font_preload
PL / EN
Energetyka OZE 8 lutego, 2019 godz. 16:00   

Strupczewski: Co zrobić z faktami niewygodnymi dla OZE? (POLEMIKA)

Hornsea Project morskie farmy wiatrowe offshore One turbiny wiatrowe OZE

Jeśli fakty przeczą mojej teorii – to tym gorzej dla faktów.
– Georg Wilhelm Freidrich Hegel

Po artykule dr Sobolewskiego „Niewygodna prawda o OZE” na stronie Biznes-Alert ukazała się gwałtowna krytyka napisana przez pana Grzegorza Wiśniewskiego, prezesa Instytutu Energetyki Odnawialne Sp. z o.o. i jego pracownika, pana Tomasza Kowalaka, a ukierunkowana nie tyle na fakty podane w artykule ile na osobę samego autora.

W Polsce przyjęto zwyczaj, by osoby mające stopień doktora tytułować dr X, a nie pan X. Dr Sobolewski uzyskał tytuł doktora nauk fizycznych jako stypendysta Max-Planck-Society na renomowanym Uniwersytecie Gutenberga w Moguncji, wypadałoby więc uwzględnić ten fakt. Ale pan Wiśniewski w swoim artykule nie napisał ani razu dr Sobolewski, lecz pisze „pan Sobolewski” lub najchętniej „urzędnik”. Takie pogardliwe traktowanie swego przeciwnika jest mu potrzebne, bo w odpowiedzi na fakty, które podaje w swych artykułach dr Sobolewski, pan Wiśniewski nie ma argumentów, więc wykręca się mówiąc, że dr Sobolewski stosuje „chwyty erystyczne” i opiera się na faktach „anegdotycznych”.

Pan Wiśniewski pisze o „absurdalności tezy postawionej przez Pana Sobolewskiego” traktowanego jako „urzędnik od EJ”. Warto w tym miejscu –jako zimny prysznic dla rozgorączkowanego lobbysty OZE – przypomnieć, że znacznie ostrzejsze wnioski niż dr Sobolewski wyciągali także wybitni specjaliści niemieccy:

– Prof. Hans Werner Sinn, prezes Instytutu Badań nad Gospodarką (Institut für Wirtschaftsforschung) w Monachium, profesor ekonomii na Uniwersytecie Ludwika Maksymiliana w Monachium, który o programie Energiewende pisze „Jest on zupełnie bezużyteczny dla ekologii, prowadzi do zniszczenia natury i obniżenia poziomu życiowego użytkowników. Gdy wieje silny wiatr Niemcy muszą płacić sąsiadom, by ci zgodzili się odebrać nadmiar prądu – jest to ekonomiczny obłęd.”

– Prof. Fritz Vahrenholt, twórca pierwszych morskich farm wiatrowych, który pisze: „Poprzez rozwój produkcji prądu z instalacji wiatrowych i słonecznych weszliśmy w ślepą uliczkę. Widzimy, że emisje dwutlenku węgla w Niemczech od wielu lat nie zmalały, chociaż do sieci podłączamy coraz nowe turbiny wiatrowe”

– Prof. dr honoris causa Gunther Specht, profesor Politechniki w Darmstadt stwierdza, że polityka energetyczna rządu polegająca na wyłączaniu stabilnie i bezpiecznie pracujących elektrowni jądrowych, a wprowadzaniu wiatraków i paneli słonecznych wymagających rezerwowania przez elektrownie gazowe lub opalane węglem brunatnym jest fatalną pomyłką.

Zespół ekspertów rządowych w raporcie dla rządu Niemiec stwierdza, że „Środki polityczno-przemysłowe wybrane w Energiewende są błędne, ponieważ w centrum uwagi stawiają osiągnięcie mocy produkcyjnych określonych technologii, pomijając całość systemu energetycznego, i prowadzą do eksplozji cen energii elektrycznej”.
Raport McKinseya z końca 2018 r stwierdza, że program Energiewende ma osiągnięcia tylko tam, dokąd płyną bezpośrednie subwencje. Natomiast wciąż nierealne jest osiągnięcie zasadniczych celów, które nie są bezpośrednio finansowane przez subwencje, przede wszystkim obniżenie emisji CO2. Również nie udaje się utrzymanie ceny energii elektrycznej w granicach 25% powyżej średniej ceny w UE. Te stwierdzenia zespołu McKinseya są potwierdzone prze wykresy pokazane na rys. 1 i 2.

Rys. 1.W latach 2007-2016 emisje CO2 nie zmalały mimo wzrostu liczby turbin wiatrowych (źródło Compendium for a sensible energy policy, www.vernunftkraft.de ) cytowane za zezwoleniem.

