Kogeneracja szansą na pokrycie zwiększającego się zapotrzebowania na energię elektryczną Polski i regionu Marian Babiuch: Prezes Zarządu Polskiego Towarzystwa Elektrociepłowni Zawodowych Prezes Zarządu Lubuskiego Towarzystwa na Rzecz Rozwoju Energetyki Gorzów Wlkp. 4 sierpnia 2008

Rzeczywistość 95 % energii elektrycznej w Polsce wytwarza się z węgla kamiennego i brunatnego (najwięcej w Europie), powodując dużą emisję CO2 / w 2007 r. łącznie wytworzono 159,5 TWh en. el./ Przestarzałe aktywa wytwórcze – ok. 60% mocy wytwórczych ma ponad 25 lat – ok. 45% ma ponad 30 lat Duże straty przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej (11 %) Wymogi dotyczące ochrony środowiska wynikające z polityki energetycznej UE Ograniczone możliwości przesyłu energii elektrycznej poprzez połączenia transgraniczne (ok. 10 % w stosunku do krajowej mocy zainstalowanej)

Rzeczywistość Znaczący przyrost zużycia energii elektrycznej: 2006/2005 - 3,5% 2007/2006 – 2,9% w 2020 r. prognozowany przyrost wyniesie ok. 60 – 80 TWh /łączne zapotrzebowanie 210 – 230 TWh / Wzrost zapotrzebowania na moc szczytową, przy jednoczesnym zmniejszaniu się dostępnej mocy /dyspozycyjnej/ w dniu 18.12. 2007r. - popyt szczytowy 24,61 GW - obciążenie elektrowni 26,07 GW - moc dyspozycyjna elektrowni 27,69 GW obecnie Polak zużywa 50 % en. el. mniej niż mieszkaniec Europy Zachodniej

Obciążenie elektrowni krajowych i dostępne dla OSP rezerwy mocy w dobowym szczycie krajowego zapotrzebowania na moc w styczniu 2008 Dane PSE Operator: www.pse-operator.pl Dane PSE Operator: www.pse-operator.pl

Krajowe zapotrzebowanie oraz moc dostępna dla OSP w dobowych szczytach krajowego zapotrzebowania na moc – styczeń 2008r. Dane PSE Operator: www.pse-operator.pl

Każdego roku powinniśmy oddawać do eksploatacji 1000 – 1500 MW nowych mocy elektrycznych Do roku 2020 – ok. 15 000 MW

Potencjalne sposoby pokrycia zapotrzebowania na energię elektryczną Rozbudowa mocy wytwórczych w istniejących elektrowniach oraz budowa nowych elektrowni Opłacalność inwestycji – poziom cen e.e., wymogi ekologiczne UE – wybór technologii, problemy związane z finansowaniem, wzrost cen urządzeń energetycznych i usług, ograniczone zdolności producentów urządzeń (realizacja zamówień na bloki węglowe o podwyższonej sprawności możliwa po 2015r.), konieczność zmian prawnych i stabilizacji prawa Energetyka jądrowa Zakończenie prac i przyjęcie polityki energetycznej Polski do 2030r, Konieczność uchwalenia nowych ustaw. Edukacja społeczna i przygotowanie kadr. Po podjęciu decyzji oraz zagwarantowaniu środków finansowych wdrożenie energetyki jądrowej minimum 15 – 20 lat.

Potencjalne sposoby pokrycia zapotrzebowania na energię elektryczną Odnawialne źródła energii Ograniczone możliwości rozwoju energetyki odnawialnej energetyka wiatrowa – wymaga rezerwy mocy, krótki czas wykorzystania w roku ok. 2 tys. h/rok energetyka wodna – bardzo ograniczone możliwości, Polska nie posiada odpowiednich warunków dla dalszego jej rozwoju energia słoneczna i geotermia – bardziej do indywidualnych potrzeb ciepłowniczych, przetwarzanie na energię elektryczną jest szczątkowe – badawcze, do celów handlowych nieopłacalne biomasa – w coraz większym stopniu wykorzystywana w energetyce, bariery w pozyskaniu, wzrost cen biogazownie – możliwy rozwój lokalny w połączeniu z wykorzystaniem upraw rolnych Łączna produkcja energii elektrycznej z OZE w 2007 r. wyniosła ok. 5TWh t.j. 3,1% a przewidywana w 2020 r. optymistycznie 11 – 13% Pokrycie z importu Bariery wynikające z ograniczonych możliwości przesyłu energii elektrycznej poprzez połączenia transgraniczne (ok. 10 % w stosunku do krajowej mocy zainstalowanej). Potrzeba nowych inwestycji sieciowych.

