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

Jednak 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 r., która nie dostrzega korzyści płynących z integracji sektorów elektroenergetyki i ciepłownictwa.

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 analizie wskazujemy w jaki sposób kongeneracja może stać się wsparciem dla systemu energetycznego.

Tło i kluczowe wnioski

• Polska ma najbardziej w Unii Europejskiej rozwinięte systemy ciepłownicze. Jest to cenny zasób energetyczny, który może oraz powinien być wykorzystany do stabilizowania pracy KSE.
• Ciepłownictwo na wiele sposobów może zostać włączone do bilansowania systemu elektroenergetycznego w ramach tzw. łączenia sektorów (z ang. sector coupling).
• Jednym ze sposobów włączenia ciepłownictwa do systemu elektroenergetycznego 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, potencjał zwiększenia mocy występuje głównie w kogeneracji gazowej i ew. 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.
• Specyfiką pracy jednostek kogeneracyjnych jest to, że działają głównie zimą – gdy jest potrzebne ciepło, produkuje się wówczas energię elektryczną, latem jednak w dużej mierze są odstawiane. 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 trzeba zaplanować jednak rozwój zielonych gazów – biometanu, biogazu i zielonego wodoru itp. – zarówno od strony instalacji kogeneracyjnych, jak i perspektyw użycia gazu ziemnego, którego wykorzystanie powinno być minimalizowane w całej gospodarce.
• Zakładamy, że w Polsce może powstać w sumie ok. 7 GW mocy w kogeneracji gazowej. Równoległa budowa akumulatorów ciepła do mocy ok. 3,5 GWt, powinna umożliwić wzrost produkcji  energii w kogeneracji. Tym samym umożliwi to dostarczenie, w godzinach szczytu KSE ok. 2 GWe dodatkowej mocy elektrycznej z jednostek pracujących z niską mocą lub wyłączonych z ruchu ze względu na zbyt mały odbiór ciepła. Pozwoli to na uniknięcie konieczności budowy jednostek szczytowych w KSE o porównywalnej mocy. Nie rozwiąże to wszystkich problemów elektroenergetyki, ale na pewno pomoże.

Szczegóły – w analizie, którą można pobrać w tym miejscu.

Autorzy: Andrzej Rubczyński, dr Joanna Maćkowiak-Pandera

Źródło: Fundacja Forum Energii