Raport energiczni mix_energetyczny (1) (2)

Model Energii

Rozproszonej

w Polsce:

możliwe

zastosowania

oraz analiza

opłacalności.

Raport Końcowy

Inspiring Solutions Academy

Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

Kamil

Pruchnik

Szkoła

Główna

Handlowa

Finanse

Łukasz

Fidurski

Politechnika

Warszawska

Elektrotechnika

Mateusz

Szetela

Szkoła

Główna

Handlowa

Ekonomia

* Źródło: Internet


1

2

3

4

5

Wstęp

Przyszłość sektora energetycznego UE

Wyzwania energetyczne w Polsce do roku 2030

Energetyka Rozproszona

Implementacja energetyki rozproszonej – symulacje

Spis treści

6 Model Input-Output

7 Hybrytoza

8 Podsumowanie & Rekomendacje

9 Bibliografia


Wstęp

Jak wygląda sytuacja w sektorze

energetycznym w Polsce?

Polska energetyka cierpi na chroniczne braki

inwestycyjne. Obecne potrzeby inwestycyjne w

polskim sektorze energetycznym wynoszą ok. 100

mld euro do 2030 roku. Z tej kwoty 5 mld euro to

inwestycje w linie przesyłowe, 20 mld euro w linie

dystrybucyjne, a cała reszta w tworzenie nowych

mocy produkcyjnych – bazujących zarówno na

źródłach odnawialnych i nieodnawialnych.

Jeżeli Polska będzie miała się wywiązać ze

zobowiązań unijnych, to wówczas pierwsze

blackouty pojawią się w 2016 r. To właśnie wtedy

Polski rząd, zamknie bloki o łącznej mocy 5 tys.

Megawatów (na podstawie wynegocjowanej

derogacji). Te elektrownie miały być zamknięte już

w 2008 r., jednak udało się to przesunąć w czasie.

Obecnie rząd szuka rozwiązania, które pozwoli

mu zamknąć bilans energetyczny.

Media zdominowały informacje o czterech

wyjściach z tego problemu:

Pierwszym jest postawienie elektrowni atomowej,

która miałaby uchronić kraj przed przerwami w

dostawie prądu.

Drugim jest budowanie nowych bloków

energetycznych tzw. konwencjonalnych czyli

kolejne elektrownie węglowe lub gazowe.

Trzecim jest import energii z zagranicy (np. z

krajów wschodnio-europejskich, które produkują

tani prąd, gdyż nie obejmują ich takie limity emisji

CO2 jak Polski).

Wreszcie, czwartym, ostatnim pomysłem jest

uniezależnienie Polski energetycznie za pomocą

energii z gazu łupkowego.

Jak zostało to zaprezentowane dalej w raporcie,

żadna z tych propozycji nie jest optymalna, gdyż:

• wymaga olbrzymich nakładów inwestycyjnych,

• na skutki rozwiązań należy czekać długi czas.

W efekcie, ani jedno z czterech podanych

pomysłów, nie rozwiązuje zagrożenia w postaci

blackoutów w 2016 r.

Zielona droga

Alternatywną drogą, jest wykorzystanie możliwości

płynących z energetyki rozproszonej

zaprezentowane w raporcie.

Do zalet tego rozwiązania można zaliczyć:

• wykorzystanie OZE (czyli redukcja emisji),

• budowanie niezależności energetycznej kraju od

eksporterów surowców energetycznych

• niższe nakłady inwestycyjne,

• szybsze skutki działania.

W Wielkiej Brytanii uruchomiono w kwietniu

2010 r. nową strategię energetyczną, na mocy której

każdy brytyjski dom miałby posiadać własną

instalację energetyczną na dachu.

Do tej pory udało się uruchomić ok. 200 tys. takich

instalacji. Planowo rząd brytyjski chce mieć 8 mln

takich instalacji, które będą miały moc 40 tys.

megawatów (w Polsce całość zainstalowanych mocy

to mniej niż 35 tys. megawatów) i wyprodukują 30

mln MWh.

Ta energia jest niemal pozbawiona strat na przesyle,

gdyż zasila ona energetycznie głównie dom

właściciela instalacji. Nowy sektor wytworzy ok.

100 tys. nowych miejsc pracy.

Dwa słowa wstępu o

energetyce i raporcie

Misja

Celem poniższego raportu, jest dokonanie analizy

opłacalności uruchomienia podobnego rozwiązania

jak brytyjskiego w Polsce. Wierzymy, że w Polsce

drzemie olbrzymi, niewykorzystany potencjał

energetyczny.

Konstrukcja raportu

Raport rozpoczyna się od przedstawienia

obecnej sytuacji energetycznej w UE.

Przytoczone są najważniejsze decyzje wspólnoty

dotyczące przyszłości sektora energetycznego oraz

kierunki rozwoju.

W kolejnej części, zaprezentowana jest dzisiejsza

kondycja sektora energetycznego w Polsce.

Wypunktowane są wyzwania oraz zagrożenia dla

polskiej energetyki oraz realny wpływ przepisów

unijnych. Podana jest również prognoza dot. ceny

za prąd elektryczny.

Po tych dwóch częściach opisujących sytuacje z

makroekonomicznego punktu widzenia,

przybliżona zostaje idea energetyki rozproszonej.

Następnie szczegółowo zostanie opisana strategia

MIX’u energetycznego, polegającego na użyciu

modelu energetyki rozproszonej (MER).

Zaprezentowane są szczegółowe rozwiązania

technologiczne hybrydy energetycznej dla

gospodarstw domowych. Ta część została

zakończona symulacją skutków implementacji

strategii MIX’u energetycznego dla trzech

podstawowych scenariuszy (optymistyczny,

realistyczny oraz psymistyczny).

Na podstawie wyników symulacji uruchomienia

strategii MIX’u w Polsce zaprognozowany został

wpływ tej strategii na całość gospodarki do

2020 r. za pomocą modelu Input-Output (symulacja

również przeprowadzona w 3 scenariuszach).


Wstęp

W oparciu o wcześniejsze analizy oraz symulacje,

zaprezentowany został również koncepcyjny

projekt urządzenia pt. Hybrytoza, czyli proste

rozwiązanie technologiczne, za pomocą którego

każde gospodarstwo w Polsce może wykorzystywać

energię rozproszoną.

Ostatnią częścią raportu jest podsumowanie całej

analizy oraz wypisanie rekomendacji. Mamy

nadzieję, że raport został napisany w przejrzysty

sposób i rzuca nowe światło na wyzwania

energetyczne Polski jak i prezentuje nowoczesne

rozwiązanie problemu.

„Energiczni”

Nasz zespół składa się z trzech osób, studiujących

różne kierunki. Posiadamy inne bagaże

doświadczenia zarówno akademickiego (w skład

zespołu wchodzi student ekonomii, energetyki oraz

finansów) jak i zawodowe.

To właśnie ten mix różnych doświadczeń oraz

perspektyw skutkował stworzeniem strategii

MIX’u, zaprezentowanej w raporcie.

Kamil Pruchnik

([email protected])

Łukasz Fidurski

([email protected])

Mateusz Szetela

([email protected])



Przyszłość sektora

energetycznego UE

Ogólna charakterystyka sektora

Kraje UE są w 50% zależne od importu surowców

energetycznych. W 2030 roku zależność ta może

wzrosnąć nawet do 70% za sprawą ciągłego

wzrostu zapotrzebowania na energię (przy braku

inwestycji w niezależne moce energetyczne w UE).

Dlatego obecna struktura europejskiego sektora

energetycznego ulegnie w kolejnych latach

przekształceniom w wyniku budowy wspólnego

rynku energii UE. Głównym celem jest wzrost

konkurencji i bezpieczeństwa.

Do najważniejszych ustaleń unijnych zaliczyć należy

„Pakiet 3x20”, „Mapę 2050” oraz ustalenia

dotyczące powstania wspólnego rynku

energetycznego w UE do 2015 roku.

Budowa wspólnego rynku UE

Od 2015 roku żaden kraj nie może być izolowany

od europejskiej sieci przesyłu gazu i elektryczności.

Podstawą bezpieczeństwa energetycznego UE

stanowić będą nowe trasy przesyłu, interkonektory

oraz alternatywne surowce, źródła i trasy dostaw.

KE oszacowała potrzeby zainwestowania w sieci

przesyłowe w UE na 200 mld euro do 2020 roku.

Ciężar największych wydatków spadnie na firmy

energetyczne. Stworzenie wewnętrznego rynku

energii może doprowadzić do obniżenia cen energii

elektrycznej oraz podniesienia jakości

świadczonych usług.

Przede wszystkim jednak zmiany te mają pośrednio

doprowadzić do uzyskanie niezależności

energetycznej UE.

