Innowacyjna energetyka na Platformie IGW Jan Popczyk Gierałtowice, listopad 2008 1
Strefy przemysłowe dekady miniona i obecna Gminne centra energetyczne dekady obecna i przyszła Bezpieczeństwo gminy nie tylko energetyczne (integrator usług infrastrukturalnych!!!) Gminne technologie energetyczne. Źródła kogeneracyjne zdolne do pracy autonomicznej (przykłady realizacji). Dom/budynek jako obiekt gospodarki energetycznej Program IERE Sytuacja w energetyce (ceny, nowe strategie przedsiębiorstw) 2
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 2008 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 3
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 4
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 Elektroenergetyka elektrownie, OSD, handel Rynek końcowy Rynek końcowy odbiorców Energetyka odnawialna Struktura podmiotowa 2008 Rynek końcowy energii ciepło 240 TWh Rynek końcowy energii Rynek końcowy energii energia elektryczna energia elektryczna 110 TWh 5
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 Skarb Państwa 100 (96+4) TWh 60 mln ton CO 2 150 (480x1,6x0,2) TWh Inwestorzy prywatni, fundusze inwestycyjne 6
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 7
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) 8
Paradygmat technologiczny w elektroenergetyce Skala systemów, skala jednostkowych technologii Systemy kontynentalne, monopole narodowe (druga połowa XX w.) Lokalne systemy i lokalne monopole (pierwsza połowa XX w.) Energetyka rozproszona, konkurencja (pierwsza połowa XXI w.) Stopień informatyzacji 9
Makroekonomiczy model rynku energii elektrycznej w świetle paradygmatu technologicznego Koszty Wielkoskalowa energetyka korporacyjna Inteligentna energetyka rozproszona Sprzedaż 10
Pożegnanie z ropą Szwecja 2005, polityka energetyczna USA 2008, programy wyborcze kandydatów na prezydenta Polska 2008, Konsorcjum Green Stream Konferencja Droga do niezależności energetycznej Polski Gdańsk, 20 września 2008 11
energetyka w społeczeństwie wiedzy po epoce społeczeństwa przemysłowego a przed epoką społeczeństwa wodorowego/bezemisyjnego 12
Innowacyjna 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 najważniejszy globalny problem) 13
Innowacyjna energetyka (2) 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) 4. Uprawy energetyczne wielkotowarowe (kukurydza, burak półcukrowy, topinambur): pojedyncza biogazownia 300 ha i więcej, strefa energetyczna w gminie wiejskiej 300 1000 ha, kraj 2 mln ha (ekwiwalentnych) 14
Rolnictwo energetyczne (gmina rolnicza) 1. Program Innowacyjna energetyka. Rolnictwo energetyczne 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. Adekwatne do jego ważności muszą być też sposoby realizacji programu w polityce rządowej. W szczególności na wielką skalę powinny być wykorzystane unijne środki do pobudzenia Programu IERE. Gazownictwo, elektronergetyka powinna dokonać szczegółowej analizy możliwości wykorzystania takich środków 15
Klaster 3x20. Program IERE 1. Polska wieś powinna się przygotować do energetyki innowacyjnej i rolnictwa energetycznego tak jak w przeszłości do akcesji z Unią 2. Polska wieś powinna ponadto przygotować się, poprzez wejście w Program IERE, do skutków związanych z redukcją unijnej polityki rolnej po 2013 roku 3. Adekwatne do ważności Programu IERE muszą być też sposoby jego realizacji w obszarze kształcenia. W szczególności PKP Energetyka powinna przystąpić do realizacji programu kształcenia podobnego do programu zrealizowanego w drugiej połowie minionej dekady, który wprowadził przedsiębiorstwo na rynek energii elektrycznej 16
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 17
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) 18
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 19
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 20
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) 21
Co zrobi UE z doraźną ofensywą narodowych korporacji energetycznych na rzecz odrzucenia rozwiązań Pakietu 3x20? Trzy pytania, na które musi odpowiedzieć sobie UE 1. Jak zabezpieczy się przed terroryzmem energetycznym ze strony Rosji, Arabii Saudyjskiej, Kataru, Wenezueli, Iranu? 2. Jak wygra konkurencję z USA w obszarze innowacyjnych technologii energetycznych? 10. Jak wygra konkurencję z Chinami i Indiami w obszarze starych technologii energetycznych? 22
