Logotyp

Odnawialne źródła energii a bezpieczeństwo energetyczne

data publikacji: 03 listopada 2022

Ocena

0
(0)

Autor: Rafał Rybnik

Streszczenie

Bezpieczeństwo energetyczne danego kraju to stan, w którym kraj ten jest w stanie zapewnić bieżące i perspektywiczne zapotrzebowanie gospodarki na paliwa i energię. Bezpieczeństwo energetyczne jest tym trudniejsze do uzyskania, im więcej jest zaburzeń dostaw paliw i energii. W artykule opisano definicje bezpieczeństwa energetycznego oraz podano kilka przykładów, jak odnawialne źródła energii w połączeniu z rozwiązaniami systemowymi mogą uniezależnić kraj od paliw kopalnych, często będących pod kontrolą niestabilnych geopolitycznie państw.

Wstęp

Bezpieczeństwo energetyczne to temat od lat obecny w dyskusji społecznej i politycznej. Ostatnio, z powodu agresji Rosji na Ukrainę i wynikającego z niej kryzysu energetycznego, jego waga jeszcze bardziej wzrosła. Dostępność energii elektrycznej czy źródeł ciepła jest nieodzownym warunkiem dla istnienia i stałego rozwoju nowoczesnego społeczeństwa/ Społeczeństwa z rosnącą nadzieją patrzą na rozwój odnawialnych źródeł energii (OZE), zarówno pod względem technologicznym, jak i rozwiązań systemowych, które ułatwiają ich wdrożenie. Ale czym właściwie jest bezpieczeństwo energetyczne? Jak poszczególne państwa mogą je sobie zapewnić? I, przede wszystkim, jaką rolę mają do spełnienia w tym odnawialne źródła energii?

Czym jest bezpieczeństwo energetyczne?

W Polsce, prawną definicję bezpieczeństwa energetycznego podaje ustawa Prawo energetyczne z dn. 10. kwietnia 1997 r. Prawo energetyczne, która określa kształtowania polityki energetycznej państwa, zasady i warunki zaopatrzenia i użytkowania paliw i energii, w tym ciepła, oraz działalności przedsiębiorstw energetycznych, a także określa organy właściwe w sprawach gospodarki paliwami i energią.

Według ustawy, bezpieczeństwo energetyczne to taki stan gospodarki kraju, który umożliwia pokrycie bieżącego i perspektywicznego zapotrzebowania odbiorców na paliwa i energię. Co ważne, podaż paliwa i energii musi być technicznie i ekonomicznie racjonalna oraz odbywać się przy zachowaniu wymagań ochrony środowiska.

Rządowa witryna “Polski Atom” dodaje, że “bezpieczeństwo energetyczne, jako gwarancja dostaw energii definiowane jest zwykle przez odporność systemu energetycznego na wyjątkowe i nieprzewidywalne wydarzenia, które mogą zagrozić fizycznej integralności przepływu energii lub prowadzić do niepowstrzymanego wzrostu jej cen niezależnie od podstaw ekonomicznych” (Atom 2022).

Dywersyfikacja

Aby osiągnąć ten stan, dany kraj musi zapewnić sobie dywersyfikację źródeł paliw (z importu oraz wewnętrznego wydobycia złóż krajowych) oraz zwiększanie udziału energii ze źródeł odnawialnych. Dywersyfikacja pozwala na nieprzerwaną pracę systemu energetycznego kraju w sytuacji, w której dostawy jednego ze źródeł zostają przerwane lub stają się nieracjonalne z przyczyn ekonomicznych. Innymi słowy, dywersyfikacja, czyli rozproszenie źródeł energii, przyczynia się do zwiększania bezpieczeństwa energetycznego państwa, ponieważ utrata jednego z dostawców nie zagraża wydolności całego systemu energetycznego.

Prodemokratyczne źrodła energii, czyli elektroprosumeryzm osłoną przed autorytaryzmem

Energetyka rozproszona po 24 lutego (agresji Rosji na Ukrainę) nabrała zupełnie nowego wymiaru. Do kwestii ochrony środowiska i zapobiegania zmianom klimatu doszło zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego. Energetyka rozproszona stała się jednym z jego nowych filarów.

Jak twierdzi prof. Jan Popczyk, “trzeba przeprowadzić energetykę w nową rzeczywistość. Tą nową rzeczywistością jest elektroprosumeryzm. To jest świat, w którym energię mamy tylko ze źródeł odnawialnych. Co trzeba zrobić, żeby to się udało? Nie tylko zelektryfikować ciepłownictwo, ale trzeba przede wszystkim zadbać o efektywność wykorzystania ciepła w budynkach, trzeba przeprowadzić pasyfizację budownictwa. Bo my już jesteśmy zelektryfikowani. Zajęło nam to ponad sto lat. I to była pierwotna elektryfikacja właśnie, bazująca na paliwach kopalnych. A teraz trzeba dokonać reelektryfikacji. Na nowo zelektryfikować Polskę. Na nowo zelektryfikować świat, za pomocą źródeł odnawialnych energii elektrycznej.” (energetyka-rozproszona.pl 2022b)

Dodaje także, że elektroprosumeryzm jest jedną z wielkich zmian społecznych, które zabezpieczają świat przed autorytaryzmem. Zdecentralizowane systemy energetyczne, które same się organizują, budują społeczną gospodarkę rynkową. Gospodarkę, w której elektroprosumenci są główną sił postępową procesów gospodarczych.

