Trzy scenariusze przyszłości sektora energetycznego w Polsce

Co się stanie, jeśli silna ofensywa regulacyjna promująca energię z OZE zbiegnie się w czasie z wejściem na rynek przełomowych technologii ICT?
Czy do 2050 r. możliwe jest radykalne podniesienie efektywności energetycznej budynków i instalacji w polskich miastach?
Które z problemów sektora rozwiąże energia jądrowa w miksie energetycznym?
Czy jesteśmy w stanie zbilansować dwukrotnie wyższy popyt na energię elektryczną?
Czy da się zasilić wzrost gospodarczy węglem?
Czy możemy zacisnąć zęby i znosić długofalowe skutki zmian klimatycznych?

Od tych pytań zaczęły się rozważania autorów i ekspertów skupionych wokół projektu Transformacja 2050. Nakreślili oni trzy konkretne scenariusze przyszłości sektora energetycznego w Polsce będące końcowym efektem wielomiesięcznej pracy badawczo-analitycznej. W projekcie wykorzystano zaawansowane metody analityczne foresightu strategicznego oraz wiedzę ekspertów rynku energii. W procesie tworzenia scenariuszy eksperci proszeni byli o wskazanie najważniejszych obszarów niepewności odnoszących się do polskiego rynku energii w perspektywie roku 2050. Wzajemne relacje pomiędzy rozstrzygnięciami w zakresie tych obszarów zostały następnie poddane specjalistycznej ocenie, w oparciu o którą wyznaczono klastry łączących się ze sobą zdarzeń. Pozwoliło to na wyłonienie zasadniczych grup rozstrzygnięć spornych kwestii, które to nakreśliły trzy odrębne scenariusze przyszłości sektora energetycznego. Wczytajmy się w takim razie w szczegóły i zobaczmy jak może być za 30 lat...

Scenariusz pierwszy

W 2050 polska energetyka jest zdominowana przez odnawialne źródła energii

To wersja przyszłości, w której szczęśliwy splot zdarzeń oraz trafnych decyzji na szczeblu krajowym i wspólnotowym sprawił, że sektor energetyczny zmienił się w sposób wyjątkowo korzystny dla planety i młodych pokoleń. W nowej rzeczywistości 2050 roku królują nowoczesne technologie, które nie tylko umożliwiły tę transformację, ale także wpłynęły na istotne zmiany w zakresie krajowej infrastruktury, w tym w szczególności przekształcając polski transport i budownictwo.

W 2050 energia pochodząca ze źródeł odnawialnych jest najtańszą energią dostępną na polskim rynku. OZE nawet przy uwzględnieniu kosztów amortyzacji pozostają najkorzystniejszą opcją zaopatrzenia w prąd zarówno dla biznesu, jak i klientów indywidualnych. Można wręcz powiedzieć, że polski rynek energetyczny w roku 2050 został całkowicie zdominowany przez OZE. Patrząc z szerszej perspektywy jest to całkowicie zrozumiałe – na skutek międzynarodowych regulacji sektora energetycznego, zwłaszcza tych przyjętych przez państwa członkowskie UE w ramach wspólnej polityki energetyczno-klimatycznej, tradycyjne źródła energii stały się wyjątkowo nieatrakcyjne ekonomicznie. Spalanie paliw wysokoemisyjnych (tj. kopaliny) na terenie Unii stało się nielegalne, a za złamanie zakazu grożą wysokie kary. Jednocześnie presja ze strony organów regulacyjnych na zwiększanie efektywności energetycznej jest większa niż kiedykolwiek. Rząd RP aktywnie wspiera inwestycje w energetykę opartą na OZE, a samorządy rozwijają programy dofinansowywania mikroinstalacji OZE będących własnością osób prywatnych.

Powyższe działania doprowadziły do całkowitego przeobrażenia struktury polskiego sektora energetycznego w porównaniu do stanu znanego z 2019 roku. W 2050 roku już połowa energii produkowanej w Polsce pochodzi z indywidualnych, prywatnych źródeł. Taka transformacja nie byłaby jednak możliwa, gdyby nie gwałtowny postęp technologiczny. Był on szczególnie intensywny w dwóch obszarach – innowacji w technologiach magazynowania energii elektrycznej oraz w szerokim spektrum różnorodnych technologii ICT, dzięki któremu możliwe stało się skuteczne zarządzanie różnicą między popytem, a podażą energii w polskiej sieci.

W 2050 roku Polacy dysponują szerokim dostępem do różnorodnych systemów magazynowania energii elektrycznej – zaczynając od niewielkich mocy na prywatny użytek po będące już w powszechnym użyciu przez sektor instalacje wysokich mocy (zdolne magazynować 5 GW, a w niektórych specjalnych przypadkach i więcej). Magazyny przydomowe pozwalają na gromadzenie energii wykorzystywanej do ogrzewania w okresach chłodniejszej aury. Dzięki instalacjom OZE i systemom magazynowania energii cena elektryczności jest bardzo niska – klienci płacą w zasadzie jedynie za przesył oraz obsługę. Ciepło jest w większości generowane w instalacjach elektrycznych. Kogeneracja odeszła do lamusa.