Pakiet 3x20

Na szczycie Rady Europejskiej 8-9 marca 2007

przyjęto Plan Działań integrujący politykę

klimatyczną i energetyczną UE, aby ograniczyć

wzrost średniej globalnej temperatury oraz

zmniejszyć zagrożenie wzrostem cen i ograniczoną

dostępnością ropy i gazu. Do najważniejszy ustaleń

zaliczyć należy:

Prognozowanym skutkiem implementacji „Pakietu

3x20” w skali całej UE jest:

• Zmniejszenie o 600-900 milionów ton emisji

gazów cieplarnianych,

• Utworzenia dodatkowych 530 000

pełnoetatowych miejsc pracy,

• Oszczędności 200 Mtoe (równowartość 55 mld

EUR) dla gospodarki europejskiej dzięki

zmniejszeniu importu energii do UE,

• Spadek kosztów pozyskania energii z systemów

fotowoltaicznych, technologii słonecznych oraz

energii pływów i fal

Zmiany w sektorze

energetycznym UE

-20% Zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych do 2020 co najmniej o 20% w porównaniu do

1990

-20% Powiększenie udziału energii produkowanej z

OZE do 20% całkowitego użycia

energii średnio w UE w 2020

-20% Racjonalizacja wykorzystania energii oraz w konsekwencji

ograniczenie jej zużycia o 20%



energetycznego UE

Nowe inwestycje

Z uwagi na prowadzoną politykę europejski sektor

energetyki odchodzi od energii ze źródeł

konwencjonalnych w kierunku OZE. Powyższą

tezę potwierdzają dane za 2011rok. Pod względem

zainstalowanej mocy wytwórczej aż 30GW (70%)

pochodziło ze źródeł odnawialnych.

W tym dominującym źródłem jest fotowoltaika z

łączną mocą zainstalowaną w 2011 wynoszącą

21GW. Stanowiło to aż 47% całkowitej mocy

zainstalowanej. Na drugim miejscu, są elektrownie

gazowe 21,6% (9,72 GW) oraz elektrownie

wiatrowe 21,4% (9,61 GW).

Zdecydowana przewaga, bo aż 96% mocy

zainstalowanej źródeł energii odnawialnych

powstało w systemach fotowoltaicznych

wiatrowych i gazowych. Pokazuje to, że właśnie te

technologie cechują się największą opłacalnością i

możliwościami rozwoju.

W 2000 r. moc nowo zainstalowanych źródeł

odnawialnych wynosiła 3,5GW, a w ciągu 11 lat ich

moc zwiększyła się dziesięciokrotnie (32GW).

Także całkowity udział źródeł odnawialnych

zwiększył się z 20,7% w 2000 r. do 23,3% w

2011 r. Już teraz można powiedzieć, że

fotowoltaika przeżywa ogromny rozwój w Europie.

W 2011 znacznie zmniejszyła się moc elektrowni

atomowych (o 6,3GW). Podobnie stało się z

elektrowniami na olej. Przybyło jednak mocy

wytwarzanych w tradycyjnych elektrowniach

węglowych.

Znacząco wzrósł udział fotowoltaiki w mix’ie

energetycznym, z praktycznie nieistniejącego w

2000 roku (188MW) do 5% ogólnej mocy w UE w

2011 roku (46,3 GW). Przy tak szybkim wzroście

udziału energetyki odnawialnej, możliwe stanie się

zredukowanie emisji CO2, poprzez stopniowe

zastępowanie konwencjonalnych źródeł energii

źródłami odnawialnymi (głównie PV i wiatr).

Europa stawia na

energię odnawialną

1% 1% 2% 5%

1%

21%

22%

47%

Nuclear

Large Hydro

Fuel Oil

Coal

CSP

Wind

Gas

PV

Udział nowopowstałych bloków

energetycznych

21000

9718 9616

2147 700 606 472 331 234 690 32 9 5 0

-834 -215 -840 -1147 -22

-6253

-60

New Capacity Decommissioned

Nowo zainstalowane oraz wyłączane moce

(MW, łącznie 35,468)

PV

Gas

Win

d

Co

al

Fuel O

il

Large H

ydro

CSP

Nuclear

Bio

mass

Waste

Geo

therm

al

Sm

all Hyd

ro

Ocean



energetycznego UE

Przyrost mocy od 2000 roku nastąpił w

elektrowniach gazowych (116GW), wiatrowych

(84,2 GW) i fotowoltaicznych (47,7 GW). Z kolei

widać znaczny spadek w elektrowniach nuklearnych

(14,2 GW) i węglowych (10,3 GW). Inne źródła

nieznacznie się rozwinęły, jednak pozostają daleko

za energią słoneczną i wiatrową.

Widać, że w XXI wieku energia będzie pochodzić

w coraz większej części ze źródeł odnawialnych.

Warto o tym pomyśleć w chwili, gdy w Polsce

powstają plany budowy elektrowni atomowych czy

opalanych biomasą.

Niemcy prekursorem zmian

Po katastrofie w japońskiej elektrowni jądrowej

Fukushima w 2011 roku, rząd Angeli Merkel

dokonał zwrotu w swej polityce energetycznej,

zapowiadając stopniowe wyłączenie 17 elektrowni

atomowych do 2022 roku oraz szybszy rozwój

energetyki opartej na źródłach odnawialnych.

Obecnie (2012) udział energii atomowej w bilansie

produkcji energii elektrycznej w Niemczech to ok.

26%. Jednocześnie, OZE w 2010 dostarczyły w

tym kraju ok. 17% energii elektrycznej.

Plany przestawienia się na energię odnawialną,

nazwane "rewolucją" bądź "przełomem"

energetycznym (niem. Energiewende), są jednym z

najważniejszych zamierzeń Niemiec na najbliższe

dziesięciolecia.

Do końca roku Niemcy chcą również wypracować

plan budowy 4 tys. km nowych sieci przesyłowych.

Zamierzenia dotyczące rozbudowy sieci mają się

zazębiać z planami budowy nowych elektrowni.

Łącznie, koszty rozbudowy infrastruktury

szacowane są na ponad 150 mld euro w najbliższej

dekadzie.

Mix Energetyczny EU 2000

12%

16%

22%

28%

0%

1% 1% 2%

Fuel Oil

Gas

Nuclear

Coal

PV

Biomass

Small Hydro

Wind

Mix Energetyczny EU 2011

6%

23%

14%

26%

5%

1%

1%

10% Fuel Oil

Gas

Nuclear

Coal

PV

Biomass

Small Hydro

Wind


Wyzwania energetyczne w

Polsce do roku 2030

Historia energetyki w Polsce

Opisane w poprzedni rozdziale zmiany w UE mogą

istotnie wpłynąć na strukturę rynku energii w

Polsce. Do tej pory konsolidacja polskiego sektora

energetycznego przebiegała ze znacznym

opóźnieniem w stosunku do krajów Europy

Zachodniej.

W latach 90tych doprowadzono do pierwszej

rewolucji energetycznej w Polsce. W jej wyniku

miał miejsce początek funkcjonowania

konkurencyjności rynku energii elektrycznej.

Dokonano podziału rynku na sektory: wytwarzania,

przesyłu, dystrybucji i obrotu. Uruchomiono

również liberalizację rynku i procesy

prywatyzacyjne.

Drugą rewolucję rozpoczęto wraz z nowym

stuleciem i dotyczyła programu dla

elektroenergetyki. To właśnie wówczas

uruchomiono procesy konsolidacyjne i powstanie

zintegrowanych pionowo przedsiębiorstw

energetycznych.

Przyczyną konsolidacji było zwiększenie potencjału

inwestycyjnego podmiotów. Decyzje te były podjęte

z około dziesięcioletnim opóźnieniem w stosunku

do innych krajów UE.

Trzecią rewolucję energetyczną w Polsce

uruchomią „Pakiet 3x20” oraz „Mapa 2050”, które

narzucają ambitne wymagania dla całego sektora.

Otwartą kwestią zostaje kierunek i sposób

spełnienia wymagań prawnych – czy to za pomocą

energetyki atomowej, konwencjonalnej (węgiel oraz

gaz) czy OZE.

Energetyczna

rewolucja

Energetyka w Polsce a w UE

Polska jest szóstym największym producentem

energii elektrycznej w UE (patrz tabela poniżej).

W porównaniu z UE Polski rynek charakteryzuje

się dwoma różnicami. Po pierwsze, w porównaniu

do np. Francji czy Niemiec, Polska na niespotykaną

skalę uzależniona jest od jednego surowca – węgla,

z którego produkujemy 90% energii. Według

obecnych szacunków, uzależnienie od tego surowca

będzie maleć, jednak nadal w 2030 roku energie

pozyskiwana z węgla będzie stanowić ponad 50%

całej produkowanej energii (patrz poniżej).

639,1 574,4

390 317,9 310,1

154,6 149,3

Państwa UE produkujące najwięcej energii

elektrycznej w 2008 roku (wolumen - TWh)

0

50

100

150

200

2006 2010 2015 2020 2025 2030

Odpady

Energia odnawialna

Paliwo jądrowe

Produkty naftowe

Gaz ziemny

Wębiel brunatny

Węgiel kamienny

TwH

Prognozy produkcji energii elektrycznej

według paliw

Węgiel

Brunatny



Polsce do roku 2030

Wartość wskaźnika poniżej 0,10 wskazuje na brak

koncentracji, od 0,10 do 0,18 wskazuje na

umiarkowanie wysoką koncentrację, zaś powyżej

0,18 wskazuje na bardzo wysoką koncentrację.

