pobierz - Kielce

KONFERENCJA
ENERGETYCZNA MAPA DROGOWA
DLA WOJEWÓDZTWA ŚWIĘTOKRZYSKIEGO DO 2050 r.
Energetyczna mapa drogowa dla
Województwa Świętokrzyskiego
– scenariusze rozwoju energetyki w
oparciu o energetykę prosumencką
Kielce, 19 marca 2-14
Projekt „Perspektywy RSI Świętokrzyskie - IV Etap” jest współfinansowany przez Unię
Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
WOJEWÓDZTWO ŚWIĘTOKRZYSKIE
Liczba ludności – 1,3 mln (3,4%), województwo wyludnia się !
Powierzchnia – 11,7 km2 (3,7%)
Zasoby rolnicze
 liczba gospodarstw rolnych – 132 tys. (w tym 72,5%, to gospodarstwa 1-5 ha)
 powierzchnia użytków rolnych – 550 tys. ha
Zasoby budynkowe
Liczba budynków ogółem – 235 tys. (mieszkań – 395 tys.), w tym:
 miasto – 61,5 tys. (budynki jednorodzinne – 89,1%)
 wieś – 173,5 tys. (budynki jednorodzinne – 99,1%)
Środki RPO na lata 2014-2020 – 1,2 mld €
Końcowe rynki energii
 energia elektryczna – 5 TWh
 ciepło – 7,5 TWh
 paliwa transportowe – 7 TWh
Źródła energii elektrycznej
 Elektrownia Połaniec (GDF Suez) – część węglowa: 1800 MW (8x225 MW – 8,4 TWh)
 OZE (1) – udział w całej krajowej energetyce OZE wynosi tylko 6%,
 OZE (2) – blok biomasowy 216 MW. Udział w mocy krajowych źródeł na biomasę (łącznie
ze współspalaniem) – 33% (z 660 MW)
2
WOJEWÓDZTWO ŚWIĘTOKRZYSKIE
Środki RPO na lata 2014-2020 – 1,2 mld €
Wsparcie energetyki 20% łącznych środków (240 mln €, 1 mld PLN)
Luka finansowa
 energia elektryczna – 30%
 ciepło – 15%
Wartość „pobudzonych” rynków (przy równym podziale wsparcia między
energię elektryczną i ciepło)
 energia elektryczna – wsparcie 0,5 mld PLN; inwestycje 1,6 mld PLN
 ciepło – wsparcie 0,5 mld PLN; inwestycje 3,3 mld PLN
3
Przewrót! Ceny energii elektrycznej z układu hybrydowego OZE/URE
niższe niż z energetyki WEK ? Energetyka prosumencka jako polisa
ubezpieczeniowa
Skonfrontowanie cen energii elektrycznej w energetyce prosumenckiej
(OZE/URE) i WEK
 układ hybrydowy: mikrowiatrak 2,5 kW (900 €/kW) + ogniwa PV 3 kW (1100
€/kW), z baterią akumulatorów i przekształtnikiem, czas pracy układu
hybrydowego – około 25 lat,
 produkcja energii elektrycznej w okresie całego życia układu - 150 MWh,
 nakład inwestycyjny prosumenta – 22,5 tys. PLN (x2), około 45 tys. zł,
 cena jednostkowa (stała) energii elektrycznej wynosi, w perspektywie
prosumenta, 300 zł/MWh
w porównaniu z
600 PLN/MWh (z VAT-em)
od dostawcy z urzędu
Przedstawione porównanie jest skrajnie uproszczone, bo nie
uwzględnia:

że wydajność ogniw PV maleje po 25
latach o około 20% itd.
 wsparcia tych technologii (z tytułu świadectw
pochodzenia energii),
 istniejącego ciągle jeszcze subsydiowania skrośnego
ludności (taryfa G u dostawców z urzędu),
 nieuchronnego, istotnego wzrostu ponadinflacyjnego
cen energii elektrycznej ogólnie w obszarze
energetyki WEK, itp.
!!!
INNOWACJA PRZEŁOMOWA (1)
Liderzy na rynku (przedsiębiorstwa korporacyjne) – stosują innowacje
zachowawcze (przyrostowe)
Pretendenci do rynku – dążą do wejścia na rynek za pomocą innowacji
przełomowych
Wyróżniki innowacji przełomowych:
1. Innowacje przełomowe zmieniają trajektorię rozwoju (paradygmat rozwoju,
język opisu energetyki).
2. Innowacją przełomową jest zmiana ekonomiki produktowej (energia
elektryczna, ciepło, paliwa transportowe) na ekonomikę łańcuchów wartości
energetycznych.
3. Innowacją przełomową jest system zarządczo-sterowniczy PME
umożliwiający jej pracę w trybie semi off grid.
4. W wymiarze praktycznym, najbardziej zrozumiałym, jest fakt, że EP
(energetyka prosumencka) zmienia płatnika opłaty przesyłowej, z odbiorcy
na wytwórcę. (Przypomina się, że w 1993-1995 płatność za opłatę
przesyłową w części dotyczącej sieci przesyłowej była w Polsce podzielona
między wytwórców i spółki dystrybucyjne)
5
!!!
