ZAAWANSOWANE TECHNOLOGIE ENERGETYCZNE NA PRZYKŁADZIE PROJEKTÓW NOWYCH BLOKÓW ENERGETYCZNYCH W PGE GiEK S.A.

Transkrypt

1 Marek Wdowiak Departament Inwestycji PGE GiEK S.A. ZAAWANSOWANE TECHNOLOGIE ENERGETYCZNE NA PRZYKŁADZIE PROJEKTÓW NOWYCH BLOKÓW ENERGETYCZNYCH W PGE GiEK S.A. 1. Wstęp Polski sektor energetyczny po wejściu w struktury Unii Europejskiej stanął przed poważnymi wyzwaniami. Składają się na nie: ciągłe zaostrzanie polityki klimatycznej i wymogów środowiskowych określonych w dyrektywach Unii Europejskiej, brak stabilnego, jednolitego prawa i permanentne zmiany prawne dotyczące najważniejszych ustaw i rozporządzeń działalności sektora energetycznego, zwłaszcza w obszarze wytwarzania energii, duże zapotrzebowanie na energię finalną, brak energetyki atomowej, uzależnienie od zewnętrznych dostaw gazu ziemnego (68%) i ropy naftowej (94%) oraz wynikające stąd oparcie krajowej energetyki na węglu kamiennym i brunatnym (94%), znaczne wyeksploatowanie mocy wytwórczych i przesyłowych. Wymaga to nowego podejścia do prowadzenia polityki energetycznej i środowiskowej nie tylko przez Państwo Polskie, ale przede wszystkim przez wszystkie przedsiębiorstwa energetyczne, których przecież głównym celem działalności jest zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego Polski. Niebagatelne znaczenie w tych wyzwaniach ma stan infrastruktury wytwórczej. Znaczna część konwencjonalnej mocy zainstalowanej w polskim systemie elektroenergetycznym jest już mocno wyeksploatowana i w ciągu około 10 lat osiągnie kres swojej żywotności technicznej. Prawie 30% bloków pracuje ponad 40 lat, a 40% ponad 30 lat. Dodatkowo wchodząca w życie od roku Dyrektywa o emisjach przemysłowych tzw. IED, spowoduje znaczące wyłączenia lub ograniczenia mocy zainstalowanej sektora (ze względu na brak możliwości dostosowania do wymogów środowiskowych wynikających z Dyrektywy lub nieopłacalność ekonomiczną takiego dostosowania). Szacuje się, iż do końca 2020 r. konieczne będzie wyłączenie ok. 7 GW (spośród istniejących obecnie 36 GW mocy zainstalowanej) [1]. Jednocześnie, aby zapewnić bezpieczeństwo energetyczne Polski wymagane jest oddawanie corocznie ok. 1 GW mocy w nowych wysokosprawnych jednostkach wytwórczych [2]. W ostatnich kilku latach oddano zaledwie ok. 2 GW mocy wytwórczych w oparciu o paliwa konwencjonalne (bloki w Bełchatowie, Pątnowie i Łagiszy). Faktem jest, iż następuje znaczący rozwój energetyki odnawialnej, a przede wszystkim energetyki wiatrowej. Nr