W Polsce wartość wskaźnika HH wynosi 0,21, co

oznacza bardzo wysoką koncentrację.

Kluczowe przyczyny braku konkurencyjności

polskiego rynku to:

• Brak precyzyjnych kryteriów uznawania

zawartych kontraktów na dostawę energii

elektrycznej za możliwe do wykonania biorąc

pod uwagę warunki techniczne,

• Brak mechanizmu umożliwiającego

przekazywanie informacji o obowiązującej cenie,

która byłaby wyznacznikiem dla zawieranych

umów na rynku.

Polska a „Pakiet 3x20”

Polsce udało się wynegocjować nieco lżejsze

wymagania dotyczące pakietu 3x20%. Redukcja

gazów cieplarnianych ma wynieść 15% w

porównaniu do 20% dla pozostałych krajów

europejskich (patrz tabela na kolejnej stronie).

Obniżenie emisji CO2 o 15% w porównaniu do

1990 roku oznacza redukcję emisji o 60 mln ton

CO2. Zwiększenie efektywności energetycznie

oznacza oszczędności w wysokości 96 TWh.

Z kolei inwestycje w OZE do uzyskania progu 20%

całkowitej energii elektrycznej produkowanej

oznaczają inwestycje w nowe moce energetyczne o

sile 180 TWH.

Mimo wszystko, uruchomienie pakietu będzie

miało silny negatywny skutek na wzrost

gospodarczy oraz sam sektor energetyczny

spowodowany skokowym wzrostem ceny za energię

elektryczną.

Drugą jest izolacja energetyczna kraju od UE.

W porównaniu do Niemiec czy Francji, Polska jest

„samotną wyspą” . Całkowite zdolności połączeń z

Niemcami, Czechami oraz Słowacją nie

przekraczają 10 proc. mocy zainstalowanych w

krajowym systemie energetycznym.

Konkurencja na rynku energetycznym

Zdaniem URE Polski sektor energetyczny wciąż nie

spełnia wymogów rynku konkurencyjnego.

Obecnie ponad 40% produkowanej energii jest

przez PGE (patrz tabela poniżej).

Statystyki dotyczące sprzedaży energii również

sugerują, iż sektor energetyczny w Polsce jest daleki

od wolnorynkowego. Trzech największych graczy z

udziałem przeszło 70% ma znaczący wpływ na

kształtowanie się ceny energii.

Wskaźnik Herfindahla-Hirschmana (HH) jest

najczęściej stosowaną miarą koncentracji na rynku

energii elektrycznej. Definiowany jest on

jako suma kwadratów udziałów rynkowych.

Wskaźnik ów przyjmuje wartości z przedziału

(1/n;1), przy czym im wyższa jego wartość, tym

silniejsza koncentracja.

40%

15% 12% 8% 7% 4% 2% 12%

Najwięksi producenci energii w Polce

Udział w rynku w 2009 r.

Koncentracja sprzedaży energii

Współczynnik HH 0.21

Udział 3 największych podmiotów w

sprzedaży 71%



Polsce do roku 2030

wiatrowych. Katowicki koncern Tauron planuje

do 2016 roku wyłączenia w sumie aż 1770 MW

mocy w swoich elektrowniach. Dziura w bilansie

energetyczny spowoduje blackouty na krajową skalę.

Polski rząd zobowiązał się przy wynegocjowanej

derogacji, że zamknie bloki o łącznej mocy 5 tys.

megawatów. Te elektrownie miały być zamknięte

już w 2008 r., jednak udało się to przesunąć w

czasie.

Jak wspomniano wcześniej, tej energii nie można

pozyskać importując ją z zagranicy – system

przesyłowy w Polsce jest ograniczony i nie

„podłączony” z resztą EU tak aby zagwarantować

zbudowanie na czas „mostu energetycznego”.

Wprawdzie, obecnie toczone są prace na takim

połączeniem z Litwa (projekt ma pochłonąć prawie

3 mld PLN) i być ukończony przed 2016 rokiem.

Jednak konieczne jest szukanie rozwiązania, które

umożliwi zamknąć bilans energetyczny oraz

utrzymać względną niezależność energetyczna od

zewnętrznych dostawców.

Nie uda się również zamknąć bilansu poprzez

inwestycje w nowe bloki węglowe – budowa takich

zajmuje około 5 lat .W Polsce brakuje również

obecnie podmiotów, które miałyby możliwości

finansowe oraz budowlane na stworzenie nowych

bloków węglowych. Ponadto, kolejne elektrownie

węglowe to zwiększanie emisji CO2 oraz płacenie

wysokich kar Unii Europejskiej.

W przypadku budowy elektrowni atomowej -

technicznie możliwe jest uruchomienie takiej

elektrowni pod koniec 2024 r. Jest to prawie 10 lat

po tym, gdy w Polsce pojawią się przerwy w

dostawie prądu, dlatego energia jądrowa nie

rozwiąże problemów energetycznych na najbliższe

4 lata. Dodatkowo w celu oceny, czy faktycznie ona

powstanie, należy dokonać analizy nie tylko

technologicznej, społecznej czy politycznej, ale

przede wszystkim biznesowej. Polskiego rządu nie

stać na sfinansowanie tak drogiego przedsięwzięcia.

Propozycje KE będą skutkować spadkiem popytu

na energię elektryczną, podniosą również ryzyko

inwestycyjne oraz regulacyjne. Najprawdopodobniej

doprowadzą do konsolidacji sektora w skali UE

której beneficjentami będą przede wszystkim

europejscy potentaci (z Francji i Niemiec).

Wyzwania energetyczne – blackouty w 2016

Według wyliczeń Rady Narodowego Programu

Redukcji Emisji 40% bloków energetycznych ma

ponad 40 lat. Stopa dekapitalizacji polskich

elektrowni wynosi ponad 70%. W ciągu ostatnich

20 latach nie dokonano niezbędnych inwestycji w

infrastrukturę energetyczną.

W 2016 roku Polsce zabraknie od 2 000 MW do

6 000 MW. Przykładowo, do 2015 roku PGE

wyłączy kilka bloków, w tym 205 MW

w Elektrowni Dolna Odra oraz 412 MW

w Turowie. Do tego czasu nie ruszy jeszcze żaden

z planowanych nowych dużych bloków

energetycznych. PGE liczy więc, że uda jej się

pozyskać 1000 MW z lądowych elektrowni

-20% Zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych do 2020 w porównaniu do 1990 o

15%

-20% Powiększenie udziału energii produkowanej z

OZE do 20% całkowitego użycia energii średnio w

UE w 2020

-20% Racjonalizacja wykorzystania energii oraz

w konsekwencji ograniczenie zużycia o

20%

60 mln ton CO2

96 TWh

180 TWh

Jeżeli prywatni inwestorzy stwierdzą, że

uruchomienie takiej siłowni jest nieopłacalne,

wówczas energetyki jądrowej w Polsce po prostu

nie będzie.

Polski plan Marshalla dla sektora

energetycznego

Rada Narodowego Programu Redukcji Emisji

podała, iż potrzeby inwestycyjne w Polsce wynoszą

przeszło 100 mld euro. Szczegółowy podział kwot

jest zaprezentowany poniżej:

Polski sektor jest zbyt mały aby w normalny sposób

(budując duże nowe bloki) sprostać wyzwaniom

inwestycyjnym. Jednocześnie, z powodu:

• Małej liczba faktycznych dostawców energii

(oligopolistyczny rynek),

• Unikatowego, homogenicznego produktu,

• Silnych bariery wejścia na rynek (np. polityczne,

prawne, finansowe),

• Wysokiego opodatkowania sektora,

• Regulowanej ceny energii dla odbiorców

indywidualnych.

Szanse na znalezienie inwestora strategicznego lub

branżowego, który przyjmie na swoje braki potężne

obciążenie inwestycyjne, są małe.



Polsce do roku 2030

Wzrost cen energii elektrycznej

Ceny energii elektrycznej w Polsce są jednymi z

najwyższych w Europie (22,03 euro/kWh).

Droższy prąd jest tylko na Węgrzech (24,26

euro/kWh). Najtańszy prąd jest w Grecji, Finlandii

i Francji. Polacy za kwartalne zużycie płacą 12

złotych więcej niż Niemiec i 24 złote więcej niż

Czech. Na wysokie ceny prądu w Polsce wpływa

najwyższy podatek od cen energii elektrycznej w

regionie (22%) najniższy jest na Łotwie (9%).

Mimo, że odbiorcy w Polsce płacą za energię więcej

niż konsumenci w innych państwach UE, dalszy

wzrost cen jest nieunikniony. Wzrost będzie

wynikiem kilku składowych.

