Warszawa 2017.09.22 Polska energetyka 2050 4 scenariusze Andrzej Rubczyński
Zakres i cel analizy
Polska energetyka 2050. 4 scenariusze. Scenariusz węglowy Scenariusz zdywersyfikowany z energią jądrową Scenariusz zdywersyfikowany bez energii jądrowej Scenariusz odnawialny Cel analizy: Ekonomiczne, społeczne i środowiskowe skutki realizacji 4 różnych scenariuszy rozwoju polskiej energetyki. Wpływ na bezpieczeństwo energetyczne kraju.
Polska energetyka 2050. 4 scenariusze. Scenariusz węglowy Scenariusz zdywersyfikowany z energią jądrową Scenariusz zdywersyfikowany bez energii jądrowej Scenariusz odnawialny Cel analizy: Ekonomiczne, społeczne i środowiskowe skutki realizacji 4 różnych scenariuszy rozwoju polskiej energetyki. Wpływ na bezpieczeństwo energetyczne kraju. Wsparcie dyskusji o polityce energetycznej państwa w perspektywie do 2050 r.
Motto o Bezpieczeństwo energetyczne kraju, konkurencyjność sektora i akceptowalne ceny energii zapewni polityka energetyczna, która uwzględnia dłuższą perspektywę. o Polska energetyka musi dokonać transformacji, jej zasoby opierają się na technologiach z połowy XX w. o Dążenie do ograniczenia oddziaływania na środowisko jest powszechnym trendem.
Metodyka analizy i założenia
Metodyka analiz Modelowanie rynku energii enervis Energy Advisors Budowa miksu wytwórczego i dobór jednostek w oparciu o długoterminowe koszty krańcowe. Dobór jednostek, w każdej godzinie pracy, w oparciu krótkoterminowe koszty krańcowe z uwzględnieniem przepustowości połączeń transgranicznych. Analiza ekonomiczna WiseEuropa Ocena potencjału wykorzystania krajowych zasobów energetycznych. Analiza całkowitych kosztów finansowych i zewnętrznych technologii energetycznych. Ocena makroekonomicznego oddziaływania scenariuszy rozwoju energetyki (analiza input-output)
Założenia do modelowania Zapotrzebowanie Wzrost całkowitego zapotrzebowania na energię elektryczną 1,4% rocznie do 220 TWh w 2050 r. Wzrost mocy szczytowej 1.8% rocznie do 40 GW w 2050 r. Źródła wytwarzania W każdym scenariuszu uruchomienie budowanych jednostek węglowych i gazowych 5 GW Rezerwa mocy w krajowych jednostkach wytwórczych 9% Prognozy cen paliw i CO2 Międzynarodowa Agencja Energii (Scenariusz referencyjny) oraz kontrakty Futures Jednakowe założenia dla 4 scenariuszy
4 scenariusze
2016 2021 2026 2031 2036 2041 2046 Scenariusz węglowy 250 TWh TWh Produkcja energii w Polsce OZE 200 Import Nowe bloki węglowe o mocy 10 GW od 2030 r. 150 100 OZE Gaz Utrzymanie produkcji na węglu brunatnym wymaga budowy 2 kopalń odkrywkowych i elektrowni 3 + 4 GW 50 Węgiel Modernizacja istniejących bloków wydłużenie żywotności o ok. 10 lat. 0 Udział produkcji z OZE w 2050 r. = 17 %. Źródło : enervis Energy Advisors
2016 2021 2026 2031 2036 2041 2046 Scenariusz zdywersyfikowany z atomem 250 TWh TWh Produkcja energii w Polsce 200 Import Elektrownie jądrowe 4 x 1.5 GW od 2030r. zastępują produkcję z węgla brunatnego. 150 100 Węgiel OZE Gaz Moc jednostek na węgiel kamienny w 2050r. 9.5 GW. Nie powstają nowe jednostki ze względu na brak opłacalności ekonomicznej. 50 Atom Udział produkcji z OZE w 2050 r. = 38 %. 0 Źródło : enervis Energy Advisors
2016 2021 2026 2031 2036 2041 2046 Scenariusz zdywersyfikowany bez atomu 250 TWh TWh Produkcja energii w Polsce 200 Import Jednostki węglowe bez zmian. 150 OZE Brak elektrowni jądrowej więcej OZE i gazu. 100 50 Węgiel Gaz Udział produkcji z OZE w 2050 r. = 50 %. 0 Źródło : enervis Energy Advisors
