Energia, której system nie widzi

Energia, której system nie widzi

Autokonsumpcja to część energii wyprodukowanej lokalnie, która jest zużywana na miejscu i nie trafia do sieci. Ogranicza więc pobór energii, ale nie zawsze zmniejsza zapotrzebowanie na moc. Jej skala w Polsce jest trudna do oszacowania, ponieważ brakuje pełnych, publicznie dostępnych danych o energii zużywanej „za licznikiem”.

Analizując możliwość pozyskania danych, warto od razu zaznaczyć ograniczenia występujące w tym aspekcie. Urząd Regulacji Energetyki publikuje informacje o liczbie mikroinstalacji, ich mocy i energii wprowadzonej do sieci, ale nie prowadzi pełnej, jawnej rocznej statystyki energii zużytej „za licznikiem”. Dlatego oszacowanie autokonsumpcji jest niezwykle trudne. Również firmy nie publikują tego typu danych. Wyjątkiem są pojedyncze spółki, np. GK KGHM Polska Miedź S.A., która podawała udział energii z własnych źródeł: od 22,42 proc. w 2020 r. do 18,36 proc. w 2024 r. Takie dane są jednak rzadkie i nie dotyczą typowej autokonsumpcji OZE.

Największym problemem jest brak pełnych, publicznie dostępnych danych.

O poziomie autokonsumpcji decyduje nie tylko technologia źródła, ale przede wszystkim dopasowanie produkcji do profilu odbioru. W polskich warunkach największy wolumen energii zużywanej „za licznikiem” tworzy fotowoltaika, choć sama instalacja PV nie zawsze zapewnia wysoki udział autokonsumpcji. Zwykle poprawiają go magazyny energii, pompy ciepła, ładowarki EV i sterowanie odbiorami.

Jeszcze lepiej pod tym względem wypadają źródła sterowalne, zwłaszcza biogaz i kogeneracja, które można lepiej dopasować do lokalnego zapotrzebowania. Jednak w praktyce potencjał tych źródeł nie jest dziś w pełni wykorzystywany do bilansowania, ponieważ ich praca nadal jest zwykle podporządkowana ciepłu, technologii procesu albo pracują ze stałą mocą. Wynika to z ograniczonych zachęt do wykorzystania tych źródeł do bilansowania.

Duże źródła, w szczególności obecnie elektrownie węglowe i coraz częściej gazowe pracują oddając praktycznie cala produkcję do systemu, więc ich autokonsumpcja jest bliska zeru. Są to instalacje projektowane przede wszystkim do pracy na potrzeby systemu elektroenergetycznego, a nie pojedynczego odbiorcy.

Małe źródła wiatrowe i wodne mają mniejsze znaczenie systemowe, ale lokalnie mogą być bardzo efektywne, zwłaszcza przy stabilnym obciążeniu podstawowym.

Trudność w określeniu autokonsumpcji dobrze ilustruje proste studium przypadku, czyli dobór fotowoltaiki do różnych typów zakładów. W tym ujęciu użyteczny jest współczynnik samowystarczalności, rozumiany jako udział zapotrzebowania obiektu pokrywany przez własną instalację. Innymi słowy, informuje on, jak dużą część zużywanej energii odbiorca jest w stanie pokryć z własnego źródła, ale w ujęciu rocznym. Dla samowystarczalności na poziomie 50 proc. autokonsumpcja wynosi około 52 proc. w zakładzie włókienniczym pracującym na 3 zmiany, około 85 proc. w zakładzie produkcyjnym pracującym na 1 zmianę, około 43 proc. w firmie hodowlanej oraz około 47 proc. w piekarni ze sklepem (z gazowymi piecami do wypieku). Przy samowystarczalności równej 100 proc. wartości te spadają odpowiednio do około 30, 76, 35 i 29 proc. Oznacza to, że wraz ze wzrostem udziału własnej produkcji w pokryciu zapotrzebowania obiektu maleje zwykle udział energii zużywanej na miejscu, jednak skala tego spadku zależy od profilu obciążenia. Jest to ważny wniosek praktyczny.

Przy tej samej skali samowystarczalności dwa obiekty mogą osiągać zupełnie różny poziom autokonsumpcji.

Podsumowując, w Polsce największy wolumen autokonsumpcji będzie nadal związany z fotowoltaiką, ponieważ to ona dominuje w rozproszonym segmencie OZE. Jeżeli jednak kryterium oceny jest nie skala rynku, lecz zdolność do lokalnego zużywania własnej produkcji, to najlepiej wypadają źródła sterowalne, przede wszystkim biogaz, biomasa i kogeneracja gazowa. W praktyce oznacza to, że przyszłość autokonsumpcji będzie bazowała nie na jednej technologii, lecz na coraz lepszym integrowaniu źródeł, odbiorników i magazynowania energii w ramach lokalnych układów bilansowania.