Pierwszą będą wzrastające ceny surowców

energetycznych na świecie. Do 2030 planowany

wzrost cen węgla wyniesie 35% (wariant

optymistyczny) Od 2020 ceny węgla zaczną

gwałtownie rosnąć z powodu niekontrolowanego

wzrostu popytu na energię w skali globalnej

(wariant pesymistyczny). Możliwe skoki cenowe

węgla takie jak ropy w latach 70’tych.

Drugą składową jest wzrost cen emisji CO2

narzucony przez UE. Obecnie cena uprawnień

kosztuje 10,6 zł. Ponieważ w ramach polityki UE

emisja CO2 ma być zmniejszona o 20% do

2020 ilość uprawnień ma spadać o 1,74% rocznie

od 2013 do 2020. Szacowany wzrost ceny energii z

powodu zakupu uprawnień wynosi ok. 57%.

17 17

9

22

16 17

Czechy Litwa Łotwa Polska Słowacja Węgry

Opodatkowanie energii w Polsce i regionie [%]

Potrzeby inwestycyjne

Nowe linie przesyłowe 5 mld EUR

Linie dystrybucyjne 20 mld EUR

Inwestycje w nowe moce

produkcyjne 75 mld EUR

Trzecią są koszty inwestycyjne w nowe bloki

energetyczne. Odbiją się one na cenie energii –

inwestorzy branżowi, licząc na zwrot z inwestycji,

będą dążyć do poniesienia ceny za prąd. Szacuje się,

iż oznaczać to będzie wzrost o ok. 20% ceny

elektrycznej.

Ostatnią składową wzrostu ceny elektrycznej

jest uwolnienie tej ceny. URE nadal reguluje

ceny energii. Obecnie ustawiona maksymalna

cena powoduje straty dla firm energetycznych

(PGE 400m, Tauron 160m, Enea 160m, Energa

200m zł). Rekompensują straty podnosząc ceny

dla firm (w 2009 o 100%).



Polsce do roku 2030

Zdefiniowanie całości problemu

Polska potrzebuje rozwiązania, które nie tylko

pozwoli na chwilowe zaspokojenie potrzeb budżetu

energetycznego w 2016 roku. Idealne rozwiązanie

zrealizuje cele zaprezentowane poniżej:

200 zł

1 MWh

2011 2013 2016 2020/22

260 /360 zł

1 MWh

+30/80%

???zł

1 MWh

Czas

Cena +???%

+???%

W 2011 roku cena kształtowała się na poziomie

200 zł za 1 MWh.

Punkty prognozowanych „szoków” cenowych

energii elektrycznej

Od 2013 dojdzie do „uwolnienia” licencji emisji

CO2 co spowoduje wzrost kosztów wytwarzania

energii z wykorzystania węgla. przyjęcie obecnych

interpretacji UE będzie oznaczało wzrost prądu w

2013 r. o ok. 60-150 zł ( 30-80%) za

megawatogodzinę, zależnie od tego ile będą

kosztować uprawnienia.

Od roku 2016 konieczne będzie wdrożenie

zaostrzonych standardów emisji SO2 i NOx dla

dużych źródeł spalania co również podniesie cenę.

1

2

Zmniejszy emisję CO2

(spełni wymagania UE w

ramach „Pakietu 3x20”)

Zapewni większą niezależność

energetyczną od dostaw

eksporterów surowców

energetycznych

Zminimalizuje efekt

podnoszenia ceny za energię

elektryczną

Zwiększy do 20% udział OZE

w całkowitej produkcji energii

elektrycznej

Jest szybkie do

wyegzekwowania

(czas realizacji szybszy niż 5 lat)

Zwiększy konkurencję na rynku

energii wśród producentów i

dostawców (pośrednio

powodując wzrost jakości usług

oraz spadek cen)

3

4

5

6



Idea energetyki rozproszonej

Energetyka rozproszona (inaczej kogeneracja

rozproszona) to skojarzone wytwarzanie energii

elektrycznej i cieplnej w układach położonych w

bezpośrednim sąsiedztwie odbiorców energii.

Jest przeciwieństwem systemu zaopatrzenia w

energię cieplną i elektryczną z jednej centralnej

elektrociepłowni.

Zaletą kogeneracji rozproszonej jest uniknięcie

kosztów rozbudowy sieci cieplnej i związanych z

eksploatacją tej sieci strat ciepła. Kogeneracja

rozproszona umożliwia zaopatrzenie w energię z

wielu źródeł, w mniejszym stopniu wpływa

negatywnie na środowisko, a także zwiększa

bezpieczeństwo dostaw energii elektrycznej i

cieplnej.

Źródła energii

Rozproszone źródła energii (distributed generation)

mogą istotnie podnieść poziom bezpieczeństwa

energetycznego, zwłaszcza lokalnego i

regionalnego. Mogą one współpracować ze

scentralizowanymi systemami energetycznymi:

• sieciami gazowymi,

• systemem elektroenergetycznym

(źródła energii elektrycznej).

W literaturze wyróżniamy także pojęcie rozsianych

źródeł energii (dispersed generation), które pracują

autonomicznie na potrzeby zbioru odbiorców (sieci

lokalnych) bez połączenia z systemem

energetycznym.

Rozproszone źródła energii są przyłączane do sieci

wchodzących w skład systemu

elektroenergetycznego. Zależnie od mocy źródła

rozproszonego, dobierane jest jego przyłączenie do

sieci o odpowiednim napięciu znamionowym.

Jest to związane choćby ze zdolnościami

przesyłowymi istniejących linii oraz

zapotrzebowaniem mocy u odbiorców.

Poglądowa idea modelu energetyki rozproszonej

jest zaprezentowana poniżej.

W celu minimalizacji niekorzystnych zmian

spowodowanych wprowadzeniem do sieci źródła

rozproszonego stosuje się podłączenie do węzła

sieciowego oraz w przypadku źródła

rozproszonego o znacznej mocy wykorzystuje się

dodatkowe systemy sterowania oraz zabezpieczania.

Choć wiąże się to z pewnymi kosztami, źródła

rozproszone poprawiają bilans energetyczny,

wpływają na zmniejszenie strat przesyłowych oraz

zmniejszają straty i odchylenie napięcia. Istotne jest

także, aby moc źródeł energii elektrycznej była

dopasowana do mocy pobieranej przez odbiorców,

z uwagi na zmienność strumieni energii

uzyskiwanych np. z OZE. Źródła rozsiane mogą

natomiast pracować bez przyłączania do sieci.

Czym jest energetyka

rozproszona?

Poglądowa ilustracja modelu energetyki

rozproszonej




Rozwój źródeł rozproszonych

Głównymi czynnikami odpowiedzialnymi z rozwój

źródeł rozproszonych oraz rozsianych są:

• obawy związane z koszami zewnętrznymi

eksploatacji tradycyjnych elektrowni, szczególnie

kwestie środowiskowe,

• starzejące się, niszczejące bloki elektrowni o

coraz mniejszych zdolnościach produkcyjnych,

• coraz wyższe ceny energii, duża złożoność i

wysokość kosztów ogólnego nadzoru nad

systemem energetycznym, pomiar oraz sposób

naliczania opłat,

• korzyści skali wynikające z produkcji dużej liczby

małych urządzeń, większe niż w przypadku

budowy dużych bloków elektrowni.

Chociaż wyprodukowanie 1 kW energii za

pośrednictwem źródeł energetyki odnawialnej jest

niekiedy wyższe niż w przypadku źródeł

konwencjonalnych, wyliczenie te nie uwzględniają

kosztów zewnętrznych.

Rozwój źródeł rozproszonych napędza rozwój

sensu stricte, któremu towarzyszy wzrost popytu na

takie technologie, a także pozytywne aspekty

związane z ekonomią skali, co więcej zwiększa

konkurencję oraz umożliwia bardziej elastyczne

finansowanie. W przyszłości zapewni odpowiednią

dywersyfikację, oraz duży udział „zielonej” energii.

Źródła rozproszone zmniejszają straty związane z

przesyłem energii, w krańcowym przypadku źródło

znajduje się w tym samym budynku co odbiorniki.

Zmniejsza tym samym konieczność rozbudowy

infrastruktury przesyłowej. Obecnie urządzenia

wykorzystywane w ramach źródeł energii

rozproszonej charakteryzują się wysoką

sprawnością, niską emisją CO2 (lub jej całkowitym

brakiem) oraz niskimi kosztami związanymi.

Mikrosieci

W ramach kogeneracji rozproszonej pojawia się

także pojęcie mikrosieci (Microgrid) - jest to

zlokalizowana w danym miejscu sieć urządzeń

produkujących i przechowujących energię

elektryczną, które w normalnych warunkach są

składnikami tradycyjnej scentralizowanej sieci.