INNOWACJA PRZEŁOMOWA (2)
Mikrobiogazownia, z 3 współzależnymi zasobnikami (zasobnik biogazu, ciepła,
bateria akumulatorów) i 7 ogniwami w łańcuchu wartości – przykład innowacji
przełomowej
Łańcuch wartości
1. Produkcja energii elektrycznej
2. Produkcja ciepła
3. Źródło zasilania w przypadku zaniku napięcia w sieci
4. Utylizacja odpadów
5. Produkcja nawozu
6. Dywersyfikacja produkcji gospodarstwa rolnego
7. Źródło usług systemowych dla OSD
6
!!!
INNOWACJA PRZEŁOMOWA (3)
Przykład konfrontacji liderów i pretendentów
Zmiana wartości liderów
W ciągu ostatnich 5 lat jedne z najbardziej rozpoznawalnych przedsiębiorstw
korporacyjnych na świecie straciły na wartości: RWE – 50%, EON – 40%, GdF
Suez – 37%
Tesla (pretendent) zwiększyła swoją wartość z 1 mld $ (wartość prognozowana
przed wejściem na giełdę w połowie 2010 r.) do 20 mld $ na koniec 2013 r.
(połowa kapitalizacji GM)
7
!!!
INNOWACJA PRZEŁOMOWA (4)
Odwrócenie dominującego trendu
IMPORTOCHŁONNOŚCI POLSKEJ ENERGETYKI WEK:
paliwa oraz dobra inwestycyjne z importu, sprzedaż tylko na rynek wewnętrzny!
1. Cała energetyka sprzedaje swoje produkty – energia elektryczna, ciepło,
paliwa (na potrzeby produkcji energii elektrycznej, ciepła i na potrzeby
transportu) – praktycznie wyłącznie na rynek wewnętrzny.
2. Roczna wartość rynków, struktura kosztów, w mld PLN: ciepło – 30, energia
elektryczna – 48 (w tym akcyza łącznie z opłaconymi do budżetu
uprawnieniami do emisji CO2 – 6), paliwa transportowe – 100 (w tym akcyza
37). Łącznie – prawie 180 mld PLN (w tym akcyza łącznie z opłatami za
uprawnienia do emisji CO2 przejętymi przez Ministerstwo Finansów – 43 mld
PLN).
3. Import paliwowy. Roczny wypływ środków na paliwa z importu: węgiel – 12
mln ton, 1 mld $, ropa – 22 mln ton, 15 mld $, gaz – 11 mld m3, 5 mld $.
Łącznie – 21 mld $ (70 mld PLN).
8
Zasady wymiarowania zdolności wytwórczych w elektroenergetyce WEK
9
ZASOBY ENERGTYKI WĘGLOWEJ I GAZU ZIEMNEGO
Zasoby mocy wytwórczych w przeliczeniu na produkcję energii elektrycznej
 węgiel kamienny: 15 GW x 200 tys. h = 3000 TWh, dodatkowo Kozienice:
350 TWh; zapotrzebowanie na węgiel energetyczny wyniesie 1,3 mld t
(ogólne zapotrzebowanie, przy obecnej strukturze wyniosłoby 2,4 mld t)
 węgiel brunatny: 9,5 GW x 200 tys. h = 1900 TWh
Zasoby węgla
 węgiel kamienny: w 2030 r. import węgla kamiennego przekroczy krajową
produkcję
 węgiel brunatny: 1,3 mld t, wystarczy do wyprodukowania 1700 TWh
Zasoby gazu ziemnego
 zasoby krajowe: 142 mld m3. Przy obecnym wydobyciu 5,5 mld m3 gazu
wystarczy na około 25 lat
 terminal gazu LNG: 5 mld m3
10
Obciążenie KSEO– środa (9 października 2013)
mechanizmy SEE
i rynku hurtowego
Cena:
giełda, RB
Giełda – rynek energii
RB – rynek usług
(korporacyjnych),
obecnie zarządzanych
przez OSP, w przyszłości
usług (prosumenckich)
zarządzanych przez OSD
mechanizmy rynku prosumenckiego
1
PME 1 (6 mln)
PME 2 (120 tys.)
PME 3 (35 tys.)
PME 4 (220 tys.)
15%
15%
PISE 1 (4 tys.)
PISE 1 [43+13) tys.]
PISE 1 (1600+500)
PISE 1 (400)
AG 1 (3500)
AG 2 (1,6 mln)
AG 3 (PKP)
AG 4 („przemysł”)
20%
50%
Obciążenie KSE – środa (9 października 2013)
Cena na RB
- sygnał sterujący pracą agregatów
rezerwowego zasilania
<
1%
Wykorzystanie:
- wymiana oświetlenia (żarówek na LED- owe)
- układy gwarantowanego zasilania
- mikrobiogazownie z mikromagazynami biogazu
- DSM (przemysł)
- EV
1
12
Obciążenie KSE – niedziela (13 października 2013)
Nadmiar mocy spowodowany przez:
- bloki jądrowe
- bloki węglowe
- bloki gazowe combi
> 4%
13
TRZY TRAJEKTORIE ROZWOJU
2050 +
2010 +
I.
