Bezpieczeństwo energetyczne ...

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
//-->POLITYKA ENERGETYCZNATom 11GZeszyt 1G2008PL ISSN 1429-6675Jan POPCZYK*Bezpieczeñstwo energetyczne Polskioczami naukowca i praktyka1STRESZCZENIE. Jeœli w 2008 roku chcemy siê dobrze przys³u¿yæ rozwojowi rynku paliw w Polsce, tow ten sposób, ¿e poka¿emy now¹ perspektywê, w której elektroenergetyka, ciep³ownictwoi transport konkuruj¹ (w jednakowych warunkach) o te same paliwa, ale szczególnie o paliwaodnawialne. Do takiej konkurencji ju¿ siê przyczyniaj¹: fundamentalnie uniwersalizacjatechnologii energetycznych i rozwój paliw nowych generacji2, a politycznie (regulacyjnie)Pakiet klimatyczno-energetyczny 3x20 (perspektywa 2020) i przygotowywana nowelizacjadyrektywy IPPC (perspektywa 2016), maj¹ca podstawowe znaczenie dla ciep³ownictwa.W nowej perspektywie, zw³aszcza w œwietle zamierzanego wprowadzenia pe³nej odp³atnoœciza uprawnienia do emisji CO2(po 2012 roku, jednorazowo dla elektroenergetyki wielko-skalowej i stopniowo dla ciep³ownictwa), Polsce potrzebna jest klarowna redefinicja roliwêgla. Z drugiej strony brak, nawet na poziomie Komisji Europejskiej, dzia³añ w kierunkuintegracji systemów karania (brudne paliwa/technologie) i wspierania (energia odnawial-na/czyste technologie) w jeden system rynkowy, a tak¿e determinacja krajów cz³onkowskichw podtrzymywaniu narodowych systemów wsparcia dla energii odnawialnej powoduj¹, ¿eredefinicja roli wêgla bêdzie napotykaæ w Polsce zasadniczy opór.* Prof. dr hab. in¿. — Wydzia³ Elektryczny, Instytut Elektroenergetyki i Sterowania Uk³adów, PolitechnikaŒl¹ska, Gliwice.Referat jest rozszerzon¹/pog³êbion¹ wersj¹ referatu zaprezentowanego (pod innym tytu³em) w czasie XIIForum Ciep³owników Polskich, które odby³o siê we wrzeœniu w Miêdzyzdrojach). W szczególnoœci nowe s¹wyniki zamieszczone w tabeli 2. Tabele 1 i 8 zosta³ skoordynowane z tabeli 2. Dodany zosta³ tekst dotycz¹cydefiniowania paliw II generacji. Sformu³owana zosta³a propozycja wykorzystania polskiej prezydencji do roz-wi¹zania ¿ywotnych spraw zwi¹zanych z wdra¿aniem Pakietu 3x20. Inaczej zosta³o ukierunkowane zakoñczeniereferatu. Wprowadzone zosta³y tak¿e drobniejsze ulepszenia.2Te dwa procesy wzajemnie siê bardzo silnie napêdzaj¹, ale w ostatnich latach znaczenie rozwoju paliww widoczny sposób zyskuje przewagê d³ugoterminow¹.1553Nie zwalnia to jednak autora niniejszego artyku³u od podjêcia tego trudnego tematu, poprzezskonfrontowanie trzech koncepcji. Pierwsza z koncepcji (umo¿liwiaj¹ca polityczno-kor-poracyjne gry interesów) oznacza kontynuacjê polskiego systemu wsparcia, którego podstaw¹s¹: certyfikacja (obecnie zielonej energii elektrycznej i kogeneracji) oraz administracyjnaalokacja uprawnieñ do emisji CO2. Druga z koncepcji (ewolucyjna w sferze mechanizmów,radykalna w sferze efektów, prostsza od pierwszej proceduralnie, ale dalej skomplikowana)polega