Jednak w przypadku mikrosieci, punkt wspólny z

siecią tradycyjną nie występuje (mówimy o

autonomii mikrosieci). Mikrosieci pracują głównie

w technologiach niskonapięciowych. Z punktu

widzenia operatora sieci, podłączone mikrosieci

mogą być kontrolowane tak, jakby były

oddzielnymi podmiotami. W skład mikrosieci

mogą wchodzić ogniwa paliwowe, wiatrowe,

słoneczne, lub inne źródła energii.

Zdywersyfikowane źródła wytwórcze oraz

autonomiczność mikrosieci może zapewniać

niezawodne zasilanie w energię elektryczną.

Ciepło, które jest produktem ubocznym źródeł

wytwórczych, takich jak mikroturbiny, może być

wykorzystane do lokalnego ogrzewania , co daje

elastyczny wybór pomiędzy zapotrzebowaniem na

ciepło i energię elektrycznej.


Implementacja energetyki

rozproszonej – symulacje

Wstęp do MIX'u energetycznego

Tak jak wspomniano wcześniej, sektor

energetyczny w Polsce musi zmierzyć się z kilkoma

wyzwaniami. Do najważniejszych zaliczyć należy:

• Przeciwdziałanie potencjalnym blackoutom w 2016

roku (uruchomienie mocy w wysokości tys.

Megawatów),

• Ograniczenie emisji CO2 o 15% w stosunku do

roku 1990 (redukcja emisji o 60 mln ton CO2 do

2020),

• Zwiększenie udziału OZE w wytwarzaniu energii

elektrycznej (dodatkowe 180 TWh do 2020).

Proponowane przez nas rozwiązanie MIX'u

energetycznego oparte jest o hybrydową instalację

przydomową bazującą na ogniwach

fotowoltaicznych, kolektorach słonecznych oraz

miniturbinach wiatrowych. Jest on modelowym

przykładem zastosowania energii rozproszonej na

masową skalę.

Opis MIX'u energetycznego zaczynamy od

przedstawienia wykorzystanych technologii.

Następnie analizujemy jego zastosowanie w trzech

wariantach i porównujemy uzyskane wyniki z

założonymi celami.

Wykorzystane technologie w MIX'ie

Kolektory słoneczne - pobierają one energię

słoneczną z promieniowania bezpośredniego,

odbitego i rozproszonego, wykorzystując konwersję

fototermiczną. Optymalnie ustawione wykazują

95% sprawność w przekazywaniu zmagazynowanej

energii do ogrzewania wody.

W jaki sposób działają kolektory słoneczne?

Konwersja fototermiczna polega na bezpośredniej

zamianie energii słonecznej, która zasila dany

wymiennik ciepła - na energię cieplną. Metalowa

powierzchnia kolektora nagrzewa się od promieni

słonecznych. Przez rurki przepływa płyn, który

chłodzi metal jednocześnie się nagrzewając.

Najczęściej stosowany jest płyn niezamarzający, w

przeciwnym wypadku konieczne byłoby

opróżnianie instalacji z wody przed nadejściem

zimy. Gorąca woda płynie do zbiornika, w którym

magazynowane jest ciepło (zasobnika ciepła).

Wewnątrz zbiornika znajduje się wężownica służąca

do podgrzania wody użytkowej. Magazynowanie

ciepła w zbiorniku umożliwia jednocześnie

produkcję ciepłej wody użytkowej w pochmurny

dzień. Ten sam zasobnik ciepła może być

wykorzystany również do podgrzania wody w

obiegu centralnego ogrzewania. Jest on

najważniejszym elementem całego układu. Musi

być doskonale zaizolowany, by temperatura wody

wewnątrz się nie obniżała.

Mix energetyczny –

analiza rozwiązania

Schemat działania kolektorów słonecznych


Przykładem zastosowania kolektorów w praktyce są

tzw. prysznice słoneczne. Urządzenia te nagrzewają

25 litrów wody do temperatury nawet 90°C co

pozwala na wyprodukowanie około 60 litrów wody

o temperaturze 36°C. Posiadają wbudowany zawór

termostatyczny, który zapewnia stałą temperaturę

wody. Jednocześnie, zabezpiecza on przed

poparzeniem gorącą wodą. Urządzenie waży ok.

26 kg. i podłącza się wężem ogrodowym.

Ogniwa fotowoltaiczne – są to elementy

półprzewodnikowe, w których następuje przemiana

(konwersja) energii promieniowania słonecznego w

energię elektryczną w wyniku zjawiska

fotowoltaicznego.

W jaki sposób działają ogniwa fotowoltaiczne ?

Zjawisko fotowoltaiczne polega na wykorzystaniu

półprzewodnikowego złącza typu p-n, w którym

pod wpływem fotonów o energii większej, niż

szerokość przerwy energetycznej półprzewodnika,

elektrony przemieszczają się do obszaru n, a dziury

(zob. nośniki ładunku) do obszaru p. Takie

przemieszczenie ładunków elektrycznych powoduje




pojawienie się różnicy potencjałów, czyli napięcia

elektrycznego.

Obecnie na świecie, a także w Europie

,obserwujemy dynamiczny wzrost tego właśnie

sektora. W samej tylko UE w 2011 zainstalowano

ogniwa fotowoltaiczne o łącznej mocy ponad 21

GW, (wzrost o niemal 42% względem roku

poprzedniego), a ilość energii wyprodukowanej to

44,8 TWh. Zgodnie w wyliczeniami Photon

International Magazine, cena ogniw

monokrystalicznych spadła z 1,44 Euro/Wat mocy

zainstalowanej do 0,82 E/W, czyli o 43,1 %, cena

ogniw polikrystalicznych spadła natomiast o 44,9%

z poziomu 1,47 E/W do 0,81 E/W.

Energia słoneczna - czy warto?

Obie wcześniej podane technologie (czyli kolektory

słoneczne oraz ogniwa fotowoltaiczne)

wykorzystują energię słoneczną. Obecnie,

usłonecznienie roczne w Polsce (czyli średnia

roczna ilość godzin, podczas której promienie

słoneczne padają bezpośrednio na powierzchnię

Ziemi) wynosi koło 18%, czyli 1600 godzin.

Jednocześnie, nasłonecznienie w Polsce (czyli ilość

energii słonecznej, padającej na określoną

płaszczyznę w określonym czasie) wynosi od 950

do 1250 kWh/m2.

Schemat działania ogniw fotowoltaicznych

Mapa usłonecznienia Polski



Oznacza to, iż w Polsce z samej tylko energii

słonecznej można wyprodukować 61910 TWh

(przy założeniu, że zamieniane na energię

elektryczną jest 100% energii słonecznej) przy

rocznych potrzebach energetycznych na poziomie

180 TWh (prognoza na 2020).

Wprawdzie obecnie technologia pozwala na

konwersje energii słonecznej na elektryczną w 15%

(taka jest sprawność ogniw fotowoltaicznych), oraz

nie wszystkie tereny w Polsce można "pokryć"

bateriami słonecznymi, jednak przytoczone dane

nt. usłonecznienia jednoznacznie sugerują, iż w

kraju jest nie wykorzystany potencjał energetyczny.

Mikrowiatraki – zasada działania jest identyczna

jak w przypadku zwykłych turbin wiatrowych,

różnica polega na mniejszej mocy urządzeń. Ich

moc nominalna nie przekracza 3 kW. Najczęściej

stosowane są do zasilania obwodów wydzielonych,

poprzez ładowanie akumulatorów.

Obecnie produkowane turbiny zapewniają dużą

wydajność przy jednoczesnym zachowaniu niskiego

poziomu hałasu, niskiej wadze i prostocie instalacji.

W turbinach stosowane są specjalne profile łopatek,

które w połączeniu z lekkimi i wytrzymałymi

materiałami nowej generacji zapewniają doskonałą

wydajność i małą bezwładność.

.




W najbardziej sprzyjających warunkach

mikroturbina może osiągnąć całkowitą wydajność

dochodząca nawet do 39%, przy czym wartość ta

będzie stopniowo wzrastać wraz z rozwojem

technologii.

W jaki sposób działają turbiny wiatrowe?

Poruszające się powietrze (energia kinetyczna

wiatru) wprawia w ruch łopaty (których kształt

sprawia, że działająca siła przewyższa opory ruchu,

co wywołuje obrót wirnika wokół osi), a te

powodują ruch obrotowy wału podłączonego do

generatora produkującego prąd .

By zapewnić urządzeniu odpowiednią ilość wiatru,

turbinę umieszcza się na wysokiej wieży (maszcie)

tak, by wirnik był skierowany w stronę, z której

wieją najsilniejsze i najbardziej stałe wiatry.

Przekładnia i stycznik turbiny zapewniają dopływ

do sieci energii elektrycznej o odpowiedniej

częstotliwości (50 Hz) i napięciu (230 V),

niezależnie od zmian prędkości wiatru. Stycznik

pozostaje włączony do chwili, kiedy turbina nie

może wytworzyć wystarczającej ilości energii z

wiatru. Wtedy wyłącza się, pozwalając wirnikowi

swobodnie się obracać.

