ENERGETYKA PARAMILITARNA VS ENERGETYKA DEMOKRATYCZNA

Transkrypt

1 ENERGETYKA ODNAWIALNA ROZPROSZONA/INNOWACYJNA/INTELIGENTNA ENERGETYKA POSTPRZEMYSŁOWA ENERGETYKA W SPOŁECZEŃSTWIE WIEDZY a przed epoką społeczeństwa wodorowego/bezemisyjnego Rośnie wyrazistość historycznego procesu rozwojowego energetyka odnawialna/rozproszona/innowacyjna/inteligentna vs tradycyjna energetyka wielkoskalowa kwintesencją drugiej (monopolistycznej, branżowej) jest przesył i system, miejscem pierwszej (rynkowej) są w szczególności konwergentna dystrybucja i zuniwersalizowane technologie ENERGETYKA PARAMILITARNA VS ENERGETYKA DEMOKRATYCZNA Jan Popczyk (Politechnika Śląska) Kwiecień,

2 Nakłady inwestycyjne przeznaczone przez korporacyjne przedsiębiorstwa elektroenergetyczne na energetykę odnawialną. Przykłady PGE EO: 4 do 8 mld zł (do 2012) Tauron: 0,9 mld zł (do 2013) ENERGA: 1,6 mld zł (do 2015) 2

3 CZTERY REPREZENTATYWNE PROJEKTY Z OBSZARU ROZPROSZONYCH TECHOLOGII WYTWÓRCZYCH (realizowane z wykorzystaniem telepracy) I INTEGRACJI LOKALNYCH ŹRÓDEŁ Z SIECIĄ ROZDZIELCZĄ Liszkowo biogazownia energetyczna zintegrowana technologicznie ze źródłem kogeneracyjnym (2 silniki gazowe o mocy 1 MW el każdy) Błonie autonomiczna elektrociepłownia (3 silniki gazowe na gaz ziemny o łącznej mocy 3 MW el ). Modelowy konflikt z OSD Świdno elektrociepłownia ORC (1,7 MW el ) Poldanor kilka nowych projektów biogazowych (oprócz 4 wybudowanych), posiadajacych współfinansowanie NFOŚiGW 3

4 Czego potrzebuje świat w dziedzinie energetyki w kolejnych dekadach? Uniwersalnych technologii energetycznych (samochodów: hybrydowych, elektrycznych, wodorowych i technologii powiązanych) inteligentnych: domów, obiektów elektrowni wirtualnych 4

5 Elektrownia wirtualna Właściwość społeczeństwa wiedzy: więcej zarządzania energią niż jej produkcji 5

6 TRZY PLANY, W KTÓRYCH TRZEBA ROZPATRYWAĆ UNIJNY PAKIET ENERGETYCZNO-KLIMATYCZNY 3X20 Plan I Amerykański (USA) plan przezwyciężania kryzysu za pomocą inwestycji w innowacyjną energetykę. Japoński plan wyjścia z długotrwałej recesji Plan II Redukcja paliw pierwotnych (obniżenie zależności świata demokratycznego od państw niedemokratycznych), redukcja emisji CO 2 Plan III Pobudzenie innowacyjności w gospodarce (stworzenie nowego, obok wojskowego, poligonu innowacyjności), ochrona bezpieczeństwa energetycznego 6

7 ENERGETYKA TRADYCYJNA WĘGIEL POLSKI SYSTEM ELEKTROENERGETYCZNY Paliwa odnawialne INTELIGENTNA ENERGETYKA GAZ ZIEMNY ROPA NAFTOWA I FILAR BEZPIECZEŃSTWA ENERGETYCZNEGO Czyste wytwarzanie Sieć nn (SN) Elektrownia wirtualna Inteligentna sieć: DSM DR Obiekt inteligentny 97,5 % 77 % 70 % 2,5 % 23 % 30 %

8 ENERGETYKA TRADYCYJNA WĘGIEL POLSKI SYSTEM ELEKTROENERGETYCZNY Paliwa odnawialne ENERGETYKA INTELIGENTNA ENERGIA JĄDROW A GAZ ZIEMNY ROPA NAFTOWA I FILAR BEZPIECZEŃSTWO ENERGETYCZNEGE Czyste wytwarzanie Sieć nn (SN) Elektrownia wirtualna Inteligentna sieć Obiekt inteligentny II FILAR DSM RD 97,5 % 77 % 70 % 2,5 % 23 % 30 %

9 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 ,5/7,5 1 Razem ~480 1 x/y bez współspalania/ze współspalaniem. 9

10 Paliwa Tradycyjne OZE: elektrownie wiatrowe elektrownie wodne paliwa biomasowe pierwszej generacji (biomasa biodegradowalna, biopaliwa płynne) kolektory słoneczne źródła geotermalne (18+6) TWh +? Energetyka wytworzona przez Pakiet 3x20: energetyka odnawialna, energetyka innowacyjna, zuniwersalizowane technologie energia elektryczna, ciepło, paliwa transportowe Paliwa płynne i gazowe z przeróbki węgla 2020 rok 2030 rok Biomasowe paliwa drugiej generacji 76 TWh 10