na wprowadzeniu jednolitego systemu zielonej energii elektrycznej, zielonej benzyny(biopaliwa p³ynne), zielonego ciep³a i zielonego gazu (biometan). Trzecia koncepcja (ra-dykalna w sferze mechanizmów, ewolucyjna w sferze efektów, i najprostsza proceduralnie)polega na „opodatkowaniu” paliw, odpowiednio do pochodz¹cej z nich emisji CO2.Podkreœla siê tu, ¿e z³a decyzja (brak odwagi polityków i wysi³ku koncepcyjnego naukowców)mo¿e spowodowaæ bardzo szybkie upodobnienie siê narodowych systemów wsparcia energiiodnawialnej do Wspólnej Polityki Rolnej (ustanowionej w Traktacie Rzymskim o EWG),która jest balastem Europy ju¿ od kilkudziesiêciu lat. Ale podkreœla siê tu tak¿e, ¿e powo³anieWspólnej Polityki Rolnej jeszcze (1957 rok) w spo³eczeñstwie przemys³owym by³o bardziejuzasadnione ni¿ obrona narodowych systemów wsparcia energii odnawialnej ju¿ (obecnie)w spo³eczeñstwie wiedzy. W perspektywie polskiej jest to tym bardziej oczywiste, ¿e dlaPolski jednolity rynek certyfikatów zielonych (jeœli dzia³a³by on nawet odrêbnie od rynkuuprawnieñ do emisji CO2) jest korzystniejszy ni¿ narodowe systemy wsparcia energii odna-wialnej.Uwzglêdniaj¹c prze³omowe znaczenie (na ca³ym œwiecie) paliw i œrodowiska naturalnego dlabezpieczeñstwa energetycznego oraz krajowe uwarunkowania w tym obszarze proponuje siêwykorzystaæ polsk¹ prezydencjê w 2011 roku do wypromowania to¿samoœci Polski w UE,czyni¹c has³em przewodnim tej prezydencji racjonalizacjê narodowych systemów wsparciaOZE z perspektyw¹ jednolitej internalizacji kosztów zewnêtrznych œrodowiska i innychenergetyki wielkoskalowej (tradycyjnej) i odnawialnej (w szczególnoœci wiatrowej). Oczywi-œcie to wymaga podjêcia natychmiastowych, zgodnych dzia³añ przygotowawczych wieluœrodowisk, dotychczas konkuruj¹cych ze sob¹, a czêsto nawet skonfliktowanych.S£OWA KLUCZOWE: rynek energii, paliwa, biomasa, koszty zewnêtrzne, elektroeneregetyka, zielonaenergia, technologie energetyczneWprowadzenieBardzo dobrze, ¿e Pakiet klimatyczno-energetyczny 3x20 z marca 2007 zmienia ukierun-kowanie z dotychczasowych rozwi¹zañ segmentowych (adresowanych przede wszystkimdo energii elektrycznej, ale tak¿e do paliw transportowych, do kogeneracji i do efektywnoœcibudynków energetycznych) na cele ³¹czne, w zakresie redukcji zu¿ycia energii pierwotneji emisji CO2, okreœlone dla wszystkich trzech rynków energii koñcowej (energii elektry-cznej, ciep³a, paliw transportowych). W szczególnoœci zmianê tê mo¿na traktowaæ jakodobr¹ odpowiedŸ na szybko uniwersalizuj¹ce siê technologie energetyczne (agregat kogene-racyjny, samochód hybrydowy, ogniwo paliwowe). Jest to tak¿e (w d³ugiej perspektywie)si³a sprawcza rozwoju nowych technologii paliwowych (paliwa drugiej generacji, paliwa554wodorowe). Skutkiem bêdzie w nadchodz¹cych latach szybko rosn¹ca konkurencja elektro-energetyki, ciep³ownictwa i transportu o te same paliwa.Inaczej natomiast ma siê sprawa z