Mapa nasłonecznienia Polski

Uproszczony schemat turbiny wiatrowej

1 - Główne łożysko, 2 - Główny wał, 3 – Hamulce, 4 - Elementy

pomiarowe, 5 – Piorunochron, 6 - Układ chłodzenia, 7 – Prądnica, 8 -

Wymiennik ciepła, 9 – Sprzęgło, 10 – Przekładnia, 11 - Połączenie gondoli z

wieżą, 12 - Układ obracający gondolę



Turbiny te zwykle mają wysokość 15 m i

wytwarzają energię elektryczną o mocy od 100 W

do 5 kW (5000 W). Dla przeciętnego budynku

mieszkalnego najoptymalniejsze są turbiny o mocy

1-2,5 kW i wielkości małego człowieka. Są one

zwykle umieszczane na budynkach, które zasilają

(turbiny zintegrowane).

Energia wiatrowa - czy warto?

Szacuje się, że na 1/3 powierzchni Polski istnieją

odpowiednie warunki dla wykorzystania energii

wiatru, a produkcja energii elektrycznej z wiatru

może osiągnąć nawet 17 proc. bilansu

energetycznego kraju.

W chwili obecnej w Polsce pracuje 29 elektrowni

wiatrowych o łącznej mocy 10 MW.




Z budową siłowni wiatrowych wiąże się jednak

kilka problemów. Są one uzależnione od dość

nieprzewidywalnego źródła energii.

Zanim przystąpi się do budowy, muszą być

przeprowadzone żmudne i kosztowne badania

wietrzności. Trwają one minimum dwa lata, a w

praktyce nawet 3-5 lat. Inny problem, to

nieprzewidywalność dostaw energii.

Jest to więc niewątpliwie źródło, które należy

wykorzystać, ale nie powinno sie opierać tylko na

nim przy budowaniu strategii energetycznej.

Dlatego, w proponowanym MIX'e energia wiatrowa

jest "uzupełnieniem" do energetyki słonecznej.

Wstęp do MIX'u energetycznego

W ramach każdego z rozwiązań zaproponowaliśmy

scenariusze:

• Optymistyczny

• Realistyczny

• Pesymistyczny

Jako założenie modelu przyjmujemy, że zużycie

energii elektrycznej w ciągu doby w gospodarstwie

domowym zamieszkałym przez 4 osoby nie

przekracza 11 kWh. (ok. 335 kWh w miesięcznie).

Taką ilość energii w warunkach polskich można

wyprodukować w miesiącach od kwietnia do

sierpnia po zainstalowaniu 20 paneli

fotowoltaicznych (każdy o mocy 125 W).

W pozostałych miesiącach, zwłaszcza w marcu,

wrześniu i październiku, wymaganą ilość energii

można wyprodukować instalując dodatkowe panele

fotowoltaiczne, ale lepszym rozwiązaniem będzie

uzupełnienie instalacji małą turbiną wiatrową, (ten

właśnie wariant przyjęliśmy w naszym modelu).

Zainstalowany wiatrak ma moc 3 kW.

Mapa rozkładu siły wiatru w Polsce

Energia wiatru w

Kwh/(m2/rok)

Wysokość

Masztu

10 m 30 m

Strefa I (Bardzo korzystna) >1000 >1500

Strefa II (Korzystna) 750-1000 1000-1500

Strefa III (Dość korzystna) 500-750 750-1000

Strefa IV (Niekorzystna) 250-500 500-750

Strefa V (Bardzo niekorzystna) <250 <500


Zgodnie z danymi zawartymi w Atlasie Klimatu

Polski, średnia roczna prędkość wiatru w Polsce

waha się pomiędzy 2,8-3,5 m/s.

W naszych obliczeniach założyliśmy ten parametr

na poziomie 3 m/s.

Dla scenariusza optymistycznego zakładamy, że

wspomniane instalacje pojawią się w 20%

gospodarstw domowych, realistycznym 12,5% oraz

pesymistycznym 7,5% do roku 2020. Cena emisji

CO2 – 40 EUR/t, jako kurs wymiany przyjęto 4,25

EUR/PLN.

Na potrzeby wyliczenia emisji CO2 ze źródeł

konwencjonalnych odpowiadającym otrzymanym

mocom przyjęto średnią emisyjność trzech

największych producentów energii w Polsce.

Wyniki scenariuszy

Poniższa tabelka prezentuje korzyści płynące z

proponowanego modelu:




Zgodnie z założeniami MAE, do 2020 roku Polska

będzie produkować około 14% energii z OZ.

Implementacja proponowanego przez nas modelu

pozwoli zatem dopełnić jeden z wymogów pakietu

3x20 – dotyczący udziału energii ze źródeł

odnawialnych(wg. modelu udział produkcji energii

z ogniw hybrydowych wyniesie 7,42%, co łącznie z

prognozami MAE da wynik ponad 20%).

Ponadto, Polska jest zobowiązana do redukcji

emisji CO2 o 60 mln ton. Zgodnie z naszymi

założeniami redukcja wynikająca z samego

zastosowania strategii MIX’u może wynieść nawet

13,33 mln ton, co w połączeniu z redukcją z tytułu

pozostałych OZE oraz wzrostu efektywność

zarówno w sektorze elektroenergetycznym jak i

ciepłowniczym pozwoli spełnić drugie z założeń.

Wyniki symulacji

Op

tym

isty

czn

y

Rea

listy

czn

y

Pes

ymis

tycz

ny

Ilość wyprodukowanej energii

(TWh) 13,35 8,34 5,01

Udział w produkcji całkowitej

(%) 7,42 4,64 2,78

Redukcja emisji CO2

(mln ton) 13,33 8,33 4,99

Kwota zaoszczędzona z tytułu emisji

CO2 (mld PLN) 2,27 1,42 0,85


Model Input-Output

Opis modelu – założenia teoretyczne

W celu estymacji wpływu zastosowania

proponowanego przez nas rozwiązania problemu

braków energii elektrycznej w 2016 roku

zastosowaliśmy model Input-Output (IO) czyli

przepływów międzygałęziowych.

W przypadku modelowania makroekonomicznego

model bazuje na następujących założeniach

(Analiza Input-Output. Notatki, S. Dorosiewicz i J.

Stańko):

• Układ jest zamknięty – założenie to uznajemy

za spełnione ze względu na to, iż eksport, import

i bilans handlowy są zmiennymi cyklicznymi,

natomiast ze względu na charakter naszej

prognozy (długi okres) nie uwzględnia się wahań

cyklicznych.

• Układ jest statyczny – nakłady na produkcję w

danym okresie pochodzą z tego samego okresu.

Ze względu na to, że analizujemy wpływ zmiany

podaży energii elektrycznej, której możliwości

magazynowania są mocno ograniczone,

założenie to jest spełnione.

• Produkcja jest niesubstytucyjna – produktów

danej gałęzi nie można zastąpić produktami innej

gałęzi. To założenie uwzględniliśmy w procesie

wyprowadzania prognozy.

• Produkcję globalną danej gałęzi można

podzielić między przepływy

międzygałęziowe i produkcję finalną.

Jest to cecha charakterystyczna modelu, której

nieuwzględnienie nie pozwala na jego

konstrukcję.

Modele IO są często stosowane przez

ekonomistów oraz inżynierów do oszacowania

wpływu zastosowania nowych technologii, na

przykład:

• V. Ryaboshlyk A Dynamic Input-Output Model with

Explicit New and Old Technologies (2006)

• J. E. Just Impacts of New Energy Technology, using

Generalized Input-Output Analysis (1973)

• D. Hawdon i P. Pearson Input-output simulations

of energy, environment, economy interactions in the UK

(1995)

• S. Casler i B. Hannon Readjustment Potentials in

Industrial Energy Efficiency and Structure (1989)

Wykorzystanie modelu

W ramach modelu wyszczególniliśmy (na podstawie

tablic przepływów międzygałęziowych GUS) sektor

produkcji energii elektrycznej. Podstawą modelu

jest tablica przepływów międzygałęziowych, która

wygląda następująco:

Model można znacznie modyfikować, jednak ze

względu na nasze ograniczone zainteresowanie

konkretnymi wynikami (jedynie wpływ na PKB) nie

widzieliśmy takiej potrzeby.

Ocena wpływu

MIX’u na gospodarkę

Produkcja Przepływy Produkcja

Globalna Xi międzygałęziowe Xij Finalna Yi

X1 x11 x12 Y1

X2 x21 x22 Y2

Wart.

Dodana Dj D1 D2

Prod.

Globalna Xj X1 X2

Aby ocenić wpływ zastosowania naszej propozycji

wykorzystaliśmy macierz materiałochłonności.

Wyprowadza się ją w następujący sposób:

B = [bij = xij / Xj ]

Macierz Leontiefa = I-B

Macierz materiałochłonności = (I-B)-1

Macierz materiałochłonności pokazuje o ile zł

należy zwiększyć produkcję globalną w dziale i aby

produkcja finalna w dziale j wzrosła o 1 zł.

W celu stworzenia prognozy musieliśmy stworzyć

tablice przepływów dal roku 2020.