2 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Aktywa PGE lat lat lat do 10 lat Inne krajowe starsze lat lat lat do 10 lat Rys. 1. Aktywa wytwórcze PGE GiEK S.A. w energetyce konwencjonalnej na tle innych pozostałych krajowych 1 Jednakże biorąc pod uwagę aspekty dyspozycyjności i wykorzystania mocy wytwórczej dla turbin wiatrowych (ok. 20%) [3], a także coraz liczniejsze protesty lokalnych środowisk przeciwko budowie farm wiatrowych, koniecznym staje się zintensyfikowanie działań zmierzających do budowy nowych wysokosprawnych i niskoemisyjnych mocy energetycznych, opartych na paliwach konwencjonalnych. Tym bardziej, iż Polska jest niezwykle zasobna zarówno w węgiel kamienny, jak i brunatny, a także być może i w gaz łupkowy, który będzie można wykorzystać jako paliwo do budowy nowych wysokosprawnych bloków gazowo-parowych. 2. Strategia rozwojowa PGE GiEK Strategia rozwojowa Polskiej Grupy Energetycznej w obszarze wytwarzania w pełni odpowiada na najważniejsze wyzwania stojące przed polską energetyką, wynikające z implementacji prawa unijnego w obszarze energetyki, wzrostu cen surowców energetycznych i ich dostępności, rosnącego zapotrzebowania na energię oraz poważnych awarii systemów energetycznych i wzrastającego zanieczyszczenia środowiska. Nasze główne priorytety rozwojowe wprost odpowiadają również na podstawowe założenia Polityki Energetycznej Polski do 2030 r. [4] tj. m.in. na: poprawie efektywności energetycznej i zmniejszeniu emisji zanieczyszczeń oraz oddziaływania energetyki na środowisko, wzroście bezpieczeństwa energetycznego i rozwoju nowych mocy wytwórczych, rozwoju wykorzystania odnawialnych źródeł energii. Bazując na tych założeniach, kierujemy nasze działania rozwojowe w następujących kierunkach: budowa nowych wysokosprawnych mocy wytwórczych, modernizacja i poprawa efektywności energetycznej, modyfikacja paliwa i czyste technologie węglowe. 1) Źródło: opracowanie własne PGE GiEK S.A. 4

3 3. Budowa nowych mocy energetycznych Obecnie w Polsce planuje się budowę kilkunastu nowych elektrowni konwencjonalnych, w tym również kilka elektrowni węglowych. Należy podkreślić przy tym, iż Polska jest jedynym krajem w Unii Europejskiej, gdzie planuje się budowę właśnie nowych wysokosprawnych i niskoemisyjnych elektrowni węglowych. Biorąc pod uwagę zasobność polski w węgiel oraz fakt, iż bloki węglowe to obecnie najtańsze rozwiązanie i jeżeli tylko nie zostanie pogrążone przez limity emisji CO 2, budowa takich bloków wydaje się zasadnym i dobrym rozwiązaniem na zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego kraju. PGE GiEK S.A. planuje budowę trzech nowych bloków węglowych nr 5 i 6 w Oddziale Elektrownia Opole o łącznej mocy zainstalowanej MWe brutto oraz bloku nr 11 w Elektrowni Turów o mocy ok. 460 MWe brutto. Bloki te znacząco poprawią efektywność wytwarzania w poszczególnych Oddziałach, a także zmniejszą emisję zanieczyszczeń do środowiska. Elektrownia Opole już teraz jest najmłodszą elektrownią systemową w Polsce (łączna moc zainstalowana 1492 MWe) i również jedną z najbardziej efektywnych i ekologicznych elektrowni węglowych w naszym kraju. Bloki nr 5 i 6 w Elektrowni Opole (dla których został już podpisany kontrakt z Generalnym Realizatorem Inwestycji) to nowe jednostki i nowy skok technologiczny na drodze czystej produkcji energii elektrycznej z węgla, o czym świadczy poniższe porównanie obecnych istniejących bloków 1 4 i nowych bloków 5 6. Tabela 1. Porównanie jednostek wytwórczych w Elektrowni Opole 2 parametr wartość bloki 1 4 bloki 5 i 6 moc bloku brutto sprawność bloku netto temperatura pary sprawność kotła wskaźniki emisji 2) Źródło: opracowanie własne PGE GiEK S.A. MWe 4 x x 900 % 37 45,5 C % Pył [kg/mwh] SO [kg/mwh] 2 NOx [kg/mwh] CO [Mg/MWh] 2 poprawa wskaźników emisji [%] 0,05 0, ,64 0, ,52 0, ,87 0, Również budowa bloku nr 11 w Elektrowni Turów, będącego obecnie w fazie wyboru Generalnego Realizatora Inwestycji, to prawdziwy skok technologiczny. Blok ten o projektowanej sprawności netto 42% zastąpi stare bloki nr 9 i 10 z lat 70., których sprawność wytwarzania energii wynosi zaledwie nieco ponad 30%. Oznacza to mniejsze zużycie węgla, kosztu zakupu uprawnień do emisji CO 2, a także emisję zanieczyszczeń gazowych do atmosfery oraz racjonalne wykorzystanie własnych zasobów węgla brunatnego. Mówiąc o budowie wysokosprawnych jednostek w PGE GiEK S.A. nie należy również zapominać o bloku nr 14 w Elektrowni Bełchatów oddanym do eksploatacji w 2011 r. Blok ten jest największym obecnie blokiem węglowym w Polsce, a jego sprawność wynosi ok. 42% netto, co oznacza wzrost sprawność w stosunku do pozostałych jeszcze niezmodernizowanych bloków w Elektrowni Bełchatów o ponad 20% Nr