Współczynnik autokonsumpcji dla wybranych technologii wytwórczych, oprac. własne.

W latach 2021–2025 liczba prosumentów wzrosła z 0,85 mln do 1,61 mln, a szacowana autokonsumpcja prosumencka z około 0,9 do 3,1 TWh. Mimo ponad trzykrotnego wzrostu jej udział w krajowym zużyciu energii elektrycznej w 2025 r. wynosił około 1,9 proc. Po uwzględnieniu źródeł przemysłowych obraz wyraźnie się zmienia. Choć ich autokonsumpcja jest bardzo trudna do oszacowania, można przyjąć, że około połowy energii wytwarzanej w tych źródłach jest zużywane bezpośrednio. Dawałoby to łącznie około 10,7 TWh autokonsumpcji w 2025 r., czyli około 6,6 proc. krajowego zużycia energii elektrycznej.

Należy jednak podkreślić, że autokonsumpcja przemysłowa bazuje obecnie w znacznej mierze na paliwach kopalnych, czyli własnych elektrociepłowniach gazowych i węglowych oraz kogeneracji przemysłowej. Udział OZE w tej kategorii jest wciąż stosunkowo niewielki, choć szybko rośnie głównie dzięki instalacjom PV. Duże spółki, w tym podmioty należące do Skarbu Państwa, coraz aktywniej inwestują we własne źródła wytwórcze. W miarę dekarbonizacji przemysłu i wygaszania własnych mocy węglowych można oczekiwać, że autokonsumpcja przemysłowa będzie stopniowo przestawiać się na OZE, a jej łączna skala może rosnąć wraz z elektryfikacją procesów produkcyjnych.

Po uwzględnieniu źródeł przemysłowych autokonsumpcja przestaje być zjawiskiem marginalnym w bilansie krajowym.

Szacunkowy wpływ autokonsumpcji prosumentów oraz źródeł przemysłowych na zużycie energii, oprac. własne

Do 2030 roku krajowe zużycie energii elektrycznej będzie najprawdopodobniej nadal rosło, mimo poprawy efektywności urządzeń i procesów. Głównymi czynnikami wzrostu będą elektryfikacja ciepłownictwa, rozwój transportu elektrycznego, większe wykorzystanie klimatyzacji oraz stopniowe upowszechnianie nowych elektrotechnologii. Coraz większe znaczenie będą miały również centra danych i rozwój sztucznej inteligencji, które mogą stać się jednym z istotnych impulsów wzrostu zapotrzebowania. Jednocześnie nie wszystkie sektory będą zwiększać pobór energii. Część obecnie energochłonnych gałęzi gospodarki, w tym górnictwo, które obecnie zużywa około 3 TWh energii elektrycznej (2 proc. zapotrzebowania Polski), będzie stopniowo tracić znaczenie, co częściowo skompensuje wzrost obserwowany w budynkach, transporcie, usługach cyfrowych i nowych technologiach. W efekcie przyszły bilans nie będzie prostą sumą nowych odbiorów, lecz wynikiem przesuwania się całej struktury gospodarki w stronę sektorów bardziej zelektryfikowanych. Dodatkowym czynnikiem ograniczającym tempo wzrostu będzie w dłuższym horyzoncie spadek liczby ludności.

Przyszły wzrost zapotrzebowania nie będzie prostym przyrostem zużycia, lecz skutkiem przebudowy całej gospodarki.

Punktem wyjścia do dalszych szacunków jest rok 2025, w którym autokonsumpcję prosumencką oszacowano na około 3,1 TWh, a po uwzględnieniu źródeł przemysłowych łączny wolumen energii zużywanej lokalnie można szacować na około 10,7 TWh. Jednocześnie skala rynku wskazuje, że potencjał dalszego wzrostu pozostaje duży. Na koniec 2025 r. w Polsce działało ponad 1,6 mln mikroinstalacji OZE o łącznej mocy niemal 13,9 GW, a liczba prosumenckich magazynów energii do 50 kW była bliska 111 tys. Oznacza to, że autokonsumpcja przestaje być zjawiskiem niszowym i coraz wyraźniej przechodzi w etap bardziej świadomego lokalnego bilansowania energii.

