Instytut Jagielloński formułuje 10 wyzwań dla polskiej energetyki
Instytut Jagielloński opublikował raport identyfikujący wyzwania i szanse stojące przed polską energetyką w kontekście transformacji energetycznej i możliwości wdrożenia koncepcji tzw. łączenia sektorów, czyli wykorzystania taniej odnawialnej energii elektrycznej do zasilenia transportu, ciepłownictwa czy przemysłu.
Autorzy raportu „Łączenie sektorów zielonej energii. Co to oznacza dla Polski?” podkreślają, że forsowany przez Komisję Europejską tzw. Europejski zielony ład ma na celu przyspieszenie tempa transformacji Wspólnoty m.in. w kierunku gospodarki zeroemisyjnej, rozwijającej się bez wykorzystania paliw kopalnych, a jedną z prawdopodobnych implikacji europejskiego zielonego ładu jest wzrost celu redukcji emisji gazów cieplarnianych na rok 2030 z obecnego poziomu 40 proc. do ok. 55 proc. względem roku 1990.
W tym kontekście kluczową koncepcją jest tzw. łączenie sektorów energii i temu zagadnieniu poświęcony jest najnowszy raport Instytutu Jagiellońskiego.
Koncepcja łączenia sektorów energii zakłada znaczny wzrost wykorzystania energii elektrycznej pochodzącej z najtańszych źródeł, czyli elektrowni wiatrowych oraz instalacji fotowoltaicznych w celu zasilania transportu, przemysłu czy ciepłownictwa – np. poprzez wykorzystanie nadwyżek energii odnawialnej w procesie elektrolizy i wytwarzania tzw. zielonego wodoru.
W przypadku wdrożenia koncepcji łączenia sektorów, tj. energetyki, transportu, przemysłu, ciepłownictwa systemowego i ogrzewania budynków, potencjał redukcji emisji w roku 2050 względem roku 2020 wynosi według autorów raportu około 68 proc. – co odpowiadałoby około 83-procentowej redukcji względem roku 1990.
W konsekwencji wdrożenia koncepcji łączenia sektorów autorz raportu zakładają wzrost popytu na energię elektryczną o 65 proc. do 2050 roku – pomimo podjęcia działań na rzecz efektywności energetycznej.
Autorzy raportu zakładają, że w naszym kraju dominującymi źródłami wytwarzania energii elektrycznej staną się źródła wykorzystujące energię słońca oraz lądowe i morskie elektrownie wiatrowe. Według prognoz zawartych w raporcie, już w 2030 roku ponad połowa energii elektrycznej zużywanej w Polsce będzie wytwarzana z tych źródeł.
Zdaniem Marcina Roszkowskiego, prezesa Instytutu Jagiellońskiego, zielone inwestycje mogą rozwinąć potencjał sektora badań i rozwoju. Jego zdaniem jest to ogromna szansa na zbudowanie krajowego łańcucha dostaw.
– W przyszłości technologie z Polski mogą wspomóc wysiłki podejmowane na rzecz transformacji gospodarczej, ale również umożliwić wzmacnianie pozycji rodzimych przedsiębiorstw na rynkach międzynarodowych. Energetyka odnawialna to inwestycje w tańszą energię, ale również w niezależność energetyczną i budowanie bezpieczeństwa energetycznego poprzez źródła rozproszone – komentuje Marcin Roszkowski.
W kontekście zależności źródeł wiatrowych i fotowoltaicznych od pogody w raporcie podkreśla się kluczową rolę technologii magazynowania. Mogą to być turbiny gazowe wykorzystujące biogaz lub wodór, czy magazynowanie energii w bateriach.
Istotne ma być również rozwinięcie odpowiednich technologii cyfrowych umożliwiających komunikację urządzeń i agregację – np. Internet rzeczy czy sztuczna inteligencja, a także rozwiązań rynkowych – np. zarządzanie popytem (DSM) w celu chwilowej redukcji zapotrzebowania, czy odpowiednia konstrukcja usług systemowych, zapewniających utrzymanie odpowiednich parametrów sieci energetycznej.
Kluczowy w koncepcji łączenia sektorów jest sektor transportowy. Zgodnie z prognozą zawartą w raporcie, bezpośrednia elektryfikacja może pochłonąć ponad połowę zużycia energii w transporcie do 2050 r.
Podkreśla się potencjał technologii V2G (ang. vehicle-to-grid), która zakłada wykorzystanie pojazdów elektrycznych jako rozproszonych magazynów energii elektrycznej z dwukierunkowym przepływem energii między pojazdem a siecią elektroenergetyczną. W ten sposób pojazdy elektryczne mogą stać się bardzo ważnym czynnikiem wpływającym na zrównoważenie systemu elektroenergetycznego.