11 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) 11

12 ROLNICTWO ENERGETYCZNE POLSKI POTENCJAŁ ALOKACJI ZASOBÓW ROLNICTWA Oszacowanie potencjałów 2008 i 2020, w aspekcie potrzeb żywnościowych oraz całego rynku paliw i energii [Popczyk] 12

13 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]

14 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY JAKO CZYNNIK PRZEBUDOWY STRUKTURY BILANSU PALIW I ENERGII 14

15 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (1) Racjonalne założenia dla przykładowego samochodu Toyoty YARIS, są następujące: Emisja CO2 wynosi około 140 g/km, czyli na 100 km przebiegu samochodu przypada około 14 kg CO 2 [ Zużycie benzyny na 100 km wynosi około 6 l, czyli około 55 kwh w paliwie pierwotnym Sprawność benzynowego silnika spalinowego na poziomie 0,3, czyli energia użyteczna, odniesiona do przebiegu 100 km, równa się 16,5 kwh 15

16 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (2) W takim razie energia elektryczna zużyta przez samochód elektryczny, liczona na 100 km przebiegu, wynosi około 27 kwh (przyjęto sprawność silnika elektrycznego 0,8, sprawność akumulatora 0,8 oraz sprawność przekształtnika 0,95). Energia pierwotna do wyprodukowania tej energii w elektrowni węglowej kondensacyjnej, z uwzględnieniem strat sieciowych, wynosi około [ 85 kwh, czyli jest ponad półtorakrotnie większa od energii pierwotnej w przypadku samochodu spalinowego. Emisja CO 2 związana z produkcją energii elektrycznej wynosi około 25 kg, tzn. jest prawie 1,8 razy większa od emisji w przypadku samochodu spalinowego 16

17 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (3) Sytuacja odwraca się zdecydowanie na korzyść samochodu elektrycznego, jeśli zrobić założenie, że do napędu tego samochodu będzie wykorzystywana energia elektryczna produkowana w skojarzeniu. Mianowicie, energia pierwotna potrzebna do wyprodukowania 27 kwh energii elektrycznej w dużej (zawodowej) elektrociepłowni węglowej wynosi około 33 kwh. To oznacza, że zużycie energii pierwotnej (w węglu) przez samochód elektryczny [ wynosi w przypadku produkcji skojarzonej tylko 60% zużycia energii pierwotnej (w benzynie) przez samochód spalinowy. Emisja CO2, odniesiona do przebiegu 100 km, jest natomiast w przypadku energii elektrycznej produkowanej w skojarzeniu równa około 12,5 kg, czyli 90% emisji samochodu spalinowego 17

18 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (4) Jeszcze korzystniejsza sytuacja jest w przypadku wykorzystania do zasilania samochodów elektrycznych energii elektrycznej produkowanej w małych gazowych (na gaz ziemny) źródłach kogeneracyjnych. Wtedy zużycie energii pierwotnej (w gazie ziemnym) przez samochód elektryczny jest tylko nieco większe [ od 50% zużycia energii pierwotnej (w benzynie) przez samochód spalinowy. Emisja CO 2, odniesiona do przebiegu 100 km, jest natomiast w przypadku energii elektrycznej produkowanej w małym gazowym źródle kogeneracyjnym równa 6 kg, czyli 40% emisji samochodu spalinowego 18

19 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (5) Ciekawe, z punktu widzenia przedstawionych oszacowań dotyczących indywidualnego samochodu, jest oszacowanie związane z samochodem gazowym, zasilanym gazem ziemnym (CNG). Dla takiego samochodu energia pierwotna jest około 1,2 razy większa od energii pierwotnej zużywanej przez samochód benzynowy (wynika to ze spadku sprawności współczesnych konstrukcji [ silników spalinowych przy zmianie paliwa z benzyny na gaz ziemny). Emisja CO 2, odniesiona do przebiegu 100 km, wynosi w przypadku samochodu na gaz ziemny około 12 kg, jest zatem praktycznie równa emisji samochodu elektrycznego zasilanego energią elektryczną produkowaną w dużej (zawodowej) elektrociepłowni węglowej, a mniejsza w przybliżeniu o 15% od emisji samochodu z benzynowym silnikiem spalinowym 19

20 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (6) Po pierwsze, nastąpi wzrost rynku biogazu rolniczego i produkcji skojarzonej, z wykorzystaniem dwóch technologii (i): biogazowni zintegrowanych technologicznie ze źródłami kogeneracyjnymi oraz (ii) biogazowni produkujących biogaz na rynek, wykorzystywany do produkcji skojarzonej w lokalizacjach dobrze do tego uwarunkowanych (zatłaczany do sieci gazowej w postaci oczyszczonej lub surowej bądź transportowany systemami CNG lub LNG). Równolegle [ zahamowany zostanie wzrost rynku paliw transportowych. Ten proces, polegający na rynkowym wyparciu 90 TWh paliw transportowych za pomocą 45 TWh energii w biogazie (biometanie) wykorzystanym do produkcji energii elektrycznej w źródłach kogeneracyjnych ma potencjał redukcji obniżki zapotrzebowania energii na rynkach końcowych z około 640 TWh (zapotrzebowanie określone bez uwzględnienia samochodu elektrycznego) do około 595 TWh 20