Wykorzystaliśmy prognozę PKB Polski z

IHS Global Insight oraz prognozę cen energii i jej

całkowitej podaży w MWh. Na podstawie

najnowszych tablic przepływów

międzygałęziowych dostępnych na stronie GUS

wyprognozowaliśmy interesujące nas przepływy.

W prognozie uwzględniliśmy malejącą relację

zużycia energii do PKB (dane z Eurostatu) -

mianowicie uznaliśmy, że tendencja widoczna w

przeciągu ostatnich 10 lat utrzyma się do 2020

roku.

Dodatkowo, ze względu na charakterystykę naszego

rozwiązania (duża elastyczność lokalizacji

implementacji ze względu na względnie małe

rozmiary i koszty instalacji) założyliśmy relatywnie

szybszy przyrost efektywności w sektorze produkcji

energii elektrycznej, co wynikać może m.in. ze

znacznie mniejszych strat przesyłowych (15%

lepszy wynik niż w pozostałych sektorach). Nie

wpłynęło to jednak na prognozowany przez nas

współczynnik energochłonności całej gospodarki.

Estymując wartość wzrostu podaży energii

elektrycznej w trzech przedstawionych przez nas


Model Input-Output

scenariuszach wykorzystując wskaźniki dla sektora

produkcji energii elektrycznej wyprowadziliśmy

oczekiwany wzrost PKB względem scenariusza

bazowego.

Model przez nas zastosowany wykorzystaliśmy do

zaprognozowania PKB w 2020 roku w każdym z 4

scenariuszy:

• Scenariusz bazowy. Za scenariusz bazowy

uznaliśmy prognozę PKB IHS Global Insight,

kiedy to proponowany przez nas koncept nie jest

stosowany,

• Scenariusz optymistyczny. Wzrost produkcji

elektryczności o 13,35 TWh,

• Scenariusz pesymistyczny. Wzrost produkcji

elektryczności o 8,34 THh,

• Scenariusz realistyczny. Wzrost produkcji

elektryczności o 5,0 TWh.

W każdym z analizowanych przez nas scenariuszy

uznaliśmy, że wzrost podaży energii elektrycznej

wynikający z implementacji naszej idei nie ma

wpływu na podaż w innych typach obiektów

produkujących energię elektryczną.

Uzasadniamy to tym, iż spodziewa się raczej braku

elektryczności, a ponadto możliwość jej importu są

mocno ograniczone, zaś rozbudowa infrastruktury

niezbędnej do importu ilości energii pozwalającej

zaspokoić popyt na nią zajęła by więcej czasu niż

horyzont naszej prognozy.

Należy zaznaczyć, że taka metoda pozwala na

oszacowanie nie tylko wpływu efektów

bezpośrednich (wzrost wartości w sektorze i) ale

również pośrednich (wpływ wzrostu w sektorze i

na wzrost w branżach z nim bezpośrednio

związanych) oraz indukowanych (dalszy wpływ

wzrostów na inne branże wynikający m.in. ze

zwiększonego popytu itp.).

W prognozie uwzględniliśmy malejącą krańcową

produktywność czynników produkcji. Wyniki

znajdują się na następnej modelu zaprezentowano

poniżej:

Wnioski – wysoki wpływ na PKB

Bardzo ważnym wnioskiem jest względnie mały

udział efektów bezpośrednich w efektach

całkowitych. Z tej przyczyny wnosimy, iż

proponowane przez nas rozwiązanie powinno być

wspierane przez aktywną politykę gospodarczą.

Jest to o tyle ważne, gdyż jak pokazaliśmy

wcześniej, jeżeli zostanie ono skutecznie

zaimplementowane oczekujemy, iż pozwoli uniknąć

blackoutów.

Wysoki wpływ na PKB, szczególnie w

scenariuszu optymistycznym, uznajemy za

uzasadniony, gdyż:

• Energia elektryczna (dokładniej jej

niewystarczająca podaż) będzie głównym

czynnikiem produkcji, który będzie wstrzymywał

wzrost.


Model Input-Output

• Wzrost podaży energii elektrycznej w każdym ze

scenariuszy jest zbliżony do wzrostu PKB

względem scenariusza bazowego, co

uwzględniając wcześniejszy punkt jest zgodne z

intuicją,

• Wzrost podaży energii elektrycznej zwiększyłby

konkurencyjność gospodarki Polskiej, co

miałoby pozytywny wpływ na wolumen BIZ, a

przez to na wzrost gospodarczy,

• Know-how wygenerowany przez implementację

rozwiązania mógłby być eksportowany,

• Horyzont prognozy jest dość długi, przez co

względnie wysoka wartość wskaźników nie jest

zbytnio zaskakująca (wynika ze skumulowanych

efektów z lat wcześniejszych).

Podsumowanie

Mimo, że bezpośredni wpływ MER na produkt

krajowy brutto nie jest istotny, to całkowity wpływ

MER na gospodarkę znacznie przewyższa

bezpośrednie efekty, które generuje.

W związku z tym jest to kolejny argument, obok

przesłanek związanych z 3x20, aby model energii

rozproszonej był wspierany przez aktywną politykę

państwa i unijne fundusze strukturalne.

Wprawdzie relacja między efektami bezpośrednimi

a całkowitymi jest malejąca wraz ze skutecznością

implementacji MER (co jest spójne z intuicją

ekonomiczną), to biorąc pod uwagę oczekiwaną

niewystarczającą podaż energii elektrycznej, należy

naciskać na jak najskuteczniejszą implementację

strategii MIX’u.

W analizie nie wzięliśmy pod uwagę zastosowania

instalacji do celów cieplnych (ogrzewniczych),

jednak jest to aspekt, na który również warto

zwrócić uwagę w szerszej, dokładniejszej analizie.

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0

2

4

6

8

10

Optymistyczny Realistyczny Pesymistyczny

Wyniki modelu Input-Output

Wzrost PKB względem scenariusza bazowego

(w%; lewa oś)

Udział bezpośrednich efektów w efektach całkowitych

(w%; prawa oś)

8,52 0,144

5,35

3,21

0,09

0,029


Hybrytoza

Koncepcja urządzenia

Uważamy, iż pierwszym krokiem na wdrożenie

strategii MIX'u energetycznego, jest opracowanie

urządzenia, które wykorzystywałoby energie

zarówno słoneczna oraz wiatrową przy produkcji

energii elektrycznej. Takie urządzenie musiałoby

być nie tylko względnie tanie ale również proste w

instalacji oraz obsłudze.

Na potrzeby tego raportu, opracowaliśmy

koncepcję takiego urządzenia i nazwaliśmy je

Hybrytozą (hybryt - od zastosowania hybrydy

energetycznej z więcej niż dwóch źródeł mocy, oza

od skrótu odnawialnych źródeł energii). Urządzenie

składałoby się z mikro wiatraka (lub kilku) oraz

ogniw fotowoltaicznych.

Zalety Hybrytozy

Do zalet takiego urządzenia niewątpliwie zaliczyć

należy czas instalacji. W przeciwieństwie do

budowanych dużych bloków energetycznych,

których realizacja wymaga kilku lat, montaż i

podpięcie Hybrytozę można sfinalizować w ciągu

3-6 miesięcy.

Hybrytoza stosowana na szeroką skalę zapewni:

• zamknięcie bilansu energetycznego,

• obniżenie emisji CO2,

• wzrost udziału OZE w całkowicie wytwarzanej

energii do ponad 20%.

Przeszkody oraz sposoby ich pokonania

Najważniejszą przeszkodą jest wytworzenie popytu

na tego typu urządzenia oraz uświadomienie

Polakom korzyści płynących z takiego rozwiązania.

Uważamy, iż w tym celu należy uruchomić

program, który wytworzy szereg bodźców, np:

• obniżenie podatku VAT od energii dla

konsumentów, którzy zainstalują urządzenie,

• umożliwienie "zarabiania" dla konsumenta, który

wytworzy nadwyżkę energetyczną, i sprzeda ją do

sieci (prosument energetyczny),

• oferowanie tanich, preferencyjnych kredytów

bankowych, na zakup oraz montaż instalacji,

• uruchomienie programów promocyjno -

edukacyjnych, w których Hybrytozy są najpierw

instalowane w urzędach gminy, szkołach lub

innych miejscach użyteczności publicznych.

Hybrytoza szansą na uwolnienie rynku energii

Obecnie, cena za prąd elektryczny jest regulowana

przez URE (dla klientów indywidualnych).

Jednak, nawet po uwolnieniu jej, ponieważ na rynku

producentów energii dominującą rolę mają 4

gracze, cena nie będzie (najprawdopodobniej)

kształtowana przez rynek.

Jednak, uruchomienie strategii MIX'u wraz z

Hybrytozą, która daje możliwość konsumentom

sprzedawać nadwyżkę energetyczną, pozwoli na

uruchomienie procesów wolnorynkowych i

"uwolnienie" rynku energetycznego.