W dalszej perspektywie zasadne wydaje się więc rozpatrzenie trzech wariantów rozwoju. Wariant ostrożny zakłada spowolnienie przyrostu nowych instalacji, umiarkowany rozwój magazynów i ograniczony wzrost społeczności energetycznych. Wariant bazowy odpowiada kontynuacji obecnych trendów, przy dalszym rozwoju fotowoltaiki, magazynów, pomp ciepła, sterowania odbiorami oraz ładowania pojazdów elektrycznych. Wariant maksymalny ma charakter strukturalny i zakłada stopniowe przechodzenie od klasycznego prosumeryzmu do szerszego modelu społeczności energetycznych i lokalnych rynków energii. W tym ujęciu rośnie nie tylko sama autokonsumpcja prosumencka, lecz także całkowity wolumen energii wytwarzanej, zużywanej i bilansowanej lokalnie.

W dwóch pierwszych wariantach wzrost ma charakter ewolucyjny. W wariancie maksymalnym przyjęto natomiast, że lokalne bilansowanie przestaje być dodatkiem do systemu, a staje się jednym z jego istotnych mechanizmów organizacyjnych. Taki scenariusz odpowiadałby sytuacji, w której część gmin, miast, przemysłu i infrastruktury krytycznej stopniowo przechodzi do modelu wysokiej lokalnej samowystarczalności, a sieci wyższych napięć są wykorzystywane przede wszystkim do bilansowania deficytów oraz wymiany energii pomiędzy obszarami. Przy górnym wariancie zapotrzebowania krajowego na energię elektryczną w 2040 r., szacowanym przez ARE na 264 TWh, oznaczałoby to udział lokalnego bilansowania rzędu około 34–38 proc. całkowitego zużycia energii elektrycznej.

Wariantowa prognoza wzrostu autokonsumpcji (lokalnego bilansowania energii), oprac. własne

Z punktu widzenia systemowego najważniejsze jest jednak nie samo powiększanie wolumenu autokonsumpcji, lecz to, że część energii nie musi być już dostarczana z wielkoskalowych źródeł. W wariancie ostrożnym do 2040 r. lokalne bilansowanie mogłoby ograniczyć roczne zapotrzebowanie na energię z systemu centralnego o około 20 TWh, w wariancie bazowym o około 27 TWh, a w wariancie maksymalnym nawet do 90–100 TWh. W praktyce nie oznacza to prostego wyeliminowania równoważnej liczby dużych bloków, lecz wyraźne ograniczenie rocznego wolumenu energii, który musiałby zostać dostarczony przez źródła wielkoskalowe, a także zmniejszenie liczby godzin ich pracy.

W ujęciu czysto energetycznym wariant maksymalny dla 2040 roku odpowiadałby rocznej produkcji około 11,4–12,7 GW mocy elektrowni jądrowych pracujących w podstawie lub około 18,8–20,8 GW nowoczesnych bloków gazowo-parowych przy umiarkowanym wykorzystaniu. Dla roku 2030 byłby to odpowiednik około 2,8–3,2 GW źródeł jądrowych lub 4,6–5,2 GW bloków gazowo-parowych, a dla roku 2050 około 15,8–17,1 GW źródeł jądrowych lub 26,0–27,5 GW bloków gazowo-parowych. Są to oczywiście wyłącznie ekwiwalenty energetyczne, a nie pełne odpowiedniki mocy dyspozycyjnej, jednak dobrze pokazują skalę możliwego przesunięcia części inwestycji z poziomu centralnego do poziomu lokalnego, czyli energetyki obywatelskiej.

Nie oznacza to jednak, że wzrost autokonsumpcji i lokalnego bilansowania eliminuje potrzebę rozwoju źródeł wielkoskalowych. Zmienia on raczej portfel niezbędnych inwestycji. Mniejsza staje się potrzeba dostarczania energii na duże odległości i rozbudowy części infrastruktury sieciowej, rośnie natomiast znaczenie lokalnych źródeł, magazynów, automatyki, zarządzania popytem oraz źródeł sterowalnych pracujących blisko odbiorców. Innymi słowy, autokonsumpcja i lokalne bilansowanie nie znoszą konieczności inwestowania w transformację, ale mogą wyraźnie ograniczyć skalę części inwestycji centralnych, przesunąć je w czasie i zmienić ich strukturę na korzyść rozwiązań rozproszonych.

Autokonsumpcja zmienia miejsce zużycia energii, ale nie eliminuje potrzeby jej wcześniejszego wytworzenia.

Autokonsumpcja będzie w kolejnych latach ograniczać pobór energii, ale nie zmieni podstawowego kierunku zmian, jakim pozostaje wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną. Jej największe znaczenie polega na tym, że łagodzi tempo wzrostu obciążenia systemu i sprzyja lokalnemu bilansowaniu energii.

Równie ważne są jednak dwa inne obszary potencjalnych oszczędności, dobrze widoczne na wykresie przedstawiającym bilans energii w Polsce.

