Pomimo wysokich cen energii, problemów z dostawami paliw, wiedzy na temat procesów inwestycyjnych (m. in. złożoności, czasu trwania inwestycji) źródła odnawialne są traktowane przez decydentów jak niechciany dodatek do systemu energetycznego. Mimo wielokrotnych deklaracji o rewizji ustawy odległościowej, energia z wiatru (najtańsza forma wytwarzania energii) jest nadal politycznie zablokowana. W tej analizie skupiamy się na pomijanym, a niezwykle ważnym wątku dyskusji – wpływie odnawialnych źródeł energii na zależność od importu paliw.

Kontekst

Ograniczenie zużycia paliw kopalnych i naszej zależności od monopolistycznych dostawców jest sposobem na poprawę bezpieczeństwa energetycznego. Pierwszym działaniem jest zmniejszenie zużycia energii oraz umiejętne jej oszczędzanie. W ogólnym bilansie energetycznym, przy spadającym popycie na konwencjonalne nośniki energii, musimy jednak liczyć się z rosnącym zapotrzebowaniem na energię elektryczną. Aby zagwarantować dostęp do niej, najszybciej i najtaniej jest rozwijać energię odnawialną – pokonując bariery sieciowe i integrując źródła zmienne z pracą źródeł konwencjonalnych.

Zastępowanie paliw kopalnych jest możliwe głównie dzięki szybkiej elektryfikacji – w sektorach, w których mamy sprawdzone i relatywnie tanie technologie. Najwięcej w krótkim czasie można osiągnąć w ogrzewnictwie, transporcie i przemyśle. Rozwój pomp ciepła, samochodów elektrycznych i zielonego wodoru – leży w strategicznym interesie Polski. Jest to jednak trudne, ponieważ system elektroenergetyczny jest na skraju niezbilansowania i boryka się ze słabo rozwiniętymi sieciami.

Potencjał elektryfikacji i wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną

Poniżej analizujemy wybrane trzy działania, które pomogą wyjść z kryzysu energetycznego (obniżyć ceny i zmniejszyć kryzys podażowy):

• termomodernizacja budynków i instalacja pomp ciepła (redukcja konsumpcji węgla i gazu),
• elektryfikacja transportu (redukcja konsumpcji ropy),
• wykorzystanie zielonego wodoru na potrzeby przemysłu (redukcja konsumpcji gazu).

Przedstawiamy możliwe, choć ambitne ścieżki rozwoju tych technologii do 2030 roku, opracowane na podstawie wyliczeń Forum Energii i wspólnej analizy z Aurora Energy Research.

Samochody elektryczne – 1,8 mln sztuk w 2030 r.Zakładamy, że po polskich drogach w 2030 r. może jeździć ok 1,8 mln samochodów elektrycznych. Zwiększenie dynamiki rozwoju EV będzie wynikać z porównywalnych kosztów posiadania samochodu spalinowego i elektrycznego, coraz lepszej dostępności infrastruktury ładowania i modeli samochodów. Spowoduje to wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną w 2030 r. o ok. 5 TWh.

Pompy ciepła – 2 mln sztuk w 2030 r.

W ostatnich latach wyraźnie rośnie zainteresowanie pompami ciepła. Według szacunków Port PC sprzedaż pomp ciepła zbliży się do 200 tys. w 2022 r. i będzie o 130% wyższa niż w roku 2021 r.[2] W analizie Forum Energii Kreml zakręca kurek? Wykluczmy gaz i węgiel z gospodarstw domowych wskazywaliśmy ścieżkę rozwoju elektryfikacji ogrzewnictwa, która do roku 2030 powinna skutkować instalacją w sumie ponad dwóch milionów urządzeń. Spowoduje to wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną w 2030 r. o ok. 15 TWh.

Zielony wodór w przemyśle – 6,7 GW w elektrolizerach w 2030 r. 

Zielony wodór ma szczególny potencjał w przemyśle, ponieważ tam jest potrzebna alternatywa dla gazu ziemnego. Jednocześnie możliwości finansowo-organizacyjne w tym sektorze są duże. Zgodnie z konkluzjami Rady Europejskiej z czerwca 2022 r.[3], do końca dekady 35% szarego wodoru (z gazu ziemnego i węgla) w przemyśle powinno być zastąpione wodorem bezemisyjnym. W Polsce produkuje się ok 1,3 mln ton szarego wodoru rocznie[4]. Zastąpienie jednej trzeciej tego wolumenu będzie wymagało uruchomienia ok. 6,7 GW elektrolizerów.

Rozwój zielonego wodoru będzie wiązał się ze znaczącym zapotrzebowaniem na energię elektryczną (wzrost o ok. 18 TWh w 2030 r.).

