Energetyka odnawialna w Niemczech
Transkrypt
Energetyka odnawialna w Niemczech
Energetyka odnawialna w Niemczech Spis treści 1. Wstęp ...................................................................................................................... 1 2. Polityka energetyczna Niemiec w zakresie odnawialnych nośników energii............. 1 3. Rodzaje odnawialnych nośników energii i ich rola w miksie energetycznym ............ 2 4. Energetyka wiatrowa ............................................................................................... 3 4.1 Sytuacja na rynku niemieckim i rynkach światowych ............................................. 3 4.2 Perspektywy rozwoju branŜy energetyki wiatrowej ............................................... 4 4.3 Organizacje i związki zajmujące się zagadnieniami energetyki wiatrowej .............. 4 5. Energetyka słoneczna ............................................................................................. 5 5.1 Sytuacja na rynku niemieckim i rynkach światowych ............................................. 5 5.2 Perspektywy rozwoju branŜy energetyki słonecznej .............................................. 6 5.3 Organizacje i związki zajmujące się zagadnieniami energetyki słonecznej ........... 7 6. Energetyka wodna ................................................................................................... 8 6.1 Sytuacja na rynku niemieckim i rynkach światowych ............................................. 8 6.2 Perspektywy rozwoju branŜy energetyki wodnej ................................................... 8 7. Energetyka geotermalna.......................................................................................... 9 7.1 Sytuacja na rynku niemieckim i rynkach światowych ............................................. 9 7.2 Perspektywy rozwoju branŜy energetyki geotermalnej........................................... 9 8. Biomasa ................................................................................................................ 10 8.1 Sytuacja na rynku niemieckim i rynkach światowych ........................................... 10 8.2 Perspektywy rozwoju branŜy ............................................................................... 11 1. Wstęp Uzyskiwanie energii elektrycznej oraz cieplnej ze źródeł odnawialnych zaliczane jest do najbardziej dynamicznie rozwijających się gałęzi niemieckiego przemysłu energetycznego. Dzieje się tak z kilku powodów. Coraz mniejsza dostępność tzw. pierwotnych nośników energii jak węgiel, ropa naftowa czy gaz ziemny, przekładająca się na długoterminowy wzrost kosztów ich wydobycia i ceny dla odbiorców końcowych, idzie w parze z rosnącym popytem na energię, wynikającym z rozwoju gospodarczego Republiki Federalnej Niemiec. Uzyskiwanie energii ze źródeł odnawialnych ma w załoŜeniu zmniejszać zaleŜność RFN od dostawców zewnętrznych. NaleŜy mieć równieŜ na uwadze ambitne załoŜenia redukcji emisji gazów i innych zanieczyszczeń przemysłowych do atmosfery, do których RFN zobowiązana jest poprzez członkowstwo w Unii Europejskiej. 2. Polityka energetyczna Niemiec w zakresie odnawialnych nośników energii Polityka energetyczna Niemiec definiowana jest na szczeblu federalnym. Jej kształtowanie leŜy w gestii Federalnego Ministerstwa Gospodarki i Technologii oraz Ministerstwa Środowiska, Ochrony Przyrody i Bezpieczeństwa Reaktorów. Urzędy te współpracują ze sobą w kwestiach związanych z bezpieczeństwem energetycznym kraju oraz z zagadnieniami ochrony środowiska i redukcji emisji powodujących zmiany klimatu. Za zagadnienia energetyczne związane z komunikacją i dostarczaniem ciepła uŜytkowego oraz za programy badawcze w tych dziedzinach odpowiada natomiast Federalne Ministerstwo Transportu, Budownictwa i Mieszkalnictwa. Ustawodawstwo w zakresie wspierania rozwoju energetyki odnawialnej w Republice Federalnej Niemiec opiera się na dwóch ustawach. Pierwsza z nich, o energiach odnawialnych (Erneuerbare-Energien-Gesetz), weszła w Ŝycie 1. kwietnia 2000 roku. W obecnej, znowelizowanej na początku roku 2009, postaci gwarantuje ona odbiór dostępnej energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych w pierwszej kolejności przed energią wytworzoną ze źródeł kopalnych oraz określa stawki za nią. W ten sposób ustawa tworzy stabilne podstawy wzrostu branŜy energetyki odnawialnej. RFN jest pionierem na polu ustawodawstwa dotyczącego zarządzania energią odnawialną. Ustawa o energiach odnawialnych posłuŜyła jako wzór dla uchwalenia podobnych