PERSPEKTYWA ROZWOJU ENERGETYKI I URZĄDZEŃ GRZEWCZYCH W KRAJOWYM BUDOWNICTWIE MIESZKANIOWYM. Andrzej Froński Instytut Nafty i Gazu

Transkrypt

1 EKO KOMIN 2006 PERSPEKTYWA ROZWOJU ENERGETYKI I URZĄDZEŃ GRZEWCZYCH W KRAJOWYM BUDOWNICTWIE MIESZKANIOWYM Andrzej Froński Instytut Nafty i Gazu Stan obecny Zużycie gazu ziemnego w Polsce wyniosło w roku 2004 około 13,6 mld m 3, a w roku 2005 najprawdopodobniej zbliży się do 15 mld m 3, gdyż od przeszło 10 lat obserwujemy stały przyrost zużycia gazu na poziomie 10-11% rocznie. Wielkość przyrostu zużycia gazy, jego straty w systemie oraz zużycie własne u gazowniczego zilustrowano na rys. 1. Tendencja ta utrzymuje się pomimo restrukturyzacji kolejnych gałęzi gospodarki narodowej oraz działań na rzecz obniżenia energochłonności gospodarki, w tym termoizolacji budynków mieszkalnych. Krótkie okresy, kiedy przyrost zużycia gazu był mniejszy (np. lata 1999 i 2002) były wynikiem ciepłych okresów zimowych. Na rynku krajowym działa kilkadziesiąt przedsiębiorstw mających koncesję na dystrybucję i sprzedaż gazu ziemnego, jednakże obecnie ich udział w całkowitej sprzedaży gazu jest niewielki i nie przekroczył w roku 2004 łącznie 50 mln m 3. Dominującym przedsiębiorstwem jest i z pewnością pozostanie w najbliższej przyszłości Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo S.A. sprze daż zużycie własne stra ty rok rok rok Rys. 1. Sprzedaż, zużycie własne i straty gazu w latach w systemie PGNiG S.A. w mln m 3 25

2 Należy stwierdzić, że pomimo wzrostu zużycia gazu ziemnego w ostatnim okresie jego udział w całkowitym zużyciu nośników energii pierwotnej jest w Polsce wciąż niewielki, w roku 2004 wyniósł około 13%, podczas gdy w krajach Unii Europejskiej osiąga wartość zbliżoną do 23%, a w roku 2010 ma osiągnąć wartość 26%. Strukturę zużycia gazu ziemnego w Polsce scharakteryzować można podając: procentowy udział różnych grup użytkowników w całkowitym zużyciu gazu, procentowy udział różnych poszczególnych gałęzi gospodarki narodowej w całkowitym zużyciu gazu, handel, usługi, pozostali użytkownicy; 13,0% klienci hurtowi; 0,7% eksport; 0,4% użytkownicy domowi; 30,0% użytkownicy owi; 55,9% Rys. 2. Udział poszczególnych grup użytkowników w całkowitym zużyciu gazu ziemnego w Polsce w roku 2002 Na Rys. 3 przedstawiono strukturę zużycia gazu ziemnego w przemyśle nieenergetycznym, który po gospodarstwach domowych, handlu i usługach jest największym użytkownikiem gazu ziemnego. metali kolorowych; 6,0% chemiczny; 8,0% papierniczy i drukarski; 2,0% inne gałęzie u; 6,0% przetwórstwo minerałów (prod.cementu); 36,0% maszynowy; 12,0% żywnościowy i tytoniowy; 14,0% stalowy; 16,0% Rys. 3. Struktura zużycia gazu ziemnego w polskim przemyśle nieenergetycznym Dla porównania na Rys. 4 przedstawiono porównanie wielkości zużycia gazu ziemnego w poszczególnych gałęziach gospodarki narodowej w Polsce i krajach Unii Europejskiej EU-25 w roku W Unii Europejskiej, w porównaniu z Polską, znacząco wyższy jest udział gazu ziemnego zużywanego do produkcji energii elektrycznej. Przewiduje się, że połowa przyrostu zużycia gazu ziemnego w krajach UE-15 w najbliższych 10 latach będzie wynikała z przyrostu mocy elektrowni opalanych gazem ziemnym. W Polsce tradycyjnym paliwem elektrowni zawodowych jest węgiel kamienny 26 EKO KOMIN 2006

