Pułapka, w której coraz bardziej pogrąża się energetyka, najsilniej zadecyduje w kolejnych latach o utracie przez Polskę największej szansy rozwojowej nadarzającej się po 1989 r. Tą szansą była (i jeszcze jest, ale bardzo szybko topnieje) globalna transformacja energetyczna, która punkt krytyczny ma już za sobą. Oprócz utraty szansy pojawią się też gigantyczne koszty osierocone, czyli balast utrudniający rozwój gospodarczy.
To już nie jest tylko jakościowa hipoteza. Pojawiają się coraz silniejsze przesłanki do oszacowań liczbowych szybko narastającego rozwarcia między kosztami PRL-owskiego nawrotu państwowego szaleństwa inwestycyjnego, a utraconymi korzyściami, które przyniosłaby Polsce transformacja energetyczna. Są to oczywiście oszacowania bardzo grube, obarczone wielką niepewnością, a w dodatku dotyczą samej energetyki. Z całą pewnością szacunki trzeba wykonywać, a uzyskiwane wyniki – dyskutować. Jednak z drugiej strony nie wolno zapominać, że dokonująca się transformacja energetyki ma wymiar geopolityczny, a zatem znacznie szerszy od tego, co obecnie da się zamodelować i wyliczyć.
Na zdjęciu prof. Jan Popczyk (UŚ)
W czym tkwi trudność?
W odwróceniu porządku. A na tym właśnie polega istota dokonującej się globalnej transformacji energetycznej. Pretendenci do nowych rynków usług energetycznych nie chcą przejmować starych rynków sektorowych (energii elektrycznej, ropy, gazu, ciepła) od gigantycznych przedsiębiorstw korporacyjnych zasiedziałych na tych rynkach. Pretendenci uznając, że „mniej to lepiej”, tworzą nową rzeczywistość na miarę prosumeryzmu, przemysłu 4.0, Internetu rzeczy, IoT, blockchain-u (technologia internetowa nie do złamania, mająca potencjał zrewolucjonizowania sposobu zarządzania, rozliczania, zapisywania transakcji na skrajnie zdecentralizowanym rynku energii elektrycznej).
Rządzący w Polsce, ale w dużej części również energetycy i „odbiorcy” energii elektrycznej, a także nabywcy paliw na razie nie są w stanie zmierzyć się z istotą transformacji. Mianowicie, widzą zahamowanie galopującego kryzysu w polskiej energetyce w kategoriach wzrostu ilościowego na dotychczasowej ścieżce jakościowej. Co zatem trzeba zrobić według rządzących? Zapewnić więcej paliw kopalnych (węgla, ropy, gazu), zbudować nowe elektrownie węglowe i jądrowe, rozbudować sieci elektroenergetyczne najwyższych napięć, rozbudować infrastrukturę gazowniczą, zwiększyć inwestycje w sektor paliw płynnych, wprowadzić więcej regulacji państwowych (takich jak np. rynek mocy w elektroenergetyce), zwiększyć ratunkowe przepływy kapitałowe (odtwarzające socjalistyczną strukturę sektorową) itd.
Co zaś w Polsce oznacza „mniej to lepiej”? Oznacza w tendencji mono rynek energii elektrycznej OZE. W tej nazwie kryje się istota transformacji, która powinna objąć: pasywizację budownictwa, reelektryfikację OZE, elektryfikację ciepłownictwa i elektryfikację transportu. Pasywizacja budownictwa jest fundamentalnie związana z wykorzystaniem technologii domu pasywnego. Reelektryfikacja OZE jest związana ze stopniowym, ale szybkim (w całości do 2050 r.), zastąpieniem elektrowni węglowych źródłami OZE: źródłami dachowymi PV (fotowoltaicznymi), elektrowniami wiatrowymi lądowymi i morskimi, zróżnicowanymi regulacyjno-bilansujący małymi (klasy 1 MW) elektrowniami biogazowymi, przy równoczesnym zastosowaniu zróżnicowanych technologii zasobnikowych (magazynów energii), także cyfryzacji zarządzania w obszarze użytkowania energii elektrycznej, wreszcie automatyzacji sieci SN/nN (średnich i niskich napięć). Elektryfikacja ciepłownictwa to wykorzystanie monowalentnej pompy ciepła (do celów produkcji ciepła grzewczego, ciepłej wody użytkowej, a także klimatyzacji). Wreszcie elektryfikacja transportu oznacza zastąpienie tradycyjnego samochodu samochodem elektrycznym.