aktów prawnych w ponad 40 państwach na całym świecie. W samych Niemczech od czasu uchwalenia ustawy do chwili obecnej udział energii odnawialnych w uzyskiwaniu energii elektrycznej wzrósł ponad trzykrotnie. Drugą ustawą leŜącą u podstaw rozwoju energetyki odnawialnej w Niemczech jest obowiązująca od roku 2009 Ustawa o wytwarzaniu ciepła z zasobów odnawialnych (Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz). Ustawa ta określa udział odnawialnych źródeł energii w wytwarzaniu uŜytkowej energii cieplnej w nowo budowanych obiektach mieszkalnych. Minimalny udział energii odnawialnych według ustawowych progów to 15% energii wytwarzanej z kolektorów słonecznych, 50% energii otrzymywanej z biomasy, lub taka sama ilość energii pochodzącej ze źródeł geotermalnych. Ustawa określa równieŜ zasady ocieplania budynków jako środek zmniejszający minimalne progi udziału energii odnawialnych w nowo budowanych obiektach. Dodatkowo reguluje ona zasady wspierania inwestycji w dziedzinie zastosowania energii odnawialnych w dostarczaniu ciepła uŜytkowego w budynkach. W obecnym budŜecie federalnym rezerwa na ten cel wynosi 500 1 milionów euro, moŜe jednak ulegać zmianie w latach kolejnych w zaleŜności od sytuacji makroekonomicznej państwa. Ustawodawstwo federalne wpisuje się w zalecenia Unii Europejskiej w zakresie zwiększania udziału energii odnawialnych w miksie energetycznym państw członkowskich. Według dyrektywy UE z roku 2001, państwa członkowskie powinny do roku 2010 uzyskiwać przynajmniej 12,5% energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych. Niemcy naleŜą do nielicznych krajów członkowskich, które zdołają spełnić to zalecenie. Narodowym celem jest zwiększenie udziału energii odnawialnych w uzyskiwaniu energii elektrycznej do 18%. Z końcem lipca 2009 roku w Ŝycie weszła kolejna dyrektywa UE, nakazująca państwom członkowskim zwiększenie udziału energii odnawialnych w zuŜyciu energii brutto do przynajmniej 20%. Jest to pierwsza tego typu inicjatywa, podejmująca zarówno zagadnienia związane z uzyskiwaniem energii elektrycznej, ciepła uŜytkowego, jak i zastosowania odnawialnych nośników energii w zakresie komunikacji. Omówione wyŜej ustawy stanowią trwałe podstawy rozwoju branŜy energetyki odnawialnej w RFN. Stanowią one równieŜ waŜną podstawę wypełniania zobowiązań państwowych w ramach redukcji emisji CO2 do atmosfery (cele te obowiązują wraz z ratyfikacją przez Niemcy tzw. Protokołu z Kyoto). W ujęciu makroekonomicznym wywierają równieŜ pozytywny wpływ na konkurencyjność niemieckiej gospodarki w ramach wprowadzonych w Unii Europejskiej limitów emisji dwutlenku węgla. Większy procentowy udział energetyki odnawialnej w miksie energetycznym kraju oznacza większe limity emisji dla przedsiębiorstw produkcyjnych. Zmniejsza to ich potrzeby zakupu dodatkowych praw emisji w przypadku przekroczenia norm lub umoŜliwia odsprzedanie niewykorzystanych limitów innym przedsiębiorstwom. 3. Rodzaje odnawialnych nośników energii i ich rola w miksie energetycznym Energetyka odnawialna w RFN bazuje na następujących źródłach energii: energii wiatru, energii słonecznej, energii rzek, energii geotermalnej i energii pochodzącej z biomasy. Łącznie miały one w roku 2008 7,1% udziału w zuŜyciu energii pierwotnej w RFN. Największe znaczenie gospodarcze odgrywa biomasa, stanowiąca prawie 75% ogólnych źródeł energii odnawialnej. Na dalszych miejscach plasowały się energia wiatru oraz energia wody z odpowiednio 14% i 7% udziału jako źródła energii odnawialnej. Energetyka odnawialna odgrywa coraz waŜniejszą rolę w ujęciu makroekonomicznym. W roku 2008 było w niej zatrudnionych 249.000 osób. Przyczynia się ona wydatnie równieŜ do realizacji przyjętych celów ekologicznych – wg. danych Federalnego Ministerstwa Gospodarki i Technologii w tym samym roku udało się poprzez stosowanie odnawialnych źródeł energii zmniejszyć emisję CO2 do atmosfery aŜ o 112 mln. ton w stosunku do sytuacji wytwarzania energii tylko z pierwotnych nośników takich jak węgiel kamienny i brunatny, gaz ziemny, czy ropa naftowa. Obrazowo moŜna stwierdzić, Ŝe ilość ta odpowiada 70% ogólnej ilości CO2 emitowanej w przeciągu roku przez wszystkie pojazdy poruszające się na niemieckich drogach. Ambitny plan rozwoju energetyki odnawialnej do roku 2020 zakłada roczne zmniejszenie emisji CO2 do atmosfery o 250mln ton. PoniŜej przedstawiona jest szczegółowa charakterystyka poszczególnych gałęzi energetyki z wykorzystaniem odnawialnych nośników energii. 