font_preload
PL / EN
Energetyka 18 września, 2017 godz. 7:30   
REDAKCJA

NCBJ: Współpraca OZE z energetyką konwencjonalną nie jest łatwa (ROZMOWA)

energetyka oze wiatrak

W rozmowie z portalem BiznesAlert.pl Dr inż. Andrzej Strupczewski, prof. NCBJ, mgr Łukasz Koszuk, eksperci Narodowego Centrum Badań Jądrowych mówią m.in. o rozwoju energetyki odnawialnej w Polsce i współpracy OZE z energetyką konwencjonalną.

BiznesAlert.pl: Jak oceniają Panowie sytuację, w której koszty OZE zaczynają być porównywalne z energetyką konwencjonalną, w tym z atomem?

Dr inż. Andrzej Strupczewski, prof. NCBJ, mgr Łukasz Koszuk: Czy oby na pewno teza o porównywalnych cenach energii z OZE i źródeł konwencjonalnych jest prawdziwa? Warto posłużyć się przykładem Niemiec, które realizują swój program Energiewende, czyli transformacji energetycznej zakładający odejście od paliw kopalnych oraz atomu na rzecz odnawialnych źródeł energii. 10 października 2016 roku opublikowano wyniki studium przeprowadzonego przez Instytut Konkurencyjności Ekonomicznej (DICE) Uniwersytetu w Dusseldorfie, w którym podsumowano wszystkie koszty niemieckiej zielonej transformacji energetycznej [1]. Okazało się, że do 2025 roku Niemcy muszą łącznie wydać 520 miliardów euro [2]. Przy ludności Niemiec liczącej 82 miliony oznacza to, że teoretycznie każda czteroosobowa rodzina niemiecka będzie musiała dopłacić do normalnych rachunków za elektryczność dodatkowo 25 000 euro do 2025 roku – a potem płacić dalej.

Gdy w 2011 roku Niemcy zatrzymali część elektrowni jądrowych i dopłaty na OZE przekroczyły 12 miliardów euro rocznie, społeczeństwo niemieckie odczuło to jako szok. Rząd przyrzekł, że dopłaty spadną – ale w 2012 roku przekroczyły one 16 miliardów euro rocznie i rosły wciąż, przekraczając w 2015 roku 21 miliardów euro rocznie. Były to tylko dopłaty bezpośrednie – nie obejmujące wielu dodatkowych pozycji. W następnych latach te dopłaty będą rosły i w 2023 roku przekroczą 33 miliardy euro rocznie.

W studium DICE po raz pierwszy uczciwie przedstawiono wszystkie składowe elementy rachunku. Największą pozycję stanowią bezpośrednie dopłaty dla producentów energii z wiatru i słońca. Dopłaty na OZE kosztowały do końca 2015 roku ponad 125 miliardów euro, a do 2025 roku wzrosną do 408 miliardów euro. Po włączeniu do rachunku wydatków na elektrociepłownie będzie to 425 miliardów euro. Drugą wielką pozycją kosztów są wydatki na rozbudowę i wzmocnienie sieci przesyłowej, która według lobbystów wiatru miała być niepotrzebna, bo każdy odbiorca miał otrzymywać elektryczność z własnych, miejscowych źródeł OZE. Tak twierdzili nie tylko Niemcy – również w Polsce zdarzało się spotkać takie obietnice. Rzeczywistość zadała kłam tym twierdzeniom.

Koszty rozbudowy sieci w Niemczech przedstawione są w tabeli poniżej według danych DENA [3].

Potrzebna rozbudowa sieci, w km linii transmisyjnej Potrzeby inwestycyjne, mld euro
Rok 2015 2020 2030 2015 2020 2030
Niskie napięcie 38 700 44 700 51 600 2,6 3,0 3,6
Średnie napięcie 19 800 42 900 72 100 3,2 5,2 7,8
Wysokie napięcie 2700 6200 11 100 5,6 10,2 16,1
Suma 61 200 93 800 134 800 11,4 18,4 27,5
Modernizacja istniejących linii 12 900 19 200 24 500

W studium DICE uwzględniono też koszty zabezpieczenia morskich farm wiatrowych, koszty zarządzania bardzo skomplikowanym systemem produkcji i odbioru energii, koszty rezerwy mocy niezbędnej, gdy brakuje wiatru i energii słonecznej, koszty przesyłu energii a także koszty najniżej jak można oprocentowanego kapitału, wydatki na badania i rozwój OZE, koszty strat ponoszonych przez elektrownie systemowe zmuszane do wyłączeń lub redukcji mocy powodowanych przez nagłe wzrosty mocy wiatru i energii słonecznej, a także koszty dopłat uiszczanych dla innych państw by zechciały przyjmować nadmiar energii elektrycznej, gdy jej cena w Niemczech staje się ujemna.