Wstępne oszacowania
Badania rozpoznawcze pozwalają oszacować skutki transformacji dla Polski następująco: obecne roczne zużycie energii pierwotnej (chemicznej: węgla kamiennego i brunatnego, ropy naftowej i gazu ziemnego) wynoszące około 1000 TWh – czemu, po przetworzeniu paliw kopalnych na energię elektryczną, ciepło i paliwa transportowe odpowiada energia końcowa około 500 TWh – można zastąpić w horyzoncie 2050 r. energią elektryczną równą około 200 TWh. Musi to być energia elektryczna w dominującej części wyprodukowana ze źródeł OZE, i w około 15% (łącznie) z małych źródłeł gazowych (kogeneracyjnych i typu combi) oraz z mikroźródeł dieslowskich (zasilanych z paliw przetransferowanych na rynek wytwórczy energii elektrycznej z obecnych rynków ciepła i paliw transportowych). Taka transformacja zapewni zaspokojenie potrzeb energetycznych całej gospodarki przy koszcie rocznym (w cenach stałych) ponad 1,5-krotnie mniejszym od obecnego.
Jeszcze bardziej szokujące są oszacowania dotyczące skutków transformacji dla gospodarstwa domowego (jest ich w Polsce 12 mln; 6 mln to domy jednorodzinne na obszarach wiejskich i w miastach, a 6 mln to mieszkania w blokach w miastach). Na przykład, gospodarstwo domowe – 4 osoby zamieszkujące dom jednorodzinny zbudowany w latach 70. ubiegłego wieku, o powierzchni 150 m2 – można poprzez jego energetyczną rewitalizację zmienić z gospodarstwa kupującego rocznie w energetyce WEK (wielkoskalowa energetyka korporacyjna) około 50 MWh energii i paliw za około 15 tys. złotych w gospodarstwo samobilansujące się energetycznie z produkcją własną energii elektrycznej ze źródeł OZE wynoszącą około 10 MWh (produkcja własna 5-krotnie mniejsza od obecnej energii kupowanej przez gospodarstwo od energetyki WEK), przy 2,5-krotnie mniejszych kosztach (po transformacji nakładów inwestycyjnych na koszty), wynoszących rocznie około 6 tys. złotych.
Nowe siły, nowa ekonomia, nowe technologie
Realizacja oszacowanych efektów rewitalizacji energetycznej oznacza, że gospodarstwo musi zmienić swój status odbiorcy na prosumencki. Już obecnie może to zrobić na wiele sposobów i w bardzo różnym tempie. Sekwencja działań musi jednak uwzględniać wiele uwarunkowań ograniczających i ekonomikę zysków krańcowych. Punktem wyjścia do realizacji odpowiedniej sekwencji naturalnie musi być identyfikacja (zgrubna) wyjściowej struktury bilansu zakupowego gospodarstwa, energetycznego i kosztowego. Jest ona następująca: zakup energii elektrycznej od elektroenergetyki – około 4 MWh za prawie 3 tys. złotych, zakup gazu od gazownictwa na potrzeby produkcji ciepła grzewczego i ciepłej wody użytkowej – około 35 MWh za ponad 7 tys. złotych, zakup paliwa transportowego z sektora paliw płynnych – około 10 MWh, za około 5 tys. złotych).
Jest zrozumiałe, że przy takiej strukturze pierwszy powinien być wykorzystany potencjał obniżki zużycia energii elektrycznej poprzez wymianę nieefektywnego oświetlenia (wysokie zużycie tej energii w gospodarstwie ma przyczynę w oświetleniu). Wymiana nieefektywnych tradycyjnych żarówek na źródła LED, nadzwyczaj efektywna ekonomicznie, obniża zużycie energii elektrycznej do około 3 MWh.
