System elektroenergetyczny potrzebuje ciepłownictwa

Krajowy System Elektroenergetyczny (KSE) będzie musiał stawiać czoła nowym wyzwaniom. Wśród nich są m.in. nieprzerwane dostawy energii do odbiorców z chwilą wycofywania najstarszych i najbardziej emisyjnych jednostek wytwórczych, ale także efektywne wykorzystanie zmiennych źródeł OZE. Kluczem do rozwiązania problemów KSE może być ciepłownictwo systemowe – pisze Forum Energii.

W debacie o bezpiecznym i sprawnym funkcjonowaniu KSE nie mówi się o ciepłownictwie systemowym jako zasobie energetycznym. Potwierdza to również najnowsza aktualizacja scenariusza Polityki Energetycznej Polski do 2040 roku, która nie dostrzega korzyści płynących z integracji sektorów elektroenergetyki i ciepłownictwa.

Tymczasem w szczytowym zapotrzebowaniu KSE dodatkową energię mogą dostarczać jednostki kogeneracyjne, a w okresie nadwyżek energii w systemie mogą ją absorbować kotły elektryczne produkujące tanie ciepło. Praca jednostek kogeneracyjnych może też poprawiać parametry sieci elektroenergetycznych.

REKLAMA

Niedoceniony obszar

Ciepłownictwo i elektroenergetyka od lat są pozbawione strategii i pomysłu. Dominuje myślenie silosowe – PSE myśli wyłącznie o zasobach sterowalnych w pełni dostępnych do bilansowania, sektor ciepłownictwa myśli o zwiększeniu sprzedaży ciepła i pozyskaniu wsparcia finansowego na inwestycje na sztywnym, ściśle taryfikowanym rynku, który nie zapewnia odpowiednich pieniędzy na modernizację przedsiębiorstw. Decydenci nie dostrzegają korzyści płynących z kogeneracji.

Dyskusja o rozwoju tej technologii w Polsce należy od lat do najbardziej hermetycznych debat w kraju. W swojej analizie Forum Energii wskazuje, w jaki sposób kongeneracja może stać się wsparciem dla systemu energetycznego. Podkreśla, że Polska ma najbardziej w Unii Europejskiej rozwinięte systemy ciepłownicze. Jest to cenny zasób energetyczny, który może i powinien być wykorzystany do stabilizowania pracy KSE.

Włączyć ciepłownictwo do bilansowania systemu

Ciepłownictwo na wiele sposobów może zostać włączone do bilansowania systemu elektroenergetycznego w ramach tzw. łączenia sektorów (ang. sector coupling). Jednym z takich sposobów jest kogeneracja, a więc jednoczesne wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła.

Kogeneracja może działać na różne paliwa: węglowe, gazowe i biomasowe. Biorąc pod uwagę dostępność zasobów węglowych w Polsce, koszty i możliwość finansowania oraz emisje, widać, że potencjał zwiększenia mocy występuje głównie w kogeneracji gazowej i ewentualnie biomasowej (przy zapewnieniu dostępności zrównoważonego środowiskowo paliwa). Obecnie w Polsce działa 1,5 GW mocy kogeneracyjnych gazowych i 5 GW mocy węglowych. W elektrociepłowniach przemysłowych jest 1,8 GW w gazie i 1,2 GW w węglu.

Produkcja energii elektrycznej i cieplnej w elektrociepłowniach pozwala na redukcję zużycia paliwa w porównaniu z analogiczną produkcją prądu i ciepła w gospodarce rozdzielonej – elektrowni i ciepłowni. Kryzys energetyczny i klimatyczny powinien skłonić decydentów do promowania oszczędnego użycia gazu.

REKLAMA

Docenić kogenerację

Specyfiką pracy jednostek kogeneracyjnych jest to, że działają głównie zimą – gdy jest potrzebne ciepło, produkuje się energię elektryczną, latem jednak w dużej mierze jednostki te są odstawiane. Tymczasem można wdrożyć rozwiązania techniczne, które pozwoliłyby na wydłużenie ich pracy poza okres zimowy. To jednak powinno znaleźć odzwierciedlenie w dokumentach strategicznych i regulacjach.

Moce kogeneracyjne obecnie nie są traktowane przez operatora systemu jako istotny zasób – w związku z tym, że nie pracują na wezwanie, jak inne jednostki konwencjonalne. Tymczasem wykorzystanie kogeneracji pozwoliłoby upiec dwie pieczenie na jednym ogniu – czyli zminimalizować problemy ciepłownictwa i KSE.

Podstawowym gazem wykorzystywanym obecnie w kogeneracji jest gaz ziemny. Już teraz jednak trzeba zaplanować rozwój zielonych gazów – biometanu, biogazu i zielonego wodoru itp. I to zarówno od strony instalacji kogeneracyjnych, jak i perspektyw użycia gazu ziemnego, którego wykorzystanie powinno być minimalizowane w całej gospodarce.

W swojej analizie Forum Energii zakłada, że w Polsce może powstać w sumie około 7 GW mocy w kogeneracji gazowej. Równoległa budowa akumulatorów ciepła do mocy około 3,5 GWt powinna umożliwić wzrost produkcji energii w kogeneracji. Tym samym umożliwi to dostarczenie KSE w godzinach szczytu około 2 GWe dodatkowej mocy elektrycznej z jednostek pracujących z niską mocą lub wyłączonych z ruchu ze względu na zbyt mały odbiór ciepła. Pozwoliłoby to na uniknięcie konieczności budowy jednostek szczytowych w KSE o porównywalnej mocy.

Główna korzyść z pracy jednostek kogeneracyjnych to wysoka sprawność procesu wytwórczego, sięgająca 90 proc. Dla porównania: sprawność nowoczesnej elektrowni gazowej wynosi 60 proc. – pozostała część energii paliwa (40 proc.) jest tracona w układzie chłodzenia. Takiej straty nie ma w technologii kogeneracyjnej. Tutaj energia, która w elektrowni rozpraszana jest w otoczeniu, jest wykorzystywana do produkcji ciepła. W praktyce oznacza to, że wyprodukowanie tych samych ilości prądu i ciepła (z tego samego paliwa – gazu) w elektrowni i w ciepłowni zamiast w  elektrociepłowni, oznacza zwiększenie zużycia paliwa o około 30 proc.

Szczegółową analizę przeprowadzoną przez Forum Energii można znaleźć pod tym linkiem.

Forum Energii