projektem dyrektywy, zwi¹zanej z Pakietem 3x20, zestycznia 2008. Chodzi o to, ¿e w projekcie dyrektywy zapisane zosta³o dobre rozwi¹zaniew postaci unijnego rynku certyfikatów zielonych. Kraje cz³onkowskie nie godz¹ siê jednakna likwidacjê narodowych systemów wsparcia energetyki odnawialnej. W lipcu 2008 jestju¿ prawie przes¹dzone, ¿e systemy te, chocia¿ nie maj¹ one na ogó³ rynkowego charakteru,pozostan¹ co najmniej do 2015 roku.W takiej sytuacji Polska skupia siê na rozszerzeniu podstaw prawnych (w ramachnowelizacji ustawy Prawo energetyczne) pod rozbudowê istniej¹cego systemu certyfikatów.Do istniej¹cych certyfikatów (zielonych, czerwonych, ¿ó³tych) planuje siê do³o¿enie certyfi-katów bia³ych (efektywnoœci energetycznej), a tak¿e certyfikatów biogazowych. Taki kie-runek powoduje jednak, ¿e zamiast jednolitego rynku na rzecz realizacji celów Pakietu 3x20bêdziemy mieæ system administracyjny zbli¿ony do taryfowego (np. taki jak niemieckisystemfeed-in tariffs).Niebezpieczeñstwo jest tym wiêksze, ¿e na drugim biegunie jestw Polsce system alokacji uprawnieñ do emisji CO2, o którym w ¿adnym wypadku nicdobrego siê nie da powiedzieæ [1] (system jeszcze bardziej administracyjny ni¿ systemcertyfikatów, skrajnie przetargowy).W rozroœniêtym administracyjnym systemie, w którym równolegle dzia³aj¹ certyfikacjapochodzenia energii elektrycznej i alokacja uprawnieñ do emisji (i skupiaj¹ siê wady obutych rozwi¹zañ), bêdzie narastaæ szybko nieracjnalnoœæ, której ju¿ obecnie jest zdecydo-wanie za du¿o (wspó³spalanie, kalibracja op³at zastêpczych, KPRU 2). Bêd¹ siê tak¿etworzy³y nowe grupy interesów [2], bêdzie ros³a iloœæ niepotrzebnej pracy i bêdzie siêzwiêkszaæ pole do konfliktów [3], nie bêdzie dobrych przes³anek dla rozwijania nowychtechnologii [4, 5].1. Punkt wyjœcia. Rynek energii pierwotnej i koñcowejw latach 2008 i 2020W tabeli 1 przedstawiono oszacowanie rynku energii pierwotnej, emisji CO2pocho-dz¹cej ze spalania paliw pierwotnych oraz rynku energii koñcowej w 2008 roku (uwzglêd-niaj¹ce potencja³ rolnictwa energetycznego). Jest to oszacowanie stanowi¹ce podstawê dodalszych rozwa¿añ.Oszacowanie rynku paliw pierwotnych i energii koñcowej w 2020 roku za pomoc¹tradycyjnych metod prognostycznych jest obecnie praktycznie niemo¿liwe. Nie jest tojednak zasadniczy problem, bowiem obecnie nie chodzi o precyzyjne prognozy, a o stwier-dzenie, czy rynek (bez interwencjonizmu pañstwowego) bêdzie w stanie odpowiadaæ napopyt. To zale¿y oczywiœcie od dynamiki wzrostu popytu. Mo¿na z bardzo du¿ym prawdo-podobieñstwem przyj¹æ, ¿e zdolnoœæ rynku do odpowiedzi na wzrost zapotrzebowania do555TABELA1. Polski rynek paliw pierwotnych, emisji CO2oraz energii koñcowej(sprzeda¿ do odbiorców koñcowych, czyli bez potrzeb w³asnych Ÿróde³ wytwórczych i bez stratsieciowych) w wymiarze iloœciowym (z uwzglêdnieniem potencja³u rolnictwa energetycznego)TABLE1. Polish primary fuels, CO2emissions