Energetyka wiatrowa w Unii Europejskiej - stan obecny oraz perspektywa roku 2020

Energetyka wiatrowa w Unii Europejskiej - stan obecny oraz perspektywa roku 2020 Autorzy: prof. dr hab. inż. Józef Paska, dr inż. Tomasz Surma ( Rynek Energii - 2/2012) Streszczenie. Polityka energetyczna Unii Europejskiej, jak również Polski nadaje odnawialnym źródłom energii wysoki priorytet promocji. UE dąży do osiągnięcia 20% udziału energii ze źródeł odnawialnych w zużyciu końcowym brutto w roku 2020. Cel ten został określony w dyrektywie 2009/28/WE w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych. Przyjęte na podstawie dyrektyw krajowe mechanizmy wsparcia sprawiają, że źródła te rozwijają się dynamicznie, a nowe obligatoryjne cele wyznaczone krajom członkowskim w dyrektywie znacząco ugruntowują pozycję źródeł wykorzystujących zasoby odnawialne na rynku energii na kolejną dekadę. Wśród technologii wykorzystujących zasoby odnawialne w ostatnim czasie obserwuje się dynamiczny rozwój energetyki wiatrowej. W UE przekroczono obecnie poziom 94000 MW mocy zainstalowanej w elektrowniach wiatrowych, często elektrownie wiatrowe lokalizowane są również na obszarach morskich. W artykule przedstawiono polityki oraz mechanizmy wsparcia rozwoju energetyki wiatrowej, przedstawiony został także stan obecny oraz perspektywa rozwoju do roku 2020. 1. WSTĘP Kryzysy naftowe lat siedemdziesiątych XX wieku (1973-1974 i 1979-1980), wzrost zapotrzebowania na energię, spowodowany rozwojem gospodarczym, ograniczona ilość zasobów kopalnych, a także względy ochrony środowiska wywołały zainteresowanie odnawialnymi źródłami (zasobami) energii i ich wykorzystaniem [4]. Od pierwszego kryzysu naftowego polityka energetyczna wielu krajów skupiła się na wykorzystaniu odnawialnych zasobów energii. Wspólnotowy, zliberalizowany rynek energii elektrycznej kreuje nowe spojrzenie na wsparcie i instrumenty rynkowe dla odnawialnych źródeł energii. W związku z tym wspieranie wykorzystania tych zasobów staje się coraz poważniejszym wyzwaniem dla niemalże wszystkich państw świata. Do najważniejszych zadań europejskiej polityki energetycznej należy zapewnienie niezawodności do-staw paliw i energii, wzrost konkurencyjności gospodarki oraz minimalizacja negatywnego oddziaływania sektora energii na środowisko. Jednym z elementów przyczyniających się do realizacji tych priorytetów jest zwiększenie wykorzystania odnawialnych zasobów energii, co w rezultacie prowadzi do zmniejszenia zależności gospodarki kraju od importowanych nośników energii oraz redukcji zanieczyszczeń powietrza, poprzez uniknięcie emisji zanieczyszczeń powstających w

przypadku wykorzystania konwencjonalnych nośników energii. Przyjęte w 2009 roku regulacje pakietu klimatyczno-energetycznego będą zasadniczo wpływać na realizację polityki UE oraz zmiany struktury wytwarzania energii elektrycznej. Dla rozwoju odnawialnych źródeł energii kluczowe znaczenie mają zapisy dyrektywy 2009/28/WE w sprawie promowania energii ze źródeł odnawialnych. Dyrektywa ta ustanowiła dla krajów członkowskich obligatoryjne cele produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych w końcowym zużyciu energii, które przedstawiono na rys. 1 [1]. Dla realizacji celu przez Polskę kluczowe znaczenie ma procedowany obecnie projekt ustawy o odnawialnych źródłach energii, która określi instrumenty wsparcia na najbliższe lata. Rys. 1. Cele produkcji energii ze źródeł odnawialnych do roku 2020 2. MECHANIZMY PROMUJĄCE ROZWÓJ ENERGETYKI ODNAWIALNEJ Dla rozwoju energetyki odnawialnej do roku 2020 kraje członkowskie przyjęły różne mechanizmy wsparcia, często bazując na doświadczeniach w realizacji indykatywnych celów dyrektywy 2001/77/WE w sprawie promocji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych na rynku energii. W większości przypadków systemy wsparcia nie zostały zmienione a jedynie wzmocnione. Tylko w nie-licznych wypadkach zdecydowano się na reorganizację mechanizmów wsparcia, np. we Włoszech zmodyfikowano system zielonych certyfikatów przyjmując system taryf gwarantowanych (feed-in) dla wybranych technologii, w Wielkiej Brytanii liczbę certyfikatów wydawanych za wytworzenie jednostki energii uzależniono od mocy oraz wykorzystywanego paliwa. W Niemczech, Hiszpanii i Republice Czeskiej nastąpiło istotne obniżenie taryfy feed-in dla energii elektrycznej wytwarzanej w ogniwach fotowoltaicznych. Zatem w dalszym ciągu w krajach UE wyodrębnić można dwa bezpośrednie mechanizmy wsparcia, które po latach ewaluacji dominują: tzw. system feed-in,

