Energia stanowi krwiobieg współczesnej gospodarki. Kryzys energetyczno-geopolityczny dobitnie podkreślił rolę energii w gospodarce i życiu codziennym. W ostatnich miesiącach słowo „blackout”, oznaczające długotrwałą przerwę w dostawach energii elektrycznej na dużym obszarze, było odmieniane przez wszystkie przypadki. Zapewnienie bezpieczeństwa dostaw energii elektrycznej i stabilnego funkcjonowania systemu elektroenergetycznego, a także ochrona klimatu to nadrzędne cele transformacji energetycznej. Od tego czy zostanie ona przeprowadzona we właściwy sposób zależy przyszłość sektora energii i całej gospodarki.
Prawidłowe funkcjonowanie Krajowego Systemu Elektroenergetycznego (KSE) jest kluczowym elementem dobrze funkcjonującej gospodarki i jednym z filarów bezpieczeństwa energetycznego kraju. KSE obejmuje w swoim zakresie obszary wytwarzania, przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej, a jego nadrzędnym celem jest zapewnienie bezpieczeństwa dostaw energii elektrycznej do odbiorców końcowych. Charakterystyka funkcjonowania systemu elektroenergetycznego w Polsce związana jest z uwarunkowaniami historycznymi i gospodarczymi, głównie z okresu II poł. XX. W związku z tym polski sektor elektroenergetyczny jest oparty na węglu kamiennym i brunatnym – węgiel odpowiada za 79% produkcji energii elektrycznej w Polsce.
Opracowanie własne na podstawie danych PSE S.A.
Odnawialne źródła energii, pomimo dynamicznego rozwoju (szczególnie instalacji fotowoltaicznych), w 2021 r. wyprodukowały jedynie 11% energii elektrycznej w Polsce. Oparcie miksu energetycznego o węgiel powoduje także, że ryzyko wzrostu cen uprawnień do emisji CO2 jak i całokształt polityki energetyczno-klimatycznej będą pogłębiały nierentowność i nieefektywność energetyki węglowej. Ponadto dekarbonizacja energetyki będzie stanowiła dla Polski szczególnie trudne wyzwanie, by do 2050 r. sektor elektroenergetyczny stał się całkowicie neutralny klimatycznie.
Wąskie gardła KSE
Proces dekarbonizacji, zaostrzanie polityki energetyczno-klimatycznej Unii Europejskiej czy kryzys energetyczno-geopolityczny powodują, że KSE stoi obecnie przed szeregiem wyzwań, które wymagają podjęcia konkretnych działań. Zasadniczym problemem jest luka inwestycyjna i wynikający z niej problem, tzw. missing capacity.
Geneza problemu jest związana z niedoborem inwestycji w duże jednostki wytwórcze w latach 1990-2010, co wraz z dominacją węgla w miksie energetycznym spowodowało, że większość bloków węglowych w Polsce jest przestarzała (rys. 2). Istotę problemu dobitnie podkreśla fakt zależności elektroenergetyki od węgla w 79% (rys. 1), co powoduje, że węglowe aktywa wytwórcze są obecnie kluczowe z punktu widzenia bezpieczeństwa dostaw energii elektrycznej.
Średni wiek bloku węglowego w Polsce wynosi aż 40 lat. Ponadto 38 bloków jest w wieku w przedziale między 41 a 50 lat, a aż 16 bloków ma więcej niż 50 lat (rys. 2). Struktura wiekowa bloków węglowych wyraźnie wskazuje, że większość z nich została wybudowana i oddana do eksploatacji w latach 1960-1980.
Z uwagi na przestarzałą technologię skutkującą wysoką emisyjnością (a w konsekwencji wysokimi opłatami za emisję CO2 i niekonkurencyjnością na rynku energii), a także poprzez niższą sprawność i potencjalnie wyższą awaryjność bloki te będą w najbliższych latach wyłączane z systemu elektroenergetycznego. Wyłączenia te będą skutkowały koniecznością uzupełnienia aktywów wytwórczych o nowe jednostki – gazowe i jądrowe. Nieuzupełnienie tych ubytków mocy może doprowadzić do spadku dostępnych mocy dyspozycyjnych
w systemie, co spowoduje powstanie problemu missing capacity czyli brakującej mocy w systemie. Wówczas zagrożone byłoby bezpieczeństwo dostaw energii elektrycznej, co
w konsekwencji mogłoby doprowadzić do blackoutu. Należy jednak podkreślić, że w przypadku zagrożenia bezpieczeństwa dostaw energii elektrycznej stosowany jest szereg środków zaradczych takich jak np. minimalizacja popytu na energię elektryczną czy awaryjny import energii z sąsiednich krajów, których zadaniem jest uchronienie systemu przed blackoutem.