Energia elektryczna wytwarzana w skojarzeniu z produkcją ciepła Niewykorzystywane szanse – potencjał kogeneracji Polska posiada znaczny potencjał kogeneracji - większość miast posiada scentralizowane systemy ciepłownicze zasilane głównie z ciepłowni. W kogeneracji wytwarza się zaledwie ok. 22 TWh/a energii elektrycznej t.j.14% ogółu produkowanej e.e. Przy pełnym wykorzystaniu potencjału ekonomicznego kogeneracji możliwe jest wytwarzanie ok. 80 TWh/a tj. ok. 40% ogółu produkowanej energii elektrycznej w roku 2020. Znaczna ilość obiektów wielkokubaturowych zlokalizowanych w aglomeracjach miejskich nie jest podłączona do istniejących scentralizowanych systemów ciepłowniczych Niezadawalający rozwój elektroenergetyki gazowej /ok. 2,5% en.el. z gazu/ (niewielkie wykorzystywanie lokalnych zasobów gazu, znaczne ilości gazu importowanego spalane głównie w kotłowniach)

Technologia wysokiej efektywności Kogeneracja ciepło en.elektryczna SYNERGIA Technologia wysokiej efektywności wykorzystania paliwa

produkcja rozdzielona Korzyści Oszczędność energii pierwotnej i ograniczenie emisji Odbiorca produkcja rozdzielona kogeneracja paliwo paliwo elektrownia 81 h 37% 30 Elektrocie-płownia energia el. 100 58 kotłownia 50 80% h 85% h ciepło razem razem 100 139 Oszczędność paliwa 139 - 100 = X 100% = 28% 139

Przykład dane z roku 2006 Oszczędność energii pierwotnej EC zawodowe - PTEZ produkcja ciepła - 140 000 TJ produkcja energii elektrycznej - 21 TWh zużycie węgla - 12 000 000 ton oszczędność paliwa - 5 000 000 ton wartość - ponad 1 mld zł Efekt ekonomiczny

Ograniczenie emisji EC zawodowe - PTEZ Emisja CO2 - 26 000 000 ton emisja SO2 - 120 000 ton emisja NOx - 45 000 ton emisja pyłu - 24 000 ton ograniczenie emisji emisja CO2 - 10 000 000 ton emisja SO2 - 48 000 ton emisja NOx - 18 000 ton emisja pyłu - 9 000 ton

Analiza potencjału kogeneracji Kraje członkowskie UE mają obowiązek co cztery lata wykonać analizę potencjału kogeneracji swoich gospodarek. (dyrektywa 2004/8/EC) Polska po raz pierwszy taką analizę przedstawiła w 2007 roku. Minister Gospodarki zawarł w sierpnia 2006r z Polskim Towarzystwem Elektrociepłowni Zawodowych (PTEZ) Porozumienie o współpracy w zakresie opracowania analizy krajowego potencjału zastosowania wysokosprawnej kogeneracji. Na zamówienie PTEZ zespół naukowców z Uczelnianego Centrum Badawczego Energetyki i Ochrony Środowiska Politechniki Warszawskiej oraz Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej opracował Analizę krajowego potencjału wysokosprawnej kogeneracji oraz Strategię rozwoju w Polsce wysokosprawnej kogeneracji.

Potencjał ekonomiczny ciepła użytecznego

Potencjał produkcji energii elektrycznej Udział energii elektrycznej wyprodukowanej w skojarzeniu w całkowitej produkcji energii elektrycznej, przy wykorzystaniu potencjału ekonomicznego

Koszty zewnętrzne uniknięte Wykorzystanie potencjału ekonomicznego kogeneracji – uniknięcie kosztów zewnętrznych Koszty zewnętrzne obejmują koszty zwiększonej umieralności i zachorowalności ludzi, degradacji budowli, zmniejszenia plonów upraw, ocieplenia klimatu, uciążliwości hałasu oraz zakwaszenia środowiska. W przypadku technologii węglowej koszty uniknięte są iloczynem zaoszczędzonego paliwa oraz jednostkowego kosztu zewnętrznego spalania węgla. Zgodnie z założeniami wysokość tych kosztów przyjęto na podstawie wyników programu ExternE. Dla spalania węgla wynoszą one 24 zł/GJ. Koszty zewnętrzne uniknięte 2005 2010 2015 2020 Uniknięte koszty zewnętrzne – technologia węglowa [mld. zł/rok] 3,58 4,04 4,19 4,31 Uniknięte koszty zewnętrzne – z tytuły wymiany paliwa z węgla na gaz [mld. zł/rok] 29,92 33,79 35,02 36,01

Możliwe nowe moce kogeneracyjne Przy realizacji potencjału ekonomicznego Okres 2008 - 2010 2011 - 2015 2016- 2020 Razem Moc elektryczna nowych instalacji [MW] 425 2 200 4 825 Moc elektryczna odnawianych instalacji [MW] 806 542 434 1 782 Szacunkowa wartość inwestycji [mln. zł] 5 000 11 000 10 600 26 600 Łącznie do 2020 r. 6 607 MW