w którym producent energii otrzymuje określoną, zazwyczaj w prawie, cenę za wytworzoną energię. Tzw. system bonusów (system premium) jest pewną odmianą systemu feed-in, tzn. w tym systemie producent energii otrzymuje dodatkowe środki finansowe do sprzedanej po cenie rynkowej energii elektrycznej. W drugim z systemów nałożono na pewne podmioty zobowiązania do zakupu określonej ilości energii ze źródeł odnawialnych. Równie często ten system kwotowy jest powiązany z systemem zielonych certyfikatów. Na rys. 2 przedstawiono uśrednione stawki feed-in w wybranych krajach UE. Rys. 2. Uśrednione stawki feed-in w wybranych krajach UE Należy mieć świadomość, że w niektórych krajach stawki te są zawyżone przez wartość wsparcia dla źródeł fotowoltaicznych, które wynosi 150-350 /MWh. Niemniej jednak dla analizy porównawczej mechanizmów wsparcia, wartości te należy zestawić z systemem wsparcia obowiązującym w Polsce oraz planowanym do wdrożenia w nowej ustawie o energii ze źródeł odnawialnych. Obecny polski system wsparcia gwarantuje producentom energii ze sprzedaży wytworzonej energii elektrycznej oraz ze sprzedaży świadectw pochodzenia ok. 480 zł/mwh (ok. 117 /MWh) 286,74 zł/mwh z tytułu opłaty zastępczej oraz 195,32 zł/mwh z tytułu sprzedaży energii elektrycznej (średnia cena sprzedaży energii elektrycznej na rynku konkurencyjnym za rok 2010 dane dostępne publikowane przez Prezesa Urzędu Regulacji Energetyki). Zestawienie tych wartości wskazuje, że na wzrost mocy zainstalowanej poszczególnych technologii źródeł odnawialnych w niektórych krajach mają wpływ także inne czynniki, pośrednio związane z mechanizmem wsparcia. Tymczasem w Polsce jak do tej pory wiele uwagi poświęcono konstrukcji podstawowego mechanizmu wsparcia, pomijając inne instrumenty wspomagające jak np. uregulowanie kwestii bilansowania energetyki wiatrowej, przyłączenia do sieci elektroenergetycznej, wsparcie inwestycyjne, włączenie w system wsparcia tylko nowych źródeł itd. Z dużym niepokojem obserwuje się obecne propozycje zmniejszenia wsparcia dla najbardziej perspektywicznych, z punktu widzenia potencjału Polski, źródeł wykorzystujących zasoby odnawialne, przez wprowadzenie współczynników korekcyjnych dla poszczególnych technologii i mocy źródeł odnawialnych. Także odejście od obowiązku zakupu energii elektrycznej wytworzonej w źródłach