21 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (7) Po drugie, nastąpią głębsze zmiany strukturalne polegające na rynkowym transferze obecnych paliw transportowych na rynek paliw poligeneracyjnych. Ten proces, polegający na rynkowym wyparciu 150 TWh paliw transportowych za pomocą 75 TWh energii w paliwach transportowych wykorzystanych do produkcji energii elektrycznej w źródłach kogeneracyjnych ma potencjał redukcji [ obniżki zapotrzebowania energii na rynkach końcowych o dalsze 75 TWh, do 520 TWh. Trzeba jednak podkreślić, że tego potencjału nie da się wykorzystać bez rozwoju technologii zasobnikowych na rynku energii elektrycznej. Technologie te, jeśli się pojawią, zmienią ekonomikę poligenracji. Będzie to związane z tym, że ustąpi ograniczenie w postaci nieefektywności ekonomicznej produkcji energii elektrycznej przy niskich czasach wykorzystania mocy szczytowych ciepła 21

22 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (8) Wykorzystanie zasygnalizowanych potencjałów powoduje wzrost (w stosunku do oszacowania przedstawionego bez uwzględnienia samochodu elektrycznego) rynku energii elektrycznej, produkowanej w rozproszonych technologiach [ poligeneracyjnych, o około 100 TWh. Podkreśla się, że wzrost ten nie nastąpi, jeśli do jego pokrycia miałaby być wykorzystana produkcja energii elektrycznej w elektrowniach węglowych (kondensacyjnych) 22

23 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (9) Wykorzystanie zasygnalizowanych potencjałów powoduje redukcję emisji CO2 o około 90 mln ton, w stosunku do emisji [ charakterystycznych dla rynku paliwowo-energetycznego, którego struktura nie zostałaby przebudowana za pomocą samochodu elektrycznego 23

24 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (10) Globalny projekt zamiany samochodu spalinowego na elektryczny można w wielkim uproszczeniu porównać ze zrealizowanym w przeszłości projektem elektryfikacji kolei (zamiana parowozu na elektrowóz). [ Znaczenie energetyczne wprowadzenia samochodu elektrycznego do transportu drogowego jest jednak znacznie większe niż elektryfikacji kolei 24

25 KONCEPCJA INKORPORACJI KOSZTÓW ZEWNĘTRZNYCH DO CENY PALIWA 25

26 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,

27 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 27

28 ZADANIE RYNKU, NA ŚWIECIE Cena energii elektrycznej z elektrowni węglowych, bez instalacji CCS, u odbiorcy końcowego, to około 150 USD/MWh (szacunki własne, koszt uprawnień do emisji CO 2 40 euro/tonę) Cena energii elektrycznej z elektrowni atomowych, u odbiorcy końcowego, to około 180 do 230 USD/MWh (dane z czasopisma Time, 12 stycznia 2009, uzupełnione o szacunki własne) Cena energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, u odbiorcy końcowego, to około 150 USD/MWh (szacunki własne) Prognozowana w USA wycena inwestycji zapewniająca zwiększenie efektywności energetycznej użytkowania energii elektrycznej, to około 10 do 30 USD/MWh (Time, 12 stycznia 2009) 28

29 POTENCJAŁ ZMNIEJSZENIA RYNKÓW KOŃCOWYCH Swiat po kryzysie będzie wyglądał inaczej Obecny potencjał redukcji amerykańskich rynków końcowych energii, związany z inwestycjami w jej użytkowanie (przy zastosowaniu istniejących, osiągalnych komercyjnie, technologii użytkowania), wynosi 50% w przypadku rynku ciepła, 50% w przypadku rynku transportu oraz 75% w przypadku rynku energii elektrycznej (Time, 12 stycznia 2009) 29

30 ISTOTA ENERGETYKI POSTPRZEMYSŁOWEJ Sukces biznesu zależy nie od producenta, lecz od klienta Peter Drucker (kwintesencja nowoczesnego zarządzania u schyłku społeczeństwa przemysłowego) Bezpieczeństwo energetyczne zależy nie od produkcji/dostaw energii elektrycznej, lecz od zarządzania tą energią (trend w społeczeństwie wiedzy) Przejście od kultury dostarczania energii odbiorcom do kultury dostarczania usług dla partnerów na rynku energii Nowe pojęcie: Prosument Przykłady: Program RBR (mikrobiogazownie), strategia ENERGI (klient/prosument zarządza energią, w tym produkuje energię elektryczną, Bielsko-Biała (Urząd Miasta zarzadza energią, głównie na rynku ciepła) 30