Niemal cała sieć energetyczna znajduje się pod ciągłym nadzorem monitoringu złożonego z tysięcy różnorakich urządzeń sensorycznych, nieprzerwanie gromadzących dane i przesyłających je do dalszej analizy przez systemy działające w oparciu o chmury obliczeniowe.

Większość urządzeń elektrycznych i elektronicznych w 2050 roku ma wbudowane wewnętrzne źródła zasilania z funkcją autoładowania oraz złożonymi systemami odzyskiwania energii. Te innowacje sprawiły, że w porównaniu do 2019 roku zużycie energii elektrycznej w Polsce jest niższe per capita o 40 proc.

Zmianie uległ również polski rynek energii. W 2050 roku rynek czystej energii jest zderegulowany oraz wysoce konkurencyjny – o klienta zabiega na nim zdecydowanie więcej graczy niż w 2019 roku. Co więcej, są to gracze bardzo zróżnicowani – zarówno pod kątem skali działalności (prywatni właściciele, mikroprzedsiębiorstwa i indywidualni posiadacze OZE vs. duże firmy państwowe i prywatne), jak i oferowanych usług. Znaczna część konkurentów “tradycyjnych” spółek energetycznych pochodzi z sektora ICT. Jego przedstawiciele zrozumieli, że kluczem do branży energetycznej nie jest już wytwarzanie energii, a efektywne równoważenie podaży z popytem na nią. To tutaj dostrzegli szansę dla swoich nowych technologii. W związku z tym, że polska energetyka w 2050 roku w istotnym zakresie polega na rozwiązaniach cyfrowych zmianie uległa również główna kategoria ryzyka, na jakie narażony jest sektor.

Zapewnienie bezpieczeństwa dostaw surowców stało się sprawą drugorzędną, a głównym zagrożeniem dla możliwości zapewnienia nieprzerwanych dostaw prądu są obecnie cyberataki i cyberprzestępczość.

Czy ten scenariusz Czytelnikom CIRE wydaje się realny? Zapraszamy do komentowania. Tymczasem zobaczmy ....

Scenariusz drugi

Polska uzyskała zdolność do generowania 6 GW energii w instalacjach jądrowych

W 2050 roku średnie roczne temperatury w Polsce są o 2,5°C wyższe niż temperatury sprzed ery industrialnej. Katastrofa klimatyczna, choć była wieszczona od wielu lat, zastała Polskę całkowicie nieprzygotowaną. Nagłe ocieplenie klimatu i przetaczające się przez kraj fale upałów doprowadziły do gwałtownego skoku konsumpcji energii.

Nie tylko zapotrzebowanie na energię jest w tej przyszłej Polsce na fali wzrostowej. Rośnie także liczba Polaków mieszkających w miastach, których zdecydowana większość jest już przegrzana i przeludniona. Największe z nich zaś zaczynają przypominać azjatyckie megalopolis. Przyczyn zwiększonej migracji do miast było wiele, jednak kluczową rolę odgrywała jedna – rosnące zapotrzebowanie na tanie źródło chłodu podczas długich fali ekstremalnych upałów. W efekcie chłodnictwo stało się bardzo ważną częścią polskiego sektora energetycznego. Niektóre z miast inwestują nawet w chłód systemowy.

Polacy doświadczywszy na własnej skórze efektów nadmiernej emisji CO2 do atmosfery domagają się obecnie przejścia na czyste źródła energii. Już ponad 80 proc. Polaków jest gotowych płacić dwukrotnie więcej za czystą energię.

Pierwsze kroki w tym kierunku zostały już podjęte. Polska uzyskała zdolność do generowania 6 GW energii w instalacjach jądrowych. Niestety, przy prawie dwukrotnie wyższym w porównaniu z 2019 rokiem popycie na energię per capita, silnych regulacjach i wysokich cenach za prawa do emisji CO2 jest to zbyt mało, by uchronić polskie gospodarstwa domowe przed drastycznym wzrostem cen energii.

Szczęśliwie sentymenty antyunijne znane z pierwszych dekad dwudziestego pierwszego wieku nie doprowadziły do opuszczenia przez Polskę Unii Europejskiej. Wspólny, otwarty rynek energii jest zbawienny w okresach pików zapotrzebowania na prąd. Przynajmniej jedna trzecia energii w Polsce pochodzi z importu, z okresowymi skokami do nawet 50 proc. Jest oczywiste dla wszystkich, że polski sektor energetyczny jest wysoce wrażliwy i zapewnienie państwu bezpieczeństwa energetycznego stanowi priorytet ekip rządzących. Dni dominacji węgla i gazu w Polsce zdają się być policzone.