Rys. 2 Koszty energii elektrycznej w róż nich krajach w funkcji zainstalowanej nominalnej mocy OZE

Pan Wiśniewski  twierdzi, że atakowany przezeń dr Sobolewski zabiera głos w złożonych kwestiach energetyki odnawialnej czyniąc to w sposób nierzetelny metodą „dowartościowania siebie przez pognębienie konkurenta” … Ani w pierwszym, ani w drugim artykule dr Sobolewskiego nie znalazłem żadnego ataku na pana Wiśniewskiego , ani  na aktywistów OZE, natomiast  takimi atakami przesycony jest napastliwy artykuł p. Wiśniewskiego. Oba artykuły dr Sobolewskiego o „niewygodnej prawdzie o OZE”, które wzbudziły taką złość pana Wiśniewskiego, nie krytykują go ani nie napadają na ludzi, natomiast przytaczają fakty,  które powinny być znane decydentom- a przede wszystkim agitatorom OZE. Reakcja pana Wiśniewskiego wskazuje, że o tych faktach słyszy po raz pierwszy – inaczej nie traktowałby ich jako „anegdotyczne”. Przyjrzyjmy się więc tym niewygodnym faktom. 

Rys. 3 Produkcja energii elektrycznej w ciągu tygodnia ciszy wiatrowej w 2013 r. w Niemczech.

Niemieckie czasopismo Die Welt, skomentowało dane z rys. 3 następująco: „Na początku grudnia 2013 r. produkcja energii z elektrowni wiatrowych i słonecznych niemal kompletnie stanęła. Nie obracało się ponad 23 000 wiatraków. Milion układów fotowoltaicznych niemal całkowicie przerwało wytwarzanie prądu. Przez cały tydzień EW, EJ i gazowe musiały zaspokajać około 95% zapotrzebowania Niemiec. Podobne kilkudniowe zaniki mocy wiatraków i paneli fotowoltaicznych y występowały wiele razy również i w następnych latach, jak widać z zestawu danych pomiarowych publikowanych przez European Network of Transmission System Operators for Electricity – ENTSO-E.  A że Polska ma podobne jak Niemcy warunki geograficzne , takie przerwy w produkcji energii z wiatru występują i u nas. 

A wiatraki na morzu? Ich współczynnik wykorzystania mocy nominalnej jest wyższy, ale też trzeba uwzględniać konieczność ich rezerwowania w okresach ciszy wiatrowej. Moc morskich farm wiatrowych waha się w ciągu roku a okresowo spada do zera, jak widać na rys. 4 

Rys. 4 Produkcja energii elektrycznej z Morskich Farm Wiatrowych na Bałtyku w 2016 roku (źródło:Thomas Linnemann, Guido S. Vallana)

Moc rzeczywista morskich farm wiatrowych na Bałtyku spadała poniżej 1% mocy nominalnej przez 256 godzin rocznie, czyli przez około 11 dni.  

Koszty inwestycyjne a moc średnia 

Pan Wiśniewski dwukrotnie mówi o kosztach inwestycyjnych, za drugim razem uściślając, że chodzi mu o „poziom nakładów na jednostkę mocy”. Jest próba wprowadzenia czytelnika w błąd, bo moc znamionowa czyli moc maksymalna  wiatraka na lądzie  jest bardzo rzadko osiągana – np. w Niemczech przez 1 godzinę w roku –  a moc średnia decydująca o ilości energii elektrycznej wynosi w zależności od roku od 17% do 20% mocy znamionowej. Widać to na rys. 5. W 2016 roku zainstalowana moc w wiatrakach to 50 019 MW, podczas gdy moc średnia w skali roku to 8 769 MW,  Gdy mówimy  nakładach inwestycyjnych trzeba więc odnosić je do mocy średniej, a nie do chwilowej mocy maksymalnej  Wtedy okazuje się, że nakłady inwestycyjne na jednostkę mocy średniej są dla wiatraków na lądzie około 3 razy większe niż dla elektrowni jądrowych. 

Rys. 5 Zmiany mocy nominalnej (Nennleistung PN), rzeczywiście osiągniętej mocy maksymalnej (Maximum PMax), mocy średniej (Mittelwert PM)oraz mocy gwarantowanej czyli minimalnej (Minimum PMin)w systemie wiatraków w Niemczech (źródło T. Linnemann )

W przypadku paneli fotowoltaicznych moc średnia w ciągu roku wynosi około 10% mocy znamionowej – i nakłady inwestycyjne na jednostkę mocy średniej są jeszcze wyższe. Dla wiatraków na morzu osiągane najwyższe współczynniki wykorzystania mocy znamionowej dochodzą do 40 %-43%, ale średnie są poniżej 40%. Wobec wysokich nakładów na budowę morskiej farmy wiatrowej również i tutaj nakłady  inwestycyjne na jednostkę mocy średni ej są 2 lub 3 razy wyższe niż na budowę elektrowni jądrowej. 