Bilans energetyczny – redukcja importu paliw

Zapotrzebowanie gospodarki na paliwa może spadać, pod warunkiem pokrycia potrzeb energetycznych przez sektor elektroenergetyczny. Rozwój elektromobilności, pomp ciepła i zielonego wodoru przełoży się na wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną w sumie o 38 TWh w 2030 r. Na poniższym wykresie przestawiamy szacowany popyt na energię elektryczną w 2022 i 2030 r., po uwzględnieniu elektryfikacji ogrzewnictwa i transportu oraz zaspokojeniu zapotrzebowania na zielony wodór. Oceniamy, że zapotrzebowanie w 2030 r. może wynieść 216 TWh. W szacowaniu wzrostu popytu przyjęliśmy umiarkowany poziom ambicji w zakresie oszczędzania energii. Mamy świadomość, że w kwestii efektywności energetycznej konieczne jest nowe otwarcie i nowe mechanizmy zachęcające do oszczędzania.

Udział źródeł odnawialnych w 2030 r.

Mając na uwadze bliską perspektywę czasową – 8 kolejnych lat, istotne będzie przyśpieszenie rozwoju sprawdzonych i skalowalnych technologii. W tym okresie należy wziąć pod uwagę realne możliwości finansowania i długość procesów inwestycyjnych różnych źródeł wytwórczych.

Najbardziej realistyczny scenariusz to pokrycie wzrostu zapotrzebowania przez źródła odnawialne wraz z poprawą elastyczności systemu energetycznego i możliwością przesuwania (minimalizowania) w czasie szczytowego zapotrzebowania. Oznacza to, że bez znacznego przyspieszenia rozwoju OZE, będzie trzeba zrezygnować z działań modernizacyjnych transportu, ogrzewania i przemysłu.

Model miksu energetycznego opracowany przez Aurora Energy Research zakłada, że w 2030 r. powinno funkcjonować ok. 25 GW energii ze słońca i 25 GW energii z wiatru na lądzie oraz ok. 6 GW z energii z morza. Elektrownie konwencjonalne zapewnią ok. 26 GW mocy.

Poniższy wykres przedstawia porównanie miksu energetycznego w 2022 i 2030 r. Założenia do modelowania miksu biorą pod uwagę wzrost zapotrzebowania na energię zgodnie z wcześniej pokazanym rozwojem elektryfikacji i zielonego wodoru.

Przy takim miksie, w roku trzydziestym, odnawialne źródła pokrywają 116 TWh – ponad połowę zapotrzebowania na energię elektryczną. Energetyka wiatrowa na lądzie odgrywa kluczową rolę, ponieważ jest najtańszym źródłem energii. Rozwój energetyki wiatrowej na lądzie i morzu oraz fotowoltaiki spowoduje, że pod koniec dekady wystarczy energii na pokrycie podstawowego i dodatkowego zapotrzebowania wynikającego z elektryfikacji i rozwoju zielonego wodoru. Na poniższym wykresie przedstawiono miks energetyczny w kontekście produkcji energii elektrycznej w poszczególnych technologiach w latach 2022 i 2030.

Ze względu na strukturę polskiego miksu energetycznego, rozwój OZE będzie również redukować zapotrzebowanie na energię z węgla. Każda GWh z OZE, która zastąpi jedną GWh z węgla, to 444 ton zaoszczędzonego węgla kamiennego[5]. Gdyby energia z OZE zastąpiła produkcję z węgla kamiennego, w 2030 r. oszczędność węgla w elektroenergetyce mogłaby wynieść 23,4 mln ton.

Łączna redukcja zużycia paliw kopalnych w 2030 r.

Wdrożenie przedstawionych wyżej ścieżek rozwoju nowych technologii, przy jednoczesnym rozwoju OZE, przyniesie skumulowaną redukcję popytu na poszczególne nośniki energii w 2030 r.:

Węgiel kamienny – mniej o 27,7 mln ton (40% mniej w porównaniu z 2021 r.)[6];

Całkowite zużycie węgla kamiennego w Polsce wyniosło ok. 70 mln ton w 2021 r., w tym gospodarstwa domowe zużyły ok 9 mln ton[7]. Wydobycie węgla kamiennego w Polsce systematycznie spada. Tylko w latach 2019-2021 nastąpiła redukcja wydobycia o 11% (z 62 mln ton do 53 mln ton)[8]. W zeszłym roku import węgla netto do Polski wyniósł ok 6 mln ton[9]. W obecnym najprawdopodobniej zabraknie tego surowca do ogrzewania budynków i nastąpi deficyt.

Wdrożenie prezentowanego scenariusza zakładającego przyspieszenie rozwoju OZE zredukowałoby zapotrzebowanie na węgiel kamienny w energetyce o 23,4 mln ton i w ogrzewnictwie ok. 4,3 mln ton. Biorąc pod uwagę dotychczasowy trend redukcji wydobycia węgla kamiennego w Polsce, zmniejszenie zapotrzebowania na ten surowiec jest pożądane, ponieważ pomoże zapobiec wzrostowi jego importu.