Konsument energii jej

producentem

Koncepcja Hybrytozy

Mikroturbina

Słup

Ogniwo fotowoltaiczne

Ogniwo fotowoltaiczne

Bateria


Potencjalne, praktyczne wykorzystanie

wniosków z raportu

Produktem raportu jest propozycja nowej strategii

energetycznej, opartej na modelu energii

rozproszonej. Robocza nazwa naszej strategii to

MIX energetyczny.

Raport miał również na celu pokazanie (czyt.

edukowanie czytelnika), że istnieją inne sposoby do

zamknięcia bilansu energetycznego niż droga i

niebezpieczna inwestycja, jaką jest elektrownia

atomowa.

Czy raport zrealizował postawione cele?

W pierwszej części raportu, zidentyfikowaliśmy

oraz sprecyzowaliśmy cele, które powinna

realizować proponowana przez nas nowa strategia

energetyczna. Poniżej zaprezentowane zostaje

zestawienie celów:

Czy cel jest zrealizowany? Tak.

Jak wspomniano wcześniej, w wariancie

optymistycznym, redukcja może wynieść nawet

13,33 mln ton z samego MIX’u energetycznego.

Jeżeli dodamy do tego redukcję z tytułu

pozostałych OZE oraz wzrostu efektywność

zarówno w sektorze elektroenergetycznym jak i

ciepłowniczym, pozwoli to na dalszą redukcję

emisji do 60 mln ton.


W modelu optymistycznym, Polska będzie

wytwarzać ponad 20% energii elektrycznej z

odnawialnych źródeł energii. Oznacza to, że 1/5

energii będzie produkowana z źródeł, które nie są

pod kontrolą innych krajów. Pozwoli to na redukcję

importu surowców energetycznych.


Jak wspomniano wcześniej, w najbliższym czasie

przewidywane są dwa skoki cenowe. Łącznie do

2020 roku, cena dla klientów indywidualnych może

wzrosnąć nawet o 80%.

Jednak, jeżeli (jak zakładamy w wariancie

optymistycznym) ok. 15% energii będzie

produkowanej w oparciu o wykorzystanie MIX’u

energetycznego (czyli energetyki rozproszonej)

gdzie konsumenci sami produkują energię oraz

sprzedają nadwyżki do sieci, to spowoduje to

załagodzenie efektu podnoszenia cen za prąd

elektryczny.


Do 2020 roku Polska będzie produkować około

MIX jako rewolucja

energetyczna


Podsumowanie &

Rekomendacje

2

Zapewni większą niezależność

energetyczną od dostaw

eksporterów surowców

energetycznych

Zminimalizuje efekt

podnoszenia ceny za energię

elektryczną

Zwiększy do 20% udział OZE

w całkowitej produkcji energii

elektrycznej

3

4

1 Zmniejszy emisję CO2

(spełni wymagania UE w

ramach „Pakietu 3x20”) 1

1

1

1

14% energii z OZE. Jeżeli do tego dodamy ponad

7% (w wariancie optymistycznym) z OZE z

zastosowania MIX’u to wówczas Polska będzie

produkować ok. 21% energii elektrycznej z

odnawialnych źródeł energii.


Czas budowy jednej instalacji typu Hybrytoza to

około 3-6 miesięcy (planowane).


Tak jak wspomniano w celu nr.. 3, uruchomienie

strategii MIX’u energetycznego spowoduje nagłe

pojawienie się na rynku „rozproszonego gracza” z

udziałem 14%.

Duże koncerny energetyczne będą musiały

(po uwolnieniu ceny prądu przez URE) uwzględnić

tę zmianę w koncentracji na rynku. Spowoduje to

walkę o klienta a zatem podniesienie jakości usług

oraz obniżenie ceny (w tym przypadku,

załagodzenie wielkości wzrostu ceny rzeczywistej).

Rekomendacje

Na podstawie wyników przeprowadzonej analizy,

uważamy, że zastosowanie energii rozproszonej w

Polsce jest bardzo perspektywiczne i

rekomendujemy jej wykorzystanie.


Podsumowanie &

Rekomendacje

Należy jednak uruchomić ją w skoordynowany i

zaplanowany sposób, tak aby konsumenci

energetyczni uwierzyli w korzyści płynące z MIX’u

i zainstalowali domowe instalacje elektryczne, stając

się prosumentami energetycznymi. Sugerujemy

uruchomienie programów edukacyjnych oraz

(kampanii) najpóźniej od początku 2013 roku.

Idealny moment na promowanie urządzeń typu

Hybrytoza, to okres tuż przed skokowym wzrostem

ceny za prąd elektryczny po uwolnieniu jej przez

URE. Klienci staną wówczas przed wyborem:

• albo zostaną przy starych producentach energii,

co wiąże się ze wzrostem ceny do nawet 80%,

• albo wybudują domowe instalacje elektryczne

typu Hybrytoza, wykorzystując preferencyjne

kredyty, mając możliwość odsprzedawania

nadwyżki energii oraz obniżenie podatku Vat.

W takiej sytuacji, istnieje większe szansa, iż

zdecydują się na rozwiązanie drugie.

Przyszłe działania zespołu „Energiczni”

Planujemy dalszą prace zarówno nad samą strategią

MIX’u jak i rozpoczęcie prac na stworzeniem

prototypu Hybrytozy. Obecnie przygotowujemy się

do aplikowania na granty badawcze, które

umożliwią nam dalsze bardziej skomplikowane

badania w tym zakresie. Zdajemy sobie sprawę, iż

nasza praca jest jeszcze zbyt mało zaawansowana

oraz szczegółowa – uważamy jednak, że spełnia

swoją rolę, podkreślając, że jest inna droga na

zamknięcie bilansu energetycznego w Polsce.

Zespół „Energiczni”

Kamil Pruchnik

Łukasz Fidurski

Mateusz Szetela

Jest szybkie do

wyegzekwowania

(czas realizacji szybszy niż 5 lat)

Zwiększy konkurencję na rynku

energii wśród producentów i

dostawców (pośrednio

powodując wzrost jakości usług

oraz spadek cen)

5

6 1

1


Bibliografia

Wykorzystane raporty oraz analizy

• ARE (2011), Aktualizacja Prognozy zapotrzebowania

na paliwa i energię do roku 2030, Warszawa,

• Bank Światowy (2011), Transition to a Low-

Emissions Economy in Poland, The World Bank

Poverty Reduction and Economic Management

Unit, Washington,

• Brzeziński K., Bukowski M., (2011) Niskoemisyjne

dylematy. Jak ograniczyć emisję gazów cieplarnianych i co

to oznacza dla polskiej gospodarki?, IBS, Warszawa,

• EurObserv’ER (2010), The state of renewable energi

in Europe, 11th Report,

• EWEA (2011) Wind in power – European

statistics,

• Komisja Europejska (2009), EU energy trends to

2030 — update 2009,

• McKinsey&Company (2009), Ocena potencjału

redukcji emisji gazów cieplarnianych w Polsce do roku

2030,

• Ministertwo Gospodarki, Mix energetyczny 2050.

Analiza scenariuszy dla Polski,

• Ministerstwo Gospodarki (2011) Polityki

Energetyczne Państw MAE,

• J. Popczyk, ENERGETYKA ROZPROSZONA

od dominacji energetyk i w gospodarce do

zrównoważonego rozwoju, od paliw kopalnych do energii

odnawialnej i efektywności energetycznej, Polski Klub

Ekologiczny Okręg Mazowiecki,

• K. Żmijewski (2011) „Plan Marshalla” dla

elektroenergetyki, czyli krajowy Program Inwestycyjny,

Elektroenergetyka – Współczesność i rozwój

2011/1, Warszawa.

Dane i prognozy

• Eurostat,

• IHS Global Insight,

• GUS.

Strony internetowe

• agwa.pl,

• automatykab2b.pl,

• bloomberg.com,

• cire.pl,

• elektroenergetyka.org,

• eltron.pl,

• forsal.pl,

• iesu.elektr.polsl.pl,

• klaster3x20.pl,

• osti.gov,

• praze.pl,

• reuters.com,

• solis.pl,

• ure.gov.pl,

Literatura

• S. Dorosiewicz i J. Stańko Analiza Input-Output.

Notatki, SGH,

• S. Casler, B. Hannon (1989), Readjustment

Potentials in Industrial Energy Efficiency and Structure,

Journal of Environmental Economics,

• D. Hawdon, P. Pearson (1995), Input-output

simulations of energy, environment, economy interactions

in the UK, Energy Economics,

• J. E. Just (1973), Impacts of New Energy Technology,

using Generalized Input-Output Analysis,

Computers&Operations Research,

• R.E. Miller i P.D. Blair (2009) Input-Output

Analysis, Cambridge Books,

• V. Ryaboshlyk (2006), A Dynamic Input-Output

Model with Explicit New and Old Technologies,

Economic Systems Research.

Raport energiczni mix_energetyczny (1) (2)

Documents

Transcript of Raport energiczni mix_energetyczny (1) (2)