markets and final energy market(sale to final consumers i.e. without self use of plants and grid losses) in natural units (includingpotential of energy agriculture)Rynek w jednostkachnaturalnych na rok80 mln ton60 mln ton10 mld m322 mln ton––Emisja CO23[mln ton/rok]160602070–310Rynek paliwpierwotnych[TW×h/rok]600170100220–1 250Rynek energiikoñcowej5[TW×h/rok]3004084506/30480PaliwoWêgiel kamienny1Wêgiel brunatnyGaz ziemny2Ropa naftowaEnergia odnawialna4Razemród³o: Popczyk 2008Wêgiel kamienny – ca³kowite wydobycie wynosi 100 mln Mg/a, 20 mln Mg/a stanowi eksport.2Gaz ziemny – ca³kowite zu¿ycie wynosi 15 mld m3/a, 5 mld m3/a wykorzystuje siê w przemyœle chemicznym(przede wszystkim przy produkcji nawozów sztucznych). Ca³e wydobycie krajowe 4,5 mld m3jest wykorzy-stywane do celów energetycznych.3Emisja CO2zosta³a oszacowana na podstawie danych z rynku paliw. Jest to obecnie, kiedy nie ma jeszczewêglowych (i wêglowodorowych) technologii bezemisyjnych, najprostszy i najbardziej wiarygodny sposóbszacowania ³¹cznej (z energetyki wielkoskalowej i rozproszonej) emisji CO2.4Energia odnawialna (wykorzystanie/potencja³) – wed³ug obecnych wyobra¿eñ sk³adaj¹ siê na ni¹ ci¹gletylko: biomasa wykorzystana we wspó³spalaniu, hydroenergetyka przep³ywowa i energetyka wiatrowa. Czyli narynku koñcowym reprezentowana jest obecnie tylko w postaci energii elektrycznej. Takie podejœcie do energetykiodnawialnej jest ju¿, w œwietle Pakietu energetycznego 3×20, ca³kowicie nieuprawnione.5Rynek energii koñcowej zosta³ oszacowany z uwzglêdnieniem sprawnoœci energetycznej charakterystycznejdla stosowanych obecnie technologii. W przypadku energii elektrycznej s¹ to praktycznie tylko technologiesystemowe wielkoskalowe, o niskiej sprawnoœci wykorzystania energii pierwotnej w elektrowniach i du¿ychstratach w sieciach.12020 roku bêdzie w pe³ni wystarczaj¹ca (oczywiœcie pod warunkiem, ze pañstwo nie bêdziepsu³o rynku za pomoc¹ konsolidacji, zani¿ania cen podporz¹dkowanego politycznym kam-paniom wyborczym i podobnych dzia³añ). Wynika to z oszacowañ wielkoœci polskichrynków koñcowych energii w okresie 2008–2020 roku. S¹ one nastêpuj¹ce:1. Energia elektryczna. Zak³ada siê 2-procentowy roczny wzrost rynku. Zatem wzrost rynkuw ca³ym okresie wyniesie 26%. Wielkoœæ rynku koñcowego (zu¿ycie przez odbiorców)na koniec okresu wyniesie oko³o 150 TW×h, a z potrzebami w³asnymi i stratami siecio-wymi 190 TW·h.2. Ciep³o. Zak³ada siê stabilizacjê rynku, czyli wielkoœæ rynku koñcowego na koniec okresubêdzie taka jak w 2008 roku i wyniesie 240 TW×h.5563. Transport. Zak³ada siê 3-procentowy roczny wzrost rynku. Zatem wzrost rynku w ca³ymokresie wyniesie 43%. Wielkoœæ rynku koñcowego (zu¿ycie) na koniec okresu wyniesieoko³o 210 TW×h.Jeœli wiadomo, ¿e istot¹ zmian (fundamentalnych i politycznych/regulacyjnych), którenale¿y uwzglêdniæ (projektuj¹c przysz³oœciowy rozwój wydarzeñ w Polsce), jest