Drugim najbardziej racjonalnym działaniem jest rewitalizacja domu za pomocą termomodernizacji (trzeciej generacji, czyli z zastosowaniem technologii domu pasywnego), obejmującej często przekładkę dachu, zapewniającej około 5-krotne zmniejszenie zużycia ciepła). Termomodernizacja zawsze musi poprzedzać wymianę kotła gazowego na pompę ciepła, której zapotrzebowanie na energię napędową w postaci energii elektrycznej wynosi około 2 MWh. W efekcie zapotrzebowanie na energię elektryczną rośnie, już po modernizacji oświetlenia, do 5 MWh. Przy takim zapotrzebowaniu bardzo opłacalne jest obecnie zainstalowanie źródła PV o mocy około 3 kW (wynika to z ustawowych regulacji dotyczących net meteringu), produkującego około 3 MWh energii elektrycznej.
Zwiększenie współczynnika net meteringu z 0,8 (obecna wartość dla prosumenckich źródeł o mocy do 10 kW) do wartości 0,9 zapewniłoby opłacalność zwiększenia mocy źródła prosumenckiego PV do około 5,5 kW i całkowite pokrycie zapotrzebowania wynoszącego 5 MWh. Współczynnik net meteringu równy 0,9 będzie miał pełne ekonomiczne uzasadnienie, jeśli będą rozwijane klastry energii na infrastrukturze sieciowej SN/nN (rozwiązanie zapisane w ustawie OZE, ale na razie martwe).
Ostatnim etapem transformacji energetycznej gospodarstwa domowego powinna być zamiana samochodu tradycyjnego na elektryczny, zużywający rocznie około 3 MWh energii elektrycznej (3-krotnie mniej w porównaniu z energią chemiczną zużywaną przez samochód tradycyjny). Zamiana stworzy warunki do zwiększenia mocy źródła PV do 10 kW w obrębie modelu prosumenckiego. (Wykorzystanie tej możliwości będzie w najbliższych kilku latach jeszcze silnie ograniczone, ze względu na ceny samochodów elektrycznych, ale także niedostatecznie rozwiniętą infrastrukturę ładowania).
Nakłady inwestycyjne (nie koszty) zapewniające zarysowaną rewitalizację domu (bez wymiany samochodu) to około 20% wartości rynkowej domu. Po rewitalizacji wartość domu rośnie z kolei o 30% (jest to wartość antycypowana na podstawie różnorodnych przesłanek, wymagająca wielu badań; „nożyce” między wartością domu przed i po rewitalizacji w krajach posiadających płynne rynki nieruchomości i zaawansowanych w transformacji energetyki są większe).
Jakie wyjście?
Najpierw bolesna diagnoza. Nie wolno nie dostrzegać, że górnictwo jest w stanie katastrofy. Elektroenergetyka jest dotknięta syndromem oblężonej twierdzy. Rozmach inwestycyjny gazownictwa jest groźny dla jego przyszłości (zwłaszcza uwzględniając pasywizację budownictwa i elektryfikację ciepłownictwa). Jeszcze większy rozmach inwestycyjny jest groźny dla przyszłości sektora paliw płynnych (w tym wypadku przyczyną jest elektryfikacja transportu). To jest wyjściowy obszar uwarunkowań. W tym obszarze jest ciepłownictwo, które obecnie jest najlepiej przygotowane do podjęcia zadań restrukturyzacyjnych.
Przedstawiona diagnoza dotycząca energetyki WEK jest niezwykle trudna dla niej samej. Ale Polska nie może tonąć razem z energetyką WEK. Tak jak w 1989 r. musiała się rozstać z państwowym przemysłem ciężkim (chociaż parę lat wcześniej było to niewyobrażalne), tak obecnie trzeba zastosować rozwiązania i powołać siły, które mają szansę stać się twarzą transformacji polskiej energetyki.
Na pewno klastry energii (rozwiązanie prawne istnieje w ustawie OZE, niestety jest na razie martwe) są tym, co Polsce jest pilnie potrzebne, ale… ogłoszenie natychmiastowego odstąpienia od programu energetyki jądrowej, od nowych planów inwestycyjnych w energetyce węglowej (węgla kamiennego i brunatnego) oraz ograniczenie programów inwestycyjnych w sieciach najwyższych napięć (NN) i 110 kV, czyli wycofanie się z polityki dezinformacji, jest pierwszym niezbędnym warunkiem uwiarygodnienia rządowej polityki klastrowej.
