• Partner główny
    Logo Orlen

Elektroenergetyka

Umarł węgiel, niech żyje... no właśnie, co? [ANALIZA]

Fot. Pixabay
Fot. Pixabay

Polska stanęła przed koniecznością przeprowadzenia kompleksowej transformacji energetycznej, polegającej de facto na budowie drugiego, niskoemisyjnego systemu elektroenergetycznego. Perspektywa ta rodzi jednak pytanie: czym zastąpić dominujący w polskim miksie węgiel?

Czas dominacji węgla w polskiej energetyce dobiega końca. Wynika to nie tylko z presji tworzonej przez europejską politykę klimatyczną, ale również z przyczyn ekonomiczno-technicznych. Polskie kopalnie węgla kamiennego, będące bazą surowcową, nie są w stanie pokryć krajowego zapotrzebowania, w dodatku w większości (poza wyjątkami pokroju Bogdanki) wydobywają niekonkurencyjny surowiec o słabej jakości. Przekłada się to na wysokie koszty generacji energii elektrycznej, które i tak podbijane są przez system handlu emisjami. Z kolei duża część parku polskich elektrowni węglowych, wyposażonych na ogół w bloki 200 MW, zbliża się do kresu swej żywotności, tj. dochodzi wiekiem do projektowej granicy czasowej.

Tymczasem, polska energetyka wciąż w przeważającej części opiera się właśnie na węglu (kamiennym i brunatnym). Z ogółu mocy zainstalowanych w polskim systemie elektroenergetycznym (ok. 50 GW) aż 31 GW stanowią jednostki zasilane tymi dwoma paliwami. Ze źródeł węglowych podchodzi ponad 70% generowanej w Polsce energii elektrycznej.

Taka sytuacja stwarza konieczność głębokiej transformacji polskiej energetyki w kierunku nowych, znacznie mniej emisyjnych, a przy tym ekonomicznie opłacalnych mocy. Skala wyzwań wskazuje, że celem jest w zasadzie budowa drugiego, równoległego systemu, który pozwoli zasilić gospodarkę w ramach unijnej polityki klimatycznej. Równolegle należy wygaszać jednostki węglowe. Cały proces powinien odbywać się na tyle sprawnie, by nie wystąpiło zagrożenie dla bezpieczeństwa energetycznego kraju.

Pozostaje jednak pytanie: czym zastąpić tę węglową monokulturę, jaką widać w polskim miksie energetycznym? Odpowiedź na nie jest złożona.

Przede wszystkim, zauważyć należy, że moce węglowe – przy całym swoim braku zbilansowania środowiskowego – to moce stabilne. Generują one energię elektryczną bez względu na porę dnia czy warunki atmosferyczne. Są sterowalne. Stanowią więc kontrolowalny fundament systemu. Ich wygaszenie będzie się wiązało z powstaniem bardzo zauważalnej luki (zwłaszcza biorąc pod uwagę polskie uwarunkowania). Dlatego też węgiel należy zastąpić – w dużej mierze – również stabilnym mocami.

Biorąc pod uwagę rygory stawiane nowym jednostkom przez unijną politykę klimatyczną, paleta możliwości zawęża się do energetyki gazowej lub jądrowej.