Studium wykazało, że w latach 2000-2015 zielona transformacja pochłonęła już około 150 miliardów euro. W następnej dekadzie 2016-2025 trzeba będzie wydać 370 miliardów euro. Te ogromne wydatki i niewyobrażalne dla polskich rodzin obciążenia nie dają oczekiwanych efektów. Wprawdzie łączna moc wiatraków i paneli fotowoltaicznych w Niemczech przekroczyła już 72 tysiące megawatów, ale emisje CO2 z energetyki niemieckiej są dziś takie same, jak były w 2009 roku [4], zanim zaczęto wyłączać elektrownie jądrowe i rozbudowywać intensywnie elektrownie wiatrowe i słoneczne. Wynoszą one dla energetyki niemieckiej 345 milionów ton równoważnych CO2 , podczas gdy w 2009 roku były to 344 miliony ton CO2.

Elektrownie jądrowe wciąż dają najtańszą energię elektryczną i będą nadal najtańszym źródłem niskoemisyjnej elektryczności w Unii Europejskiej. Znaczenie energii jądrowej potwierdza uchwała Parlamentu Europejskiego z 15 grudnia 2015 roku, wzywająca Komisję Europejską do stworzenia warunków wspierających rozwój energii jądrowej jako głównego źródła niskoemisyjnej energii elektrycznej. O opłacalności energii jądrowej najlepiej mówią dane Eurostatu wskazujące, że najwięcej za energię elektryczną płacą państwa rozwijające OZE (Dania, Niemcy), a państwa opierające się na energii jądrowej cieszą się dwukrotnie niższymi kosztami elektryczności (Francja Słowacja ). Również zestawienie cen w przyszłych elektrowniach niskoemisyjnych podane w tabeli poniżej wskazuje, że energia jądrowa będzie źródłem energii tańszej niż pochodzącej z OZE.

Koszty energii elektrycznej w całym cyklu życia LCOE w przyszłych elektrowniach w wiodących krajach OECD (USD/MWh), określone przy założeniu oprocentowania kapitału 7% i ceny emisji CO2 30 USD/t).

USD/MWh Francja Niemcy Wielka Brytania
CCGT 97 103 103
Węgiel brunatny 76
Energia jądrowa

83

101

Wiatr na lądzie* 91 93 124
Wiatr na morzu* 183 183 158
Panel PV – duże* 134 127 168

Czy stała cena za energię elektryczną ustalana, jeszcze przed rozpoczęciem inwestycji, to obecnie jedyny model finansowania elektrowni jądrowej?

Nie, nie jest to obecnie jedyny model finansowania elektrowni jądrowej. W połowie XX wieku wiele państw – w szczególności Wielka Brytania, Francja, USA i Rosja – wybrało budowę elektrowni jądrowych wykorzystując bezpośrednie finansowanie ze środków rządowych. Powód był prosty – taka była po prostu polityka władz. Później niektóre kraje przyjęły różne strategie własnościowe elektrowni jądrowych, jak prywatyzacja zakładów (w przypadku Wielkiej Brytanii) czy utrzymanie ich jako aktywów krajowych (Słowenia i Chorwacja).

Można wyróżnić kilka sposobów finansowania elektrowni jądrowych na świecie. Oprócz „tradycyjnego” finansowania rządowego, obecnie istnieją istnieją inne alternatywne metody:

  • finansowanie z zasobów własnych firmy – taką możliwość mają tylko naprawdę największe przedsiębiorstwa. Koszt dużej elektrowni jądrowej – z dwoma lub trzema reaktorami – wynosi zwykle około 20 miliardów dolarów. Dla nawet największej firmy ogromnym wyzwaniem jest tak duże zaangażowanie kapitałowe na przeciętny okres budowy od pięciu do siedmiu lat, zanim elektrownia zacznie przynosić zyski,
  • fiński model „Mankala”, polegający na tym, że inwestycję finansuje konsorcjum przedsiębiorstw zainteresowanych odbiorem energii elektrycznej. Właściciele w modelu „Mankala” są dopuszczeni i zobowiązani do zakupu energii elektrycznej z elektrowni równej ich udziałowi po cenie nabycia. Energia ta może być wykorzystana przez inwestorów lub może być sprzedawana. Inne kraje ustanawiają przepisy umożliwiające wdrożenie tego modelu finansowania inwestycji;
  • kapitał własny dostawcy – pod koniec lat dwudziestych uznano, że dostawcy technologii reaktorów są w stanie wspierać finansowo i technologicznie nowe projekty budowlane. Dostawca finansuje projekt w zamian za wdrażanie jego technologii. Jednak takie przedsiębiorstwa nie mają nieskończonych funduszy potrzebnych do inwestowania w nieograniczoną liczbę projektów. W rzeczywistości inwestują tylko tam, gdzie mogą odnieść sukces, a zwrot zainwestowanych środków jest możliwy w jak najkrótszym czasie.
  • prywatne finansowanie z mechanizmami wsparcia rządu – w przypadku projektów wymagających finansowania prywatnego rola rządu jest kluczowa, a mechanizmy wsparcia rządowego, mogą mieć istotne znaczenie dla realizacji prowadzonych przedsięwzięć. Mechanizmy te mogą przybierać różne formy, np. gwarancję wsparcia długu, który inwestor musi zaciągnąć w celu realizacji projektu, czy tzw. mechanizm różnicowy, który może przewidywać dwie opcje. Gdy prąd dostarczany przez elektrownię do sieci jest faktycznie droższy niż cena prądu w sieci, rząd zwraca różnicę elektrowni. Opcja druga – prąd dostarczany przez elektrownię do sieci jest tańszy niż prąd w sieci, wówczas elektrownia zwraca różnicę rządowi. Cena ustalona dla elektrowni jądrowej jest niższa niż dla siłowni OZE. Forma rządowego wsparcia zależy od kraju, w którym budowana jest elektrownia. Bierze się pod uwagę szereg czynników, w tym ocenę zdolności kredytowej, rezerwy finansowe, rynek energii elektrycznej, oraz prawa i obowiązki wytwórców energii.

Patrząc na obecnie prowadzone projekty budowy elektrowni jądrowych na świecie coraz wyraźniej widać, że nie ma jednego rozwiązania problemów związanych z finansowaniem tego typu inwestycji. Pierwotnie w Polsce brano pod uwagę udział kapitału własnego dostawy technologii, a potem model kontraktów różnicowych, z poręczeniem Skarbu Państwa. Minister Energii ogłosił jednak, że elektrownia jądrowa w Polsce powinna zostać wybudowana bez wsparcia rządu [6]. Ministerstwo Energii prowadzi opracowuje nowy model finasowania elektrowni jądrowej w Polsce, który ma zostać ogłoszony jeszcze w tym roku.

Czy energetyka konwencjonalna, w tym także atom ma szansę na utrzymanie dotychczasowej pozycji na rynku energii elektrycznej, mimo dotowanych źródeł OZE?

Oczywiście! Trudno sobie wyobrazić, mimo głośnemu nawoływaniu lobbystów energii odnawialnej, system energetyczny oparty głównie na OZE w takim kraju jak Polska. Niestabilne i niesterowalne źródła energii odnawialnej, jak wiatr i słońce, nie zapewniają bezpieczeństwa dostaw energii i nie są rozwiązaniem problemu redukcji emisji CO2 i zanieczyszczeń atmosfery, ponieważ bez ogromnego wsparcia ze strony elektrowni systemowych nie mogą zapewnić naszemu krajowi taniej i niezależnej od kaprysów pogody energii elektrycznej. Jeśli nie wieje wiatr to musimy spalać węgiel, ropę lub gaz. Koszty utrzymania OZE przy wzroście ich udziału w systemie elektroenergetycznym rosną szybciej niż proporcjonalnie. Przy udziale 10-procentowym są one jeszcze nieznaczne, ale przy 30 procentach energii dostarczanej przez OZE, koszty sieci i elektrowni rezerwowych – czekających bezczynnie, gdy wieje wiatr, a włączanych, gdy wiatru zabraknie – okazują się duże. Większe są też koszty i emisje CO2 z elektrowni systemowych, zmuszanych do ciągłych zmian mocy w zależności od siły wiatru, zamiast pracy zgodnej ze znanymi i przewidywalnymi zmianami zapotrzebowania. Odbiorca energii musi więc płacić nie tylko za same wiatraki i panele słoneczne, ale także pokrywać koszty ich utrzymania w sieci elektroenergetycznej. Co więcej, sama sieć musi być rozbudowana do przenoszenia maksymalnej mocy generowanej przez wiatr – czterokrotnie większej od mocy średniej – i przez słońce (dziewięciokrotnie większej od mocy średniej). Sytuacja jest lepsza w krajach korzystających z silnego nasłonecznienia – jak Hiszpania czy południowe stany USA – lub z silnych stałych wiatrów znad Atlantyku, jak Irlandia czy Północna Szkocja, ale Polska nie jest w tak uprzywilejowanym położeniu geograficznym.