Rozwój elektroprosumeryzmu w Polsce

Elektroprosumeryzm i energetyka rozproszona to mocno związane ze sobą pojęcia, które stanowią o transformacji energetycznej, które właśnie przechodzi Polska. Elektroprosumeryzm polega na jednoczesnym produkowaniu i wykorzystywaniu energii elektrycznej, która pochodzi z odnawialnych źródeł. Ścisła definicja zakłada, że producent i jednocześnie odbiorca końcowy wytwarza prąd przede wszystkim na własne potrzeby, a działalność producencka nie stanowi głównej części jego działalności gospodarczej. Prosumentem jest gospodarstwo domowe lub przedsiębiorstwo, wyposażone w instalację fotowoltaiczną lub wiatrową, i które (przynajmniej w teorii) jest samowystarczalne energetycznie, a niewykorzystaną nadwyżkę “sprzedaje” do sieci publicznej. (poprostuenergia.pl 2020)

W Polsce, ostatnie lata to dynamiczny rozwój branży fotowoltaicznej. Przez 12 miesięcy 2021 roku łączna moc instalacji fotowoltaicznych niemal podwoiła się, osiągając 7,67 GW. W obecnej dekadzie Unia Europejska planuje instalować średnio 45 GW nowych mocy PV rocznie. A do końca 2030 roku chce zrealizować cel 600 GW. Natomiast w 2022 roku produkcja prądu przez instalacje fotowoltaiczne w Polsce osiągnęła rekordowe 5 GW mocy (Oleszko-Pyka 2022).

Razem z dalszym rozwojem branży pojawiają się także nowe wyzwania. Związane są one z zaburzeniami w łańcuchach dostaw, wzrostem cen komponentów, kryzysem energetycznym oraz wprowadzaniem fotowoltaiki na rozchwiany rynek energii w sytuacji ograniczeń sieciowych. Wymagać to będzie od branży dodatkowego wysiłku w budowaniu nowych kompetencji i tworzeniu nowych modeli biznesowych. Bez tego trudno będzie dalej przeprowadzać transformację energetyczną opartą na fotowoltaice i OZE. W Polsce liczba prosumentów zbliża się do miliona. Operatorzy sieci dystrybucyjnej wskazują problemy dotyczące napięć i konieczności większego wykorzystywania energii na miejscu. Tymczasem gospodarstwa domowe wyposażone w instalacje OZE są w stanie na bieżąco wykorzystać tylko jedną piątą produkowanej energii.

Istnieją jednak dwie duże przeszkody, które utrudniają zwiększanie udziału energii konsumowanej “na bieżąco”. W przypadku paneli fotowoltaicznych energia oczywiście produkowana jest wyłącznie w ciągu dnia, a jej ilość wyprodukowana zależy w dużym stopniu od aktualnej pogody. Jednym z pomysłów na rozwiązanie tego problemu i jednocześnie problemu niewykorzystanych nadwyżek energii w okresach dobrej pogody są magazyny energii.

Magazyny energii odpowiedzią na krzywą słoneczną?

Barbara Adamska, prezes zarządu Polskiego Stowarzyszenia Magazynowania Energii, twierdzi, że aby magazyny energii mogły stanowić gwarant bezpieczeństwa energetycznego, konieczne są zmiany w systemie prawnym. W wypowiedzi w trakcie IV Forum Energetyki Rozproszonej mówiła: “Dzisiaj jesteśmy w bardzo trudnej sytuacji braku mocy przyłączeniowych dla źródeł wytwórczych. Regułą jest, że inwestorzy otrzymują odmowy. Magazyny energii powinny ułatwić im inwestycje w instalacje wytwórcze, dzisiaj się tak nie dzieje.

Rysunek 1: Sumaryczna moc PV oraz roczny przyrost mocy PV zainstalowanej w Polsce. Źródło: Bogacz i in. (2022)

Bardzo częstą praktyką operatorów systemów dystrybucyjnych jest sumowanie mocy przyłączeniowej magazynu energii i źródła wytwórczego, co stanowi absolutny bezsens. A argumentacja o jednoczesności jest bardziej debatą akademicką niż rzeczywistą strategią użytkowania magazynu energii. I co równie ważne, potrzebujemy możliwości zakupu usług systemowych na rynku przez operatorów systemów dystrybucyjnych.