odnawialnych stanowi poważne wyzwanie dla inwestorów i stwarza dodatkowy element ryzyka przy podejmowaniu decyzji inwestycyjnej. 3. STAN OBECNY ENERGETYKI WIATROWEJ W UE Realizacja celów dyrektywy 2001/77/WE oraz kreowana przez UE polityka energetyczna wpłynęła na zmianę struktury wytwarzania energii elektrycznej w ostatniej dekadzie. Na rys. 3 przedstawiono zainstalowaną moc wytwórczą w UE oraz jej strukturę w roku 2000 oraz 2011 dane na podstawie Eurostat. W latach tych nastąpiło zwiększenie udziału mocy zainstalowanej źródeł odnawialnych, w tym w szczególności elektrowni wiatrowych i źródeł fotowoltaicznych. Wśród źródeł wykorzystujących paliwa konwencjonalne nastąpiło zwiększenie udziału mocy elektrowni opalanych gazem oraz zmniejszenie udziału mocy elektrowni wykorzystujących olej opałowy, elektrowni jądrowych, elektrowni węglowych oraz dużych elektrowni wodnych. W sumie całkowita moc zainstalowana w UE wynosi ponad 890000 MW. Roczny przyrost mocy zainstalowanej w UE w poszczególnych źródłach w latach 1995-2011 przedstawiono na rys. 4 [5]. W ostatnich latach obserwuje się znaczny przyrost mocy zainstalowanej w źródłach fotowoltaicznych w 2011 r. zainstalowano 21000 MW, w dalszej kolejności w elektrowniach gazowych 9718 MW, elektrowniach wiatrowych 9616 MW. Równocześnie w ubiegłym roku wy-cofano z eksploatacji ponad 6000 MW w elektrowniach jądrowych, 1147 MW w elektrowniach wykorzystujących olej opałowy oraz 840 MW w elektrowniach węglowych. Rys. 3. Moc zainstalowana elektrowni w UE

Rys. 4. Roczna moc instalowana w europejskich systemach elektroenergetycznych w latach 1995-2011 Rynek energetyki odnawialnej w roku 2011 odnotował wzrost podobny jak w latach poprzednich. We-dług Europejskiego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej w poprzednim roku zainstalowano w Europie 10281 MW w elektrowniach wiatrowych, w tym w krajach UE 8750 MW na lądzie oraz 866 MW na obszarach morskich. Łączna kwota inwestycji w energetyce wiatrowej w UE wyniosła 12,5 mld. Pod względem mocy zainstalowanej, podobnie jak w latach poprzednich, obserwuje się dynamiczny rozwój w Niemczech, gdzie zainstalowano prawie 2100 MW nowych źródeł wiatrowych, w dalszej kolejności w Wielkiej Brytanii 1293 MW, w tym 752 MW w elektrowniach wiatrowych na obszarach morskich, w Hiszpanii 1050 MW, we Włoszech 950 MW, Francji 830 MW i Szwecji 763 MW. Wartym odnotowania jest także ponad dwukrotny wzrost mocy zainstalowanej tych źródeł w Rumunii - 520 MW. W Polsce odnotowano wzrost mocy zainstalowanej o 463 MW, utrzymując tym samym dynamikę rozwoju z roku poprzedniego. Na rys. 5 przedstawiono moc zainstalowaną w poszczególnych krajach w Europie [5]. Od wielu lat pod względem udziału energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych w strukturze zużycia energii elektrycznej dominuje Dania. To właśnie w Danii a także w Hiszpanii w ostatnich latach coraz częściej dochodzi do sytuacji, gdy w pewnych przedziałach czasowych ponad 50% energii elektrycznej zużywanej przez odbiorców końcowych było wytwarzane w elektrowniach wiatrowych. Na rys. 6 przedstawiono średni udział energii elektrycznej wytworzonej w elektrowniach wiatrowych w zużyciu końcowym energii elektrycznej [5].

Rys. 5. Moc zainstalowana elektrowni wiatrowych w Europie Rys. 6. Udział energii elektrycznej wytworzonej w elektrowniach wiatrowych w zużyciu końcowym energii