3 i brunatny. Sytuacja ta nie zmieni się w ciągu najbliższych 20 lat w sposób radykalny. Obecnie zużycie gazu ziemnego w elektrowniach i elektrociepłowniach nie przekracza 9% zużywanego gazu, a więc około 1,2% zużywanej energii. gospodarstwa domowe, handel i usługi 39% 45% nieenergetyczny 23% 25% elektrociepłownie elektrownie ciepłownie 8% 4% 6% 3% 2% 26% gaz na cele nieenergetyczne (przem.chem) 3% 13% Polska EU-25 straty 2% 1% Rys. 4. Udział poszczególnych gałęzi gospodarki narodowej w zużyciu gazu: a) w Polsce b) w Unii Europejskiej z krajami akcesyjnymi (EU-25) w roku 2002 Prognozowany rozwój rynku gazu ziemnego w Polsce Prognoza krajowego zapotrzebowania na energię dostarczaną do różnych sektorów gospodarki w horyzoncie czasowym 20 lat w warunkach transformacji gospodarki jest zawsze trudna i ryzykowna ponieważ metody prognozowania sprawdzają się dobrze z reguły tylko wtedy, gdy rozwój gospodarki odbywa się w ustabilizowanych warunkach ekonomicznych i politycznych, a więc gdy jest możliwe wyznaczenie jego trendów. Potwierdzają to polskie doświadczenia z ostatniego okresu, gdyż zbyt optymistyczna prognoza zapotrzebowania na gaz ziemny opracowana (przy udziale ekspertów zagranicznych) w początku lat dziewięćdziesiątych, mimo kilkukrotnych weryfikacji, znacząco przeszacowała zapotrzebowanie i w konsekwencji doprowadziła do zawarcia długoterminowego kontraktu jamalskiego, który w pierwszej wersji przewidywał dostawy niemożliwe do odebrania i wykorzystania, a więc stwarzał zagrożenia ekonomiczne oraz zagrożenia dla prawidłowej eksploatacji i rozwoju zasobów krajowych. Liczne prognozy zapotrzebowania na gaz ziemny opracowane w latach 1999 do 2002 różniły się znacząco między sobą i w zależności od przyjętego scenariusza oraz autorstwa przewidywały w roku 2020 zużycie roczne z zakresu od 17,7 mld m 3 do 29,3 mld m 3, przy czym nawet prognozy sporządzone w stosunkowo krótkim okresie czasu przez tę samą instytucję bywały bardzo rozbieżne. Warto podkreślić, że stosunkowo niewiele różniły się od siebie raczej konserwatywne prognozy PGNiG S.A. według których przewidywane zużycie gazu w roku 2020 oscylowało wokół 20 mld m 3. W założeniach Polityki Energetycznej Państwa opracowanych w roku 2000 i zatwierdzonych przez radę Ministrów prognoza rozwoju rynku gazu w Polsce do 2020 roku (tablica 1) przewidywała trzy scenariusze: przetrwania, odniesienia i postępu plus. Zakładane w nich zapotrzebowanie krajowe na gaz ziemny różniło się od siebie stosunkowo niewiele, w granicach do 15%. Prognoza krótkoterminowa do 2005 roku opracowana w roku 2002 w ramach Oceny realizacji i korekty założeń polityki energetycznej Polski do roku 2020 przewidywała na lata 2003 i 2005 zapotrzebowanie na gaz ziemny wynoszące odpowiednio 13,61 mld m 3 i 13,72 mld m 3 w scenariuszu bazowym oraz 12,96 mld m 3 i 12,74 mld m 3 w scenariuszu efektywności zakładającym oszczędności energii w gospodarstwach domowych związane ze wzrostem cen gazu i postępującą termomoderniza- EKO KOMIN

4 cją budynków. Prognoza ta przewidywała więc znacząco mniejsze zużycie gazu ziemnego w roku 2005 niż podlegająca korekcie prognoza pierwotna z roku 2000 (około 13 mld m 3 wobec co najmniej 15,7 mld m 3 ). Tab. 1. Trzy scenariusze prognozy rozwoju rynku gazu w Polsce do 2020 roku - zapotrzebowanie na gaz ziemny w mld m 3 Scenariusz Wyszczególnienie Przetrwania Wydobycie Import Eksport Zapotrzebowanie krajowe Wydobycie Odniesienia Postępu - Plus Import Eksport Zapotrzebowanie krajowe Wydobycie Import Eksport Zapotrzebowanie krajowe ,6 W roku 2004 opracowane zostały kolejne prognozy długoterminowe: jedną z nich