W przypadku tej pierwszej trzeba brać pod uwagę, że opiera się ona na paliwie kopalnym – gaz ziemny jest o ok. 50% mniej emisyjny od węgla, ale wciąż w porównaniu do atomu czy źródeł odnawialnych jest surowcem szalenie emisyjnym. Co więcej, Polska nie jest w stanie samodzielnie zaspokoić własnych potrzeb gazowych – wydobywa bowiem zbyt mało błękitnego paliwa w stosunku do konsumpcji (krajowe wydobycie to ok. 4 mld metrów sześciennych rocznie, a zużycie – ok. 18 mld metrów sześciennych). Dlatego też znaczne pogłębienie zapotrzebowania na gaz to de facto uzależnienie Polski od zewnętrznych dostawców – co w przypadku Europy Środkowej wiąże się z narażeniem na ryzyko importu niepewnego politycznie gazu z Rosji. Warto w tym momencie zaznaczyć, że elektrownia gazowa o mocy 1 GW zużywa ok. miliarda metrów sześciennych paliwa rocznie. Choć polskie władze intensywnie rozbudowują możliwości zdywersyfikowanego importu gazu (np. za pośrednictwem infrastruktury do odbioru LNG czy Baltic Pipe), a nawet krajowe źródła jego pozyskiwania (np. z biomasy w formie biometanu), to jednak „naturalny” wzrost konsumpcji tego paliwa związany ze wzrostem gospodarczym oraz takimi programami, jak inicjatywy w zakresie wymiany przydomowych źródeł ciepła czy plan gazyfikacji Polski znacznie uszczuplają nadwyżkę błękitnego paliwa, którą można przeznaczyć na cele energetyczne.

Jeśli zaś chodzi o energetykę jądrową, to cechuje ją jeden, kolosalny atut – jest ona stabilnym i praktycznie bezemisyjnym źródłem energii. Oznacza to, że może ona z powodzeniem zastąpić węgiel spełniając zarówno kryteria bezpieczeństwa energetycznego, jak i wymogi klimatyczne. Jednakże, atom cechuje też wysoka cena inwestycji w nowe jednostki, długi czas budowy elektrowni oraz coraz mniej sprzyjające otoczenie regulacyjne w ramach UE. Pewnym rozwiązaniem części tych problemów mogą być małe reaktory jądrowe (Small Modular Reactor, SMR), które przyciągnęły już uwagę niektórych przedsiębiorców. Póki co są to jednak projekty istniejące wyłącznie na papierze – choć nie można odmówić obiecujących perspektyw, jakie kreśli ta technologia.

Według Polskiego Programu Energetyki Jądrowej pierwszy blok jądrowy nad Wisłą ruszyć ma w 2033 roku. Docelowo powstać ma 6-9 GW w atomie. Do tego czasu potrzeba będzie jednak szeregu inwestycji w moce, by z jednej strony zastępować węgiel, a z drugiej pokrywać wciąż rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną (Polska od 2016 roku jest importerem netto).

Pozostałą do wypełnienia lukę załatać można technologiami odnawialnymi. Ich zaletami są szybki czas budowy, spadająca stale cena, wsparcie ze strony mechanizmów legislacyjnych UE, praktyczna bezemisyjność, a wadą – niesterowalność. Najpopularniejsze OZE (czyli energetyka wiatrowa i słoneczna) pracują w sposób uzależniony od warunków pogodowych, które można przewidywać, ale których nie można kontrolować. Przekłada się to na względnie niski współczynnik wykorzystania tych mocy (tzw. capacity factor) i oznacza konieczność utrzymywania w rezerwie pewnych dodatkowych źródeł, mogących w razie czego uzupełnić braki generacyjne.

Rozwiązaniem problemu niesterowalności OZE mają być magazyny energii. Te jednak wciąż nie posiadają dostatecznie dużej pojemności, by pozwolić na budowę systemu opartego wyłącznie na źródłach odnawialnych. Największe dostępne magazyny energii dysponują pojemnością ok. 1,2 GWh – tyle wystarczy, by zasilić Warszawę i przyległości przez ok. godzinę.

Biorąc powyższe uwarunkowania pod uwagę, postawić można następującą diagnozę: Polska będzie potrzebowała sięgnąć po wszystkie powyższe rozwiązania i stworzyć z nich kompletną i kompleksową odpowiedź na problem zastępowania źródeł węglowych. Tylko odpowiednie zbilansowanie wszystkich dostępnych technologii generacyjnych umożliwi sprawne, bezpieczne i zbilansowane ekonomicznie przechodzenie na energetykę niskoemisyjną.

Komentarze