2 4. Energetyka wiatrowa Energetyka wiatrowa jest jedną z najwcześniej wykorzystywanych form uzyskiwania energii ze źródeł odnawialnych. W niektórych regionach świata stosowana jest od stuleci, jednak dopiero w ostatnich latach, wraz z technologicznym postępem w dziedzinie materiałoznawstwa (szczególnie w dziedzinie kompozytów) stała się tańsza i niezawodna, Ŝe moŜe w przyszłości zastąpić pierwotne źródła energii. Siła wiatru, a więc i moc elektrowni wiatrowej, są ściśle powiązane z wysokością generatora nad poziomem gruntu, dlatego w najnowszych konstrukcjach zwiększa się stopniowo wysokość masztu na którym instalowany jest generator. Obecnie najwyŜsza na świecie turbina wiatrowa znajduje się w okolicach Cottbus i ma łączną wysokość 205 m. W roku 2007 generator ten wytworzył około 5.600.000 KWh energii elektrycznej, co obrazowo odpowiada rocznemu zuŜyciu energii elektrycznej przez 1.600 gospodarstw domowych. Największe montowane obecnie turbiny wiatrowe mają moc nominalną 5-6 MW. Zdecydowana większość farm wiatrowych zlokalizowana jest na lądzie. Z powodu korzystniejszych warunków meteorologicznych (silniejsze i regularniejsze wiatry) oraz powolnego wyczerpywania się terenów, na których eksploatacja energetyki wiatrowej jest uzasadniona ekonomicznie, największe instalacje tego typu powstawać będą z dala od uczęszczanych szlaków Ŝeglugowych na morzu (tzw. technologia Offshore). Budowa farm wiatrowych na morzu stawia jednak przed konstruktorami szereg wyzwań związanych z zakotwiczeniem fundamentów w dnie morskim, jak i z regularnym serwisowaniem takich generatorów. Z powodu wysokiej wilgotności powietrza i zawartości w nim soli generatory takie są szczególnie naraŜone na korozję. 4.1 Sytuacja na rynku niemieckim i rynkach światowych 33 % 11 % 22 % 34 49 ,0 35 22 ,0 23 % 52 4 4, 0 16 67 ,0 17 30 ,0 11 % W roku 2007 zainstalowano na całym świecie w postaci generatorów wiatrowych ponad Stany Zjednoczone 20.000 MW nowej mocy. Największymi rynChiny kami były Stany Zjednoczone, Chiny, HiszHiszpania pania, Indie i Niemcy. Moc zainstalowaną w Indie tych krajach w roku 2007 przedstawia wyRepublika Federalna kres 1. W pierwszym Niemiec kwartale roku 2008 moc zainstalowana w elektrowniach wiatrowych na całym świecie przekroczyła 100.000 Wykres 1. MW. Moc tego typu inMoc zainstalowana w nowopowstałych elektrowniach wiastalacji w Niemczech trowych na świecie w roku 2007 w MW i %. przekracza 22.000 MW, co stanowi pierwsze miejsce na świecie. 3 Niemieccy producenci elektrowni wiatrowych posiadają bardzo silną pozycję na światowych rynkach. Na terenie Republiki Federalnej Niemiec wytwarza się najwięcej na świecie generatorów oraz części zamiennych do nich, testuje się takŜe prototypowe generatory o mocy jednostkowej 6 MW, przeznaczone do zastosowania w instalacjach typu Offshore. Pozwoli to w przyszłości oferować sprawdzone rozwiązania w dziedzinie elektrowni wiatrowych duŜych mocy i jeszcze bardziej rozwijać dominującą pozycję na rynkach światowych. O sile niemieckich producentów elektrowni wiatrowych świadczyć moŜe fakt wytworzenia przez nich w roku 2006 aŜ 40% ogólnoświatowej wartości dodanej w tym sektorze. 4.2 Perspektywy rozwoju branŜy energetyki wiatrowej Dynamiczny rozwój energetyki wiatrowej w Republice Federalnej Niemiec wydaje się być niezagroŜony równieŜ i w następnych latach. Solidne warunki ramowe, których podstawą jest omówiona w punkcie 2 Ustawa o energiach odnawialnych (ErneuerbareEnergien-Gesetz), gwarantująca zbyt po stałych cenach wytworzonej w ten sposób energii, przekładać się będą na dalszą duŜą aktywność w branŜy. PoniewaŜ tereny lądowe charakteryzujące się najdogodniejszymi warunkami meteorologicznymi zostały juŜ zabudowane farmami wiatrowymi, kierunek ekspansji branŜy powinien iść raczej w stronę tzw. repoweringu, tj. zastępowaniu starszych i mniej wydajnych generatorów konstrukcjami nowej generacji. Zmniejszenie ogólnej ilości generatorów oraz mniejsza prędkość obrotowa ich wirników spowoduje takŜe zmniejszenie uciąŜliwości tej technologii dla osób zamieszkujących okoliczne tereny i powinna przyczynić się do jej większej społecznej akceptacji. Według szacunków Niemieckiej Agencji Energii (DENA) w roku 2020 moŜliwe jest pokrycie aŜ 12% światowego zapotrzebowania na energię elektryczną za pomocą energetyki wiatrowej. Do roku 2050 moŜe być to nawet 34%, pod warunkiem zaistnienia korzystnych warunków ramowych tworzonych przez instytucje państwowe. Dalszy rozwój energetyki wiatrowej, oprócz doskonalenia generatorów, związany będzie równieŜ ze zmniejszaniem strat w trakcie