Co zrobią ze swoim sukcesem rząd, politycy (PO oraz PiS) i korporacja węglowo-elektroenergetyczna? Trzy pytania, na które muszą odpowiedzieć sobie: rząd, politycy (PO oraz PiS) i korporacja węglowo-elektroenergetyczna 1. Jak rząd i korporacja węglowo-elektroenergetyczna zapewnią bezpieczeństwo elektroenergetyczne w kolejnych latach (jak zahamują gwałtowny wzrost cen energii elektrycznej i jak nie dopuszczą do powrotu stopni zasilania, systemu stosowanego w Polsce w okresie dynamicznego rozkwitu gospodarki socjalistycznej)? 2. Jak rząd rozwiąże problem nadprodukcji w rolnictwie żywnościowym (jak zrestrukturyzuje rolnictwo i nie dopuści do obniżki cen produktów rolnych) i jak zmodernizuje polską wieś w kolejnych latach? 3. Jakie rozwiązania zaproponuje UE na perspektywę budżetową 2014-2020 (czy będą to propozycje: utrzymać Wspólną Politykę Rolną i nie inwestować w innowacyjność w energetyce i w ochronie środowiska w rozwiązania Pakietu 3x20!!!)? 23
Jaką wartość, z punktu widzenia postawionych pytań, stanowi świadomość potencjału alokacji zasobów w obszarze polskiego rolnictwa między rolnictwo żywnościowe i energetyczne? 24
Rolnictwo energetyczne polski potencjał alokacji zasobów rolnictwa Oszacowanie potencjałów 2008 i 2020, w aspekcie potrzeb żywnościowych oraz całego rynku paliw i energii [Popczyk] 25
Wielkość 2008 2020 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] 26 26 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 480 640 Zapotrzebowanie energii końcowej z rolnictwa energetycznego do pokrycia polskiego celu z Pakietu 3x20 [TWh] - 65 26
Rolnictwo energetyczne polski potencjał Oszacowanie potencjałów 2008 i 2020, w aspekcie potrzeb żywnościowych oraz całego rynku paliw i energii [Popczyk] 27
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 Założenie dla Polski zostało sformułowane całkowicie niezależne od przywołanej opinii dotyczącej UE 28
Zintegrowana infrastruktura rozwoju paliw drugiej generacji i rozproszonych technologii energetycznych Wielka nowa konsolidacja: kompetencji, biznesów, ale nie przedsiębiorstw Budowa sieciowych struktur biznesowych: gminne strefy energetyczne, rolnicze grupy producenckie, sieci małych wytwórni biopaliw (pierwszej i drugiej generacji), sieci stacji paliwowych (pierwszej i drugiej generacji) Budowa złotego trójkąta: przedsiębiorstwa, samorządy (gminy, wojewódzkie urzędy marszałkowskie, powiaty), nauka 29
Kluczowe regulacje, strategiczne programy Unijny Pakiet energetyczno-klimatyczny 3x20 Polityka energetyczna Polski do 2030 roku Ustawy: Prawo energetyczne, Prawo budowlane, ustawa o przestrzennym zagospodarowaniu gmin Polski (narodowy) system wsparcia energetyki odnawialnej Program Innowacyjna Energetyka. Rolnictwo Energetyczne Polska prezydencja UE (2011 rok) W kierunku jednolitej (w UE) integracji: (1) systemów narodowych wsparcia OZE, (2) internalizacji kosztów zewnętrznych (emisji CO2), w trybie podatku, (3) systemu akcyzowego w obszarze energetyki (szeroko rozumianej) 30
Wybrane inicjatywy polskiego rządu bardziej szczegółowo (1) Polski sojusz z Niemcami i Wielką Brytanią na rzecz zablokowania jednolitego rynku certyfikatów zielonych. Działania na rzecz wprowadzenia statystycznego transferu energii z OZE Podtrzymywanie narodowych systemów wsparcia OZE w UE rząd traktuje się jako główną zaletę polskiej propozycji. Czy jest to jednak zaleta w warunkach potencjalnej nadwyżki, ponad cel indykatywny, polskich zdolności produkcji OZE? 31
Wybrane inicjatywy polskiego rządu bardziej szczegółowo (2) Polskie działania na rzecz zablokowania projektu dyrektywy zmieniającego unijny system handlu przydziałami uprawnień do emisji gazów cieplarnianych. Brak polskiej zgody na system pełnej aukcji w elektroenergetyce, propozycja MG stopniowego aukcjoningu, od 20% w 2013 roku do 100% w 2020 roku, w ostatnim okresie zmodyfikowana na rzecz metody bunchmarkingowej do poziomu maksymalnej sprawności energetycznej źródeł węglowych, i aukcjoningu poniżej tej sprawności. Należy postawić pytanie, czy pełna internalizacja kosztów zewnętrznych w formule podatku nie jest jednak lepszym rozwiązaniem? 32
