Mielczarski: Spór OZE z atomem

Na portalach energetycznych pojawił się wysp artykułów po podobnych tytułach: "Cała prawda o ......", w których zwolennicy OZE czy energetyki jądrowej próbują wykazać wyższość preferowanej technologii. Jest to spór mało użyteczny, ponieważ technologie te działają w innym obszarze bilansowania systemu elektroenergetycznego.

Bezpieczeństwo energetyczne. Chociaż definicja bezpieczeństwa energetycznego jest dobrze znana i powszechnie akceptowana, jako: "Zapewnienie ciągłych dostaw paliw i energii dla społeczeństwa i gospodarki, po akceptowanych cenach" to ocena czy dany system energetyczny można uznać za bezpieczny nie jest łatwa. Na potrzeby systemu elektroenergetycznego można przyjąć za bezpieczny system który spełnia dwa podstawowe kryteria zbilansowania: mocy i energii oraz standardy pracy sieci zapewniając ciągłą dostawę energii elektrycznej - 24 godziny na dobę i 7 dni w tygodniu. Spełnienie tych podstawowych kryteriów zbilansowania mocy i energii jest pokazane na Rys.1.

Moc zainstalowana w pełni dyspozycyjnych elektrowniach do jakich należą tylko trzy technologie: węgla, gazu i energii jądrowej musi być większa niż maksymalne zapotrzebowanie na moc plus odpowiednia rezerwa. Odnawialne źródła energii nie są w pełni dyspozycyjne, a więc nie mogą być wliczane do bilansu mocy. Jasno widać, że elektrownie konwencjonalne: węglowe, gazowe czy jądrowe działają w innym obszarze niż OZE. Nie ma znaczenia dla bilansu mocy jak dużo mocy zostanie zainstalowane w źródłach odnawialnych. Spór w tym obszarze jest rozstrzygnięty przez prawa fizyki i żadna wiara, przekonania klimatyczne czy nawet pieniądze tego nie zmienią.

Rys. 1. Bilans mocy i energii elektrycznej.

Bezpieczeństwo energetyczne wymaga również spełnienia bilansu energii elektrycznej. Do tego bilansu można wliczyć odnawialne źródła, ale nie jest to konieczne. Jeżeli dyspozycyjne elektrownie (węgiel, gaz i atom) spełniają kryteria bilansu mocy, to również automatycznie spełnią bilans energii. Jednak ze względów politycznych (Polityka klimatyczna) do bilansu energii wprowadza się OZE, którym dodatkowo nadaje się priorytet pracy. Powoduje to pewne problemy ekonomiczne, ponieważ na skutek priorytetu OZE elektrownie dyspozycyjne nie są w pełni wykorzystane, co skutkuje koniecznością subsydiowania elektrowni konwencjonalnych. Takie subsydia stosuje się również w Polsce. Wprowadzany właśnie "rynek mocy" to 40 mld zł subsydiów, głównie dla elektrowni węglowych.

Aspekt ekonomiczny. W systemie rynkowym technologie, które są tańsze wypierają te które są bardziej kosztowne, z tym że muszą być spełnione dwa dodatkowe warunki: produkt musi być łatwo magazynowany oraz musi istnieć możliwość transportu produktu na duże odległości. Przesył energii elektrycznej w systemie prądu przemiennego jest bardzo trudny na odległości większe niż 300km i dodatkowo energia elektryczna rozpływa się zgodnie z prawami fizyki (Kirchhoff-a), a nie wolą dyspozytora. Energii elektrycznej nie można magazynować w jej pierwotnej formie, a formy pośrednie (energia chemiczna czy potencjalna) są mało efektywne. Zbudowanie magazynu energii, nawet w formie pośredniej, który działałby dłużej niż 3-4 godziny jest bardzo trudne, a przecież energia elektryczna ma być dostarczana 24 godziny na dobę i 7 dni w tygodniu.

Nie ma więc decydującego znaczenia w systemie elektroenergetycznym że dane źródło jest tańsze, jeżeli nie jest w pełni dyspozycyjne. Mówiąc językiem sportowym, bilans mocy i energii to dwie różne dyscypliny, z tym że elektrownie konwencjonalne, jako w pełni dyspozycyjne mogą startować w obu dyscyplinach, a źródła odnawialne tylko w jednej. Spór OZE z atomem, jest w zasadzie sporem odnawialnych źródeł z technologiami konwencjonalnymi i jest sporem pozornym, ponieważ cechy tych technologii są zupełne różne.

Odnawialne źródła energii nie mogą startować w dyscyplinie "bilans mocy", a startują w dyscyplinie "bilans energii" tylko dlatego, że "sędzia" (Unia Europejska) stworzył dla OZE specjalne preferujące reguły. To tak jakby w sporcie, biegu na pewnym dystansie, jedni zawodnicy musieli przebiec pełen dystans, a drudzy, ci preferowani tylko 20-30% dystansu. Dlatego nie ma znaczenia jaki będzie koszt produkcji energii z OZE i elektrowni konwencjonalnych. Tu nie ma i nie będzie konkurencji.

Można zadać pytanie: co będzie jeżeli OZE będą w stanie produkować energię elektryczną po np. 100zł/MWh, podczas gdy elektrownie konwencjonalne po 400zł/MWh? Technicznie nic się nie zmieni. Dalej elektrownie konwencjonalne będą musiały zaspokoić zapotrzebowanie na moc wraz z odpowiednim marginesem rezerwy. Tylko subsydia dla elektrowni konwencjonalnych, co obecnie warunkach polskich oznacza subsydia dla węgla, będą większe. Koszty produkcji energii ze źródeł odnawialnych nie mają wpływu na bilans mocy. Spór czy energia ze źródeł odnawialnych jest tańsza czy droższa od energii z elektrowni konwencjonalnych jest bezproduktywny. Technologie mogą ze sobą konkurować, o ile mają takie same cechy techniczne, czyli jest możliwa konkurencja pomiędzy elektrowniami węglowymi, gazowymi czy jądrowymi, ale OZE do tej konkurencji nie kwalifikuje się ze względu na inne cechy techniczne.

Polityka energetyczna 2040. Na tle zasad zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego można zastanawiać się czy proponowana przez Ministerstwo Energii Polityka energetyczna do roku 2040 spełnia przedstawiane kryteria zbilansowania mocy i energii elektrycznej. Analiza pokazuje, że pomimo wielu radykalnych propozycji, jak: rezygnacja z węgla brunatnego czy budowa elektrowni jądrowych oraz znaczny rozwój morskiej energetyki wiatrowej przedstawiona propozycja spełnia zasady zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego w zakresie produkcji energii elektrycznej - Rys. 2.

Moce zainstalowane w konwencjonalnych elektrowniach pokrywają zapotrzebowania na moc wraz z 7% rezerwą mocy. Dodatkowo przewiduje się, że moce zainstalowane w odnawialnych źródłach energii będą wynosić około 103% zapotrzebowania na moc. Produkcja energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych powinna wynieść około 33% całkowitego zapotrzebowania, podczas gdy z elektrowni konwencjonalnych tylko 67%. Tak niski poziom produkcji z elektrowni konwencjonalnych będzie powodował konieczności ich subsydiowania. Potrzebne będą kolejne "rynki mocy" - subsydia dla energetyki, głównie węglowej, wynikające z obowiązków udziału energii ze źródeł odnawialnych.

Rys. 2 Bilans mocy i energii w Polityce energetycznej 2040.

Zobacz także:

Mielczarski: Stare elektrownie węglowe "kołem zamachowym" neutralności klimatycznej