Koszty wytwarzania energii w zmieniającym się otoczeniu technologicznym Maciej Bukowski WiseEuropa Warszawa 22/09/2017.wise-europa.eu
Megatrendy technologiczne w cywilizacji technicznej Obliczenia na sekundę w przeliczeniu na 1000 USD 10 000 000 000 000 Postęp technologiczny i spadek kosztów procesorów 1 000 000 000 000 100 000 000 000 10 000 000 000 1 000 000 000 100 000 000 10 000 000 1 000 000 100 000 10 000 1 000 100 10 0% Ile firm używało komputerów? 5% 50% 100% 1 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 Upowszechnianie kluczowych technologii na ogół wymaga ok. 5-8 dekad od pierwszego pomysłu do rynkowej dominacji. Obecnie na fali wznoszącej są: Sztuczna inteligencja (3 dekada) Inżynieria materiałowa (5+ dekada) Genetyka i biotechnologie (2+ dekada) Magazynowanie energii (2 dekada) Komputery kwantowe (1 dekada) Druk 3D (2+ dekada) Fotowoltaika i wiatr (4 dekada) Będą one kształtować cywilizację techniczną wieku XXI, modyfikując także jej stronę gospodarczą. Źródło: WiseEuropa (2017) na podstawie danych Kurzweil (2010) i DFJ
Kontekst: megatrendy technologiczne a energetyka Dynamika kosztów inwestycyjnych Synergia między postępem ICT a nowymi technologiami energetycznymi: PV, wiatr i magazynowanie energii. Technologie te niedługo wejdą w rygor współczesnej, w pełni zrobotyzowanej produkcji masowej tj. w reżym, w którym zaledwie 3-5 fabryk jest w stanie zaspokoić całość światowego popytu (duża konsolidacja rynkowa w kolejnych 2 dekadach) Oznacza to, że ceny jednostkowe PV i wiatru na morzu oraz magazynów energii będą w horyzoncie 2-3 dekad szybko i nieprzerwanie spadać, zaspakajając wykładniczo rosnące zapotrzebowanie. Źródło: Lovering et al. (2016)
Jak porównywać koszty wytwarzania energii? LCOE (levelised cost of electricity) standardowa miara uwzględniająca wszystkie stałe i zmienne koszty produkcji jednostki energii przez poszczególne technologie energetyczne Umożliwia porównanie technologii o różnych strukturach kosztów Wymaga przyjęcia szeregu założeń (koszt kapitału, miejsce w systemie itp.) Prosty, syntetyczny wskaźnik postępu technologii w energetyce Nie uwzględnia pośredniego wpływu instalacji na koszty systemowe Pełnej odpowiedzi na pytanie o koszty wytwarzania nie da się zawrzeć w jednym obrazku Konieczna analiza otoczenia rynkowego oraz kosztów dodania technologii do miksu
Co warunkuje tanią, zeroemisyjną energię? Korzystne warunki klimatyczne Niskie koszty kapitału w skali makro Stabilne regulacje wymuszające konkurencję Tania, zeroemisyjna energia Co najmniej 2 z 3 warunków powinny być spełnione przy OZE Te 2 warunki są niezbędne dla powodzenia projektu jądrowego Źródło: WiseEuropa (2017) Przykład (AD 2017): Morska farma wiatrowa Kriegers Flak w Danii: LCOE ok. 65 EUR/MWh (50 EUR/MWh bez przyłączy) Polska: mniej korzystne warunki na Bałtyku ok. 80 EUR/MWh + wyższe koszty kapitału ok. 100-115 EUR/MWh
LCOE a koszt kapitału EUR/MWh 120 100 80 60 40 89 85 80 76 72 68 63 60 57 115 106 88 97 90 76 81 76 65 107 85 71 89 72 61 73 60 51 85 86 66 66 20 0 r = 10% r = 7% r = 4% r = 10% r = 7% r = 4% r = 10% r = 7% r = 4% r = 10% r = 7% Lądowa farma wiatrowa Morska farma wiatrowa Fotowoltaika Elektrownia jądrowa 2020 2030 2050 Źródło: obliczenia WiseEuropa Fotowoltaika zyskuje na szybkim postępie technicznym, lecz kraje o niskim koszcie kapitału skorzystają z niej wcześniej W przypadku energetyki wiatrowej zapewnienie korzystnych warunków finansowania inwestycji jest istotniejsze od oczekiwanego postępu technologicznego już dziś możliwe konkurencyjne ceny w krajach o niskim r. Energetyka jądrowa niskie koszty finansowe, budowa w terminie oraz brak ryzyka regulacyjnego (przedwczesne wyłączenie, opóźnienia certyfikacji) kluczowe dla powodzenia projektu. Obecnie w EU warunki te trudne do spełnienia.