przesyłania uzyskanej energii. PoniewaŜ nie wszędzie występują optymalne warunki meteorologiczne do budowy farm wiatrowych, energia musi być przesyłana nierzadko na spore odległości. W zmniejszeniu strat przesyłowych ma pomóc rozwijana obecnie w RFN technologia monitoringu temperatury sieci energetycznych. Kolejną technologią słuŜącą magazynowaniu energii wiatrowej jest jej zamiana na spręŜone powietrze, magazynowane następnie krótkoterminowo pod ziemią np. w szybach pokopalnianych. Uwalniane w trakcie szczytowego zapotrzebowania na energię elektryczną oddaje zmagazynowaną w sobie energię, która przetwarzana jest ponownie na energię elektryczną. W przyszłości badania w Niemczech koncentrować się będą równieŜ na zagadnieniach tzw. wirtualnej elektrowni, tj. powiązaniu wszystkich odnawialnych sposobów uzyskiwania energii w celu ekonomicznie i technicznie optymalnej eksploatacji. 4.3 Organizacje i związki zajmujące się zagadnieniami energetyki wiatrowej Federalne Stowarzyszenie Energii Wiatrowej (Bundesverband Windenergie BWE e.V). Stowarzyszenie załoŜone zostało w roku 1996 w celu upowszechnienia energetyki wiatrowej w Niemczech. Obecnie jest największą tego typu organizacją w RFN, skupiającą ponad 22.000 członków. NaleŜą do niego producenci generatorów wiatrowych, firmy 4 eksploatujące farmy wiatrowe oraz ich udziałowcy, naukowcy, czy firmy zajmujące się finansowaniem przedsięwzięć budowlanych w tym zakresie. Stowarzyszenie reprezentuje interesy stowarzyszonych w nim stron w Berlinie (np. podczas prac nad nowelizacją Ustawy o energiach odnawialnych) oraz w Brukseli. Organizuje równieŜ kongresy naukowe oraz publikuje ekspertyzy mające na celu popularyzację tego rodzaju energetyki w Republice federalnej. www.wind-energie.de Towarzystwo Wspierania Energii Wiatrowej (Fördergesellschaft Windenergie FGW e.V.). ZałoŜone zostało w roku 1985 i posiada status organizacji poŜytku publicznego (nonprofit). Jej członkowie to w większości instytucje naukowo-badawcze, producenci generatorów wiatrowych i ich poddostawcy, instytucje finansowe oraz zakłady energetyczne dystrybuujące energię wiatrową. Towarzystwo zajmuje się reprezentacją interesów swoich członków wobec urzędów centralnych, doradztwem w dziedzinie energetyki wiatrowej. Zajmuje się równieŜ definiowaniem nowych kierunków rozwoju energetyki odnawialnej, zlecając instytutom członkowskim badania nie tylko w dziedzinie energetyki wiatrowej, lecz równieŜ w dziedzinie wykorzystania wodoru, ogniw paliwowych i rozwiązań hybrydowych do produkcji energii. Towarzystwo zajmuje się równieŜ działaniami z zakresu PR. Organizuje kongresy, warsztaty oraz wystawy w celu przekazywania informacji na temat wykorzystania energii wiatrowej w narodowej gospodarce energetycznej. www.wind-fgw.de 5. Energetyka słoneczna Energetyka słoneczna korzysta z energii promieniowania słonecznego w dwojaki sposób: instalacje fotowoltaiczne oraz elektrownie termiczne zamieniają energię słoneczną na energię elektryczną, oddawaną następnie do sieci przesyłowych, natomiast kolektory słoneczne uŜywane są do ogrzewania wody uŜytkowej lub chłodzenia pomieszczeń na zasadzie oddawania ciepła promieniowania bez zamiany na inny rodzaj energii. PoniŜej przestawiona została analiza branŜy energetyki słonecznej według ww. podziału. 5.1 Sytuacja na rynku niemieckim i rynkach światowych 0 11 85 60 0 83 44 19 98 20 00 20 02 20 04 20 05 20 06 20 07 9, 5 85 0 00 W Republice Federalnej NieMoc zainstalowana w miec pracuje obecnie ponad MW 1200 430.000 instalacji fotowoltaicz1000 nych, posiadających łączną 800 moc 3.800 MWp (megawat pe600 ak, jednostka mocy szczytowej 400 instalacji). Od kilku lat obser200 wuje się stały wzrost zainsta0 lowanej w tych elektrowniach mocy. Wykres 2 przedstawia roczne przyrosty zainstalowanej mocy w latach 1998-2007. Wykres 2. Rozwój energetyki słonecznej Moc instalowana w elektrowniach fotowoltaicznych wydaje się być w następnych w latach 1998-2007 w MW. latach równie niezagroŜony jak rozwój energetyki wiatrowej. Warunki ramowe do rozwoju branŜy zapewnia Ustawa o energiach odnawialnych, zapewniająca stałe ceny i zbyt całej wytworzonej energii. 5 Zwiększa ona bardzo atrakcyjność energetyki słonecznej jako potencjalnej inwestycji kapitału eliminując niewiadome związane z okresem zwrotu inwestycji. W roku 2008 obroty niemieckiej branŜy energetyki słonecznej wyniosły 9,5 mld euro. BranŜa zatrudnia obecnie ponad 54.000 osób, w samym tylko roku ubiegłym powstało ponad 10.000 nowych miejsc pracy. Ponad połowa wytworzonych w Niemczech instalacji przeznaczona jest na eksport. 