Ameryka testuje błędy rynku energii (Kalifornia 2000, Teksas 2021)

Przy wielkich systemowych zmianach lub przy wprowadzaniu epokowych rozwiązań technicznych – zawsze muszą pojawić się problemy. Wtedy do akcji wchodzi lider, który jako pierwszy zastosował takie rozwiązanie, przyjmując na siebie zarówno korzyści (pierwszy na rynku) jak i problemy (pierwszy z nowymi kłopotami). Ameryka, a w szczególności jej południowe stany  – przyjęły na siebie rolę testera rynku energii  i referencji jak nie należy organizować wolnego rynku.

Kalifornia – rok 2000

Jest gorący czerwiec (wyjątkowo nawet jak na Kalifornię). To szczególny stan USA, najbardziej dynamiczny i chętnie sięgający po nowe rozwiązania. Ponieważ wszystko rozwija się dynamicznie, cena energii elektrycznej była stosunkowo wysoka, więc już od połowy lat 90-tych ubiegłego wieku, Kalifornia wchodzi w okres szybkiej deregulacji rynku. Amerykanie jak wiadomo działają prosto i skutecznie – całość rynku organizowana jest w formie giełdy „dzień w przód”, a elektrownie zostają sprywatyzowane i postawione w obliczu konkurencji – co zresztą daje początkowo dobre rezultaty i cena hurtowa lekko spada. Wracamy do czerwca 2000 kiedy nawet przypadkowo w siedzibie kalifornijskiego operatora przebywa delegacja energetyczna z Polski, która zapoznaje się z dobrodziejstwami otwartego rynku. Optymistyczna prezentacja idzie sprawnie do czasu kiedy amerykańscy top executives są w trybie pilnym wywołani ze spotkania – Kalifornia staje w obliczu największego (do czasu) kryzysu energetycznego w historii USA. Konkurencja i prywatyzacja elektrowni – tak – ale też i efekt uboczny w postaci zmniejszenia nakładów remontowych i zwiększonej awaryjności – właśnie odstawiana jest część starych elektrowni cieplnych (wytwórcy też bardzo szybko uczą się, że odstawiając elektrownie cieplne pompują w górę hurtową cenę szczytową). Słaby jest też stan sieci przesyłowych, szczególnie kluczowej dla bezpieczeństwa prowadzącej z północy na południe stanu, nie mówiąc o połączeniach z innymi obszarami USA – Kalifornia jest właściwie izolowaną wyspą bez znaczących możliwości importu energii. Rok jest szczególny i słabe opady w zimie, nie dały możliwości napełnienia zbiorników elektrowni wodnych (miały za zadanie wspomagać generację w lecie), a w tym czasie nie ma jeszcze znaczących mocy OZE. Oczywiście jak zawsze w przypadku wielkich awarii – następuje „wyjątkowy splot niekorzystnych wypadków” i dochodzi do awarii kolektora dostarczającego gaz do elektrowni gazowych (gaz więc niebotycznie drożeje) – co łącznie stawia stan w obliczy wielkich niedoborów generacji. Lato 2000 jest wyjątkowo gorące i systemy klimatyzacji pracują na najwyższych obrotach, więc mimo blisko 45 tys. MW mocy zainstalowanych i tylko 30 tys. MW szczytowego zużycia – niezbędne są okresowe wyłączenia dostaw w niektórych obszarach dla uniknięcia całkowitego blackoutu.  Rynek energii reaguje dokładnie jak go zaplanowano – w poszukiwaniu punktu równowagi szybuje niebotycznie w górę. Hurtowe ceny średnie rosną z poziomu ok 30 $/MWh do około 380 $/MWh, a chwilowe szczyty to nawet 1800 $/MWh. Pomimo tego nie ma pełnego pokrycia zapotrzebowania i rolujące przerwy w dostawach trwają przez cały 2000 r. i następny, a do Kalifornii pospiesznie ściąga się wielkie agregaty prądotwórcze dla pokrycia szczytów zapotrzebowania. Poza technicznym – kryzys ma wielki wymiar finansowy. Rynek jest zorganizowany w ten sposób, że w detalu za dostawę odpowiedzialne są spółki komunalne należące do stanu Kalifornia – więc one przyjmują na siebie koszty kryzysu – płacą niebotyczne sumy za energię na rynku hurtowym, a z drugiej strony nie mogą przenieść kosztów na klientów indywidualnych – jest regulacja stanowa tzw. price cap całkowitych kosztów na poziomie 16 centów za kWh  (gdzie przed kryzysem energia kosztowała ok. 11 c/kWh). W rezultacie niedobór 40 mld w jednym roku i 70 mld w drugim pokrywają władze stanowe (stan bankrutuje) i daje to chwilowy rekord w straconych pieniądzach w sektorze energetycznym. Pośrednio powoduje to też, że przez chwilę władzę w Kalifornii uzyskuje Arnold Schwarzenegger z Partii Republikańskiej, a „lekcja kalifornijska” pokazuje konieczność stabilizacji rynku energii poprzez rynek terminowy (co dzieje się w Europie) oraz konieczność zwrócenia uwagi na lepszą kontrolę (przeciwdziałanie spekulacjom), a także lepsze planowanie osiągalnej generacji (co w długiej perspektywie tworzy rynki mocy).  Europa patrząc na główny problem Kalifornii (brak połączeń z innymi stanami) rozpoczyna też  planowanie rozwoju połączeń transgranicznych.