Pan Wiśniewski pisze że „walorem OZE wiatrowych i fotowoltaicznych jest niemal zerowy koszt zmienny”. Agitatorzy OZE powtarzają chętnie to twierdzenie  wobec niezorientowanych słuchaczy. Rozważmy więc łączne koszty eksploatacji wiatraka. Według publikacji autorów szwedzkich,. jedną z głównych przeszkód powstrzymujących wprowadzanie morskich farm wiatrowych jest wysoki koszt eksploatacji i napraw. Łączne roczne koszty eksploatacyjne wynoszą od 15 do 45 €/MWh. Średnie koszty ocenia się na 30 €/MWh. Dla porównania  można dodać, że w USA roczne koszty zmienne z paliwem włącznie wynoszą dla elektrowni jądrowych około 25 USD/MWh. 

Przerwy w pracy OZE

Zasadniczym jednak problemem, którego nie rozwiążą  nawet duże obniżki kosztów wiatraków, (a koszty te bynajmniej nie maleją tak jak to przedstawiają agitatorzy OZE) są przerwy w produkcji energii elektrycznej. Panele fotowoltaiczne przerywają swą pracę co wieczór a więc 365 razy w roku, a i w ciągu dnia ich wydajność zmienia się silnie. Problemem są też przerwy w pracy wiatraków. Poniżej pokazane  są przerwy trwające około 5 dni i nocy, a więc ponad 100 godzin, jakie występowały w Niemczech w ubiegłych latach. Nie są to dane „anegdotyczne” , przeciwnie, pochodzą ze statystyki prowadzonej przez urzędy niemieckie godzina, po godzinie, rok po roku od ponad 10 lat.

Rys. 6 Wytwarzanie energii elektrycznej ze wszystkich wiatraków na lądzie w Niemczech w 2016 roku. (źródło T. Linnemann ibid)

Przy produkcji energii równej 65 TWh z wiatraków stosunek mocy średniej 8756 MW do nominalnej 45911 MW wyniósł 16%. Minimalna moc wyniosła 135 MW, a więc stosunek mocy minimalnej do nominalnej był mniejszy niż 0,3%.. 

Analogiczne dane dla morskich farm wiatrowych na Bałtyku są dostępne pod tym adresem. Są one zbierane w odstępach co 15 minut, godzina po godzinie przez ponad 10 lat. Czy można nazywać je „anegdotycznymi”?

Przykładowa przerwa w pracy morskiej farmy wiatrowej Baltic 1 i 2 pokazana jest na rys. 7 poniżej. W ciągu okresu ciszy morskiej trwającego 4,5  dni i  nocy, średnia moc MFW była około 0,6% mocy znamionowej. Czy jest to fakt „anegdotyczny”? Nie, takie przerwy w pracy MFW są normalne  i są udokumentowane w wyżej wymienionych zbiorach danych.

Rys. 7 Przykładowy okres ciszy wiatrowej na Bałtyku od 4 do 9 maja 2018 r. Źródło: Energy-charts.de

Średnia moc 0,002 GW, przy mocy nominalnej 0,336 GW, a więc 0,006 = -0,6%. 

Czy w okresach ciszy wiatrowej można zaradzić blackout’om przez import energii wiatrowej z innych krajów?  Tak twierdzą agitatorzy OZE  przecież zawsze gdzieś wieje wiatr”…. Ale sprawdzenie faktów  udowodniło, że tak nie jest ! 

Jak widać na rys. 8, moc maksymalna wszystkich wiatraków w 14 krajach europejskich osiągnęła w 2016 roku ponad 78 GW, a moc minimalna spadla do 3,7 GW. Szczyty i minima mocy wiatru występowały jednocześnie na całym kontynencie, od Finlandii do Hiszpanii. 

Rys.8 Zmiany mocy wszystkich wiatraków w 14 krajach europejskich, kolory oznaczają kraje (źródło danych ENTSO-E, opracowanie graficzne Rolf Schuster)

Gdy nadmiar wiatru  występował w Niemczech, to i w krajach sąsiednich była wysoka produkcja energii elektrycznej z OZE – dlatego wartość tej energii malała, a często stawała się ujemna, czyli Niemcy musiały dopłacać, by pozbyć się  niepotrzebnej „odpadowej” energii. 