Drugim jest ogłoszenie strategii budowy 3-biegunowego interaktywnego układu sił na rzecz ochrony, ale też całkowitej przebudowy bezpieczeństwa energetycznego gospodarki, zastępującego obecny system bezpieczeństwa dla sojuszu polityczno-korporacyjnego. Nowy, interaktywny układ sił, to układ, który oprócz energetyki WEK obejmuje, na równych prawach, energetykę NI (niezależni inwestorzy) oraz EP (energetyka prosumencka).
Po trzecie, konieczne jest przystąpienie do fundamentalnej przebudowy rynku energii elektrycznej w segmencie taryf końcowych, gdzie zmiany rynkowe są blokowane przez URE od początku istnienia urzędu (1997 r.), w imię socjalizacji energii elektrycznej i rachunku wyrównawczego (cen transferowych w grupach energetycznych łączących wytwarzanie, dystrybucję i sprzedaż). Na pewno nie da się przy tym zbudować 3-biegunowego układu sił i przebudować taryf końcowych bez restrukturyzacji opłaty systemowo-sieciowej. Musi to być restrukturyzacja ukierunkowana na najbardziej podstawową zasadę konkurencji, zgodnie z którą wytwórcy WEK i NI będą konkurować na osłonach kontrolnych odbiorców, prosumentów, klastrów, spółdzielni. To oznacza całkowitą zmianę architektury rynku energii elektrycznej – przede wszystkim restrukturyzację operatorstwa sieciowego w kierunku rozproszonego, wymagającego wydzielenia sieci rozdzielczych
SN/nN. Tylko rozproszone operatorstwo jest w stanie przełamać barierę ukrytego obecnie subsydiowania energetyki WEK przez energetykę NI oraz EP.
Transformacja energetyki ogarnia wszystko
Jest jasne, że obecnie za dużo podmiotów chce działać w obszarze bezpieczeństwa energetycznego, pod osłoną państwa, na koszt przyszłych pokoleń.Nie ma już powodów, aby rząd i (cała) energetyka WEK, uginały się pod ciężarem odpowiedzialności za bezpieczeństwo energetyczne. W kontekście bezpieczeństwa elektroenergetycznego z całą pewnością nie ma powodu uchwalania ustawy o rynku mocy. Energetyka WEK musi natomiast zadbać o własny interes i poddać się restrukturyzacji. Najlepiej byłoby, aby zrobiła to siłami wewnętrznymi, a co najmniej, aby siły wewnętrzne w energetyce WEK pobudziły tę restrukturyzację.
Dla bezpieczeństwa energetycznego i dobrobytu społeczeństwa trzeba zaś budować klastry energii oraz wspierać energetykę prosumencką
(w segmencie ludnościowym i w wielkim przemyśle, także w sektorze MŚP, któremu Polska zawdzięcza sukces gospodarczy ostatnich 28 lat). Istotą takiej energetyki jest oddziaływanie na wszystkie dziedziny życia.
Jeśli energetyka prosumencka i klastrowa (z niezależnymi inwestorami) uzyskają dostęp do sieci elektroenergetycznych SN/nN, ale nie będą jednak obciążone gigantycznymi kosztami nietrafionych inwestycji energetyki WEK w ogromnym obszarze poza tymi sieciami, to zdobędą bardzo szybko zdolność trwałego działania bez wsparcia. Wówczas przyczynią się do pobudzenia innowacyjności w całej gospodarce. Oto najbardziej chodzi w globalnej transformacji energetyki.
prof. dr hab. inż. Jan Popczyk
– był głównym autorem koncepcji reformy rynkowej elektroenergetyki po 1989 r. Pierwszy prezes PSE, w którym nastąpiło połączenie systemu elektromagnetycznego z systemami Europy Zachodniej. Od 20 lat pracuje nad podstawami transformacji energetyki, angażuje się w tworzenie startupów, stworzył i prowadzi Konwersatorium Inteligentna Energetyka oraz elektroniczną Bibliotekę Źródłową Energetyki Prosumenckiej.
Artykuł ukazał się pierwotnie w drukowanym dzienniku „Rzeczpospolita” (nr 190) z dnia 17 sierpnia 2017.