Tak więc to czego potrzebujemy dzisiaj to rzeczywiste, szybkie działania pozwalające na inwestowanie w magazyny energii, ułatwienia od strony przyłączania do sieci dystrybucyjnych i przesyłowych magazynów energii. Potrzebujemy reformy rynku bilansującego, która umożliwi świadczenie usług regulacyjnych, systemowych przez magazyny energii na rzecz operatorów systemu dystrybucyjnego.”. (energetyka-rozproszona.pl 2022a)

Podobnego zdania jest Paweł Majewski, prezes Enei: “Magazynowanie energii pozwoli na zwiększenie elastyczności pracy sieci, gromadzenie nadwyżek energii odnawialnej oraz służyć będzie bilansowaniu systemu. To z kolei kluczowy warunek w budowie nowoczesnej suwerenności energetycznej – fundamentu bezpieczeństwa Polski w dobie kryzysów gospodarczych, cywilizacyjnych i geopolitycznych” (Money.pl 2022).

Gospodarka na baterie

Gdyby bateria w naszym telefonie trzymała tylko 5 godzin, prawdopodobnie kwalifikowałoby ją to do wymiany.

Natomiast, jak wynika z symulacji przeprowadzonych przez Davida Osmonda, tyle wystarczy, aby Australia stała się krajem w 99,8% zasilanym z odnawialnych źródeł energii. Stałoby się to możliwe, gdyby wyposażyć australijski system elektroenergetyczny w magazyny energii, które będą w stanie pokryć 5-godzinne zapotrzebowanie na prąd. Wspomagałyby one systemy produkujące energię z OZE w okresach zmniejszonej produkcji.

Do podobnych wniosków dochodzi niemiecka Agencja Energii Odnawialnej e.V., która twierdzi, że działające na zmianę elektrownie wiatrowe, słoneczne i biogazowe byłyby w stanie pokryć 100% niemieckiego zapotrzebowania na energię.

Rysunek 1: Sumaryczna moc PV oraz roczRysunek 2: Na swoim profilu na Tweeterze David Osmond pisze: “Co tydzień przeprowadzam symulację głównej sieci energetycznej Australii, wykorzystując przeskalowane dane dotyczące generacji, aby pokazać, że można zbliżyć się do 100% energii elektrycznej pochodzącej ze źródeł odnawialnych przy zaledwie 5 godzinach magazynowania (24 GW / 120 GWh)”. Źródło:
https://twitter.com/DavidOsmond8/status/1559798691417825280
Rysunek 3: Kadr z filmu “Elektrownia pracująca w cyklu kombinowanym 2: Przepływy mocy w scenariuszu 100% udziału energii odnawialnej”. Źródło: https://www.youtube.com/watch?v=8MHBy90z7lU&t=15s

Wnioski i dalsze kroki

Jak widać, bezpieczeństwo energetyczne to złożony problem, którego rozwiązania wypatruje się aktualnie w połączeniu odnawialnych źródeł energii z systemem magazynowania wyprodukowanych nadwyżek. Ma to na celu uniezależnienie gospodarki od dostaw paliw kopalnych oraz zmienności na rynku energii (z uwagi na zmienność podaży wynikającą z pogody oraz zmienność popytu na energię).

Artykuł powstał dzięki wsparciu firmy ONDE w ramach I edycji Programu Grantowego SOFIA.



BIBLIOGRAFIA

  1. Atom, Polski. 2022. „Bezpieczeństwo energetyczne podstawą rozwoju społeczeństwa”. https://www.gov.pl/web/polski-atom/bezpieczenstwo-energetyczne-podstawa-rozwoju-spoleczenstwa.
  2. Bogacz, Agnieszka, Ryszard Ciuła, Krzysztof Kalinowski, Tomasz Kowalak, Albert Pawłowski, Aleksandra Sulej, Eryk Sochacki, Agata Walczak, i Konrad Wiśniewski. 2022. „Rynek fotowoltaiki w Polsce”. Instytut Energetyki Odnawialnej.
  3. energetyka-rozproszona.pl. 2022a. „Jak rozwinąć branżę magazynów energii w Polsce?”  2022b. „Przed jakimi szansami i wyzwaniami stoi dziś polska energetyka? Odpowiada prof. Jan Popczyk”. https://www.energetyka-rozproszona.pl/artykuly/przed-jakimi-szansami-i-wyzwaniamistoi-dzis-polska-energetyka-odpowiada-prof-jan-popczyk/.
  4. Money.pl. 2022. „Magazyny energii – inteligentna i bezpieczna energia”. https://www.money.pl/gospodarka/magazyny-energii-inteligentna-i-bezpieczna-energia-6774448591563360a.html
  5. Oleszko-Pyka, Bartosz. 2022. „Rekordowa moc fotowoltaiki w Polsce”. swiatoze.pl. https://swiatoze.pl/rekordowa-moc-fotowoltaiki-w-polsce-po-raz-pierwszy-przekroczyla-5-gw-oficjalnie-naprawde-jest-jejwiecej/
  6. poprostuenergia.pl. 2020. „Elektroprosumeryzm – czym jest i dlaczego warto bacznie mu się Przyglądać?” https://poprostuenergia.pl/blog/elektroprosumeryzm-czym-jest-i-dlaczego-warto-bacznie-mu-sieprzygladac/

Komentarze

Zaloguj się, aby móc komentować

Brak komentarzy

Dodaj ocenę

Średnia ocena: 0 / 5. Ilość głosów: 0

No votes so far! Be the first to rate this post.

Podobne artykuły