19 99 20 01 20 03 20 05 20 07 20 12 * 20 20 * 26 50 0 47 0 10 0 62 0 30 0 80 0 00 0 10 0 34 0 20 00 00 00 5 0 0 00 00 0 BranŜa energetyki słonecznej to równieŜ kolektory słoneczne stosowane do podgrzewania wody pitnej i uŜytkowej w gospodarstwach domowych i instytucjach oraz klimatyzacji pomieszczeń. Rozwój tej dziedziny energetyki słonecznej następuje w oparciu o obowiązującą od roku 2009 Ustawę o wytwarzaniu ciepła z zasobów odnawialnych (Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz). Konieczność wytwarzania w nowym budownictwie energii cieplnej w oparciu o źródła odnawialne w tym o kolektory słoneczne stwarza stabilne podstawy rozwoju eliminując elementy ryzyka. O potencjale rynku świadczy fakt, Ŝe obecnie jedynie około 5% niemieckich gospodarstw domowych korzysta z kolektorów słonecznych, co wyraŜa się liczbą około miliona zainstalowanych kolektorów, mających łączną moc cieplną równą Ilość zainstalowanych 7.300 MW i powierzchnię 10 2 kolektorów 6000000 mln. m . BranŜa w roku 2008 5000000 zatrudniała przeszło 20.000 4000000 osób, osiągając obroty warto3000000 ści 1,2 mld. euro. Federalne 2000000 Stowarzyszenie Energetyki 1000000 Słonecznej (Bundesverband 0 Solarwirtschaft) szacuje roczne wzrosty branŜy na przestrzeni kolejnych lat na poziomie 25%. Ilość zainstalowanych na przestrzeni lat 1999-2007 kolekto- Wykres 3. rów słonecznych oraz progno- Ilość zainstalowanych w latach 1999-2007 kolektozy na rok 2012 i 2020 obrazuje rów słonecznych oraz prognozy na roku 2012 i 2020 wykres 3. Firmy niemieckie znajdują się w czołówce światowej jeśli chodzi o projektowanie i produkcję elementów zarówno elektrowni fotowoltaicznych, jak i termicznych. Elektrownie termiczne uznawane są za technologię bardziej przyszłościową z powodu znacząco niŜszych kosztów uzyskiwania energii elektrycznej niŜ ma to miejsce w przypadku opartych o krzem paneli fotowoltaicznych. Elektrownie termiczne pracują od kilkunastu lat na terenie północnoamerykańskiej pustyni Mojave, ich europejskie odpowiedniki testowane są na razie w krajach wyróŜniających się korzystnymi warunkami nasłonecznienia, np. w Hiszpanii. W Niemczech pierwsze tego typu instalacje rozpoczęły fazy testów w połowie roku 2009 w związku z inicjatywą Desertec, która zostanie omówiona w punkcie 5.2. NaleŜy jednak stwierdzić, Ŝe z powodu moŜliwości uzyskiwania na tej drodze energii elektrycznej po kosztach porównywalnych z konwencjonalnymi elektrowniami węglowymi wyprą one prawdopodobnie droŜsze elektrownie fotowoltaiczne. 5.2 Perspektywy rozwoju branŜy energetyki słonecznej Energetyka słoneczna notować będzie dynamiczny rozwój równieŜ i w nadchodzących latach. Innowacyjność i wysoka stopa eksportu niemieckich produktów przekładać się 6 będzie na zwiększanie wyników branŜy niezaleŜnie od uwarunkowań wewnętrznych. NaleŜy zauwaŜyć przy tym współdziałanie niemieckich producentów branŜy w zakresie jej długoplanowego rozwoju. Najlepszym tego przykładem jest powołana do Ŝycia w roku 2009 inicjatywa Desertec. Jest to projekt zaopatrywania Europy w energie elektryczną wytworzoną za pomocą elektrowni termicznych zlokalizowanych na pustyniach północnej Afryki. Zlecone przez Federalne Ministerstwo Środowiska, Ochrony Przyrody i Bezpieczeństwa Reaktorów badania wykazały, Ŝe z powierzchni równiej 0,3% pustyń moŜna za pomocą elektrowni termicznych uzyskać ilości energii elektrycznej równej zapotrzebowaniu państw północno-afrykańskich i całej Europy. Obrazowo energia promieniowania słonecznego trafiająca na pustynie na całym świecie w ciągu 6 godzin jest większa niŜ światowe zapotrzebowanie na energię w przeciągu całego roku. W przypadku realizacji takiego projektu oznacza to dla zaangaŜowanych w nim firm długoplanowe perspektywy rozwoju. Kooperacja niemieckich firm dysponujących odpowiednią technologią (m.in. Siemens czy MAN) z instytucjami finansowymi takimi jak Deutsche Bank doprowadziła do rozpoczęcia testów elektrowni termicznych na terenie Niemiec. W przypadku realizacji projektu ekspertyza znajdującego się w Wuppertalu Instytutu Klimatu, Środowiska i Energii (Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie) wymienia liczbę ok. 240.000 nowych miejsc pracy które powstać mogłyby w Niemczech. NaleŜy się więc spodziewać, iŜ projekt ten będzie w następnych latach odgrywał waŜną rolę w niemieckiej polityce zagranicznej na arenie europejskiej. W dziedzinie paneli słonecznych słuŜących do ogrzewania oraz chłodzenia pomieszczeń prognozowany jest