Edukacja_Flakowicz_do druku _spad z maja_ 30-31

Ciepłownictwo filarem energetyki odnawialnej
Autor: Maciej Flakowicz, Agencja Rynku Energii, Warszawa
(„Czysta Energia” – nr 6/2013)
Z zaprezentowanego w 2012 r. sprawozdania Ministra Gospodarki dotyczącego postępu
w promowaniu i wykorzystaniu energii OZE w Polsce wynika, że najwyższy udział
odnawialnych źródeł w zużyciu energii został osiągnięty w ciepłownictwie.
Według dokumentu określającego postępy Polski we wdrażaniu dyrektywy 2009/28/WE w
sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych za lata 2009-2010
dowiadujemy się, że udział źródeł odnawialnych w zużyciu energii w sektorze ciepłownictwa
i chłodnictwa wyniósł w 2010 r. 12%, co, biorąc pod uwagę udział OZE w sektorze
elektroenergetycznym (6,7%) oraz transporcie (5,9%), jest osiągnięciem co najmniej
imponującym.
W 2010 r. za ok. 58% zużycia energii cieplnej pochodzącej ze źródeł odnawialnych
odpowiedzialne były gospodarstwa domowe. Pomijając ten fakt, ilość energii cieplnej
wytworzonej z odnawialnych nośników w systemach ciepłowniczych jest co najmniej
zastanawiająca.
Rozwój mimo braku wsparcia?
System wsparcia odnawialnych źródeł energii w Polsce kładzie największy nacisk na sektor
elektroenergetyczny. Zgodnie z ustawą Prawo energetyczne, wytwórca odnawialnej energii
elektrycznej za każdą wytworzoną MWh otrzymuje tzw. zielony certyfikat, który następnie
sprzedaje i realizuje dodatkowy zysk. Ponadto odnawialna energia elektryczna ma
zagwarantowaną cenę zbytu.
W przypadku odnawialnej energii cieplnej, cena i skala zakupu ograniczona jest odpowiednio
wskaźnikiem wzrostu cen towarów i usług konsumpcyjnych oraz zapotrzebowaniem
lokalnego rynku. Restrykcyjne regulacje dotyczące ciepłownictwa, ograniczają zatem
stosowanie odnawialnych źródeł energii w scentralizowanych systemach ciepłowniczych.
Pomimo teoretycznie niekorzystnego środowiska regulacyjnego, zużycie energii ze źródeł
odnawialnych w sektorze ciepłownictwa utrzymuje tendencję wzrostową. Według
najnowszych dostępnych danych z 2011 r., wzrost zużycia energii odnawialnej w sektorze
ciepłownictwa i chłodnictwa wyniósł 12% w stosunku do roku ubiegłego.
Rys. 1. Końcowe zużycie energii brutto ze źródeł odnawialnych w ciepłownictwie i chłodnictwie [TJ]
Źródło: Główny Urząd Statystyczny, Agencja Rynku Energii
Dominująca biomasa
Analogicznie jak w przypadku energii elektrycznej, dominującym nośnikiem odnawialnej
energii cieplnej jest biomasa. Jej udział w produkcji odnawialnej energii cieplnej w 2011 r.
wyniósł aż 93,5%. W przypadku ciepłownictwa koncesjonowanego, a więc źródeł
zasilających scentralizowane systemy ciepłownicze, udział biomasy w strukturze produkcji
ciepła ogółem wyniósł w 2011 r. 6,25% i wzrósł ponad dwukrotnie na przestrzeni ostatnich
10 lat.