Jednak zdaniem autorów raportu największy wkład do koncepcji łączenia sektorów posiada sektor ciepłownictwa i ogrzewnictwa. W przypadku budownictwa mieszkalnego główną technologią mają stać się pompy ciepła. Założono, że koszty początkowe tej technologii zostaną obniżone za pomocą programów wsparcia, a koszty operacyjne będą niższe niż w przypadku kotłów gazowych.
Autorzy raportu oceniają, że z technologicznego punktu widzenia aktualnie pompy ciepła potrafią dostarczyć znacznie większy niż dotychczas zakres temperatur. Ma to umożliwić ich zastosowanie w szerszym zakresie niż dekadę temu – choćby dla celu renowacji budynków.
Również sieci grzewcze mają być zasilane przez większe pompy ciepła, choć, jak podkreśla sie w raporcie, wymaga to głębokiej modernizacji wysokotemperaturowego ciepłownictwa sieciowego opartego dotychczas o paliwa kopalne.
Dla rozproszonych systemów ciepłowniczych nowej generacji, przy zastosowaniu pomp ciepła o dużej mocy, mogą być przydatne również lokalne źródła szczytowe – na gaz, biogaz lub docelowo zielony wodór – dla niektórych odbiorców przemysłowych lub alternatywnie większe bufory energii cieplnej.
Autorzy raportu sformułowali 10 kluczowych wyzwań transformacji sektorów energii w Polsce:
1. Sektor energetyczny może zapewnić dostawy tylko wtedy, kiedy rynek hurtowy zapewni długoterminowe perspektywy dla inwestycji. Kontynuacja systemu wsparcia aukcyjnego dla instalacji OZE przyłączonych do sieci publicznej wydaje się niezbędna.
2. Rosnący udział generacji zmiennej z OZE utrudnia operatorowi operacyjne bilansowanie systemu elektroenergetycznego, co zwiększa potrzebę dostępu do krótko- i długoterminowej mocy dyspozycyjnej. Koncepcja łączenia sektorów może stabilizować system np. przez konwersję nadmiarowej energii elektrycznej z OZE w energię cieplną, włącznie z jej efektywnym długoterminowym magazynowaniem.
3. Nie wszystkie źródła dyspozycyjne (wielkoskalowe lub rozproszone) są odpowiednio wyceniane i wynagradzane na rynku hurtowym czy bilansującym. Digitalizacja, agregacja i sztuczna inteligencja mogą umożliwić godną wycenę dyspozycyjnych źródeł rozproszonych.
4. Rynek energii musi zachęcać do innowacji technologicznych. Pozytywne efekty lokalnych i regionalnych klastrów mogą być wykorzystywane dla rozwoju technologii – instytucje państwowe jak ARP, NCBR lub PFR powinny współpracować w celu maksymalizacji efektu.
5. Łączenie sektorów zmieni profil popytu poprzez zwiększenie i przesunięcie szczytów dziennych i sezonowych. Skala tego wyzwania będzie zależeć od elastyczności po stronie popytu (DSM) w systemie. Niezbędne jest znalezienie stabilnego systemu wsparcia dla usług systemowych.
6. Wzrost rozproszonych zasobów energii, w tym głównie udział generacji zmiennej z OZE, zarówno po stronie popytu, jak i podaży, stwarza wyzwania dla zarządzania siecią dystrybucyjną. Smart grids i smart meters stanowią rozwiązanie, aby lepiej planować rozkład energii, ale również jej magazynowanie w optymalnym momencie.
7. Krajowy system elektroenergetyczny stoi w obliczu wyzwań związanych z niedopasowaniem geograficznym między (przyszłą) lokalizacją mocy wytwórczych, a centrami zapotrzebowania. Wyzwania te będą się nasilać na poziomie lokalnym wraz ze wzrostem zmiennej energii odnawialnej.
8. Łączenie sektorów znacznie zwiększy całkowite zapotrzebowanie na energię elektryczną. Będzie to wymagało inwestycji i planowania, szczególnie dla rozbudowy sieci. Od samego początku powinna być wdrażana technologia big data.
9. Elektryfikacja sektora ciepłownictwa wymaga głębokiej modernizacji wysokotemperaturowych sieci, ale również skoordynowanych działań w zakresie efektywności energetycznej.
10. Ogromne inwestycje w rozbudowę sieci przesyłowej związanej z rozwojem farm wiatrowych na morzu mogą okazać się zbędne, jeżeli wytwarzana energia elektryczna przy głównych punktach odbioru na lądzie będzie konwertowana w zielony wodór, a przesył i dystrybucja wodoru nastąpi przy wykorzystaniu istniejącej infrastruktury sieci gazowej.
- Raport „Łączenie sektorów zielonej energii. Co to oznacza dla Polski?” Jest dostępny pod tym linkiem.
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