w następnych latach przyspieszony rozwój w dziedzinie większych budynków uŜytkowych, takich jak hotele czy biura. Szczególnie technologia chłodzenia pomieszczeń przy uŜyciu energii słonecznej wydaje się być bardzo perspektywiczna. Urządzenia klimatyzujące charakteryzują się znacznym zuŜyciem energii elektrycznej i szczególnie w przypadku krajów połoŜonych w cieplejszych strefach klimatycznych otwierają się dla tej technologii duŜe moŜliwości zastosowania. Obecnie działa w Europie około 200 instalacji pilotaŜowych, prace rozwojowe w tej dziedzinie prowadzone są w kierunku zmniejszenia kosztów produkcji oraz rozmiarów samych klimatyzacji, co pozwoli na szersze zastosowanie ich w gospodarstwach domowych. Nowatorska technologia posiadana i rozwijana przez niemieckie firmy w tym zakresie pozwala sądzić, Ŝe będą one miały znaczący udział w instalacji nowych tego rodzaju urządzeń na całym świecie. 5.3 Organizacje i związki zajmujące się zagadnieniami energetyki słonecznej Federalne Stowarzyszenie Energetyki Słonecznej (Bundesverband Solarwirtschaft e.V.). Powołane do Ŝycia na początku roku 2006 z połączenia stowarzyszeń BSi oraz UVS. Posiada obecnie około 750 członków wywodzących się ze wszystkich środowisk zaangaŜowanych w problematykę energetyki słonecznej: poddostawców branŜy, producentów instalacji fotowoltaicznych i termicznych, instytucji finansujących przedsięwzięcia w tym zakresie oraz instytutów naukowobadawczych pracujących nad doskonaleniem istniejących technologii i rozwojem nowych. Stowarzyszenie pełni rolę źródła informacji dla urzędów federalnych oraz konsumentów, oraz popularyzuje energetykę słoneczną wśród społeczeństwa, organizując szereg imprez jak konferencje I odczyty. 7 6. Energetyka wodna Obecnie szacuje się, Ŝe 16 do 19% światowego zuŜycia energii elektrycznej netto otrzymywane jest z energii wody. Jednak tylko nieliczne państwa mogą w związku z korzystnymi warunkami hydrograficznymi otrzymywać większość energii elektrycznej z energii wody. W Republice Federalnej Niemiec energetyka wodna była do roku 2004 dominującym źródłem energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych. Obecnie większą ilość prądu pozyskuje się z energii wiatru. Elektrownie wodne spełniają waŜne funkcje w regulacji Ŝeglowności rzek oraz równomiernego obciąŜenia sieci przesyłowych- te zbudowane w technologii szczytowo-pompowej mogą w łatwy sposób magazynować energię oddając ją natychmiast w przypadku zwiększonego zapotrzebowania. 6.1 Sytuacja na rynku niemieckim i rynkach światowych W końcu roku 2006 znajdowało się na terenie RFN 7.500 elektrowni wodnych, dysponujących łączną mocą 4.700 MW. Wytworzyły one w roku 2007 20,7 mld KWh energii elektrycznej, co odpowiada obrazowo rocznemu zuŜyciu energii przez 6 mln gospodarstw domowych i pozwoliło zmniejszyć emisję o 22,6 mln ton CO2. BranŜa zatrudniała w roku 2007 około 9.400 osób i osiągnęła obrót równy 1,23 mld euro, z czego 70 mln zostało przeznaczonych na inwestycje. Na świecie najwięcej energii elektrycznej z elektrowni wodnych uzyskuje się w Kanadzie, Brazylii i Chinach. W ponad 20 krajach udział energii w narodowym miksie energetycznym kształtuje się na poziomie 90%, w niektórych przekracza nawet 95% (np. w Norwegii i Paragwaju). 6.2 Perspektywy rozwoju branŜy energetyki wodnej Inwestycje w elektrownie wodne związane są z wysokimi inwestycjami początkowymi oraz długim okresem zwrotu. Do tego dochodzą czynniki takie jak konieczność czasami bardzo powaŜnej ingerencji w środowisko naturalne w przypadku sztucznego spiętrzenia wody. Z tego teŜ powodu zastosowanie energetyki wodnej jest ekonomicznie opłacalne w szczególności na terenach o sprzyjających warunkach hydrograficznych (bogate naturalne zasoby wody) oraz posiadających dobrze rozbudowaną sieć energetyczną. Republika Federalna Niemiec nie jest z powodu długiej tradycji budowy elektrowni wodnych terenem na którym moŜliwy jest dalszy dynamiczny rozwój tej gałęzi energetyki odnawialnej. Według szacunków przedsiębiorstw z branŜy, w Niemczech istnieje jeszcze potencjał na zainstalowanie dodatkowych 2.000 MW mocy. Jako tereny najczęściej wymieniane są południowe kraje związkowe, charakteryzujące się największą górzystością. BranŜa energetyki wodnej w przyszłości z pewnością skorzysta na terenie RFN z ustawodawstwa zawartego w Ustawie o energiach odnawialnych (EEG). Największy potencjał rozwojowy kryje się jednak poza granicami RFN. W szczególności Azja posiada moŜliwość aŜ ponad trzykrotnego zwiększenia ilości energii elektrycznej otrzymywanej z elektrowni wodnych. Wiodącym na tym polu koncernem niemieckim jest Siemens, utrzymujący Ŝywe kontakty gospodarcze z Chinami oraz wyposaŜający tamtejsze nowo budowane elektrownie wodne w niemieckie turbiny i osprzęt do produkcji energii elektrycznej. Innowacyjność branŜy, przekładająca się bezpośrednio na poziom zamówień eksportowych potwierdzona jest wskaźnikiem stopy eksportu, wynoszącym aŜ 80%. 