4 (6 punktów procentowych). Czyż nie jest to idealna odpowiedź PGE S.A. na konieczność zwiększenia efektywności energetycznej o 20% jaki zapisano w Pakiecie Klimatyczno-Energetycznym [5]? A kolejne nowe wybudowane bloki w PGE GiEK S.A. (Elektrownia Opole i Turów) będą jeszcze bardziej efektywne w stosunku do zastępowanych jednostek wytwórczych. Rys. 2. Wizualizacja bloku nr 11 w Elektrowni Turów 3 Rys. 3. Widok bloku nr 14 w Elektrowni Bełchatów 4 3) Źródło: opracowanie własne PGE GiEK S.A. 4) Źródło: opracowanie własne PGE GiEK S.A. 6

5 W 2011 r. oddaliśmy również do eksploatacji w Elektrowni Szczecin pierwszy w PGE GiEK S.A. fluidalny zielony w 100% zeroemisyjny (pod kątem CO 2) kocioł opalany biomasą. To również milowy krok w kierunku do dywersyfikacji struktury paliwowej w Grupie, a także do zmniejszenia uciążliwości energetyki konwencjonalnej na środowisko. Rys. 4. Widok kotła biomasowego w Elektrowni Pomorzany 5 Dywersyfikacja struktury wytwarzania energii oraz zmniejszenie uciążliwości na środowisko realizowane jest również poprzez budowę bloków gazowo-parowych. Obecnie na etapie wyboru GRI są trzy projekty wysokosprawnych bloków kogeneracyjnych w Oddziałach Gorzów, Bydgoszcz (dwa warianty mocy bloku) i Pomorzany. Poszczególne bloki zostaną oddane do eksploatacji w latach Tabela 2. Porównanie poszczególnych bloków gazowo-parowych 6 parametr jednostka Pomorzany 240 MWe Gorzów 135 MWe Bydgoszcz 240 MWe 430 MWe układ turbiny kogeneracja kogeneracja kogeneracja kogeneracja moc elektryczna netto bloku gazowo-parowego moc cieplna bloku gazowo-parowego sprawność bloku netto w kondensacji sprawność bloku netto w skojarzeniu MWe MWt ok. 150 ok. 95 ok. 150 ok. 240 % 55,6 54,5 55,6 58,6 % 84,0 84,0 84,0 87,0 5) Źródło: opracowanie własne PGE GiEK S.A. 6) Źródło: opracowanie własne PGE GiEK S.A. Nr