Rys. 9 Dopłaty za eksport z Niemiec niepotrzebnej energii elektrycznej. Na osi pionowej wartość eksportowanej energii (dodatnia lub ujemna, gdy trzeba doplacać do jej eksportu (źródło danych dr Detlef Ahlborn, Vernunftkraft, 13.09.2018 wg danych z EEX Markdaten Strom,opracowanie graficzne Rolf Schuster)

Potrzeby magazynowania energii 

Pomijając na chwilę ceny sprawdźmy jak wyglądają możliwości  kompensowania wahań produkcji energii z wiatraków poprzez jej magazynowanie, o czym pisał dr Sobolewski w swoim drugim artykule.

W przypadku wiatraków na lądzie, przerwa w generacji energii wynosząca 100 h jak w Niemczech w  grudniu 2013 lub 2014 roku przy udziale lądowych farm wiatrowych w wytwarzaniu energii w Polsce równym 16 TWh (wg PEP 2040 w 2025 roku), oznacza konieczność dysponowania zapasem energii elektrycznej równym 16 000 GWh x 100/8760 =182 GWh.  

W przypadku przewidzianego w PEP 2040  na rok 2040  udziału MFW w generacji energii elektrycznej 40 TWh rocznie, trzeba uwzględnić możliwość  przerwy w pracy MFW podobnej jak wystąpiła na Bałtyku od 4.05.2018 godz. 9.00 do 9.05.2018 godz. 19. W tym czasie  średnia moc MFW wyniosła 0,001 GW, to jest 0,3% mocy nominalnej, a więc była pomijalnie mała. Cisza wiatrowa trwała przez 5 dni i 10 h = 130 h. W razie zrealizowania przyjętej dla .Polski produkcji 40 TWh rocznie z MFW, brak byłoby wtedy 40 000/8760 x 130 h= 593 GWh.  Oznacza konieczność posiadania zmagazynowanej energii 593 GWh. 

Tymczasem możliwości magazynowania energii w polskich elektrowniach pompowo-szczytowych to około 8 GWh. 

Subwencje dla OZE

Średni koszt energii elektrycznej płacony przez odbiorców indywidualnych w USA wynosił w styczniu 2019 około 13.31 centów za kilowatogodzinę (kWh)  , Natomiast w Danii iw Niemczech, to jest w dwóch krajach bazujących swój rozwój energetyki na OZE, cena energii wynosi około 30 eurocentów/kWh. 

Ujawniony prasie niemieckiej raport niemieckiego Federalnego Urzędu Audytów czuwającego nad budżetem poddał ostrej krytyce Ministerstwo Gospodarki i Energii prowadzące działania w zakresie transformacji energetycznej Energiewende, którymi szczyci się rząd niemiecki i któremu zdecydowanie sprzeciwiają się eksperci. Urząd Audytów stwierdził, że działania te są prowadzone nieefektywnie, brak jest kompleksowej oceny kosztów czekających Niemcy, a wskutek nieudolnego zarządzania marnowana jest znaczna część z subwencji wynoszących obecnie 25 miliardy euro rocznie. 

Koszty subwencji w 2016 r. wynosiły 23,1 miliarda euro rocznie, w 2017 r. 25,84 mld, w 2020 r. wyniosą 31,84 mld a w 2025 r 32,87 mld euro rocznie”. Audytorzy uważają, że istnieje ryzyko ciągłego podnoszenia kosztów realizacji programu Energiewende. Koszty tych subwencji ponoszą podatnicy, częściowo bezpośrednio w dopłatach na rachunkach za elektryczność, częściowo zaś pośrednio poprzez wzrost cen wynikający z kosztów energii elektrycznej dla przedsiębiorstw niemieckich. 

Profesorowie z Politechniki w Heidelbergu  pytają młodych entuzjastów Transformacji Energetycznej „kiedy wreszcie obudzicie się i posłuchacie się zdania ekspertów, a nie tylko „zielonych ideologów”?  

A jeszcze mocniej wyraża się wiele autorytetów gospodarczych, np. wspomniany na wstępie profesor Hans Werner Sinn: „ Powoli staje się jasne, że prąd z wiatru i słońca jest prawie  bezużyteczny. Destabilizuje on sieć energetyczną i niszczy krajobraz. Wiatraki zamieniają ostatnie krajobrazy naturalne w tereny przemysłowe” a po krytyce zniszczeń środowiska i kosztów powodowanych przez wiatraki oświadcza: „Die einzige Hoffnung der Menschheit war die Atomkraft” Jedyną nadzieją ludzkości była energia jądrowa

Może więc jednak ma rację dr Sobolewski pisząc o niewygodnej prawdzie o OZE”?

Wiśniewski: Niespełnienie celów OZE może kosztować więcej niż 500 plus