w 21 r.) straty przesyłowe konwergencja do średniej UE która z kolei zmienia się zgodnie z trendem historycznym 25% 2% 15% 1% 5% % Straty przesyłowe/finalne zużycie energii elektrycznej UE dane PL dane UE prognoza PL prognoza Źródło: IBS 17 ElectroBAU prognoza wymaganej produkcji energii elektrycznej 4 Wymagana produkcja elektryczności netto [TWh] Zużycie w gospodarce Zużycie w energetyce i straty przesyłowe Eksport Źródło: IBS Ostatni krok uzyskanie wymaganej produkcji elektrycznej netto dzięki wykorzystaniu prognozy zużycia energii elektrycznej w gospodarce oraz współczynników opisujących zużycie w energetyce i straty przesyłowe oraz handel. W dalszej analizie uwzględniono wpływ działań w innych sektorach na popyt na energię elektryczną w perspektywie 25 roku są to oszczędności na poziomie 27 TWh. 18 9

10 Scenariusz odniesienia BAU dla energetyki TWh OZE Gaz Przemysłowe Węgiel n<47% Węgiel n<45% Węgiel n<38% Źródło: IBS W scenariuszu odniesienia węgiel pozostaje dominującym źródłem w mixie energetycznym, polityki zmierzające ku dywersyfikacji i obniżeniu emisyjności mixu zostają porzucone. Poprawa emisyjności uwzględniona w BAU dokonuje się poprzez budowę nowych elektrowni o wyższej sprawności. 19 Scenariusze rozwoju niskoemisyjnej energetyki Ramy analityczne dostępne technologie Węgiel Istniejące instalacje Obecny standard (+CCS) BAT (+CCS) Gaz Standard (+CCS) BAT (+CCS) Biomasa (+CCS) Elektrownia jądrowa Wiatr On-shore Off-shore Elektrownie wodne Geotermia Małe elektrownie wodne Inne średniego napięcia Instalacje niskiego napięcia 2 1

11 Scenariusze rozwoju niskoemisyjnej energetyki Ramy analityczne dostępne technologie Odchylenie dla elektrowni gazowej wynika z wyższych cen gazu w Polsce. 21 Scenariusze rozwoju niskoemisyjnej energetyki Ramy analityczne dostępne technologie LCOE (euro'1/mwh) geotermalna wiatrowa lądowa biomasa wiatrowa morska solarna CSP solarna fotowoltaiczna Średnia z literatury McKinsey 4% McKinsey 7% Mapa Drogowa

12 Scenariusze rozwoju niskoemisyjnej energetyki Ramy analityczne dostępne technologie Koszty budowy obiektu (euro/kw) Węgiel BAT n>47% Węgiel BAT +CCS Gaz BAT n>58% Gaz BAT + CCS Elektrownia jądrowa Farma wiatrowa ląd Farma wiatrowa morze Źródło: InE 23 Sześć scenariuszy rozwoju niskoemisyjnej energetyki 1. Pełna dywersyfikacja: wszystkie opcje technologiczne zostają wykorzystane 2. Model francuski: energetyka jądrowa staje się podstawą mixu 3. Integracja europejska: krajowe OZE, wysoki import z UE 4. Rozproszona samowystarczalność: autarkia i duże znaczenie źródeł rozproszonych 5. Łupkowe eldorado: elektrownie gazowe stają się podstawą mixu 6. Stary-nowy węgiel: węgiel utrzymuje dominującą pozycję w mixie 24 12

13 Istota scenariuszy Otwartość Autarkia Zintegrowany rynek europejski Struktura energetyki Wielkoskalowa generacja Rozproszona generacja BAU Stary nowy węgiel Model francuski Rozproszona samowystarczalność Pełna dywersyfikacja Łupkowe eldorado Integracja europejska 25 Porównanie scenariuszy: mix-25 1% Węgiel + CCS Gaz + CCS Biomasa+ CCS Jądrowa Wiatr Pozostałe OZE Rozproszona generacja Import z UE 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % Pełna dywersyfikacja (popyt BAU) Model francuski (popyt BAU) Integracja europejska (popyt BAU) Rozproszona samowystarczalność (popyt BAU) Łupkowe eldorado (popyt BAU) Stary nowy węgiel (popyt BAU) 26 13

14 Porównanie kosztów scenariuszy Nakłady kapitałowe, mld euro/5 lat Pełna dywersyfikacja Model francuski Integracja europejska Rozproszona samowystarczalność Łupkowe eldorado Stary nowy węgiel BAU Najniższe nakłady kapitałowe są ponoszone w scenariuszu BAU. Nakłady w innych scenariuszach są zbliżone. Wyjątkiem jest scenariusz francuski (energia jądrowa) oraz scenariusz pełnej dywersyfikacji w latach 2-tych, kiedy powstają elektrownie jądrowe. 27 Porównanie kosztów scenariuszy 25 Koszty operacyjne, mld euro/rok Pełna dywersyfikacja Model francuski Integracja europejska Rozproszona samowystarczalność Łupkowe eldorado Stary nowy węgiel BAU Dzięki oszczędnościom na paliwie scenariusze opierające się na źródłach rozproszonych oraz jądrowych cechują się kosztami operacyjnymi zbliżonymi lub niższymi od BAU. Scenariusze bazujące na technologii CCS (węgiel, gaz) cechują się zarówno stosunkowo wysokimi początkowymi nakładami kapitałowymi, jak i operacyjnymi