2016 2021 2026 2031 2036 2041 2046 Scenariusz OZE 250 TWh TWh Produkcja energii w Polsce 200 150 OZE Moc elektrociepłowni w 2050r. 13 GW EC gazowe 7 GW EC biomasa i biogaz 100 EC dostarczają 50% mocy szczytowej. 50 Węgiel Gaz 60% gazu w 2050 r. zużywają elektrociepłownie. 0 Udział produkcji z OZE w 2050 r. = 73 %. Źródło : enervis Energy Advisors
2016 2021 2026 2031 2036 2041 2046 Scenariusz OZE 250 200 150 TWh TWh Produkcja energii w Polsce OZE Moc i produkcja energii z OZE w Polsce Typ źródła OZE 2050 r. Wiatr ląd 25 GW Wiatr morze 9 GW Fotowoltaika 24 GW Hydroelektrownie 2 GW 100 Biogazownie 4 GW 50 Węgiel Gaz Biomasa i odpady Produkcja OZE 3 GW 160 TWh 0 Udział produkcji z OZE 73 % Źródło : enervis Energy Advisors
Cena energii
2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 Hurtowa cena energii 110 100 90 80 /MWh Hurtowa cena energii elektrycznej Ceny hurtowe będą rosły ze względu na: wzrost cen paliw, wzrost cen uprawnień do emisji CO2. 70 60 50 40 30 20 10 0 Węglowy Zdywersyfikowany Zdywersyfikowany bez EJ Odnawialny Możliwości ograniczenia cen i kosztów dla odbiorcy: większy udział technologii niskoemisyjnych, mniejszy udział jednostek o wysokich kosztach paliwa, lepsze wykorzystanie połączeń z innymi systemami energetycznymi, efektywność energetyczna. Źródło : enervis Energy Advisors
Cena energii Kształtowanie ceny hurtowej PLN/MWh X Scenariusz OZE Gaz Gaz OZE OZE OZE OZE OZE Produkcja energii Popyt krajowy MWh Źródło : Forum Energii
2017 2020 2023 2026 2029 2032 2035 2038 2041 2044 2047 2050 EUR/MWh Konkurencyjność jednostek wytwórczych EJ Hinkley Point 140 LCOE koszt energii 120 100 Blok na węgiel kamienny Blok na gaz (CCGT) 80 60 Morska farma wiatrowa Lądowa farma wiatrowa Fotowoltaika 40 20 0 r = 7% CF = 75% Do roku 2030 OZE (fotowoltaika, wiatr) zyskuje przewagę nad paliwami kopalnymi. Źródło : WiseEuropa
Bezpieczeństwo energetyczne
mld. m3 Zużycie gazu w 4 scenariuszach Zużycie gazu w elektrociepłowniach i elektrowniach 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 Zużycie gazu w Polsce: Obecne zużycie 16 mld m3 Scenariusz węglowy w 2050 r 20 mld m3 Scenariusz OZE w 2050 r 25 mld m3 Różnica pomiędzy scenariuszami 5 mld m3 Scenariusz węglowy Scenariusz zdywersyfikowany bez EJ Scenariusz zdywersyfikowany z EJ Scenariusz OZE Źródło : enervis Energy Advisors
Mtoe Wydobycie węgla brunatnego 14 12 10 8 Wydobycie węgla brunatnego w scenariuszu węglowym Nowa KWB 2 Podaż węgla brunatnego: Wyczerpanie złóż w kopalniach węgla brunatnego po 2030r. wymaga budowy nowych odkrywek i elektrowni. W scenariuszu węglowym założono powstanie dwóch nowych kopalń węgla brunatnego (KWB) oraz elektrowni 3 tys. MW i 4 tys. MW. 6 4 Nowa KWB 1 2 Istniejące kopalnie węgla brunatnego (KWB) 0 2017 2020 2023 2026 2029 2032 2035 2038 2041 2044 2047 2050 Źródło : WiseEuropa Ryzyka utrzymania wydobycia na obecnym poziomie: Opór społeczny wobec budowy nowych odkrywek. Wysoki koszt budowy kopalni węgla brunatnego i elektrowni 3 tys. MWe - ok. 20 mld. zł. Długi czas budowy oznacza uruchomienie w okresie braku rentowności jednostek węglowych (czyli po 2030r.). Konieczność pracy w podstawie obciążenia dla uzyskania zwrotu z zainwestowanego kapitału.