Jak zawodne i kosztowne jest stawianie na wiatr i słońce przekonało się już wiele krajów, a najbardziej widoczne są ciężary dla ludności powodowane przez tę politykę w Niemczech. Gdy zwolennicy „transformacji energetycznej” dochodzili w Niemczech do władzy, twierdzili, że koszty eliminacji elektrowni jądrowych i wprowadzenia wiatraków i paneli fotowoltaicznych będą zaniedbywalnie małe, a odnawialne źródła energii zapewnią ciągłe i niezawodne zasilanie całego kraju. Lider partii zielonych, Jürgen Trittin obiecywał w 2004 roku, że obciążenie domowego gospodarstwa niemieckiego subwencjami na OZE wyniesie 1 euro miesięcznie – tyle ile kosztuje porcja lodów. W rzeczywistości subwencje na OZE szybko rosły. Jeszcze za rządów następnego aktywisty OZE pana Sigmara Gabriela jego ministerstwo środowiska mówiło politykom, że koszty subsydiów na panele słoneczne nie przekroczą 3 euro na miesiąc [7], czyli miało to być w skali kraju nie więcej niż miliard euro rocznie. Ale już w latach 2009-2010 łączne dopłaty do energii wiatrowej i słonecznej były w przedziale 8-10 miliardów euro rocznie, w 2011 roku wzrosły do 13,5, przekraczając w 2015 roku 21 miliardów euro rocznie.

W październiku 2012 roku, gdy okazało się, że prawie wszystkie prognozy dotyczące kosztów rozwoju wiatraków i paneli słonecznych w Niemczech były błędne, z kosztami zaniżonymi przynajmniej dwa a czasem pięć razy [8], a na subsydia dla zielonej energii w 2013 roku potrzeba było ponad 20 miliardów euro, Niemcy odczuli to jako szok. Oburzone organizacje przemysłowe oświadczyły, że ciężar subsydiów dla zielonej energii „osiągnął poziom trudny do zaakceptowania, grożący ucieczką przemysłu z Niemiec”. Stowarzyszenia konsumentów skarżyły się, że 800 tys. rodzin w Niemczech nie może zapłacić rachunków za elektryczność [9].

Dobrze, że obok nas są Niemcy i widzimy, do czego prowadzi intensywna rozbudowa OZE. Wbrew powierzchownym opiniom, że i słońce świeci i wiatr wieje za darmo, budowa wiatraków i paneli fotowoltaicznych jest bardzo droga – droższa niż budowa elektrowni jądrowej – a koszty eksploatacyjne są porównywalne.

Czy atom może być elastycznym źródłem generacji energii elektrycznej pozwalającej na współpracę z OZE?

Tak, może, chociaż współpraca odnawialnych źródeł energii z energetyką konwencjonalną nie jest w rzeczywistości łatwa. Zasadniczym problemem współczesnej energetyki jest polityczne preferowanie źródeł energii, których moc zależy od warunków meteorologicznych i nie daje się regulować zgodnie z potrzebami odbiorców. Powoduje to ciągłe zakłócenia w pracy elektrowni systemowych i konieczność zmieniania ich mocy dla kompensacji zmian mocy wiatraków i paneli fotowoltaicznych tak, aby odbiorca miał zapewniony stały dopływ energii. W miarę wzrostu udziału odnawialnych źródeł energii ilość nagłych zmian mocy elektrowni systemowych rośnie, maleje ich opłacalność ekonomiczna i skraca się czas użytecznej pracy ich wyposażenia. Powoduje to niechęć firm energetycznych do budowy bloków elektrowni systemowych, których opłacalności nie można przewidzieć. Przy nakładach liczonych w dziesiątkach miliardów euro inwestor wstrzymuje się od decyzji o podjęciu budowy dopóki nie wyjaśni się, czy proponowana elektrownia będzie mogła pracować w sieci na pełnej mocy, czy tez będzie podlegała wielokrotnym wyłączeniom lub redukcjom mocy, obniżającym jej rentowność.