8 7. Energetyka geotermalna Energetyka geotermalna wykorzystuje temperaturę panującą we wnętrzu Ziemi. Uwolniona w ten sposób energia cieplna moŜe być zastosowana do ogrzewania, wytwarzania energii elektrycznej, bądź chłodzenia. Jest to tzw. głęboka geotermia, która jest trudna technologicznie (z powodu konieczności wykonywania bardzo głębokich odwiertów sięgających nawet kilku tysięcy metrów w głąb Ziemi) oraz związana z bardzo wysokimi inwestycjami początkowymi. Znacznie tańszym rozwiązaniem jest tzw. geotermia płytka, za pomocą pomp ciepła. Działają one na odwróconej zasadzie działania urządzeń chłodniczych, odprowadzając ciepło Ziemi do ogrzewanych pomieszczeń. Pomimo konieczności dostarczania do tego procesu zewnętrznej energii elektrycznej, z 1 dostarczonej KWh moŜna otrzymać 4 KWh energii cieplnej. 7.1 Sytuacja na rynku niemieckim i rynkach światowych W roku 2006 sprzedano w Republice Federalnej Niemiec ponad 28.000 pomp ciepła, czyli aŜ o 60% więcej niŜ w roku poprzednim. Pompy ciepła instalowane w gospodarstwach domowych są najbardziej rozpowszechnionym i najtańszym sposobem wykorzystywania energii geotermalnej. Tzw. głęboka geotermia jest w Niemczech dopiero rozwijana, istnieje na razie zaledwie kilka instalacji produkujących w ten sposób energię elektryczną i cieplną. Największe z nich zlokalizowane są w Meklemburgii- Pomorzu Przednim (Neubrandenburg, Waren/Müritz, Neustadt-Glewe) oraz Bawarii (Erding i Straubing). PołoŜona w Nadrenii-Palatynacie w mieście Landau elektrownia geotermalna ma moc elektryczną 3MW i cieplną 6-8 MW. Wytwarza energię elektryczną dla 6.000 gospodarstw domowych oraz dostarcza ciepła 300 kolejnym. Łącznie w roku 2006 wytworzono w RFN ponad 400.000 KWh energii elektrycznej pochodzącej z geotermii. 7.2 Perspektywy rozwoju branŜy energetyki geotermalnej Rozwój energii geotermalnej, tak jak kaŜdy inny rodzaj energetyki odnawialnej, opiera się na warunkach ramowych sformułowanych w Ustawach o energiach odnawialnych (EEG). Stanowi ona nie tylko gwarancję odbierania wytworzonej w ten sposób energii, umoŜliwia równieŜ dostęp do konkurencyjnych kredytów państwowych na budowę tego typu instalacji. Programem stymulacji rynku objęte są równieŜ pompy ciepła. Wraz z ciągłym wzrostem kosztów wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej z pierwotnych nośników energii, energia geotermalna staje się coraz ciekawszą alternatywą dla nich oraz dla innych energii odnawialnych. Jej przewagą jest ciągła dostępność niezaleŜnie od warunków atmosferycznych bądź klimatycznych przez cały rok. MoŜliwe jest jej zastosowanie zarówno do ogrzewania, jak i chłodzenia budynków. Te oczywiste zalety powodują, iŜ prognozuje się rozwój branŜy energetyki geotermalnej na poziomie 20-30% rocznie. W przyszłości pompy ciepła stosowane będą nie tylko w jednorodzinnym budownictwie mieszkaniowym, lecz przede wszystkim do ogrzewania i klimatyzowania większych budynków, zarówno mieszkalnych jak i uŜytkowych. 9 8. Biomasa Biomasa pod róŜnymi postaciami jest obecnie najwaŜniejszym składnikiem miksu energetycznego energii odnawialnych równieŜ w Republice Federalnej Niemiec. W roku 2007 aŜ 69% energii otrzymanej ze źródeł odnawialnych stanowiła energia uzyskana z róŜnych postaci biomasy. Biomasa występuje pod postacią stałą (np. drewno), płynną (np. olej uzyskany z roślin oleistych lub alkohol stosowany jako domieszka benzyny w silnikach spalinowych), oraz gazowej (biogaz). 