Rys. 2. Udział biomasy w strukturze produkcji energii cieplnej
przez koncesjonowane przedsiębiorstwa ciepłownicze
Źródło: Urząd Regulacji Energetyki, Agencja Rynku Energii
Wśród podmiotów energetyki zawodowej pozycję dominującego producenta odnawialnej
energii cieplnej zajmują elektrociepłownie zawodowe. Wynika to z pośredniego wsparcia
poprzez system zielonych certyfikatów przyznawanych energii elektrycznej wytwarzanej z
biomasy w tego typu jednostkach. Zgodnie z rozporządzeniem Ministra Gospodarki (tzw.
rozporządzenie OZE z 18 października 2012 r.), ilość energii odnawialnej wytwarzanej w
instalacjach współspalania rozliczana jest stosunkiem energii chemicznej paliwa
odnawialnego do łącznej energii chemicznej mieszanki paliwowej skierowanej do procesu
spalenia. Zasada ta dotyczy w równym stopniu energii elektrycznej i ciepła, co w przypadku
jednostek kogeneracyjnych powoduje zaliczenie części wytworzonej energii cieplnej jako
odnawialnej. Analogiczną zasadę stosuje się w przypadku układów hybrydowych (np. kotła
na biomasę i kotła węglowego wykorzystującego jedną turbinę) – wówczas uwzględnia się
jednak ilość energii wytworzonej przez poszczególne kotły.
W przypadku rozdzielonego wytwarzania energii cieplnej brakuje ekonomicznych bodźców
do wykorzystywania odnawialnych nośników. Świadczy o tym produkcja energii cieplnej z
biomasy w ciepłowniach, która w okresie 2006-2011 spadła o 8%. W tym samym czasie ilość
ciepła generowanego z biomasy w jednostkach kogeneracji wzrosła ponad trzynastokrotnie.
Barierami w wykorzystaniu biomasy w lokalnych ciepłowniach są przede wszystkim:
ograniczona dostępność oraz trudne do przewidzenia (w dłuższej perspektywie) ceny paliwa,
co ma duży wpływ na proces taryfikacji ciepła. Rosnąca skala stosowania biomasy w dużych
elektrowniach i elektrociepłowniach zawodowych skutecznie ogranicza zasoby paliw dla
lokalnych ciepłowni, czyniąc inwestycje w biomasowe kotły ciepłownicze bardzo
ryzykownymi.
Rys. 3. Produkcja ciepła z biomasy w jednostkach energetyki zawodowej w latach 2006-2011 [TJ]
Źródło: Główny Urząd Statystyczny, Agencja Rynku Energii
OZE w systemach cieplnych
Według organizacji EUROHEAT&POWER, zrzeszającej przedsiębiorstwa ciepłownicze z
całej Unii Europejskiej, Polska to jeden z liderów pod względem dostępności ciepła
sieciowego dla mieszkańców. W największych aglomeracjach miejskich w Polsce ponad
połowa mieszkańców zaopatrywana jest ze źródeł sieciowych. Sytuacja taka ma miejsce m.in.
w Warszawie, Krakowie, Wrocławiu oraz Łodzi.
Pomimo powszechności systemów ciepłowniczych w większości aglomeracji miejskich w
Polsce OZE mają marginalny udział w strukturze paliwowej ciepłownictwa. Według Urzędu
Regulacji Energetyki, w 2011 r. dominującym paliwem w sektorze ciepłowniczym był węgiel
kamienny, którego udział w strukturze produkcji energii cieplnej wynosił 75,1%. W
przypadku biomasy było to 6,3%, co jest wartością zbliżoną do oleju opałowego – 6,8%. W
przypadku produkcji ciepła poza procesem kogeneracji udział węgla wynosi aż 87,1%, a
biomasy 1,3%. Zatem w przypadku lokalnych systemów ciepłowniczych istnieje znaczny
potencjał rozwojowy.
Głównym czynnikiem, który może stymulować wykorzystanie odnawialnych źródeł energii
zarówno w małych, jak i dużych systemach ciepłowniczych są inwestycje, które niewątpliwie
muszą zostać przeprowadzone w kontekście zmieniających się wymogów środowiskowych.
W przypadku dużych instalacji (powyżej 50 MWt) czynnikiem przyspieszającym inwestycje
związane z wykorzystaniem OZE jest dyrektywa o emisjach przemysłowych (tzw. IED).