sporządziło przedsiębiorstwo PGNiG S.A. opierając się na ankietach odbiorców gazu zasilanych z systemu przesyłowego i analizie rynku gazu w poszczególnych Spółkach Dystrybucyjnych. W prognozie tej uwzględniono perspektywiczne plany zapotrzebowania na gaz Zakładów Energetycznych przewidujące zmianę stosowanego obecnie paliwa na gaz ziemny. Prognozę PGNiG S.A. zamieszczono w tablicy 2. Tab. 2. Prognoza zapotrzebowania gazu sporządzona przez PGNiG S.A. (w mln m 3 ) Wykonanie Prognoza 2003r. 2005r. 2010r. 2015r. 2020r. 2025r. Zapotrzebowanie ogółem 12862, , , , , ,1 Potrzeby własne systemu 287,1 401,9 281,1 273,9 259,8 237,6 Straty 88,3 83,3 98,5 102,5 102,5 102,5 Odbiorcy bezpośredni z systemu lub złóż 4921,4 5429,3 8299,6 9777, , ,6 Spółki dystrybucyjne 7566,1 7710,9 8237,7 9416, , ,5 - w tym odbiorcy domowi i usługi 5266,6 5983,9 6975,8 7786,9 8616, Kolejna prognoza opracowana przez Agencję Rynku Energii S.A. (ARE S.A. 2004) została przygotowana na bazie modelu zużycia końcowego MAED oraz modelu energetyczno-środowiskowego BALANCE. Pierwszy z tych modeli umożliwia prognozowanie zapotrzebowania na energię użyteczną dla każdego kierunku użytkowania energii w każdym sektorze gospodarki, a drugi pozwala przewidywać zapotrzebowanie na energię finalną w podziale na jej poszczególne nośniki. Nie wchodząc w szczegóły działania modeli warto jednak podkreślić, że model MAED rekomendowany do długoterminowej projekcji popytu na energię wymaga, by rok bazowy był rokiem, w którym gospodarka nie przeżywa ani recesji ani gwałtownego rozwoju oraz, by stworzony został scenariusz rozwoju gospodarczego, w tym polityki energetycznej, ujmujący postęp i innowacyjność w wykorzystaniu energii. Przewidywania zapotrzebowania na gaz według prognozy ARE S.A zestawiono w tablicy EKO KOMIN 2006

5 Tab. 3. Przewidywania zapotrzebowania na gaz według prognozy ARE S.A. (listopad 2004) Prognozowane zużycie gazu: [mld m 3 ] 2005r. 2010r. 2015r. 2020r. 2025r. całkowite wariant pesymistyczny 15,1 17,2 17,6 20,3 21,2 całkowite wariant bazowy 15,1 18,1 22,0 28,3 29,9 całkowite wariant optymistyczny 15,4 19,7 25,5 35,2 44,1 w sektorze energetycznym wariant bazowy 1,5 2,6 5,9 9,7 9,5 w przemyśle wariant bazowy 3,5 3,6 3,1 3,3 3,3 w gospodarstwach domowych i usługach - wariant bazowy 6,0 7,4 8,4 10,0 11,3 Udział gazu w zapotrzebowaniu na energię finalną [%] 2005r. 2010r. 2015r. 2020r. 2025r. wariant pesymistyczny 15,7 16,7 15,8 15,9 15,8 wariant bazowy 15,7 16,8 16,5 16,3 18,0 wariant optymistyczny 15,6 17,4 18,2 19,4 20,4 Udział gazu w zapotrzebowaniu na energię pierwotną [%] 2005r. 2010r. 2015r. 2020r. 2025r. wariant pesymistyczny 13,1 15,2 16,0 18,0 18,6 wariant bazowy 13,2 15,2 18,1 21,2 21,3 wariant optymistyczny 13,3 15,8 19,7 23,4 26,0 Zapotrzebowanie na gaz do produkcji energii elektrycznej [mld m 3 ] 2005r. 2010r. 2015r. 2020r. 2025r. wariant pesymistyczny 1,4 2,3 3,6 3,5 6,0 wariant bazowy 1,4 2,3 5,4 8,8 9,0 wariant optymistyczny 1,5 2,8 6,4 10,9 15,1 Udział energii z gazu ziemnego w całkowitej 2005r. 2010r. 2015r. 2020r. 2025r. energii paliw użytych do wytwarzania energii elektrycznej [%] wariant pesymistyczny 3,4 5,9 9,3 13,3 14,8 wariant bazowy 3,4 5,6 12,4 18,2 17,2 wariant optymistyczny 3,6 6,3 13,8 20,2 23,7 W dniu 4 stycznia 2005 Rada Ministrów przyjęła Politykę Energetyczną Polski do roku 2025 przy uwzględnieniu wszystkich wymienionych uwarunkowań i założeń metodycznych, makroekonomicznych, ekologicznych i