Teksas – rok 2021

Dla odmiany zima i to wyjątkowo chłodna jak na ten obszar USA. Kawałek wiru polarnego przedostaje się na południe i pokrywa Houston i jego okolice warstwą śniegu i lodu. Temperatura spada nawet do minus 16 C (ekstremalnie), a należy pamiętać, że w tym obszarze raczej nigdy nie ma temperatur ujemnych co przekłada się na sposób konstrukcji i ogrzewania domów a także na projektowanie instalacji przemysłowych. Ekstremalna pogoda wymusza ekstremalne zapotrzebowanie na energię – Teksas ma co prawda teoretycznie prawie 90 GW mocy zainstalowanej – ale teraz dostawy biją rekordy – prawie 70 GW mocy chwilowej – co jest o ponad 3 GW więcej niż największe do tej pory (i które wydarzało się latem!!). W pewien sposób powtarzane są błędy z Kalifornii – niezależnym operatorem (przynajmniej na ¾ obszaru)  jest  ERCOT (ang. Electric Reliability Council of Texas) – rodzaj organizacji non-profit zrzeszającej różnych uczestników rynku, ale nie będącej właścicielem linii przesyłowych i dystrybucyjnych. Charakterystyczna jest polityka ERCOT (mającą swoje źródła chyba w swoistym dążeniu Teksańczyków do niezależności) – Teksas jest praktycznie izolowany od innych systemów energetycznych (brak połączeń umożliwiających import). Miks energetyczny obejmujący gaz (55%), węgiel (21%), elektrownie jądrowe (6%) i wiatr (17%) (dane sprzed kilku lat, zmieniają się na korzyść wiatr i PV) – nie jest sam w sobie źródłem problemów, ale właśnie nieprzygotowanie techniczne instalacji do ekstremalnych temperatur. Infrastruktura gazowa (zasilanie) zamarza unieruchamiając generację, pada też węgiel (zamarza – dostawa węgla przy ujemnych temperaturach jest naturalna dla polskich energetyków, ale w Teksasie jest katastrofą) , zamarzają także  (częściowo) łopaty turbin wiatrowych i oczywiście (jak zawsze splot niekorzystnych zdarzeń) jest chwilowa awaria elektrowni jądrowej. Rezultat w postaci odpowiedzi rynku na brak odpowiedniej generacji to oczywiście wyskakujące pod niebo ceny – z typowego poziomu 30 $/MWh do szczytowych ponad 9 tys. $/MWh. Klasyczna sytuacja z Kalifornii – kto ma za to zapłacić rozwiązana została nieco inaczej – tu „price cap” dla klientów indywidualnych natychmiast podniesiono do 9 $/kWh co przy bardzo rozwiniętym rynku detalicznym (ponad 220 spółek obrotowych i dynamiczne taryfy od razu przenoszące cenę hurtową), przyniosły gigantyczne rachunki za energię – Internet i media są zalane przykładami osób pokazujących, że muszą płacić nagle za miesiąc tyle co w rok (przeliczmy sobie potencjalne rachunki – tam indywidualne zużycie co najmniej 2-4 razy większe niż w Polsce). Oczywiście ceny i tak nie pomagają i w Teksasie są rolujące przerwy w dostawach dla uniknięcia całkowitego blackoutu i klasyczne działania w postaci awaryjnych dostaw paliw, agregatów prądotwórczych i maksymalizacji dostępnych połączeń międzystrefowych. Zima 2021 w Teksasie będzie więc nowym impulsem do poprawy organizacji rynków energii – konieczności uwzględnienia ekstremalnych sytuacji pogodowych, które windują niebotycznie ceny. Kolejna odsłona rynków mocy, wprowadzenie backupowych rozwiązań generacji (finansowanych przez państwo, stan?), nowe rodzaje zabezpieczeń finansowych na rynku energii (przeciwdziałanie nagłym wzrostom cen) co będzie naturalną odpowiedzią rynku, ale przede wszystkim kolejne techniczne zabezpieczenia naszych elektrowni i linii przesyłowych (ekstremalna pogoda może zdarzyć się wszędzie). To wszystko będzie uzupełnione w Europie o jeszcze szybszą integrację rynków krajowych, a przede wszystkim rozwój połączeń transgranicznych – w końcu to było jednym z głównych problemów zarówno Kalifornii jak i Teksasu.

Rynki na pewno nauczą się szybko (i też będą dodatkowe koszty). Dla nas zaskakującym pocieszeniem jest to, że możemy uczyć się na cudzych błędach i to nawet amerykańskich…

Źródło: Blog prof. Konrada Świrskiego