31 SEGMENTACJA TECHNOLOGICZNA Segmentacja technologii charakterystyczna dla Polski: energetyka wielkoskalowa (tradycyjna) vs (i/lub) energetyka rozproszona/innowacyjna. Możliwość uzyskania efektów rynkowych z nowych inwestycji [J. Popczyk] 31

32 Segment ELEKTROENERGETYKA WIELKOSKALOWA inwestycje w istniejące technologie - bloki węglowe (kondensacyjne, elektrociepłownicze) - elektrownie szczytowo-pompowe 2 - bloki gazowo-parowe Horyzont czasowy (elektrociepłownie gazowe) - farmy wiatrowe x - sieci przesyłowe x - sieci rozdzielcze x inwestycje w przyszłościowe technologie - farmy wiatrowe offshore x - instalacje czystych technologii węglowych (CCS, IGCC) - bloki atomowe x 4 x x - 1 x 3 1 brak możliwości budowy nowych źródełze względu na wymagania środowiska. 2 brak perspektyw budowy nowych elektrowni. 3 osiągnięcie dojrzałości technologicznej (duże ryzyko braku konkurencyjności). 4 możliwośćwybudowania (duże ryzyko braku konkurencyjności). 5 osiągnięcie rynkowej konkurencyjności. 32

33 Segment ENERGETYKA ROZPROSZONA, INNOWACYJNA konwergencja rynkowa - wytwarzanie i dostawa (zakup) oraz użytkowanie energii elektrycznej - usługi systemowe w obszarze operatorstwa dystrybucyjnego - systemy wspomagania OZE x - systemy zarządzania emisjami (w szczególności CO 2 ) - internalizacja kosztów zewnętrznych - ujednolicenie podatków (w szczególności akcyzy) - jednolity rynek energii elektrycznej, ciepła i paliw transportowych Horyzont czasowy x x x x x x 1 brak możliwości budowy nowych źródełze względu na wymagania środowiska. 2 brak perspektyw budowy nowych elektrowni. 3 osiągnięcie dojrzałości technologicznej (duże ryzyko braku konkurencyjności). 4 możliwośćwybudowania (duże ryzyko braku konkurencyjności). 5 osiągnięcie rynkowej konkurencyjności. 33

34 Segment Horyzont czasowy uniwersalizacja technologiczna - technologie poligeneracyjne x - paliwa biomasowe drugiej generacji x - samochód hybrydowy x - samochód elektryczny x - ogniwo paliwowe x 5 - paliwa płynne i gazowe z przeróbki węgla x 5 integracja funkcjonalna - technologie utylizacyjnoenergetyczne x (elektroenergetyczne) - biogazownie, mikrobiogazownie x - elektrownia szczytowo-pompowa i farma wiatrowa x - farma wiatrowa i rezerwowe źródło gazowe x - technologie wytwórczozasobnikowe - technologie sieciowo-zasobnikowe x - farma wiatrowa i ogniwo paliwowe x 1 brak możliwości budowy nowych źródełze względu na wymagania środowiska. 2 brak perspektyw budowy nowych elektrowni. 3 osiągnięcie dojrzałości technologicznej (duże ryzyko braku konkurencyjności). 4 możliwośćwybudowania (duże ryzyko braku konkurencyjności). 5 osiągnięcie rynkowej konkurencyjności. 34

35 Segment Horyzont czasowy nowe technologie dedykowane x 5 - zwiększanie zdolności przesyłowych istniejących sieci x - kolektory słoneczne x - mikroźródła wiatrowe x - ogniwa fotowoltaiczne x 5 - elektrownie wodne ultraniskospadowe x - nanogeneratory (technologie bezpieczeństwa osobistego i x publicznego zarządzanie energią (i bezpieczeństwem) - użytkowanie energii (DSM, RD) x - dom (obiekt) inteligentny x - elektrownia wirtualna x - sieć inteligentna x 1 brak możliwości budowy nowych źródełze względu na wymagania środowiska. 2 brak perspektyw budowy nowych elektrowni. 3 osiągnięcie dojrzałości technologicznej (duże ryzyko braku konkurencyjności). 4 możliwośćwybudowania (duże ryzyko braku konkurencyjności). 5 osiągnięcie rynkowej konkurencyjności. 35

36 (WYBRANE) ŹRÓDŁA LITERATUROWE 36

37 [1] Ch. Dickey, T. McNicoll: A Green New Deal. Newsweek. November [2] M. Grunwald. Wasting Our Watts (We don t need new drilling or new power plants. We need to get efficient). Time. January [3] M. Grunwald. Going Nuclear (Proponents tout atomic energy as a clean, carbon-free alternative to coal and oil. But could sink nukes again). Time. January [4] Business & the Environment. Financial Times (Special Report). March [5] Low-Energy Nuclear Reactions Sourcebook. Edited by Jan Marwan and Steven B. Krivit. American Chemical Society, Washington, DC