innych, sporządzono prognozę krajowego zapotrzebowania na energię do 2025 r. w czterech wariantach: a) Wariant Traktatowy, uwzględniający postanowienia Traktatu Akcesyjnego związane z sektorem energii, to jest: osiągnięcie wskaźnika 7,5% zużycia energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych w 2010 r., osiągnięcie wskaźnika 5,75% udziału biopaliw w ogólnej sprzedaży benzyn i olejów napędowych w 2010 r. oraz ograniczenie emisji całkowitej z dużych obiektów spalania do wielkości określonych w Traktacie, b) Wariant Podstawowy Węglowy, różniący się od warunku Traktatowego tym, że wymóg spełnienia postanowień Traktatu w zakresie emisji z dużych obiektów spalania jest zastąpiony przez realizację Krajowego Planu Redukcji Emisji (KPRE) 9, który umożliwia przesunięcie na rok 2020 terminu realizacji wymagań emisyjnych ustalonych w Traktacie Akcesyjnym na rok W wariancie tym nie zakładało się ograniczeń dostaw węgla kamiennego, nie przesądzono, w jakiej części węgiel ten będzie pochodził z wydobycia krajowego, a w jakiej z importu, EKO KOMIN

6 c) Wariant Podstawowy Gazowy, różniący się od warunku Podstawowego Węglowego tylko tym, że dostawy węgla kamiennego do produkcji energii elektrycznej są utrzymane na obecnym poziomie, a paliwem do produkcji dodatkowych niezbędnych ilości energii elektrycznej będzie w tym wariancie przede wszystkim gaz ziemny, d) Wariant Efektywnościowy, spełniający takie same kryteria ekologiczne jak warianty Podstawowe, zakładający uzyskanie dodatkowej poprawy efektywności energetycznej w obszarach wytwarzania energii elektrycznej, jej przesyłu i dystrybucji oraz zużycia dzięki aktywnej polityce państwa Prognozowany jest następujący maksymalny możliwy poziom poprawy efektywności w porównaniu z wariantami Podstawowymi: w zakresie wytwarzania energii elektrycznej - wzrost średniej sprawności wytwarzania o 1,3%, w zakresie przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej - spadek strat sieciowych o 1,5%, w zakresie zużycia energii pierwotnej - spadek energochłonności PKB o 5% i elektrochłonności o 7%. W każdym wariancie dokonano optymalizacji kosztowej funkcjonowania krajowego sektora paliwowo-energetycznego w ramach przyjętych ograniczeń ekologicznych. Prace rozwojowe dotyczące użytkowania gazu W ciągu najbliższych 20 lat przewiduje się rozwój nowych technologii użytkowania gazu, zwłaszcza w małej energetyce, klimatyzacji i transporcie samochodowym, które pozwolą na znaczny wzrost zużycia gazu, wśród których: - najbardziej zaawansowane są rozwiązania w małej energetyce czyli tzw. mała kogeneracja oparta na wykorzystaniu turbin i silników gazowych instalowanych w miejscach bezpośredniego odbioru energii, zwana też kogeneracją rozproszoną (w źródłach skojarzonych o mocy powyżej 1MW) lub rozsianą (w źródłach skojarzonych o mocy elektrycznej od kilkunastu kw do 1 MW); - szybki rozwój małych elektrociepłowni opalanych gazem (o mocy od jednego do kilkunastu MW) następuje we wszystkich krajach wysoko rozwiniętych; - małe układy skojarzone, wykorzystujące turbiny gazowe, są stosowane zarówno w nowych obiektach, jak i w przestarzałych i wyeksploatowanych elektrowniach owych, ciepłowniach komunalnych, szpitalnych itp. Stanowią także dobre rozwiązanie dla hoteli, centrów handlowych i konferencyjnych czy nawet osiedli mieszkaniowych nieposiadających lub niemogących wykorzystywać ciepła scentralizowanego; - instalowanie małych układów skojarzonych stworzy nowy rynek