8.1 Sytuacja na rynku niemieckim i rynkach światowych 20 00 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 W dziedzinie energii uzyskiwanej ze stałych części bioMoc zainstalowana w MW 1000 masy (np. pelety) w roku 2006 działało na terenie Re800 publiki Federalnej Niemiec 600 160 elektrowni, dysponują400 cych zainstalowaną mocą 200 przekraczającą 950 MW. Wykres 4 obrazuje rozwój 0 mocy zainstalowanych w tego typu elektrowniach na przestrzeni lat 2000-2006. Elektrownie te wyprodukowa- Wykres 4. ły w roku 2006 6,6 mld. KWh Moc instalowana w elektrowniach opalanych stałymi energii elektrycznej, co sta- częściami biomasy w latach 2000-2006 w MW. nowiło 1,5% całkowitego zapotrzebowania RFN na prąd. Spalanie stałych części biomasy znajduje jednak najszersze zastosowanie w indywidualnych instalacjach grzewczych zainstalowanych w gospodarstwach domowych. Ilość takich instalacji stopniowo wzrasta, osiągając w roku 2007 liczbę 80.000. Rozwiązanie takie jest znacznie efektywniejsze niŜ przesyłanie ciepła na większe odległości z ciepłowni centralnych, a wraz ze wzrostem cen paliw stosowanie stałej biomasy do wytwarzania energii cieplnej spotyka się z coraz większą akceptacją społeczną. W roku 2006 nastąpił w RFN przełom w wytwarzaniu energii elektrycznej z biogazu. Nastąpiło wielokrotne zwiększenie uzyskiwanej w ten sposób energii elektrycznej: z 3,2 do 18,6 mld KWh. RFN jest największym wytwórcą biogazu w szczególności z odpadów gospodarstw domowych w całej Europie. W końcu roku 2007 działało tu 3.700 instalacji do wytwarzania biogazu o łącznej mocy 1.270 MW. Obecnie w Niemczech dominują mniejsze instalacje indywidualne, wznoszone na terenach rolniczych, jednak stopniowo wzrasta równieŜ zainteresowanie otrzymywaniem w ten sposób energii elektrycznej na skalę przemysłową. W roku 2006 sprzedaŜ biopaliw przekroczyła poziom 3,2 mln ton w porównaniu z 2 mln ton w roku poprzedzającym. NajwaŜniejszą rolę odegrały tu oleje roślinne oraz bioetanol. Niemieckie normy przewidują dodawanie 5% bioetanolu do benzyny. W roku 2007 istniały w Niemczech moce produkcyjne na poziomie 4,2 mln ton bioestrów, sprzedaŜ 10 kształtowała się natomiast na poziomie 3,13 mln ton. NajwaŜniejszym źródłem bioestrów był olej rzepakowy. Ze 100kg rzepaku moŜna otrzymać średnio 43 kg oleju, który jest następnie przerabiany w procesach chemicznych na bioestry. Niemiecka branŜa energetyki odnawialnej zanotowała w dziedzinie biomasy w roku 2006 łączny obrót wynoszący 8,1 mld euro, z których aŜ 2,9 mld zostało przeznaczonych na inwestycje w nowe technologie oraz budowę nowych zakładów. 8.2 Perspektywy rozwoju branŜy Zastosowanie biomasy do otrzymywania energii elektrycznej jak i ogrzewania objęte jest warunkami ramowymi zawartymi w Ustawach o energiach odnawialnych (EEG) oraz o wytwarzaniu ciepła z zasobów odnawialnych (EEWärmeG). Rozwój przydomowych instalacji cieplnych opalanych stałą biomasą wspierany jest natomiast w RFN przez centralny program stymulacji rynku (Marktanreizprogramm). Z tego teŜ powodu spodziewany jest dalszy dynamiczny rozwój zarówno elektrowni opalanych biomasą, jak i przydomowych instalacji grzewczych. Stworzenie stabilnych warunków ramowych odzwierciedla się w wynikach branŜy: sprzedaŜ peletów podwoiła się w ubiegłym roku w stosunku do roku poprzedniego. Podobna sytuacja rysuje się w dziedzinie paliw płynnych. W dziedzinie biogazu nowe moŜliwości rozwoju otwierają się wraz z wprowadzeniem technologii oczyszczania do poziomu umoŜliwiającego zastosowanie w sieci przesyłowej gazu ziemnego, a przez to zastosowanie biogazu w transporcie samochodowym oraz większych elektrowniach. W końcu 2006 roku została wzniesiona pierwsza tego typu instalacja pilotowa, budowa następnych, juŜ na skalę przemysłową, jest w toku. Biogaz jest o tyle interesującym źródłem energii odnawialnej, poniewaŜ pozwala zagospodarować odpady organiczne nie wykorzystywane wcześniej w jakikolwiek sposób. MoŜliwa jest przez to częściowa przynajmniej kompensacja niekorzystnego wpływu energetycznego zastosowania stałej biomasy na ceny np. produktów spoŜywczych, którą moŜna było zaobserwować na świecie choćby w kontekście wytwarzania w Ameryce Południowej alkoholu stosowanego jako paliwo do silników spalinowych. W dziedzinie biopaliw badania w Republice Federalnej Niemiec koncentrują się przede wszystkim na tzw. biopaliwach drugiej generacji. Są one otrzymywane z roślin nie wykorzystywanych przez człowieka jako Ŝywność i nie mają stąd wpływu na rozwój światowych cen Ŝywności jak miało to miejsce w przypadku paliw pierwszej generacji. Oprócz wspomnianego wcześniej biogazu wymienić naleŜy tutaj np. drewno lub słomę, jak równieŜ specjalne rodzaje alg, charakteryzujących się wysoką zawartością oleju. Technologie te znajdują się obecnie w fazie testowej pojedynczych instalacji, jednak w okresie od 2 do 4 lat powinny wyprzeć zupełnie biopaliwa pierwszej generacji. 11 Analiza została sporządzona na podstawie danych źródłowych i statystycznych: www.desertec.org www.german-renewable-energy.com www.unendlich-viel-energie.de www.dena.de www.renewables-made-in-germany.com www.erneuerbare-energien.de www.bmwi.de www.bafa.de www.wind-energie.de www.wind-fgw.de 12