Energia z OZE może zredukować emisje CO2 o 57% rocznie

Energia wyprodukowana w instalacjach słonecznych i wiatrowych może skutecznie ograniczyć udział węgla w polskiej energetyce i ciepłownictwie. Eksperci fińskiej spółki Wärtsilä Energy obliczyli, że przy wprowadzeniu odpowiednich rozwiązań i elastycznych technologii w ciągu dekady udział węgla w instalacjach ciepła systemowego może spaść z 80 do 8 proc., a w energetyce – z 61 do 27 proc. Ich zdaniem integracja obu tych sektorów przez 10 lat może przynieść znaczące oszczędności – zarówno finansowe, jak i środowiskowe. I to mimo prognozowanego wzrostu zapotrzebowania na energię.

Ostatnie lata w polskiej energetyce i ciepłownictwie nie należały do najłatwiejszych. Najpierw pandemia (2020–2022), potem agresja Federacji Rosyjskiej na Ukrainę (2022) wpłynęły znacząco na funkcjonowanie całego sektora. Z jednej strony mocno spadła rentowność wielu firm działających w branży. Według Urzędu Regulacji Energetyki skumulowany wzrost kosztów prowadzenia działalności ciepłowniczej między 2020 a 2022 rokiem wyniósł ponad 70 proc. Z drugiej zaś odnotowano wzrost kosztów ciepła systemowego ponoszonych przez końcowych odbiorców. Przeobrażeniu uległa także strategia odchodzenia od węgla, ponieważ z logistycznej i surowcowej układanki „wypadł” ważny element.

Podstawą produkcji prądu będą źródła odnawialne 

– Wcześniej panowała koncepcja, że paliwem przejściowym będzie gaz. Teraz, ponieważ gaz okazał się być mało stabilnym źródłem energii, w dodatku narażonym na zawirowania polityczne, pojawiają się wątpliwości, czy będzie on mógł zastąpić węgiel – mówi agencji informacyjnej Newseria Igor Petryk, dyrektor rozwoju rynku w Wärtsilä Energy, fińskiej spółce działającej w 180 krajach. – Mamy na to bardzo dobry pomysł, bo na podstawie naszego modelu, a dysponujemy bardzo wyrafinowanym oprogramowaniem, które może modelować różne systemy energetyczne, rozpoznaliśmy, że podstawą produkcji prądu będą źródła odnawialne – energia wiatrowa i słoneczna. Należy tylko zrównoważyć tę nieciągłą produkcję ze źródeł odnawialnych, a żeby zrobić to w najbardziej opłacalny sposób, nie trzeba inwestować w duże elektrownie gazowe. Polska powinna raczej korzystać z instalacji ciepła systemowego – a jest ich aż 350.

Pomysł wpisuje się w strategię odchodzenia od paliw opartych na węglu w kolejnych latach, która wynika zarówno z polityki unijnej, jak i krajowej. To ogromne wyzwanie dla ciepłownictwa systemowego, które jest istotnym elementem w branży energetycznej. Według URE od 2002 roku długość sieci ciepłowniczej w Polsce wzrosła z 17,3 tys. km do prawie 22,6 tys. km w 2022 roku. Długość sieci przypadającej na jedno przedsiębiorstwo zwiększyła się w tym samym czasie z prawie 24 km do niemal 63 km. Jednocześnie zaobserwowano spadek całkowitej wielkości mocy cieplnej zainstalowanej u wytwórców posiadających koncesję z ok. 71 GW w 2002 roku do ok. 53 GW w 2022 roku.

Elastyczne zasoby wytwórcze w systemach ciepłowniczych

Jak podkreślają eksperci Wärtsilä Energy w raporcie „Energetyzując polską przyszłość. Optymalizacja systemu elektroenergetycznego i ciepłowniczego na następną dekadę”, dekarbonizacja ciepłownictwa jest technologicznie znacznie bardziej wymagająca niż w przypadku systemu energetycznego. To o tyle istotne, że węgiel odpowiada za 80 proc. produkcji ciepła w Polsce i za 61 proc. produkcji energii. Eksperci oceniają, że znaczącą rolę odgrywać będą elastyczne zasoby wytwórcze w systemach ciepłowniczych. Zastosowanie pomp ciepła oraz kogeneracyjnych silników gazowych (CHP – combined heat and power) będzie kluczowe dla bilansowania nierównomiernie wytwarzanej energii z OZE.