l

Wnioski z raportu Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła jest technologią, która pozwala na znacznie efektywniejsze wykorzystanie paliw niż wytwarzanie rozdzielone. W konsekwencji umożliwia zmniejszenie emisji zanieczyszczeń, w tym przede wszystkim dwutlenku węgla, oraz zmniejszenie kosztów zewnętrznych wytwarzania energii elektrycznej i ciepła. Technologia ta przy uwzględnieniu rynkowych cen ciepła i energii elektrycznej jest jednak mniej opłacalna od wytwarzania rozdzielonego i jej rozwój wymaga stosowania wsparcia finansowego. Wielkość potencjału ekonomicznego, czyli wielkość ciepła użytkowego, którego wytworzenie w kogeneracji jest opłacalne z punktu widzenia inwestora, zależy od systemu i wysokości wsparcia kogeneracji. Przyjęto, że w Rzeczypospolitej Polskiej stosowany będzie system wsparcia oparty na zbywalnych świadectwach pochodzenia energii elektrycznej wytworzonej w skojarzeniu. Przeprowadzone analizy wykazały, że w obecnych warunkach dla zapewnienia opłacalności inwestycji w jednostki kogeneracyjne wartości tych świadectw powinny wynosić 50 zł/MWh dla technologii wykorzystujących jako paliwo węgiel oraz 120 zł/MWh dla technologii wykorzystujących paliwa gazowe. Przy takim wsparciu potencjał ekonomiczny kogeneracji wynosi ok. 430 PJ w roku 2005 oraz ok. 530 PJ w roku 2020. l

Wnioski z raportu W 2005 r. w Rzeczypospolitej Polskiej wyprodukowano w skojarzeniu 277 PJ ciepła, co oznacza, że wykorzystywane jest zaledwie 64 % potencjału uznanego za ekonomiczny. Pozwala to stwierdzić, że stosowane dotychczas w kraju mechanizmy wsparcia kogeneracji były niewystarczające. Rozwój kogeneracji ograniczały bariery o charakterze ekonomicznym, prawnym, administracyjnym i społecznym. Stosowane aktualnie w Rzeczypospolitej Polskiej technologie kogeneracji charakteryzują się małym wskaźnikiem skojarzenia, tj. małym stosunkiem produkcji energii elektrycznej do produkcji ciepła. W 2005 r. wyprodukowane zostało w skojarzeniu zaledwie 21,7 TWh energii elektrycznej, co stanowi około 36 % energii potencjalnie możliwej do wyprodukowania przy wykorzystaniu całego potencjału ekonomicznego. Konieczne jest zatem uruchomienie procesu wymiany urządzeń w istniejących elektrociepłowniach. Wymiana ta jest konieczna także ze względu na znaczące zużycie eksploatowanych instalacji.

Wnioski z raportu Wykorzystanie ekonomicznego potencjału kogeneracji przyniesie wymierne efekty. Na przykład w 2020 r. możliwe będzie zaoszczędzenie 7-11 mln Mg węgla, zmniejszenie emisji CO2 o 17-60 mln Mg oraz zmniejszenie kosztów zewnętrznych o 4-36 mld zł. Skrajne wielkości podanych przedziałów dotyczą przypadków, kiedy w kogeneracji w 100 % wykorzystywany jest węgiel lub gaz ziemny. Opracowanie, a następnie realizacja strategii rozwoju wysokosprawnej kogeneracji w Polsce zgodnie z dyrektywą 2004/8/WE powinno spowodować usunięcie barier rozwoju skojarzonego wytwarzania. Rozwój kogeneracji może być jednym z najistotniejszych sposobów wypełnienia w Rzeczypospolitej Polskiej polityki energetycznej Unii Europejskiej przewidującej znaczące ograniczenie emisji CO2 oraz zwiększenie efektywności wykorzystania energii.

Źródła skojarzone w polskiej energetyce EC Zawodowe Członkowie PTEZ EC Zawodowe nie zrzeszone Większe EC Przemysłowe

Elektrociepłownie w Danii Porównanie liczby elektrociepłowni /źródeł kogeneracyjnych funkcjonujących w Danii w latach 80-tych oraz obecnie Lata 80 – te 15 Stan obecny ok. 700

Województwo lubuskie Zapotrzebowanie na moc elektryczną ok. 700 MW Moc osiągalna w źródłach energii elektrycznej ok. 460 MW Wniosek: deficyt mocy elektrycznej Zapotrzebowanie na ciepło w woj. lubuskim ok. 2 500 MW Moc cieplna w kogeneracji ok. 570 MW Wniosek: niewykorzystany potencjał kogeneracyjny regionu

Potencjał kogeneracyjny regionu Miasta posiadające systemy ciepłownicze w województwie lubuskim Gorzów Wlkp. Międzyrzecz Kostrzyn Świebodzin Słubice Sulechów Krosno Odrz. Zielona Góra Gubin Nowa Sól Żary Żagań

Skojarzone źródła wytwarzania en. elektr Skojarzone źródła wytwarzania en. elektr. i ciepła w województwie lubuskim Jedyny region w kraju posiadający 3 nowoczesne bloki gazowo – parowe zasilane gazem ze złóż krajowych EC Gorzów Blok gazowo-parowy 65MWe, 113 MWt Kostrzyn Arctic Paper Blok gazowo-parowy 20,7 MWe, 126 MWt EC Zielona Góra Blok gazowo-parowy 198 MWe, 135 MWt Razem w blokach gazowo – parowych regionu 283,7 MWe 374 MWt

Podsumowanie Wykorzystajmy potencjał ekonomiczny kogeneracji dla zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego kraju i regionu

Dziękuję za uwagę