Mimo znaczących zmian jakie wzrost temperatur przyniósł codziennej rzeczywistości w Polsce roku 2050, struktura sektora energetycznego pozostała bardzo zbliżona do tej z końca drugiej dekady XXI wieku. Sektor jest silnie scentralizowany. Kluczową rolę odgrywają w nim duże elektrownie dostarczające energię do krajowego systemu elektroenergetycznego poprzez linie przesyłowe. Wciąż obecna jest kogeneracja, w związku z krótkimi okresami znacznego ochłodzenia wynikającego z anomalii pogodowych, jednak większość dostawców stawia obecnie na systemy trigeneracyjne, które wspierane są dodatkowo przez rząd. Administracja jest dziś także bardziej niż 30 lat temu skłonna do podejmowania partnerstwa publiczno-prywatnego (PPP) oraz wykorzystywania innych instrumentów współpracy biznesu i państwa.

Między obrazem sektora energetycznego w 2050 i 2019 roku jest znacząca różnica. Większość spółek działających na rynku energii posiada w swoim portfolio usługę “wszystkie media – jeden dostawca”. Podążyli zatem tą samą drogą, jaką przebyły spółki telekomunikacyjne w pierwszej dekadzie XXI wieku. Obecnie spółki, które dawniej dostarczały jedynie ciepło i prąd oferują dzisiaj także zarządzanie odpadami, wodą oraz – rzecz jasna – dostawę chłodu.

Zapraszamy do komentowania tego scenariusza. Jak widzimy zawiera on sporo elementów powiązanych ze zmianami klimatycznymi. Na koniec jeszcze ...

Scenariusz trzeci

W 2050 w Polsce węgiel wciąż pozostaje najważniejszym źródłem energii, mając ponad 40 proc. udziałów w miksie energetycznym

W scenariuszu tym paliwa kopalne pozostają głównym źródłem energii w kraju, a niekontrolowane zmiany klimatyczne pustoszą europejską i polską gospodarkę. Wysokie ceny prądu oraz kurczące się zasoby wzmacniają dodatkowo zależność energetyczną kraju od wschodnich sąsiadów.

Śmiałe plany Komisji Europejskiej z końca drugiej dekady XXI wieku, dążące do bardzo silnego uregulowania energetyki wysokoemisyjnej, nie wytrzymały starcia z prawami rynku. Wybierając między “kryzysem jutro”, a “ociepleniem za 30 lat” obywatele UE postanowili nie narzucać sobie dodatkowych obciążeń ekonomicznych, zwłaszcza w świetle rosnącej presji ze strony coraz bardziej konkurencyjnych Chin i Indii.

Ta zmiana w polityce UE przyniosła znaczące skutki dla polskiego sektora energetycznego, który nie będąc związany ograniczeniami w zakresie kwot emisji CO2 do atmosfery nie musiał dalej inwestować w OZE.

Dlatego tradycyjne elektrownie pozostają dziś dominującą formą produkcji energii, a węgiel stanowi główny surowiec używany do wytwarzania prądu, ciepła oraz chłodu.

Przy czym to właśnie zapotrzebowanie na chłód rośnie najszybciej w związku ze wzrostem średnich rocznych temperatur o ponad 2,5 oC w porównaniu do ery przedindustrialnej.

Podejmując decyzję o pozostaniu przy energetyce węglowej Polska ulokowała się wewnątrz błędnego koła – starając się rozwiązać problemy z zapotrzebowaniem na chłód zwiększa emisję CO2 do atmosfery, co skutkuje dalszym nasileniem efektu cieplarnianego.

Tempo wzrostu krajowych emisji CO2 jednak w ostatnich latach nieco wyhamowuje. Jest to efektem ubocznym spadku siły nabywczej Polaków oraz wysokich cen energii. Olbrzymie nakłady poniesione na likwidację skutków i adaptację do zmian klimatycznych pociągnęły za sobą gigantyczną recesję na całym kontynencie, która tym razem nie ominęła Polski. Jednocześnie malejące rezerwy węgla krajowego oraz rosnące koszty jego wydobycia przyczyniły się do wzrostu cen energii.

W tym scenariuszu Polski w 2050 wysoka zależność od węgla jest ponadto poważnym zagrożeniem dla polskiego bezpieczeństwa narodowego. W świetle kurczenia się narodowych rezerw tego surowca nasz rząd zwiększa import z Ukrainy i Rosji, co umocnia zależność energetyczną kraju od dostaw ze wschodu.

Przy tym scenariuszu również pytamy naszych Czytelników o opinię. Zapraszamy do komentowania publikacji.

więcej materiałów eksperckich znajdą Państwo na stronie projektu Transformacja 2050

W kontekście przyszłości branży polecamy również wypowiedzi ekspertów z Polskich Sieci Elektroenergetycznych

Na chwilę wróćmy w kuluary rzeszowskiej konferencji naukowej „Bezpieczeństwo energetyczne – filary i perspektywa rozwoju” 2021