Kryzys energetyczno-geopolityczny i konsekwencje inwazji Rosji na Ukrainę dobitnie pokazały jak istotne jest bezpieczeństwo energetyczne oraz dywersyfikacja kierunków dostaw surowców energetycznych. Zbytnie uzależnienie od węgla kamiennego w polskim sektorze energetycznym spowodowało, że zakończenie wwozu węgla z Rosji odbiło się na problemach z jego importem, a pochodną tej sytuacji było nieefektywne górnictwo węgla kamiennego
w Polsce oraz dotychczasowa niewystarczająca dywersyfikacja kierunków dostaw węgla do kraju. W przypadku gazu ziemnego Polska stała w dużo lepszej sytuacji niż np. Niemcy dzięki prowadzonej od wielu lat intensywnej dywersyfikacji oraz inwestycjom w nowe gazociągi przesyłowe jak np. Baltic Pipe. Trzeba jednak mieć na uwadze konieczność znacznej rozbudowy zdolności importowych gazu ziemnego do Polski w przypadku planowanego rozwoju energetyki gazowej, mającej pełnić funkcję technologii przejściowej między energetyką węglową o zeroemisyjną.
Najważniejsze elementy transformacji energetycznej w Polsce
Transformacja energetyczna w Polsce będzie składała się z 4 zasadniczych elementów związanych z technologiami energetycznymi, które będą miały istotny wpływ na funkcjonowanie KSE.
Dekarbonizacja, związana z prowadzoną polityką energetyczno-klimatyczną Polski i Unii Europejskiej, obejmie swoim zakresem wycofywanie energetyki węglowej
i zmniejszenie emisyjności sektora energetycznego. Wycofywanie bloków węglowych może zagrozić bezpieczeństwu energetycznemu jeśli nie będzie temu towarzyszyła budowa nowych jednostek wytwórczych centralnie dysponowanych (JWCD – jednostki wytwórcze centralnie dysponowane. Bloki energetyczne, których praca jest sterowana przez dyspozyturę mocy, a więc generacja energii elektrycznej z tych jednostek zależna jest od poleceń dyspozytorów, a nie od warunków meteorologicznych i hydrologicznych jak w przypadku jednostek wytwórczych niedysponowanych centralnie (nJWCD), którymi są niesterowalne odnawialne źródła energii), które jako źródła sterowalne są w stanie pracować w tzw. obciążeniu podstawowym (ang. base load), a więc mogą w sposób ciągły generować energię elektryczną niezależnie od warunków meteorologicznych i hydrologicznych, które bezpośrednio wpływają na generację energii elektrycznej przez niesterowalne odnawialne źródła energii (OZE).
Rozwój energetyki gazowej jest związany z zastępowaniem wycofywanych bloków węglowych blokami gazowymi lub gazowo-parowymi. Jego celem jest wykorzystanie gazu ziemnego jako paliwa przejściowego między węglem a OZE i technologiami niskoemisyjnymi. Zaletą energetyki gazowej jest znacznie niższa emisyjność oraz możliwość bilansowania pracy systemu elektroenergetycznego, dzięki krótkiemu czasowi uruchamiania bloków gazowych. Pozwala to na pracę w tzw. obciążeniu szczytowym i podszczytowym, a więc w godzinach największego obciążenia KSE. Jednakże energetyka gazowa powoduje także ekspozycję na ryzyko wzrostu cen gazu, które zmaterializowało się w Europie w 2022 r. Ponadto, istotna rozbudowa mocy gazowych prowadzić będzie do dynamicznego wzrostu popytu na gaz ziemny, który wymagać będzie znacznego zwiększenia importu gazu ziemnego do Polski, a także rozbudowy systemu przesyłowego, interkonektorów gazowych i infrastruktury LNG. Kryzys energetyczno-geopolityczny dobitnie pokazał istotność dywersyfikacji źródeł i kierunków dostaw gazu ziemnego, jednakże wskazał także, że energetyka gazowa jest wybitnie podatna na kryzysy związane z gazem ziemnym, zarówno geopolityczne jak i ekonomiczne.