15 Porównanie kosztów scenariuszy Koszty ogółem, mld euro/5 lat Pełna dywersyfikacja Model francuski Integracja europejska Rozproszona samowystarczalność Łupkowe eldorado Stary nowy węgiel 211/15 216/2 221/25 226/3 231/35 236/4 241/45 246/5 BAU Po uwzględnieniu obu rodzajów kosztów scenariusz BAU pozostaje najtańszy, relatywnie korzystne okazują się scenariusze opierające się na energii jądrowej oraz rozproszonej generacji. Technologie CCS podwyższają koszty scenariuszy gazowego i węglowego, a morskie farmy wiatrowe europejskiego. 29 Analiza wrażliwości koszty energetyki jądrowej 12 Koszty ogółem, mld euro/5 lat 1 BAU Model francuski 35 euro/kw Model francuski 5 euro/kw Model francuski 6 euro/kw 211/15 216/2 221/25 226/3 231/35 236/4 241/45 246/5 Opłacalność scenariusza opartego na elektrowniach jądrowych zależy od początkowych nakładów kapitałowych. 3 15

16 Analiza wrażliwości cena gazu Scenariusze dla cen gazu euro/1m Koszty ogółem, mld euro/5 lat AEO 212 (USA) IEA 212 GAS (Europa) IEA 212 New Policies (Europa) VGB Power Choices (UE 27) Cena bazowa Cena niska Cena wysoka Relatywnie wysokie ceny gazu w Polsce oraz konieczność korzystania z technologii CCS czynią gaz jedną z najdroższych opcji przy różnych założeniach cenowych. 14 BAU 12 1 Łupkowe eldorado cena wysoka 8 Łupkowe eldorado cena bazowa 6 4 Łupkowe eldorado cena niska 2 211/15 216/2 221/25 226/3 231/35 236/4 241/45 246/5 31 Analiza wrażliwości cena europejskiej energii Koszty ogółem, mld euro/5 lat BAU /15 216/2 221/25 226/3 231/35 236/4 241/45 246/5 Integracja europejska 1 euro/mwh Integracja europejska 75 euro/mwh Integracja europejska 5 euro/mwh Europejski scenariusz najmocniej zależy od ceny energii elektrycznej na rynku europejskim. Utrzymująca się różnica kosztów między BAU a danym scenariuszem wynika z zakładanych dużych inwestycji w morskie farmy wiatrowe. Wydaje się mało prawdopodobne, by cena europejskiej energii mogła być znacznie wyższa niż w Polsce, gdyż wiele spośród państw europejskich ma większy potencjał, by wykorzystać OZE oraz inne źródła niskoemisyjne

17 Czy cele redukcyjne w energetyce mogą zostać osiągnięte? Stary nowy węgiel (popyt BAU) Łupkowe eldorado (popyt BAU) Rozproszona samowystarczalność (popyt BAU) Integracja europejska (popyt BAU) Model francuski (popyt BAU) Pełna dywersyfikacja (popyt BAU) 1% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% % Względem 199 Względem BAU 33 Dodatkowe założenia i kwestie problemowe Założenie przyjęte przy konstrukcji bazy danych z czasem elektrownie węglowe nie będą mogły wykorzystać swojego pełnego potencjału technologicznego, gdyż będą wypierane z rynku przez źródła o niższych kosztach krańcowych. Nie dotyczy scenariuszy BAU i nowy-stary węgiel. Uproszczona analiza kosztów sieciowych, bez uwzględnienia różnic między poszczególnymi technologiami. Uproszczona analiza generacji ciepła. Możliwe dodatkowe rozważenie głębszych zmian w całym systemie np. samochody elektryczne, powszechne elektryczne ogrzewanie, jednak duża niepewność co do kosztów i szczegółów rozwiązań

18 Podsumowanie wstępne wyniki 6 Emisje BAU i po redukcji, MtCO2e energetyka budynki transport przemysł i odpady rolnictwo emisje po redukcji emisje BAU Podsumowanie wstępne wyniki Względem BAU Względem 199 Względem 21 Redukcja w 25 69% 61% 54% Redukcja w 25 bez CCS i kosztow +1 euro/tonę 61% 51% 41% 36 18

19 Podsumowanie wstępne wyniki Rezerwy redukcyjne MtCO2e Emisje po redukcji w 25 Zeroemisyjne budynki Zeroemisyjny transport 8% względem Podsumowanie Energetyka jako kluczowy sektor w niskoemisyjnej transformacji. Wzajemne powiązania kosztów i potencjału redukcji z innymi sektorami. Możliwe różne scenariusze niskoemisyjnej transformacji nie tylko różnice technologiczne, ale i w całej logice funkcjonowania systemu. Każdy scenariusz wiąże się zróżnymi szansami i zagrożeniami. Główne obszary niepewności/dalszego potencjału redukcyjnego samochody elektryczne ciepło 38 19

20 Dziękuję za uwagę 39 2