Dyrektywa IED wprowadza nowe standardy emisji tlenków azotu, siarki oraz pyłów,
obowiązujące od 2016 r. Jednym ze sposobów przystosowania majątku produkcyjnego do
nowych wymogów ekologicznych jest konwersja węglowych kotłów pyłowych na biomasowe
jednostki fluidalne (tzw. kotły BFB). Według informacji publikowanych przez jednostki,
które dokonały konwersji, instalacje te spełniają wymogi w zakresie dopuszczalnych emisji
zanieczyszczeń powietrza. Dotychczas na takie inwestycje zdecydowały się elektrociepłownie
w Białymstoku, Łodzi (EC 4), Poznaniu, Wrocławiu (EC Czechnica) oraz Tychach.
Układy kogeneracyjne wykorzystujące odnawialne nośniki energii są również rozwijane w
oparciu o stosunkowo niewielkie systemy ciepłownicze. Technologią pozwalającą na
produkcję energii elektrycznej i ciepła z biomasy w skali lokalnej są tzw. układy ORC (ang.
Organic Rankine Cycle). Instalacje te są oparte na kotłach wodnych i wykorzystują do
produkcji energii elektrycznej i ciepła olej termalny, który charakteryzuje się niższą
temperaturą wrzenia od wody. Wadą tego typu rozwiązań jest ich niska sprawność
elektryczna w porównaniu do klasycznej turbiny parowej w układzie kogeneracyjnym. Obiegi
ORC stosowane są w przypadku systemów ciepłowniczych o stabilnym zapotrzebowaniu na
ciepło na poziomie kilkunastu MWt rocznie. Instalacja ORC bazująca na biomasie
funkcjonuje obecnie w Ostrowskim Zakładzie Ciepłowniczym, natomiast realizacja podobnej
inwestycji rozpoczęła się w Miejskim Przedsiębiorstwie Gospodarki Komunalnej w Krośnie.
Oprócz lokalnych systemów ciepłowniczych, obiegi ORC znajdują zastosowanie w
energetyce przemysłowej. Ich głównym użytkownikiem są tartaki, peleciarnie, przemysł
spożywczy oraz fabryki mebli. Ekonomika wykorzystania tego typu instalacji jest uzależniona
od miejscowych uwarunkowań, m.in. od sezonowości zapotrzebowania na ciepło i
dostępności paliwa na rynku lokalnym.
Potrzebne regulacje
Analogicznie jak w przypadku energii elektrycznej, inwestycje w instalacje wykorzystujące
odnawialne nośniki energii w ciepłownictwie wymagają stabilnego prawodawstwa.
Głównymi barierami w procesie zastępowania wyeksploatowanych ciepłowni węglowych
nowoczesnymi instalacjami kogeneracyjnymi bazującymi na odnawialnych nośnikach energii
są: brak obowiązku ilościowego dotyczącego czerwonych i żółtych certyfikatów
(przyznawanych oprócz źródeł gazowych także instalacjom o mocy poniżej 1 MWe – a więc
niektórym obiegom ORC), pat legislacyjny związany z ustawą o źródłach odnawialnych,
bieżąca nadpodaż zielonych certyfikatów, a także model taryfowania ciepła, utrudniający
osiągnięcie satysfakcjonującego zwrotu kapitału dla nowych inwestycji.
W przypadku wytwarzania rozdzielonego brakuje natomiast jakichkolwiek zachęt
ekonomicznych i prawnych dla stosowania odnawialnych nośników energii. Odnośnie
instalacji o mocy powyżej 20 MWt zachętą do stosowania odnawialnych nośników energii
mogą być wysokie ceny uprawnień do emisji dwutlenku węgla. Jednak biorąc pod uwagę
obecną sytuację na rynku uprawnień do emisji, szybki wzrost wykorzystania paliw
odnawialnych w polskich ciepłowniach jest mało prawdopodobny.
Podsumowując, modernizacja ciepłownictwa pozwala na znaczny wzrost wykorzystania
odnawialnych źródeł energii w wielu polskich aglomeracjach. Obserwując statystyki
dotyczące dekapitalizacji majątku trwałego przedsiębiorstw ciepłowniczych w Polsce
(56,79% w 2011 r.), można stwierdzić, że istnieje ogromny potencjał w zakresie modernizacji
istniejącego majątku wytwórczego. Stopień, w jakim zostanie on zastąpiony instalacjami
wykorzystującymi OZE, zależy w znacznej mierze od regulatora.