38 [6] M. Pagliaro, G. Palmisano, R. Cirimina: Flexible Solar Cells. Wiley [7] Nanostructured materials for solar energy conversion. Edited by Tetsuo Soga. Elsevier [8] Samir Kumar Khanal: Anaerobic Biotechnology for Bioenergy Production. Principles and Applications. Wiley [9] Renewable energy policy and politics. A handbook for decisionmaking. Edited by Karl Mallon. London. Sterling, VA [10] Renewable energy in Europe. Building markets and capacity. European Renewable Energy Council (EREC). Brussels

39 [11] Urban Energy Transition. From Fossil Fuels to Renewable Power. Edited by Peter Droege. Elsevier [12] Inwesting in Renewable energy. Edited by J. Siegel. Wiley [13] Z. Morvay, D. Gvozdenac: Applied industrial energy and environmental management. Wiley [14] J. Popczyk: Zarządzanie i eknomika na rynkach usług infrastrukturalnych (w świetle reprezentatywnych doświadczeń elektroenergetyki). Gliwice, 2006 (na prawach maszynopisu, 39

40 [15] Bezpieczeństwo elektroenrgetyczne w społeczeństwie postprzemysłowym na przykładzie Polski. Pod redakcją J. Popczyka: Wydawnictwa Politechniki Śląskiej. W druku [16] A. Graczyk: Ekologiczne koszty zewnętrzne. Identyfikacja, szacowanie, internalizacja. Wydaw-nictwo Eko-nomia i Środowisko. Białystok 2005 [17] Energetyka cieplna i zawodowa. Miesięcznik [18] Nowa energia. Dwumiesięcznik [20] Strona 40

41 SPOŁECZEŃSTWO WIEDZY, TO SPOŁECZEŃSTWO ZARZĄDZANIA RYZYKIEM Przykłady najważniejszych ryzyk w postprzemysłowej energetyce Ceny paliw kopalnych vs ceny energii odnawialnej, w szczególności biomasy (rolniczej) Koszty inwestycji ukierunkowanych na redukcję emisji CO 2 (CCS, IGCC) vs nakłady na energetykę odnawialną Koszty dostaw energii vs koszty obniżania energochłonności 41

42 SYSTEMY/PRAKTYKA CENOTWÓRSTWA Paliwa płynne Węgiel Gaz Ciepło Energia elektryczna (w 2008/2009 przekroczona została na rynku hurtowym bariera psychologiczna odnośnie braku umiarkowania w podwyżkach cen przez wytwórców) 42

43 ZADANIE RYNKU, NA ŚWIECIE (1) W interesie Polski jest działanie na rzecz systematycznej budowy zintegrowanego rynku podażowo-popytowego, na którym będą rzeczywiście konkurować inwestycje w: (i) tradycyjne elektrownie węglowe (ii) czyste technologie węglowe (iii) elektrownie atomowe (iv) energetykę odnawialną/innowacyjną (Pakiet 3x20) (v) użytkowanie energii elektrycznej 43

44 KOMENTARZ (1). Porównanie samych cen nie jest wystarczające! Ceny energii elektrycznej z elektrowni węglowych są obciążone wielkim ryzykiem wzrostu związanym z regulacjami dotyczącymi emisji CO2 i innych regulacji na rzecz ochrony środowiska naturalnego (np. regulacji dotyczących emisji rtęci) Ceny energii elektrycznej z elektrowni atomowych są obciążone wielkim ryzykiem wzrostu związanym z regulacjami dotyczącymi bezpieczeństwa atomowego (Time, 12 stycznia 2009) Ceny energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych będą maleć wraz z rozwojem technologii (tu potencjał jest bardzo wielki) oraz ze wzrostem rynku energii odnawialnej 44

45 KOMENTARZ (2). Porównanie samych cen nie jest wystarczające! Jeśli chodzi o wycenę inwestycji zapewniających zwiększenie efektywności energetycznej użytkowania energii elektrycznej, to można przyjąć opcję neutralną (kosztu krańcowego) na zintegrowanym rynku podażowo-popytowego, na którym inwestycje te będą konkurować z inwestycjami w energetykę wytwórczą odnawialną 45

46 POTENCJAŁ ZMNIEJSZENIA RYNKÓW KOŃCOWYCH Świat po kryzysie będzie wyglądał inaczej (2) Oczywiście, w Polsce nie można wykorzystać bezpośrednio amerykańskiego oszacowania potencjału redukcji rynku energii elektrycznej. Po pierwsze, dlatego że zużycie energii elektrycznej na mieszkańca w USA (10 MWh/rok) jest 4-krotnie większe niż w Polsce (2,5 MWh/rok). Po drugie, dlatego że elektrochłonność amerykańskiego PKB jest 2-krotnie mniejsza od polskiej. Uwzględniając te dwa czynniki można uznać, że polski potencjał redukcji rynku końcowego energii elektrycznej kształtuje się na poziomie około 40% (jest znacznie większy niż cel w Pakiecie energetyczno-klimatycznym 3x20) 46