Wybrane inicjatywy polskiego rządu bardziej szczegółowo (3) Działania (brak działań) MG na rzecz wdrożenia rozporządzeń związanych z wykorzystaniem biopaliw płynnych (etanolu i estrów metylowych) w postaci E85 i B20 na rynku paliw transportowych Działania NFOŚiGW na rzecz programu Wspomaganie przez NFOŚiGW finansowania budowy biogazowni jako sposób na zrównoważony rozwój energetyki odnawialnej 33
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 34
Zasadnicza teza Próby reform w elektroenergetyce w oparciu o zasadę TPA, zapoczątkowane w 1990 roku przez Wielką Brytanię, nie dały dotychczas satysfakcjonujących rezultatów ze względu na opór korporacji (ogólnie na świecie) Ujawniły one za to w systemie zaopatrzenia gospodarki w paliwa i energię na trzy rynki końcowe (energii elektrycznej, ciepła i transportu) systemowy konflikt między nadbudową (polityką energetyczną, czyli porządkiem polityczno-korporacyjnym) oraz bazą (społeczeństwem wiedzy) Ciepłownictwo może/powinno przejąć rolę lidera w procesie przekształcania polskiej energetyki w innowacyjną, zgodnie z Pakietem energetyczno-klimatycznym 3x20 (Action Plan) 35
Interesy korporacyjne vs interesy UE (gospodarka, społeczeństwo)? (1) Dwa dodatkowe pytania, na które musi odpowiedzieć sobie UE 3. Jak długo da się ukrywać fundamentalne podstawy rozwoju sytuacji w energetyce: czy UE zafunduje światu kryzys w energetyce podobny do tego, który USA zafundowały na rynku finansowym (podobieństwo działań korporacji bankowych w USA do działań korporacji energetycznych w UE jest ewidentne) 2. Jak długo UE będzie się zgadzać na to, aby odkładać rozwiązanie swoich trzech najbardziej żywotnych interesów (bezpieczeństwo energetyczne, restrukturyzacja rolnictwa, pobudzenie innowacyjności) w imię obrony grup interesów korporacyjno-politycznych w polskiej energetyce i w polskim rolnictwie, chociaż przeciw żywotnym potrzebom modernizacyjnym Polski 36
Interesy korporacyjne vs interesy UE (gospodarka, społeczeństwo)? (2) 3. Jak zachowają się politycy unijni, których mamy, kiedy będzie się pogłębiał społeczny brak zgody na brak działań w energetyce? Odpowiedź, przerysowana (JP) ogłoszą dla energetyki pakiet komunałów podobny do Strategii Lizbońskiej z 1990 roku! 4. Jak zachowają się politycy unijni, których będziemy mieli, kiedy rozwiązanie wg p. 3 nie pomoże? Odpowiedź przerysowana (JP) wrócą do rozwiązań podobnych do tych z Pakietu 3x20, tylko jeszcze radykalniejszych 37
Trochę o układzie sił w Polsce, który musi zmierzyć się z łącznym kryzysem w energetyce i rolnictwie? (1) Znowu kilka pytań 1. Jaka jest siła masowego ruchu oddolnego (użytkownicy paliw i energii, rolnicy, ludzie poszukujący szansy dla siebie w nowoczesnym segmencie gospodarki, małe prywatne firmy innowacyjne, samorządy, organizacje ponad rządowe ) na rzecz rozwiązywania w warunkach kryzysowych problemów z obszaru bezpieczeństwa energetycznego i ochrony środowiska? Odpowiedź (JP) obecnie już duża! 2. Jaki jest interes przedsiębiorstw, zainteresowanych wejściem na rynek dostaw urządzeń dla innowacyjnej energetyki rozproszonej (Grupa Bumar, Grupa Cegielski, stocznie, wiele innych) i jaka jest ich zdolność do odpowiedzi na potrzeby rozwojowe tej energetyki? Odpowiedź (JP) i interes i zdolność do odpowiedzi na potrzeby są duże! 38
Trochę o układzie sił w Polsce, który musi zmierzyć się z łącznym kryzysem w energetyce i rolnictwie? (2) 3. Jaka jest kondycja polskich firm, które będą realizować inwestycje w tradycyjnym górnictwie (jeśli istnieją)? Odpowiedź (JP) słaba! 4. Jak strategie polskich przedsiębiorstw elektroenergetycznych zostaną zweryfikowane na giełdzie przez prawdziwych inwestorów, którzy poznali, co to jest ryzyko inwestowania w obietnice ze strony cynicznych graczy? Odpowiedź (JP) dotkliwie dla przedsiębiorstw! 4. Kto będzie głównym beneficjentem zamówień inwestycyjnych w tradycyjną energetykę wielkoskalową? Odpowiedź (JP) dostawcy zagraniczni, amerykańscy i europejscy! 5. Kto stworzy czyste technologie węglowe i będzie na nich zarabiał? Odpowiedź (JP) USA! 39