mln. ton Przewidywane wydobycie węgla kamiennego 70 60 50 Wydobycie węgla kamiennego modernizacja w scenariuszu węglowym Podaż krajowego węgla kamiennego: Spadek podaży ze względu na uwarunkowania geologiczne i wysokie koszty wydobycia. W scenariuszu węglowym w 2050 r. wydobycie krajowego węgla energetycznego wynosi 32 mln. t. 40 Ryzyka utrzymania wydobycia na obecnym poziomie: 30 20 10 Istniejące kopalnie węgla kamiennego (KWK) 0 2017 2020 2023 2026 2029 2032 2035 2038 2041 2044 2047 2050 Źródło : WiseEuropa Opór społeczny wobec budowy nowych kopalń. Brak kadr w górnictwie. Możliwość uzyskania wzrostu wydajności wydobycia przypadającej na 1-go pracownika z 700 ton/rok do ok. 2 000 t/rok (próg rentowności). Konkurencyjność cenowa węgla z importu.
2017 2020 2023 2026 2029 2032 2035 2038 2041 2044 2047 2050 Mtoe Poziom importu węglan w scenariuszu węglowym Bilans importu i produkcji krajowej węgla kamiennego w dwóch opcjach budowy kopalń Opcja 1 35 30 Budowa KWK na Śląsku i Lubelskiem oraz KWB 1 + KWB 2 25 20 Import 15 10 Krajowy 5 0 Źródło : WiseEuropa KWK kopalnia węgla kamiennego KWB - kopalnia węgla brunatnego
2017 2020 2023 2026 2029 2032 2035 2038 2041 2044 2047 2050 2017 2020 2023 2026 2029 2032 2035 2038 2041 2044 2047 2050 Mtoe Mtoe Poziom importu węglan w scenariuszu węglowym Bilans importu i produkcji krajowej węgla kamiennego w dwóch opcjach budowy kopalń Opcja 1 Opcja 2 35 30 25 20 15 10 5 0 Budowa KWK na Śląsku i Lubelskiem oraz KWB 1 + KWB 2 Krajowy Import 35 30 25 20 15 10 5 0 Budowa KWK tylko w Lubelskiem Krajowy Import Ryzyko wzrostu importu węgla kamiennego. Import rośnie najbardziej w scenariuszu węglowym od 21 do 43 mln. t. w 2050 r. (w przeliczeniu na węgiel 23 GJ/t) Pozostałe scenariusze wykazują równowagę krajowej produkcji węgla i popytu. Źródło : WiseEuropa KWK kopalnia węgla kamiennego KWB - kopalnia węgla brunatnego
Koszt energii
mld euro Sumaryczne koszty produkcji energii w okresie analizy Suma kosztów 600 500 556 w okresie 2016-2050 529 545 541 Koszt obejmuje CO2, import energii elektrycznej, zakup paliw, OPEX i CAPEX. 400 300 200 Nie obejmuje zewnętrznych kosztów środowiskowych. Koszty różnych scenariuszy są zbliżone, zmienia się struktura. 100 Poziom kosztów silnie uzależniony od wahań cen paliw i CO2. 0 Węglowy Zdywersyfikowany Zdywersyfikowany bez EJ Odnawialny CO2 Import netto Paliwo OPEX zmienny OPEX stały CAPEX Źródło : WiseEuropa
mld euro Sumaryczne koszty produkcji energii w okresie analizy Suma kosztów 600 500 556 w okresie 2016-2050 529 545 541 Koszt obejmuje CO2, import energii elektrycznej, zakup paliw, OPEX i CAPEX. 400 300 200 Nie obejmuje zewnętrznych kosztów środowiskowych. Koszty różnych scenariuszy są zbliżone, zmienia się struktura. 100 Poziom kosztów silnie uzależniony od wahań cen paliw i CO2. 0 Węglowy Zdywersyfikowany Zdywersyfikowany bez EJ Odnawialny Ważna jest dynamika zmian i trend długookresowy. CO2 Import netto Paliwo OPEX zmienny OPEX stały CAPEX Źródło : WiseEuropa