Czy możemy liczyć na tanie OZE i EJ w Polsce? Koszt kapitału dla energetyki wiatrowej w UE w 2014 r. Wysoki koszt kapitału w Polsce dla zeroemisyjnej energetyki obserwowano nawet w okresie boomu inwestycyjnego: niepewność regulacyjna (zmiany nastawienia do OZE, gorączka legislacyjna), konkretne systemy wsparcia (zielone certyfikaty) Korzystne wyniki aukcji OZE w Europie Północno-Zachodniej: Konsekwencja w usprawnianiu regulacji Zmiany nie dotykają istniejących instalacji Problem w znacznej mierze zaniedbywany w Polsce Źródło: Ecofys (2016) W przypadku EJ regulacje pogłębiają problemy techniczne
LCOE a wykorzystanie mocy EUR/MWh 200 150 100 125 142 164 158 177 202 108 142 126 107 91 127 103 121 144 89 120 106 96 80 115 125 113 102 99 85 82 50 0 Węgiel kamienny Węgiel brunatny Gaz (CCGT) W ęgiel kamienny Węgiel brunatny Gaz (CCGT) Węgiel kamienny Węgiel brunatny Gaz (CCGT) Czas wykorzystania mocy = 25% Czas wykorzystania mocy = 50% Czas wykorzystania mocy = 75% 2020 2030 2050 Źródło: obliczenia WiseEuropa Dywersyfikacja miksu i wykorzystanie potencjału zeroemisyjnych źródeł energii zwiększa atrakcyjność energetyki gazowej, przyspieszając wycofanie elektrowni węglowych Interakcje między kosztem finansowania oraz oczekiwań co do wykorzystania mocy węglowa równowaga jest krucha i podatna na spiralę śmierci
Łączne koszty produkcji energii: struktura, dynamika i ryzyko 3,0% 2,5% 2,0% 1,5% 1,0% 0,5% 0,0% Koszty produkcji energii jako % PKB Zakres Węglowy Zdywersyfikowany Zdywersyfikowany bez EJ Odnawialny Średnie koszty 2008-2014 mld euro 600 500 400 300 200 100 Łączne koszty produkcji energii w okresie 2017-2050 556 159 15 208 20 68 86 529 85 36 42 203 216 14 14 81 83 111 102 545 541 89 69 16 207 13 103 134 CO2 Import netto Paliwo OPEX zmienny OPEX stały CAPEX Źródło: obliczenia WiseEuropa 0 W ęglowy Zdywersyfikowany Zdywersyfikowany bez EJ Odnawialny Źródło: obliczenia WiseEuropa Uwzględnienie interakcji źródeł w ramach miksu: łączne koszty systemowe są zbliżone w czterech scenariuszach dla Polski istotna jest ich dynamika oraz ograniczenie ekspozycji na ryzyko, co przemawia za odejściem od węglowego status quo w energetyce
Wnioski
Kluczowe wnioski Dominujący kierunek postępu technologicznego sprzyja rozwiązaniom konkurencyjnym wobec tradycyjnej energetyki wielkoskalowej opartymi o OZE. Ich uzupełnieniem w średnim okresie będą elektrownie gazowe, a w długim okresie magazyny energii Porównanie zalet i wad produkcji energii elektrycznej w różnych technologiach wymaga uwzględnienia cech technicznych i ekonomicznych (ich kosztu oraz ryzyka projektowego) poszczególnych instalacji w połączeniu z ich otoczeniem rynkowym i regulacyjnym Mniej korzystne położenie energetyki jądrowej wobec OZE w Europie wynika z ryzyka projektowego, z kolei perspektywa spadku współczynnika wykorzystania mocy w elektrowniach konwencjonalnych przesądza o przewadze generacji gazowej nad węglową Rozpoczęcie w Polsce produkcji taniej, zeroemisyjnej energii wymaga nie tyle rewolucji technologicznej, co przewidywalnej ewolucji regulacyjnej i fiskalnej (ryzyko suwerenne)
Dziękuję za uwagę wise-europa.eu