Trochę o układzie sił w Polsce, który musi zmierzyć się z łącznym kryzysem w energetyce i rolnictwie? (3) 6. Jak zachowają się politycy, których mamy, kiedy kryzys zagrozi ich interesom? Odpowiedź, przerysowana (JP) ogłoszą pakiet rozwiązań: Skończenie z rozdrobnieniem sposobem na przekształcenie polskich firm energetycznych w europejskie i zapewnienie niskich cen energii i bezpieczeństwa energetycznego. Utrzymanie Wspólnej Polityki Rolnej sposobem na poprawę sytuacji rolnictwa i wsi 7. Jak zachowają się politycy, których będziemy mieli, kiedy pakiet wg p. 7 nie da efektu? Odpowiedź, przerysowana (JP) ogłoszą pakiet rozwiązań: Każda gmina odpowiada za swoje bezpieczeństwo energetyczne, każdy użytkownik energii i paliw radzi sobie sam, każda wieś modernizuje się sama, każdy rolnik radzi sobie sam! 40
Źródło wyników przedstawionych w dalszych tablicach: analizy własne [J. Popczyk] 41
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 160 600 300 Węgiel brunatny 60 mln ton 60 170 40 Gaz ziemny 10 mld m 3 20 100 84 Ropa naftowa 22 mln ton 70 220 50 OZE - - - 4 Razem - 310 1090 480 Polski cel 2020 w Pakiecie 3x20 - - - 96 (24+72) Rolnictwo energetyczne (cały potencjał 1 ) 11,2/14,2 mln ha (45/85 mld m 3 biometanu) - 450/>850 360/>720 1 x/y wartości dla 2008 i 2020 roku, odpowiednio 42
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 2 000 8 Atomowa 10 000 15 Węglowa CCT, np. CCS, IGCC 3 000 20 Wiatrowa 10...1 500 2...5 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 43
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 44
Porównanie polskiego i niemieckiego potencjału rolnictwa energetycznego w kontekście Pakietu 3x20 45
istniejący system wspomagania OZE 46
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 elektrowni47
2008: Dotowana energetyka odnawialna, czy węglowa? Certyfikat Zielony (bez współspalania) Wartość jednostkowa Rynek Wartość rynku zł/mwh TWh mln zł/rok 240 3 720 Czerwony 18 17 306 Żółty 130 3 390 Oszacowanie kosztu zakupu uprawnień do 120 30 3600 emisji CO 2 48
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 255 165 165 83 160 49
koncepcja (II) zielonej energii elektrycznej, zielonego ciepła, zielonego gazu, zielonej benzyny 50
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 [t/(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 + 0,73 175 1 064 Biometan wypiera gaz ziemny (z rynku) 1 120 51
koncepcja (III) inkorporacji kosztów zewnętrznych do ceny paliwa 52
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 + 2,8 84 53
Koszt produkcji energii elektrycznej i ciepła, w gospodarce rozdzielonej i w skojarzeniu, przez okres 7000 h/rok Paliwo Elektrownia Kotłownia Elektrociepłownia 1 2 3 4 Węgiel kamienny - moc [MW] 50 100 50+100 - zużycie paliwa [tys. ton] 341 225 - koszt paliwa 1 [mln zł] 68 45 - koszt paliwa 2 [mln zł] 68 + 95 45 + 60 Gaz ziemny - moc [MW] 0,5 1 0,5 + 1 - 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 54
koszty referencyjne technologii elektroenergetycznych 55
Koszty referencyjne dla różnych technologii Ceny referencyjne technologii elektroenergetycznych [PLN/MWh] 400 300 200 100 0 min max 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 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] 56
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 2 120 koszty stałe uzmiennione 20 opłata przesyłowa 100 Razem 420 zł/mwh 57
Alokacja polskiego celu Pakietu 3x20 na rynki końcowe: energii elektrycznej, ciepła, paliw transportowych 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 58
Oszacowanie ziemi [w hektarach obliczeniowych] potrzebnej do wypełnienia polskiego celu Pakietu 3x20 (w 2020 roku) 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 59
elektroenergetyka w 2030 roku 60
Rynek energii elektrycznej: DYWERSYFIKACJA!!! Obniżenie elektrochłonności PKB (zmniejszenie obecnej elektrochłonności 125 MWh/mln zł przynajmniej o 20%) Import (do 10 TWh/rok) 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 + 250 PJ c, nakłady inwestycyjne 60 mld zł 3000 MW el (+ 4000 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 61
ZAKOŃCZENIE 62
Czego potrzebuje świat w dziedzinie energetyki od elektryków w kolejnych dekadach? samochodów: hybrydowych, elektrycznych, wodorowych inteligentnych: domów, obiektów elektrowni wirtualnych 63
Elektrownia wirtualna Właściwość społeczeństwa wiedzy: więcej zarządzania energią niż jej produkcji 64