wykorzystania gazu jako nośnika energetycznego - staje się on podstawowym nośnikiem dostarczanym do odbiorcy i stanowi coraz bardziej atrakcyjną konkurencję, szczególnie dla sieciowej dostawy ciepła ze źródeł scentralizowanych; - istotne znaczenie będzie miał rozwój dużych układów kogeneracyjnych, a zwłaszcza urządzeń gazowo-parowych, których sprawność wytwarzania energii elektrycznej osiągnąć powinna 63%; - atrakcyjne możliwości stwarza najnowsza kogeneracja związana z rozwojem technologii ogniw paliwowych zasilanych gazem ziemnym, które będą miały szerokie zastosowanie także w motoryzacji; - ważnym zastosowaniem kogeneracji w połączeniu z pompami ciepła (tzw. trigeneracji) będzie klimatyzacja. Stosowane w niej urządzenia charakteryzują się bardzo wysoką sprawnością w okresie grzewczym (wykorzystując ciepło odpadowe np. powietrza wentylacyjnego lub ścieków), a latem pozwalają na uzyskiwanie chłodu poprzez chłodziarki absorpcyjne wykorzystujące ciepło kogeneracji; - w zakresie użytkowania gazu w urządzeniach domowych typu kuchnie gazowe, nowe technologie wiążą się z palnikami zakrytymi płytą vitroceramiczną i nowymi rozwiązaniami sterowania mocą tych urządzeń; - rozwój światowych systemów energetycznych z zastosowaniem wodoru jako nośnika energii; jedna z opcji przewiduje dodawanie wodoru do gazu ziemnego i przesyłanie takiej mieszaniny istniejącymi gazociągami; - wytwarzanie paliw ciekłych z gazu ziemnego (GTL) w celu zastąpienia nimi paliw wytwarzanych z ropy naftowej. 30 EKO KOMIN 2006

7 Rozwój i wdrażanie nowych technologii użytkowania gazu wymagają inwestowania w prace badawcze i doświadczalno-rozwojowe, a więc muszą być wspierane przez odpowiednią politykę organów państwa oraz przez doświadczonych użytkowników wytwarzanej z gazu energii, a także wymaga aktywnej postawy przedsiębiorstw gazowniczych - tylko pod tym warunkiem technologie te, gdy osiągną odpowiedni stopień dojrzałości, będą konkurencyjne w stosunku do obecnie istniejących i znajdą swoje miejsce w tworzeniu innowacyjnej gospodarki. Podsumowanie 1. Pomimo systematycznego wzrostu zużycia gazu ziemnego w ciągu ostatniej dekady Polska, w przeliczeniu na jednego mieszkańca, jest jednym z najmniej zgazyfikowanych krajów Unii Europejskiej. 2. Niskie, w porównaniu z innymi krajami UE, zużycie gazu ziemnego i tylko 13% udział gazu w zużyciu pierwotnych surowców energetycznych jest jednym z powodów wysokiej energochłonności gospodarki narodowej. 3. W ciągu najbliższych 20 lat prognozowane zużycie gazu ziemnego wzrośnie do mld m 3 w roku 2025, jednak dolne wartości prognozowane przez PGNiG S.A. wydają się być bardziej prawdopodobne. 4. W krajach Unii Europejskiej wzrost zużycia gazu ziemnego jest stymulowany przez energetykę. W Polsce podstawowym surowcem dla energetyki jest i najprawdopodobniej pozostanie węgiel kamienny i brunatny, a w końcowym okresie także energia jądrowa. Stąd przyrost zużycia gazu w energetyce nie wpłynie w znaczący sposób na wzrost zużycia gazu w gospodarce narodowej. 5. Prognozowany wzrost zużycia gazu ziemnego w okresie do 2025 r. wciąż będzie sytuował Polskę na jednym z ostatnich miejsc w Europie pod względem zużycia gazu w przeliczeniu na mieszkańca. 6. Wzrost zużycia gazu ziemnego w Polsce będzie wymagał znacznych inwestycji w przemyśle gazowniczym w sieć przesyłową i dystrybucyjną, magazyny gazu, połączenia transgraniczne itp., a u użytkowników w nowe urządzenia i instalacje zużywające to paliwo. EKO KOMIN