6 Biorąc pod uwagę jeden z naszych głównych celów, czyli zabezpieczenie bezpieczeństwa energetycznego państwa, aktywnie uczestniczymy również w nowych projektach rozwojowych z udziałem partnerów zewnętrznych jak np. w projekcie Puławy. Projekt ten ma na celu budowę kogeneracyjnego duobloku gazowo-parowego wspólnie z Zakładami Azotowymi Puławy S.A. o mocy ok. 800 MWe i 600 MWt oraz sprawności netto w kondensacji 39% i ok. 84%. Budowa tego bloku pozwoli ograniczyć zużycie węgla i zredukować emisję CO 2 z istniejącej węglowej elektrociepłowni Zakładów Azotowych Puławy, a także zdywersyfikować strukturę paliwową w GK PGE. Tabela 3. Podstawowe dane za rok 2011 PGE GiEK S.A. 7 Wydobycie (mln t) Moc zainstalowana (MWe) Wytwarzanie en. elektrycznej brutto (TWh) Sprzedaż ciepła (TJ) KWB Bełchatów KWB Turów Elektrownia Bełchatów Elektrownia Turów Elektrownia Opole S.A. ZEDO ZEC Bydgoszcz EC Gorzów EC Lublin EC Rzeszów EC Kielce EC Zgierz 38,6 10,4 49, , , , ,7 262,4 97,5 246,5 102,0 10,8 16, ,4 31,06 1,63 10,23 0,44 7,24 0,11 6,72 3,93 0,54 6,65 0,58 1,58 1,23 3,10 0,55 1,83 0,04 1,60 0,012 0,46 58,202 21,33 Tabela 4. Podstawowe dane produkcji energii elektrycznej w elektrowniach PGE w roku Wyszczególnienie Bełchatów Produkcja w GWh Turów Opole Dolna Odra Produkcja brutto Produkcja energii odnawialnej Produkcja energii elektrycznej w kogeneracji ) Źródło: opracowanie własne PGE GiEK S.A. 8) Źródło: opracowanie własne PGE GiEK S.A. 8

7 2 kompleksy elektrownia/kopalnia węgiel brunatny, praca w podstawie (Bełchatów, Turów) 1 elektrownia systemowa, węgiel kamienny (Opole) 1 elektrownia podszczytowa, węgiel kamienny (Dolna Odra) 3 elektrociepłownie gazowe 5 elektrociepłowni węglowych Rys. 5. Kluczowe aktywa wytwórcze PGE GiEK S.A Podsumowanie Węgiel brunatny oraz kamienny jest i pozostanie ważnym paliwem dla polskiej i światowej energetyki, a jego zasoby w przeciwieństwie do ropy i gazu są dostępne w wielu regionach świata i wystarczą nawet na kilkaset lat eksploatacji. Kondensacyjne bloki węglowe są i pozostaną podstawą funkcjonowania Krajowego Systemu Elektroenergetycznego. Budowa zatem nowych, dużych, wysokosprawnych i niskoemisyjnych bloków węglowych jest i będzie bardzo dobrym sposobem na wykorzystanie węgla w celu produkcji ekologicznej energii elektrycznej. Niebagatelne znaczenie ma 9) Źródło: opracowanie własne PGE GiEK S.A. Nr

8 fakt, iż nowe planowane w PGE GiEK S.A. jednostki wytwórcze będą miały sprawność wytwarzania kilka do kilkunastu procent większą niż obecne jednostki wytwórcze. Oznacza to mniejszą emisję CO 2 i pozostałych zanieczyszczeń gazowych do atmosfery, ewentualny mniejszy koszt zakupu uprawnień do emisji CO 2, ale również wzrost konkurencyjności i zmniejszenie kosztów wytwarzania. Widząc jednocześnie konieczność wprowadzania do struktury wytwórczej technologii gazowych, PGE GiEK S.A. prowadzi aktywne działania na rzecz budowy kilku nowych bloków gazowo-parowych. Działania te z pewnością doprowadzą do zmniejszenia obciążenia na środowisko, zwiększenia sprawności wytwarzania, a także zwiększenia elastyczności pracy, co ma niebagatelne znaczenie również dla intensywnego rozwoju energetyki odnawialnej w Polsce. 5. Bibliografia [1] Finansowanie inwestycji energetycznych w Polsce PWC Polska Sp. z o.o., ING Bank Śląski S.A., maj 2011 r. [2] Najważniejsze zagadnienia dotyczące funkcjonowania sektora elektroenergetycznego w Polsce. Opracowanie zbiorowe, luty 2008 r. [3] Investment and operations cost figures generation portfolio, VGB Powertech, grudzień 2011 r. [4] Polityka energetyczna Polski do 2030 r., Monitor Polski z dnia 14 stycznia 2010 r., nr 2, poz. 11. [5] Pakiet Klimatyczno-Energetyczny by Europe's climate change opportunity, COM(2008) 30, 23 stycznia 2008 r. CZYTAJ NA STRONIE: 10