Wartym odnotowania jest także fakt rozwoju elektrowni wiatrowych lokalizowanych na obszarach morskich. W roku 2011 w UE zainstalowano ponad 860 MW w tego typu elektrowniach wiatrowych. W sumie na koniec 2011 r. całkowita moc morskich elektrowni wiatrowych wynosiła 3812 MW. Średnia głębokość posadowienia morskich elektrowni wiatrowych w krajach UE wynosi 22,8 m, a średnia odległość ich lokalizacji od lądu wynosi 23,4 km. Na rys. 7 przedstawiono udział w całkowitej mocy elektrowni wiatrowych zlokalizowanych na obszarach morskich wybranych krajów UE. Rys. 7. Udział w mocy zainstalowanej elektrowni wiatrowych na obszarach morskich Elektrownie wiatrowe lokalizowane na obszarach morskich wpływają także na wzmocnienie połączeń transgranicznych. Budowa tych połączeń, obok partykularnych decyzji inwestora oraz wsparcia przez polityki i regulacje poszczególnych krajów, jest wspierana przez programy europejskie. Pod koniec roku 2011 roku Komisja Europejska przedstawiła propozycję regulacji w zakresie rozwoju europejskiej sieci transgranicznej, tak aby przyspieszyć inwestycje wzmacniające wewnętrzny rynek energii w UE. W sumie na projekty priorytetowe przewiduje się wydatkowanie ok. 9 mld. W roku 2011 w rezultacie tych działań uruchomiono połączenia BirtNed pomiędzy Wielką Brytanią a Holandią a także realizowane są obecnie połączenia Eas-West, pomiędzy Wielką Brytanią i Irlandią, NorGer i NordLink, pomiędzy Norwegią a Europą kontynentalną, oraz Cobra, pomiędzy Danią a Holandią (ta inwestycja czeka na ostateczną decyzję o realizacji). Na rynku producentów turbin wiatrowych od wielu lat czołowe miejsce zajmuje firma Vestas, której udział w światowym rynku producentów wynosi ponad 12% (udział w mocy turbin zainstalowanych). Obserwuje się także zwiększający się udział chińskich producentów turbin wiatrowych. Na rys. 8 przedstawiono obecny udział producentów turbin wiatrowych w skali globalnej. W sumie według IHS Emerging Energy Reaserch w roku 2011 zainstalowano na świecie 41145 MW w elektrowniach wiatrowych, w tym 53% w Azji [2].

Rys. 8. Rynek producentów turbin wiatrowych 4. PRZEWIDYWANY ROZWÓJ ENERGETYKI WIATROWEJ Dyrektywa 2009/28/WE wprowadza krajom członkowskim UE obligatoryjne zobowiązania, rozszerzając zakres obszarów wsparcia na wytwarzanie z zasobów odnawialnych energii elektrycznej, ciepła bądź chłodu oraz paliw transportowych. Nadrzędnym celem dyrektywy jest osiągnięcie w 2020 roku 20% udziału energii ze źródeł odnawialnych w końcowym zużyciu energii. Cel ten rozłożono pomiędzy poszczególne kraje, a ich niewypełnienie wiąże się z konsekwencjami prawnymi dla poszczególnych państw. W zeszłym roku kraje członkowskie przedstawiły Krajowe Plany Działań dla Energetyki Odnawialnej, w których zaprezentowały sposób i środki, jakimi będą promować rozwój energetyki odnawialnej w następnym dziesięcioleciu. Powstałe na podstawie planów prognozy przewidują wzrost końcowego zużycia energii ze źródeł odnawialnych z ok. 103 Mtoe w roku 2005 do ok. 210 Mtoe w roku 2020. Na rys. 9 przedstawiono przewidywany wzrost produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych do roku 2020.

Rys. 9. Przewidywany wzrost produkcji energii elektrycznej w źródłach odnawialnych Według planów w roku 2020 ok. 37% energii elektrycznej będzie wytwarzanej ze źródeł odnawialnych. Największy rozwój zapowiada się w podsektorze energetyki wiatrowej, a w dalszej kolejności kraje członkowskie zapowiedziały wzrost wykorzystania biomasy oraz energetyki słonecznej. Także Polska zaprezentowała prognozę rozwoju energetyki odnawialnej do roku 2020. Dla realizacji ogólnego celu 15% udziału energii ze źródeł odnawialnych w strukturze zużycia energii brutto wskazano na konieczność 19,3% udziału energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych w strukturze zużycia energii elektrycznej brutto w roku 2020, tj. wyprodukowania ok. 32 TWh energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych w roku 2020 [3]. Biorąc pod uwagę polskie uwarunkowania oraz potencjał rozwoju po-szczególnych technologii źródeł odnawialnych za najbardziej perspektywiczne uznano wykorzystanie biomasy oraz energii wiatru. Według planu działań do roku 2020 w strukturze źródeł odnawialnych ok. 47% energii elektrycznej będzie wytwarzane w elektrowniach wiatrowych. Wskazuje to na zapowiedź wdrożenia sprzyjających warunków do rozwoju tych technologii. Na rys. 10 przedstawiono przewidywany wzrost produkcji energii elektrycznej z wykorzystaniem zasobów odnawialnych w Polsce do roku 2020 [3].