Olej napędowy – mniej o 1,7 mld litrów (8% mniej w porównaniu z 2021)[10];

Ropa to paliwo, od którego jesteśmy najbardziej uzależnieni, ponieważ wydobycie krajowe jest znikome. Jego import kosztuje nas też najwięcej ze wszystkich nośników energii – w ostatnich dwudziestu latach wydaliśmy już ponad 800 mld zł (44 mld zł w roku 2021)[11]. W celu redukcji tej zależności będzie potrzebny szereg działań, w tym przede wszystkim rozwój transportu zbiorowego i zmiany behawioralne (np. praca z domu, wspólne korzystanie z auta, korzystanie z roweru lub transportu zbiorowego). Kluczowy też będzie rozwój elektromobilności indywidualnej. Redukcja popytu na ropę pomoże w ograniczaniu jej ceny i przyczyni się do zwiększenia bezpieczeństwa energetycznego kraju.

Gaz wysokometanowy – mniej o 3,1 mld m3 (16% konsumpcji z roku 2021)[12];

Zużycie gazu w Polsce wynosiło niemal 19 mld m3 w 2021 r. W związku z dużą zmiennością cenową mocno się wahało w 2022 r. Według Krajowego dziesięcioletniego planu rozwoju systemu przesyłowego Gaz Systemu, wzrost zużycia gazu mógłby sięgnąć nawet 35 mld m3 w 2035 r.[13] W obecnych warunkach jednak już wiemy, że stawianie na gaz może być ruchem ryzykownym. Brak racjonalizowania użycia gazu w różnych sektorach może zwiększyć ryzyka dla polskiej gospodarki – wzrostu cen energii oraz wzrostu uzależnienia od importu – z kierunków, które nawet w tym momencie wydają się bezpieczne. Konkurencja o dostawy błękitnego paliwa będzie silna.

Zgodnie z przedstawionym scenariuszem rozwoju zielonego wodoru i pomp ciepła, nastąpi redukcja zużycia gazu w przemyśle o 1,4 mld m3 a w ogrzewnictwie o 1,7 mld m3. Zaoszczędzony gaz mógłby zostać wykorzystany w nowych jednostkach bilansujących.

Gdyby prezentowany w tej analizie scenariusz rozwoju nowych technologii został zrealizowany, redukcja zapotrzebowania na energię w paliwach kopanych wyniosłaby 26% do 2030 r. (por. wykres poniżej). Dane te nie uwzględniają ewentualnego wzrostu zapotrzebowania na gaz w elektroenergetyce czy ciepłownictwie w związku z potencjalną zmianą miksu paliwowego.

Główne wnioski

Polska dla zachowania bezpieczeństwa energetycznego musi przyspieszyć inwestycje w OZE. Trzeba brać sprawy w swoje ręce i zachęcać inwestorów do działania. Inwestycje w źródła odnawialne powstają najszybciej, łatwo je sfinansować, łatwo przyśpieszyć rozwój – zwłaszcza upraszczając postępowania administracyjne wydawania decyzji lokalizacyjnych i pozwoleń na budowę. Odnawialne źródła energii nie tylko zmniejszają emisje, ale również zmniejszają presję cenową na paliwa kopalne. Są to wprawdzie źródła pracujące w sposób nieciągły, ale jednak przewidywalny, na pewno możliwy do zaplanowania. Co więcej, do produkcji energii korzysta się z wiatru i słońca, który występuje w nieograniczonym wymiarze i nie podlega spekulacjom cenowym. W krótkim terminie (do 2030 r.) są dwie opcje dla Polski:

• Radykalna redukcja zapotrzebowania na energię elektryczną. Jest to działanie, które warto podjąć zawsze, ale wobec perspektyw elektryfikacji ogrzewania, transportu i rozwoju zielonego wodoru i tak spodziewamy się wzrostu.
• Przyśpieszenie rozwoju źródeł odnawialnych, w szczególności odblokowanie energetyki wiatrowej na lądzie i zwiększanie skali rozwoju energetyki morskiej.

Ze względu na dotychczasowy dryf decyzyjny skończył się czas i ilość dostępnych opcji na sprostanie niedoborowi energii w najbliższych latach. Dalsze utrzymywanie nierentownych elektrowni węglowych wymagałoby nie tylko niedozwolonej pomocy publicznej, ale też coraz większego importu węgla. Jednocześnie, energetyka jądrowa nie powstanie w najbliższym czasie. Rozwijanie nowych mocy wytwórczych w OZE powinno być traktowane priorytetowo.

Autorzy: Tobiasz Adamczewski, dr Joanna Maćkowiak-Pandera
Współpraca: Piotr Kleinschmidt, Marcin Dusiło

[1] Obliczenia własne na podstawie danych EUROSTAT, PGNiG