Natomiast elektrownie wiatrowe i słoneczne mają zapewnione pierwszeństwo w dostępie do systemu elektroenergetycznego, ba, nawet więcej – system musi odebrać produkowaną w nich energię, nawet gdy jest ona niepotrzebna. Doprowadza to do sytuacji, gdy cena energii elektrycznej np. w Niemczech jest ujemna i Niemcy muszą eksportować ją dopłacając swym sąsiadom, by zechcieli tę energię przyjąć do swych systemów energetycznych.

Przeciwnicy energetyki jądrowej twierdzą, że reaktory muszą pracować cały czas na pełnej mocy, nie mogąc nadążać za zmianami zapotrzebowania energii w systemie. Ten wniosek nie jest prawdziwy. Natomiast prawdą jest, że dzięki niskim kosztom paliwa, reaktory dostarczają energię do sieci energetycznej najtaniej, wobec czego operator sieci stara się je w pełni wykorzystać, by dostać jak najwięcej najtańszej energii. Już reaktory II generacji, np. reaktory niemieckie czy francuskie, mogły pracować w trybie nadążania za obciążeniem, zmieniając swą moc w ciągu doby, co ilustruje poniższy rysunek.

Praca elektrowni jądrowych firmy E.On. w trybie nadążnym w ciągu doby [10]

Zgodnie z aktualnymi wymaganiami energetyki europejskiej (EUR) elektrownia jądrowa musi być zdolna do pracy z dobowym nadążaniem za obciążeniem w granicach od 50% do 100% mocy znamionowej Pr przy szybkości zmian mocy wynoszącej 3-5 % mocy znamionowej Pr na minutę. Większość obecnie projektowanych elektrowni jądrowych zapewnia jeszcze wyższe zdolności manewrowe z możliwością pracy w trybie nadążnym w szerokim diapazonie mocy z szybkością 5% Pr na minutę. Poza obniżeniem współczynnika wykorzystania mocy nie powoduje to innych ujemnych skutków.

Polska planuje wybudowanie atomu oraz rozwoju OZE, w tym morskich farm wiatrowych. Czy w polskich warunkach jest szansa na taką kooperację tych źródeł?

To pytanie jest w zasadzie powtórzeniem poprzedniego. Oczywiście, jak było wspomniane w poprzednim pytaniu, taka współpraca jest możliwa. Powstaje pytanie o opłacalność budowy morskich farm wiatrowych (MFW) przez polskie przedsiębiorstwa energetyczne. W ubiegłym roku PGE zleciło przeprowadzenie badań środowiskowych dla projektu Baltica – pierwszej morskiej farmy wiatrowej na Bałtyku [11]. Nie mniej jednak dla nas ważne są koszty energii produkowanej przez taką elektrownię.

Raporty wydawane przez organizacje popierające OZE często podają koszty zdecydowanie niższe, niż przyjmowane w dokumentach oficjalnych. Możemy odnieść się do tych kwestii, ale wymaga to trochę więcej czasu.

[1] DICE Consult: Kosten der Energiewende www.insm.de/…/EEG/INSM_Gutachten_Energiewende.pdf.
[2] German Energiewende To Cost €520 Billion By 2025, New Study Initiative Neue Soziale Marktwirtschaft, 10 October 2016.
[3] DENA-Verteilnetzstudie (2012) Ausbau und Innovationsbedarf der Stromverteilnetze in Deutschland bis 2030, Berlin.
[4] German Energiewende to cost 520 billion EUR by 2025- First full cost study finds, Spiegel 10/10/16.
[5] Foratom, Nuclear power 2016, 4 October 2016.
[6] http://www.cire.pl/item,140655,1,0,0,0,0,0,tchorzewski-decyzja-o-budowie-elektrowni-jadrowej-uzalezniona-min-od-rynku-mocy-.html.
[7] http://alexander-wendt.com/blog/wir-schaffen-das-teil-eins/.
[8] Die krassen Fehlprognosen beim Ökostrom Die Welt, 20 October 2012.
[9] Focus Magazin, 15 October 2012Focus Magazin, 15 October 2012.
[10] A.Lokhov, OECD NEA: Technical and Economic Aspects of load following with NPPs, Intern. WPNE Workshop on the System Effects of Nuclear Power, 24.05.2011, Paris, France.
[11] http://gramwzielone.pl/energia-wiatrowa/20730/pge-zlecilo-badania-srodowiskowe-dla-morskiej-farmy-wiatrowej