2017 2020 2023 2026 2029 2032 2035 2038 2041 2044 2047 2050 mld euro Roczne koszty związane z produkcją energii Całkowite roczne koszty 25 (bez kosztów zewnętrznych) 20 Koszt obejmuje CO2, import energii elektrycznej, zakup paliw, OPEX i CAPEX. 15 10 5 Węglowy Zdywersyfikowany Zdywersyfikowany bez EJ Odnawialny Rosnące koszty emisji i paliw oraz koszty kolejnych inwestycji powodują, że scenariusz węglowy jest droższy od pozostałych scenariuszy po 2030 r. 0 Źródło : WiseEuropa
Wpływ na środowisko
Emisja CO2 krajowej energetyki Emisja CO2 (% redukcji vs 2005) mln. 160 ton 140 120 100 80-27 % -0 % -18 % -7 % W scenariuszu OZE redukcja emisji CO2 w 2050r. wynosi 84%, natomiast w scenariuszu węglowym jedynie 7%. 60-65 % 40 20 0-68 % -84 % 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 Scenariusze zdywersyfikowane i OZE pozwalają na elastyczne dostosowanie do celów polityki klimatycznej. Coal S. Węglowy Diversified S. Zdyw. z EJ S. Diversified Zdyw. bez w/o Nuclear EJ RES S. OZE Historic Historyczne emissions emisje Źródło : enervis Energy Advisors
2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 kg CO2 / MWhe Emisja CO2 vs. 550 g 850 Jednostkowa emisja kgco2/mwh 750 650 550 Pakiet Zimowy 450 350 250 EU ETS W scenariuszu węglowym w 2050 roku emisyjność 580 kg CO2/MWh. 150 50 Scenariusz Węglowy Scenariusz zdywersyfikowany bez EJ Scenariusz zdywersyfikowany z EJ Scenariusz Odnawialny Źródło : enervis Energy Advisors
Podsumowanie
Wnioski Łączne koszty wytwarzania energii w scenariuszach są podobne. Różnią się dynamiką wzrostów, udziałem importu oraz wpływem na rozwój gospodarczy. Różnica w kosztach max 6%. Scenariusz węglowy: przez 10 lat tańszy, długoterminowo najdroższy. Scenariusz OZE: niższe ceny energii elektrycznej od węglowego od 2 do 9 EUR/MWh. Duża różnica w redukcji emisji CO2 do 2050. Ryzyko wysokich kosztów uprawnień do emisji CO2. Scenariusz węglowy: redukcja CO2 7% w 2050. Zdywersyfikowane: 65% - 68%. OZE - 84%. Scenariusze zdywersyfikowane i OZE: elastyczne dostosowanie do polityki klimatycznej. Dywersyfikacja miksu energii poprawi bezpieczeństwo energetyczne i niezależność importową. Pozwala obniżyć koszt energii dla odbiorcy. Scenariusz węglowy: w 2050 45% do 70% paliw z importu. Scenariusz OZE: najniższa zależność od importu - 28%.
Dziękuję za uwagę Andrzej Rubczyński Dyrektor ds. Badań i Analiz andrzej.rubczynski@forum-energii.eu www.forum-energii.eu