47 KRYZYS GOSPODARCZY I POCZĄTEK CYWILIZACYJNEJ ALOKACJI ZASOBÓW Globalna polityczna koncepcja pobudzenia gospodarki w czasie trwania kryzysu (USA półtora roku UE dwa lata) za pomocą rewolucji technologicznej w energetyce PRZEŁOM W PODEJŚCIU DO BEZPIECZEŃSTWA ENERGETYCZNEGO z: importujemy paliwa (od niedemokratycznych państw) na: sprzedajemy (USA) / importujemy (reszta świata) technologie i wykorzystujemy lokalne zasoby energetyczne 47

48 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 48

49 SPOŁECZEŃSTWO WIEDZY, TO NOWE PODEJŚCIE DO ZASOBÓW, NOWA KONSOLIDACJA KOMPETENCJI, KULTURA INTEGRACJI NA SZCZEBLU LOKALNYM (w gminie) Przykłady programów rządowych 1. Program Innowacyjna energetyka. Rolnictwo energetyczne (MG) ma wymiar porównywalny z budową górnictwa w przeszłości, nowoczesnego rolnictwa żywnościowego w ostatnich latach oraz z alokacją na rynku transportowym (z transportu kolejowego na transport samochodowy) 2. Program Rozwój Biogazowni Rolniczych (MRiRW) jest rozszerzeniem Programu IERE i jest względem niego komplementarny/synergiczny 3. Program Pilotażowe wdrożenie instrumentów systemu zintegrowanego planowania i zarządzania rozwojem przestrzennym na szczeblu lokalnym (Program ZPiZRPG, MI) jest ukierunkowany bardzo silnie na innowacyjną energetykę i rozwój zasobów ludzkich w gminach (zwłaszcza w segmencie samorządowym) 49

50 ROZWIĄZANIA KLASTROWE ODPOWIEDZIĄ NA NOWE POTRZEBY 1. Potrzeba współdziałania zróżnicowanych podmiotów biznesowych na wstępnym etapie rozwoju wybranych rynków 2. Potrzeba współdziałania w złotym trójkącie 3. Telepraca 4. Teleedukacja Przykład Klaster 3x20 Integracja działań wokół celów Pakietu 3x20, Programu IERE, Programu RBR, Programu ZPiZRPG 50

51 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 51

52 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) 52

53 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 53

54 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) 54

55 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 55

56 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 56

57 OD REFORM USTROJOWYCH I SEKTOROWYCH, W TYM ELEKTROENERGETYKI, ROZPOCZĘTYCH W 1990 ROKU DO ENERGETYKI POSTPRZEMYSŁOWEJ Okres przejściowy 57

58 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 2009 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 58

59 Kompleks paliwowo-energetyczny PERN Przyjaźń Naftobazy Gaz System Górnictwo kopalnie PSE-Operator Paliwa płynne rafinerie, stacje benzynowe Rynek końcowy energii paliwa transportowe 150 TWh Ciepłownictwo kotłownie Gazownictwo OSD, handel, wydobycie magazyny Rynek Rynek końcowy odbiorców Rynek końcowy Rynek końcowy odbiorców Elektroenergetyka elektrownie, OSD, handel Energetyka odnawialna Struktura podmiotowa 2008 Rynek końcowy energii ciepło 240 TWh Rynek końcowy energii Rynek końcowy energii energia elektryczna energia elektryczna 110 TWh 59

60 Elektroenergetyka Ciepłownictwo Kotłownie Elektrociepłownie Elektroenergetyka Elektrownie Gazownictwo Przepompownie, magazyny Paliwa płynne Rafinerie, Górnictwo Kopalnie Struktura przedmiotowa 2020 Wielkoskalowa elektroenergetyka konwencjonalna Energetyka wytworzona przez Pakiet 3x20 Sieciowe struktury lokalnych (gminnych) stref energetycznych Rolnictwo energetyczne OSP Operatorzy OSD Inwestorzy prywatni, fundusze inwestycyjne Skarb Państwa 100 (96+4) TWh 60 mln ton CO (480x1,6x0,2) TWh 60

61 POŻEGNANIE Z ROPĄ Szwecja 2005, polityka energetyczna USA 2008,2009, pakiet ratunkowy, strategia energetyczna Polska 2008, Konsorcjum Green Stream Konferencja Droga do niezależności energetycznej Polski Gdańsk, 20 września

62 Źródło wyników przedstawionych w dalszych tablicach: analizy własne [J. Popczyk] 62

63 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (2) W takim razie energia elektryczna zużyta przez samochód elektryczny, liczona na 100 km przebiegu, wynosi około 27 kwh (przyjęto sprawność silnika elektrycznego 0,8, sprawność akumulatora 0,8 oraz sprawność przekształtnika 0,95). Energia pierwotna do wyprodukowania tej energii w elektrowni węglowej kondensacyjnej, z uwzględnieniem strat sieciowych, wynosi około [ 85 kwh, czyli jest ponad półtorakrotnie większa od energii pierwotnej w przypadku samochodu spalinowego. Emisja CO 2 związana z produkcją energii elektrycznej wynosi około 25 kg, tzn. jest prawie 1,8 razy większa od emisji w przypadku samochodu spalinowego 63