Zużycie energii elektrycznej w Polsce, źródło: Eurostat

Bilans przepływów energii elektrycznej w Polsce w 2024 r. pokazuje, że o sprawności systemu nie decyduje wyłącznie to, ile energii zużywają odbiorcy końcowi. Ze 171,4 TWh energii brutto (po odliczeniu eksportu) do odbiorców trafia ostatecznie 139,5 TWh energii końcowej. Reszta jest zużywana przez sam system. Największą pozycję stanowi tu zużycie własne energetyki, wynoszące 23,2 TWh, a więc ponad 13 proc. energii brutto. To bardzo dużo. Oznacza to, że znaczna część energii elektrycznej nie trafia do gospodarki ani do gospodarstw domowych, lecz służy utrzymaniu pracy samej energetyki.

Źródłem tak wysokiej wartości są przede wszystkim elektrownie i elektrociepłownie, zwłaszcza węglowe, które wymagają zasilania rozbudowanych układów pomocniczych. Do tej grupy należą między innymi pompy, wentylatory, młyny, układy transportu paliwa, instalacje oczyszczania spalin, systemy odsiarczania, odpylania i chłodzenia. W przypadku klasycznych jednostek cieplnych potrzeby własne są zatem nie tyle marginesem, ile trwałym elementem kosztu energetycznego samego procesu wytwarzania.

Do tego dochodzą straty przesyłowe i dystrybucyjne na poziomie około 8,7 TWh. W efekcie, poprawy efektywności należy szukać nie tylko po stronie odbiorców, ale również wewnątrz samego systemu elektroenergetycznego.

To właśnie tutaj autokonsumpcja i lokalne bilansowanie zyskują dodatkowe znaczenie. Nie tylko ograniczają pobór energii z sieci, ale także zmniejszają potrzebę przesyłania jej na duże odległości, a więc mogą redukować część strat sieciowych. Równocześnie wyłączanie starych jednostek węglowych będzie ograniczać zużycie własne energetyki, uwalniając część energii dla odbiorców końcowych bez konieczności proporcjonalnego wzrostu produkcji brutto. Z drugiej strony wzrost roli magazynów energii oznacza pojawienie się nowych strat związanych z cyklem ładowania i rozładowania. Transformacja nie usuwa więc całkowicie strat systemowych, ale zmienia ich strukturę i ma potencjał ich ograniczenia.

Najważniejszy wniosek jest taki, że przyszła poprawa bilansu energii w Polsce będzie zależeć nie tylko od budowy nowych źródeł, lecz także od ograniczania strat i zmniejszania energii zużywanej przez sam system. To właśnie w tym obszarze rozproszenie źródeł, autokonsumpcja i lokalne bilansowanie mogą przynieść jedne z najważniejszych efektów.

Oszczędności należy szukać również wewnątrz samego systemu elektroenergetycznego.

Dane. Autokonsumpcja i lokalne bilansowanie powinny zostać na trwałe włączone do analiz dotyczących przyszłego zapotrzebowania na energię elektryczną. Nadal brakuje publicznie dostępnych informacji o energii zużywanej „za licznikiem”, a bez nich trudno rzetelnie ocenić, jak zmienia się pobór energii z KSE i jak powinien wyglądać rozwój źródeł oraz sieci.

Modelowanie. Brak uwzględnienia autokonsumpcji, lokalnego bilansowania, magazynowania, sterowania odbiorami i elastyczności może prowadzić do zniekształconego obrazu przyszłych potrzeb systemu. W takim ujęciu łatwo przecenić rolę części inwestycji wielkoskalowych, a jednocześnie nie doszacować znaczenia energetyki rozproszonej oraz społeczności energetycznych.

Sieci i efektywność. Wsparcie dla transformacji nie powinno koncentrować się wyłącznie na przyroście nowych mocy. Coraz większe znaczenie ma to, jaka część energii jest zużywana lokalnie, jak skutecznie działa sterowanie odbiorami, magazynowanie i elastyczność oraz w jakim stopniu możliwe jest ograniczanie przepływów na duże odległości. Równie ważne są zmiany po stronie samego systemu, w tym ograniczanie zużycia własnego energetyki oraz strat sieciowych.

Instytucje. Z tego względu URE, PSE oraz Ministerstwo Energii powinny pilnie uzupełnić luki danych i modeli w tym obszarze. Bez włączenia tych zjawisk do analiz strategicznych trudno będzie właściwie ocenić, jaka część przyszłych potrzeb energetycznych powinna być pokrywana przez źródła centralne, a jaka przez coraz lepiej zbilansowane lokalne społeczności. Transformację warto więc planować nie tylko przez pryzmat nowych gigawatów, ale także przez pryzmat energii, której system nie będzie musiał przesłać, przetworzyć ani zużyć na własne potrzeby.


Autor: Krzysztof Bodzek