Rys. 10. Przewidywana produkcja energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych w Polsce w latach 2011-2020 5. PODSUMOWANIE Wśród źródeł wykorzystujących odnawialne zasoby energii obecnie dynamicznie rozwija się energetyka wiatrowa. W roku 2011 na 35468 MW mocy zainstalowanej w Unii Europejskiej 9616 MW przypada na energetykę wiatrową. Wynika to bezpośrednio z polityki poszczególnych krajów członkowskich. W sumie w UE zainstalowano obecnie ponad 94 000 MW w elektrowniach wiatrowych. Wzrost udziału energii wytworzonej w źródłach wykorzystujących zasoby odnawialne stał się ważnym celem Unii Europejskiej, czego przejawem jest dyrektywa 2009/28/WE, która ustanowiła wszystkim krajom wiążące cele w zakresie produkcji energii ze źródeł odnawialnych do roku 2020. Także w Polsce odnotowano znaczny przyrost mocy zainstalowanej w źródłach odnawialnych. Moc zainstalowana źródeł odnawialnych wynosi obecnie ponad 3000 MW, w tym 1616 MW to źródła wiatrowe. Prognozy rozwoju sektora energetycznego przewidują dynamiczny rozwój energetyki odnawialnej, w tym także energetyki wiatrowej. Także wdrażany obecnie nowy system handlu uprawnieniami do emisji dwutlenku węgla na lata 2013-2020 będzie znacząco wpływać na energetykę odnawialną, która z założenia nie emituje gazów cieplarnianych i przez to nie będzie obciążona kosztami zakupu uprawnień do emisji CO2. Polska jest postrzegana przez inwestorów jako kraj o dużym potencjale rozwoju energetyki wiatrowej. Zapowiedziane do zainstalowania do 2020 roku ok. 7000 MW w elektrowniach wiatrowych jest możliwe do zrealizowania, jednak decydujący wpływ na rozwój całego sektora energetyki odnawialnej w Polsce mieć będzie przygotowywana obecnie ustawa o odnawialnych źródłach energii, która określi mechanizm wsparcia na kilka kolejnych lat.

LITERATURA [1] Dyrektywa 2009/28/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych zmieniająca i w następstwie uchylająca dyrektywy 2001/77/WE oraz 2003/30/WE Dziennik Urzędowy L 140/16 z dnia 5 czerwca 2009 r. [2] Global Wind Turbine Market Share Evolution. IHS Emerging Energy Research, March 2012. [3] Krajowy Plan Działań w Zakresie Energii ze Źródeł Odnawialnych. Ministerstwo Gospodarki. Warszawa 2010. [4] Paska J.: Wytwarzanie rozproszone energii elektrycznej i ciepła. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa 2010. [5] Wind in Power. 2011 European Statistics. EWEA, February 2012. WIND ENERGY IN THE EUROPEAN UNION CURRENT STATUS AND 2020 PERSPECTIVE Key words: renewable energy sources, wind power plants, electricity generation, energy policy Summary. Development of renewable energy sources is currently a crucial point in the EU energy poli-cy and Polish as well. Total the EU target for renewables is to achieve by 2020 20% of energy from renewable energy sources in final energy consumption balance as is set in 2009/29/EC Directive. Based on this Directive support schemes in particular Member States has caused dynamic development of renewable energy sources, including wind energy and new obligatory targets for 2020 are additional stimulators for development during next decade. Among others wind energy is most progressive technology. In the EU more than 94000 MW capacity of wind Power plants is installed and today very often as off-shore wind energy. Article presents policy and support schemes for wind energy development. Current status and perspective of wind energy development is depicted as well.

Józef Paska, prof. dr hab. inż., Politechnika Warszawska, Wydział Elektryczny, Instytut Elektroenergetyki Zakład Elektrowni i Gospodarki Elektroenergetycznej, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa, e-mail: Jozef.Paska@ien.pw.edu.pl Tomasz Surma, dr inż., Vestas Northern Europe/Vestas Polska Sp. z o.o., ul. Marynarska 15, 02-674 Warszawa, e-mail: tasum@vestas.com