64 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (3) Sytuacja odwraca się zdecydowanie na korzyść samochodu elektrycznego, jeśli zrobić założenie, że do napędu tego samochodu będzie wykorzystywana energia elektryczna produkowana w skojarzeniu. Mianowicie, energia pierwotna potrzebna do wyprodukowania 27 kwh energii elektrycznej w dużej (zawodowej) elektrociepłowni węglowej wynosi około 33 kwh. To oznacza, że zużycie energii pierwotnej (w węglu) przez samochód elektryczny [ wynosi w przypadku produkcji skojarzonej tylko 60% zużycia energii pierwotnej (w benzynie) przez samochód spalinowy. Emisja CO2, odniesiona do przebiegu 100 km, jest natomiast w przypadku energii elektrycznej produkowanej w skojarzeniu równa około 12,5 kg, czyli 90% emisji samochodu spalinowego 64

65 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (4) Jeszcze korzystniejsza sytuacja jest w przypadku wykorzystania do zasilania samochodów elektrycznych energii elektrycznej produkowanej w małych gazowych (na gaz ziemny) źródłach kogeneracyjnych. Wtedy zużycie energii pierwotnej (w gazie ziemnym) przez samochód elektryczny jest tylko nieco większe [ od 50% zużycia energii pierwotnej (w benzynie) przez samochód spalinowy. Emisja CO 2, odniesiona do przebiegu 100 km, jest natomiast w przypadku energii elektrycznej produkowanej w małym gazowym źródle kogeneracyjnym równa 6 kg, czyli 40% emisji samochodu spalinowego 65

66 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (5) Ciekawe, z punktu widzenia przedstawionych oszacowań dotyczących indywidualnego samochodu, jest oszacowanie związane z samochodem gazowym, zasilanym gazem ziemnym (CNG). Dla takiego samochodu energia pierwotna jest około 1,2 razy większa od energii pierwotnej zużywanej przez samochód benzynowy (wynika to ze spadku sprawności współczesnych konstrukcji [ silników spalinowych przy zmianie paliwa z benzyny na gaz ziemny). Emisja CO 2, odniesiona do przebiegu 100 km, wynosi w przypadku samochodu na gaz ziemny około 12 kg, jest zatem praktycznie równa emisji samochodu elektrycznego zasilanego energią elektryczną produkowaną w dużej (zawodowej) elektrociepłowni węglowej, a mniejsza w przybliżeniu o 15% od emisji samochodu z benzynowym silnikiem spalinowym 66

67 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (6) Po pierwsze, nastąpi wzrost rynku biogazu rolniczego i produkcji skojarzonej, z wykorzystaniem dwóch technologii (i): biogazowni zintegrowanych technologicznie ze źródłami kogeneracyjnymi oraz (ii) biogazowni produkujących biogaz na rynek, wykorzystywany do produkcji skojarzonej w lokalizacjach dobrze do tego uwarunkowanych (zatłaczany do sieci gazowej w postaci oczyszczonej lub surowej bądź transportowany systemami CNG lub LNG). Równolegle [ zahamowany zostanie wzrost rynku paliw transportowych. Ten proces, polegający na rynkowym wyparciu 90 TWh paliw transportowych za pomocą 45 TWh energii w biogazie (biometanie) wykorzystanym do produkcji energii elektrycznej w źródłach kogeneracyjnych ma potencjał redukcji obniżki zapotrzebowania energii na rynkach końcowych z około 640 TWh (zapotrzebowanie określone bez uwzględnienia samochodu elektrycznego) do około 595 TWh 67

68 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (7) Po drugie, nastąpią głębsze zmiany strukturalne polegające na rynkowym transferze obecnych paliw transportowych na rynek paliw poligeneracyjnych. Ten proces, polegający na rynkowym wyparciu 150 TWh paliw transportowych za pomocą 75 TWh energii w paliwach transportowych wykorzystanych do produkcji energii elektrycznej w źródłach kogeneracyjnych ma potencjał redukcji [ obniżki zapotrzebowania energii na rynkach końcowych o dalsze 75 TWh, do 520 TWh. Trzeba jednak podkreślić, że tego potencjału nie da się wykorzystać bez rozwoju technologii zasobnikowych na rynku energii elektrycznej. Technologie te, jeśli się pojawią, zmienią ekonomikę poligenracji. Będzie to związane z tym, że ustąpi ograniczenie w postaci nieefektywności ekonomicznej produkcji energii elektrycznej przy niskich czasach wykorzystania mocy szczytowych ciepła 68