redukcjaemisji CO2i lepsze wykorzystanie energii pierwotnej, to przydatnoœæ tabela 1 polega na³atwym zidentyfikowaniu za jej pomoc¹ uwarunkowañ do odpowiednich dzia³añ (paliwawêglowe s¹ odpowiedzialne za ponad 70% emisji CO2, a efektywnoœæ ich przetworzenia naenergiê koñcow¹, elektryczn¹ i ciep³o, kszta³tuje siê zaledwie na poziomie oko³o 44%).1.1. Paliwa II generacjiWspó³czeœnie znaczenie paliw I, II i III generacji nale¿y rozpatrywaæ g³ównie w kon-tekœcie rolnictwa energetycznego i lasów energetycznych oraz w kontekœcie utylizacjiodpadów w gospodarce komunalnej, rolnictwie ¿ywnoœciowym i przetwórstwie rolno-spo-¿ywczym. Postêp w dziedzinie pozyskiwania takich paliw bêdzie mia³ fundamentalneznaczenie z punktu widzenia zarz¹dzania bezpieczeñstwem energetycznym w perspektywiedo 2020 roku, a z du¿ym prawdopodobieñstwem nawet do 2030 roku.Jednoznaczne zakwalifikowanie do poszczególnych generacji paliw pozyskiwanychz rolnictwa energetycznego i z lasów energetycznych oraz z utylizacji odpadów w rolnictwie¿ywnoœciowym i w przetwórstwie rolno-spo¿ywczym, a tak¿e z utylizacji odpadów bio-degradowalnych w gospodarce komunalnej (dalej okreœlanych ³¹cznie biopaliwami) nie jestjednak jeszcze mo¿liwe. Najwiêcej k³opotów sprawia przy tym definicja paliw II generacji.Rolnicy na ogó³ definiuj¹ je jako te, których produkcja nie jest konkurencyjna wzglêdemprodukcji ¿ywnoœci. Energetycy natomiast jako te, które maj¹ wysoki (na przyk³ad 1,6)stosunek energii na wyjœciu z procesu do energii w³o¿onej w procesie pozyskiwania paliwa.W œwietle obydwóch wymienionych kryteriów biopaliwa p³ynne (etanol i estry) pro-dukowane obecnie z ziarna zbó¿ (takich jak kukurydza, pszenica i inne) oraz z rzepaku s¹jednoznacznie paliwami pierwszej generacji, bo ich produkcja dokonuje siê w bezpoœredniejkonkurencji do produkcji ¿ywnoœci, a stosunek energii zawartej w tych paliwach do energiiw³o¿onej w procesie ich pozyskiwania wynosi oko³o 1. Powstaje natomiast trudnoœæ w od-powiedzi na pytanie, do której generacji zaliczyæ biogaz? Na przyk³ad w klasyfikacjieuropejskiej jest on zaliczany zarówno do paliw pierwszej jak i drugiej generacji. W pierw-szym segmencie s¹: gaz wysypiskowy, z oczyszczalni œcieków, z biogazowni utylizuj¹cychodpady rolnicze i z przetwórstwa rolno-spo¿ywczego. W drugim segmencie bêd¹ natomiastjednoznacznie (po skomercjalizowaniu technologii, obecnie ci¹gle jeszcze tylko demon-stracyjnych) paliwa gazowe (tak¿e p³ynne) ze zgazowania (up³ynniania) celulozy w postacis³omy, drewna, wyt³oków z trzciny cukrowej itp.Jeœli chodzi o biogaz produkowany z ca³ych roœlin energetycznych zielonych (takich jakkukurydza, buraki pastewne/pó³cukrowe i inne) w procesie zgazowania biologicznego(fermentacyjnego), i ewentualnie oczyszczony do postaci gazu ziemnego wysokometa-nowego, to proponuje siê (Popczyk), aby kwalifikowaæ go do paliw drugiej generacji.557 [ Pobierz całość w formacie PDF ]