– Polska nie może dalej trzymać się węgla. Pytanie, jaka będzie właściwa kombinacja technologii, które będą mogły zastąpić węgiel. Mamy bardzo silne przekonanie, że będzie to połączenie energetyki wiatrowej i słonecznej oraz elastyczne technologie, które zrównoważą te dwa źródła. Inwestując w takie nowe technologie jak źródła odnawialne plus bilansowanie, Polska może nie tylko ograniczyć udział węgla, ale także sporo oszczędzić na kosztach inwestycyjnych i operacyjnych. Według naszych obliczeń ta „kooptymalizacja” może przynieść blisko 4 mld euro oszczędności na całych kosztach systemu w okresie 10 lat – mówi Igor Petryk.

Do tej pory, w ocenie ekspertów spółki, pomijano w Polsce potencjał wynikający z łączenia sektorów energetyki i ciepłownictwa. Z przygotowanego modelowania wynika jednak, że taka integracja zapewniłaby wymierne korzyści. Poza oszczędnościami finansowymi eksperci wyliczyli także inne możliwe efekty takiej „kooptymalizacji”. Jednym z nich jest zwiększenie udziału OZE z 29 proc. w 2023 roku do 68 proc. w 2032 roku.

Obniżenie śladu węglowego o 57 proc. rocznie

– Przygotowaliśmy model realizacji tego pomysłu w perspektywie dziesięcioletniej i odkryliśmy, że w ciągu 10 lat udział węgla w instalacjach ciepła systemowego spadnie z 80 proc. do 8 proc. Będzie to miało także wpływ na wytwarzanie energii, co przełoży się na spadek udziału węgla w tym procesie z 61 do 27 proc. Łącznie oznacza to obniżenie śladu węglowego o 57 proc. rocznie, a to tylko przy, jak to nazywamy, kooptymalizacji wytwarzania prądu i ciepła – mówi przedstawiciel fińskiej firmy.

Problemem jest to, że energia pochodząca z OZE, czyli w tym przypadku słońca i wiatru, nie jest dostępna bez przerwy. Zmienna długość dnia, nasłonecznienie i różne warunki wiatrowe sprawiają, że nie możemy mówić o ciągłych dostawach oraz stabilnej produkcji energii.

– To naturalne i istnieją technologie, które sobie z tym radzą. Te technologie bilansują wytwarzanie energii i zapewniają elastyczność. Mogą one obsługiwać odnawialne źródła energii w skali sekund, minut, godzin czy pór roku. Aby mieć pełne zaufanie do bezpieczeństwa dostaw energii, wystarczy więc wprowadzić połączenie różnych technologii, które będą wspierać technologie odnawialne – zaznacza Igor Petryk.

Magazyny energii ważnym elementem układanki 

Tu kluczową rolę będą odgrywały magazyny energii w różnej konfiguracji np. w elektrowniach szczytowo-pompowych. Jak zaznacza ekspert, Polska ma ograniczone możliwości zwiększenia mocy tego typu zakładów. Drugim rozwiązaniem są zdobywające popularność na świecie magazyny oparte na akumulatorach.

– Nasza firma jest jednym z największych integratorów magazynowania energii na świecie. Opracowujemy nasze rozwiązania w tym zakresie, ale mamy też świadomość, że magazynowanie w akumulatorach jest ograniczone czasowo. Energia nie może być w nich magazynowana przez całe miesiące czy nawet tygodnie. Niezbędne są więc niezawodne źródła wytwarzania – dodaje dyrektor rozwoju rynku w Wärtsilä Energy. – Mamy silne przekonanie, że tym źródłem może być gaz ziemny, ale nie jako baza, ale jako moc bilansująca, uruchamiana i zatrzymywana według potrzeb, w sposób elastyczny, wiele razy dziennie. Jednocześnie konieczne jest przejście z gazu ziemnego na bardziej zrównoważone paliwo, takie jak wodór i jego pochodne.

Magazyny energii są w Polsce coraz częściej stosowane. Według danych na ostatni dzień 2023 r. Polskie Sieci Energetyczne wydały warunki przyłączenia dla takich instalacji o łącznej mocy prawie 9,7 tys. MW. Według prognoz rynkowych to dopiero początek. Popularność magazynów może rosnąć wraz z obserwowanym spadkiem cen baterii. Według ekspertów McKinsey do 2030 roku światowy rynek magazynów ma osiągnąć wartość w przedziale 120–150 mld dol. To oznacza ponad dwukrotny wzrost w perspektywie bieżącej dekady.