69 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (8) Wykorzystanie zasygnalizowanych potencjałów powoduje wzrost (w stosunku do oszacowania przedstawionego bez uwzględnienia samochodu elektrycznego) rynku energii elektrycznej, produkowanej w rozproszonych technologiach [ poligeneracyjnych, o około 100 TWh. Podkreśla się, że wzrost ten nie nastąpi, jeśli do jego pokrycia miałaby być wykorzystana produkcja energii elektrycznej w elektrowniach węglowych (kondensacyjnych) 69

70 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (9) Wykorzystanie zasygnalizowanych potencjałów powoduje redukcję emisji CO2 o około 90 mln ton, w stosunku do emisji [ charakterystycznych dla rynku paliwowo-energetycznego, którego struktura nie zostałaby przebudowana za pomocą samochodu elektrycznego 70

71 SAMOCHÓD ELEKTRYCZNY Potencjalny wpływ na przebudowę struktury bilansu energetycznego Polski (10) Globalny projekt zamiany samochodu spalinowego na elektryczny można w wielkim uproszczeniu porównać ze zrealizowanym w przeszłości projektem elektryfikacji kolei (zamiana parowozu na elektrowóz). [ Znaczenie energetyczne wprowadzenia samochodu elektrycznego do transportu drogowego jest jednak znacznie większe niż elektryfikacji kolei 71

72 TECHNOLOGIE PALIWOWO-ENERGETYCZNE I MINIMALNE NAKŁADY INWESTYCYJNE ORAZ CZASY ODPOWIEDZI NA SYGNAŁY RYNKOWE Technologia Minimalne nakłady inwestycyjne, mln zł Czas odpowiedzi na sygnały rynkowe, lat Węglowa Atomowa Węglowa CCT, np. CCS, IGCC Wiatrowa Gazowa na gaz ziemny 1 1 Biogazowa 10 2 Elektro-efektywne technologie po stronie popytowej Praktycznie każde środki są użyteczne od zera do kilkunastu lat 72

73 UDZIAŁ OPŁAT UISZCZANYCH ZA ENERGIĘ ELEKTRYCZNĄ PRZEZ ODBIORCÓW KOŃCOWYCH, KTÓRE TRAFIĄ DO DOSTAWCÓW ZAGRANICZNYCH Technologia Udział [%] Atomowa 80 Węglowa CCT (CCS, IGCC...) 20 Wiatrowa 60 Gazowa na gaz ziemny 50 Biogazowa 10 73

74 PORÓWNANIE POLSKIEGO I NIEMIECKIEGO POTENCJAŁU ROLNICTWA ENERGETYCZNEGO W KONTEKŚCIE PAKIETU 3X20 Wielkości Polska Niemcy Ludność [mln] Powierzchnia [tys. km 2 ] Użytki rolne [mln ha] 18,6 17,3 Użytki rolne niezbędne do pokrycia potrzeb żywnościowych [mln ha] ok. 4 ok. 8,6 Potencjał rolnictwa energetycznego (25% użytków rolnych) 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 74

75 ISTNIEJĄCY SYSTEM WSPOMAGANIA OZE 75

76 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 3% 1 25% 48% 75% 85% 85% 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 76

77 2008: DOTOWANA ENERGETYKA ODNAWIALNA, CZY WĘGLOWA? Certyfikat Zielony (bez współspalania) Wartość jednostkowa Rynek Wartość rynku zł/mwh TWh mln zł/rok Czerwony Żółty Oszacowanie kosztu zakupu uprawnień do emisji CO 2 77

78 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

79 KONCEPCJA (II) ZIELONEJ ENERGII ELEKTRYCZNEJ, ZIELONEGO CIEPŁA, ZIELONEGO GAZU, ZIELONEJ BENZYNY 79

80 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 [m 3 /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)

81 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 ] 1,44 1,24 - koszt paliwa 1 [mln zł] 1,68 1,45 - koszt paliwa 2 [mln zł] 1,68+ 0,40 1,45 + 0,35 81

82 KOSZTY REFERENCYJNE TECHNOLOGII ELEKTROENERGETYCZNYCH 82

83 KOSZTY REFERENCYJNE DLA RÓŻNYCH 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 [H. Kocot] 83

84 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 84

85 ALOKACJA POLSKIEGO CELU PAKIETU 3X20 NA RYNKI KOŃCOWE: ENERGII ELEKTRYCZNEJ, CIEPŁA, PALIW TRANSPORTOWYCH (bez uwzględnienia samochodu elektrycznego) 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 85

86 OSZACOWANIE ZIEMI [W HEKTARACH OBLICZENIOWYCH] POTRZEBNEJ DO WYPEŁNIENIA POLSKIEGO CELU PAKIETU 3X20 (W 2020 ROKU) Założenie: 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 86

87 ELEKTROENERGETYKA W 2030 ROKU 87

88 Rynek energii elektrycznej: DYWERSYFIKACJA!!! Obniżenie elektrochłonności PKB (zmniejszenie obecnej elektrochłonności 125 MWh/mln zł przynajmniej o 20%) Import (do 10 TWh/rok, jeśli będzie możliwy z kierunku wschodniego linia 750 kv Widełka-Chmielnicka) 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 88