Rozwój energetyki jądrowej będzie pochodną dynamicznej dekarbonizacji KSE, która spowoduje konieczność wyłączenia wszystkich bloków węglowych do 2049 roku. Z tego względu konieczne jest zapewnienie innych sterowalnych źródeł energii, które zdołają pokryć tę lukę. Jak wskazano w akapicie powyżej, energetyka gazowa nie jest w stanie zastąpić energetyki węglowej w stosunku 1:1 z uwagi na charakterystykę tej technologii energetycznej oraz otoczenie geopolityczno-ekonomiczne. Z tego względu energetyka jądrowa jawi się jako idealne rozwiązanie mające za zadanie zastąpienie JWCD pracujących w obciążeniu podstawowym (base load). Bezpieczeństwo dostaw paliwa jądrowego (w przypadku którego nie występuje takie ryzyko geopolityczne i ekonomiczne jak w kontekście gazu ziemnego), duża efektywność procesu konwersji energii w reaktorze, a także możliwość stabilnej generacji energii elektrycznej w jednostkach o dużej mocy zainstalowanej powodują, że technologia ta będzie kluczowym elementem funkcjonowania KSE, zwiększającym bezpieczeństwo energetyczne Polski.
Rozwój odnawialnych źródeł energii jest jednym z fundamentów transformacji energetycznej. Rola OZE w KSE zwiększa się nieustannie, pomimo bycia nJWCD, a więc technologią zależną od warunków meteorologicznych i hydrologicznych. Dynamiczny rozwój fotowoltaiki w Polsce pozwolił na zlikwidowanie problemu niewystarczającej mocy w KSE w dniach upalnych, rozwinął energetykę prosumencką i wyraźnie wpłynął na wzrost generacji z OZE na przestrzeni ostatnich lat. Niestety zatrzymanie rozwoju energetyki wiatrowej on-shore (lądowej) było skrajnie niekorzystnym rozwiązaniem spowalniającym rozwój OZE w Polsce. Obecnie przyrost mocy w fotowoltaice został spowolniony głównie przez niewystarczającą przepustowość sieci dystrybucyjnych, będącą wąskim gardłem, które coraz częściej uniemożliwia przyłączanie nowych inwestycji OZE do sieci. Planowana budowa elektrowni wiatrowych off-shore na Morzu Bałtyckim, których moc zainstalowana ma wynieść 11 GW do 2040 r., będzie stanowiła istotny element transformacji energetycznej i zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego. Duża wietrzność występująca na szelfie Morza Bałtyckiego zapewni relatywnie stabilne i efektywne dostawy energii elektrycznej do systemu, zmniejszając przy tym konieczność generacji ze źródeł konwencjonalnych.
Czy transformacja energetyczna może stanowić szansę?
Transformacja energetyczna w Polsce objawia się w postaci szeregu wyzwań stojących przed sektorem elektroenergetycznym. Konieczność przeprowadzenia dekarbonizacji, budowy nowych jednostek w związku z występującą luką inwestycyjną a także skoncentrowanie się na zapewnieniu bezpieczeństwa energetycznego w realiach kryzysu energetyczno-geopolitycznego w Europie czynią z transformacji długotrwały i skomplikowany proces, od którego powodzenia zależeć będzie funkcjonowanie gospodarki. Dywersyfikacja miksu energetycznego, wykorzystywanie technologii energetycznych nisko- i zeroemisyjnych oraz konsekwentne realizowanie polityki energetyczno-klimatycznej spowodują, że transformacja nie będzie jedynie źródłem ryzyka, ale także szansą na dynamiczny rozwój nie tylko dla sektora energetycznego, ale dla całej gospodarki. Inwestycje energetyczne będą napędzały rozwój gospodarczy, zwiększą bezpieczeństwo energetyczne i zależność od paliw kopalnych, a spadek emisyjności wpłynie pozytywnie na klimat i środowisko. W obecnej sytuacji odejście od transformacji energetycznej już nie jest możliwe, gdyż zaniechania w jej realizacji mogą
w dłuższej perspektywie wygenerować znacznie wyższe koszty.
Bartosz Sobik