Paliwa kopalne, WEK
II.
WEK
EP
Technologie
Węglowe – pomostowe
Efektywność, OZE, smart grid EP – rozwojowe
Gazowe, naftowe – ubezpieczające
III.
Efektywność, OZE, smart grid EP
+ technologie wodorowe ?
+ „nuklearne” baterie ?
14
NAJOGÓLNIEJSZE ISTNIEJĄCE (ZNANE) UWARUNKOWANIA
Deficyt mocy w 2015 (?)
dyrektywa 2010/75 jako przyczyna deficytu (konieczność wycofania części
bloków węglowych)
 wykorzystanie zasobów energetyki prosumenckiej możliwych do
zastosowania do końca 2015 roku (w szczególności w środowisku inteligentnej
infrastruktury smart grid „2”)
 dyrektywa 2009/72 jako podstawa rozwoju inteligentnej infrastruktury w EP
(po akceptacji przez Polskę w trybie braku zgłoszenia stanowiska do Komisji
Europejskiej)
Perspektywa 2050
 realizacja celów dyrektyw 2009/28 (Pakiet 3x20) i 2010/31 (budynki „zeroenergetyczne”), a także 2009/72 (smart grid) – w kategoriach obowiązku, ale
również szansy (dopuszczalność: wsparcia, czyli pomocy publicznej, czyli
wykorzystania środków unijnych w perspektywie budżetowej 2014-2020)
 możliwość rewitalizacji bloków 200 MW (czyli wydłużenia ich resursów
technicznych nawet do 350 tys. godzin i zwiększenia mocy znamionowej nawet
do 235 MW)
 realizacja hipotetycznego programu NPRZMiMR (Narodowy Program
Rewitalizacji Zasobów Mieszkaniowych i Modernizacji Rolnictwa)
 milestones: 2020, 2030, 2040
15
NOWE UWARUNKOWANIA
Styczeń 2014, UE: Nowy (2030) pakiet energetyczno-klimatyczny (etap do
celów Mapy Drogowej 2050: redukcja emisji CO2 o 80-95%)
Projekt celów 2030 według Komisji Europejskiej (decyzja Rady Europejskiej
zostanie ogłoszona 20-21 marca 2014 r.):
 udział energii odnawialnej – 27% (cel dla UE, w poszczególnych krajach
KPR)
 redukcja emisji CO2 – 40%
 brakuje celu w obszarze efektywności (nie ma już potrzeby jego ustalania)
Październik 2012, Chiny: Biała Księga „Chińska Polityka Energetyczna”
– transformacja do „zielonej”, a nawet „bezwęglowej” gospodarki (profesor
Bogdan Góralczyk, styczeń 2014)
Cele 2015:
 wzrost udziału OZE do 11,4%
 redukcja energochłonności PKB o 16%
 redukcja emisyjności (CO2) PKB o 17%
Cele 2020
 wzrost udziału OZE do 15-17%
 redukcja emisji CO2 o 40-45%
Inwestycje
 w OZE 2010 (narastająco), w mld $: Chiny – 45, Niemcy – 41, USA – 34
 tylko w PV, świat tylko w 2014 – 41 GW, 50 mld € (nakłady – grube
oszacowanie)
16
SCHEMAT TECHNOLOGICZNY PME
PRZEKSZTAŁTNIK
ENERGOELEKTRONICZNY PME
Odbiorniki prądu
przemiennego
1. i 3. fazowe
110 V
DC
Sterownik
nadrzędny
Sterownik
DC/DC
24 V
DC
Sterownik
AC/DC
AC
AC
PE2.4
DC
DC
69-86V
Sieć
dystr.
620 V
DC
AC
ŁT
DC
DC
DC
PE1.1
DC
PE2.3
PE2.1
PE1.2
PE2.2
AC
OZE1
Mikrobiogazownia lub
Mikroturbina wiatrowa
DC
Samochód
elektryczny
OZE2
Ogniwa
fotowoltaiczne
M. Zygmanowski
J. Michalak
110 V
Dom plus-energetyczny
Odbiorniki prądu
przemiennego
1. i 3. fazowe
DC
Sterownik
nadrzędny
Sterownik
DC/DC
24 V
DC
Sterownik
AC/DC
AC
AC
PE2.4
DC
DC
Interfejs sieciowy dla prosumenckiej
mikroinstalacji (PME)
Sieć
dystr.
69-86V
620 V
DC
AC
ŁT
DC
DC
DC
PE1.1
PRZEKSZTŁTNIK PE
DC
PE2.3
PE2.1
PE1.2
PE2.2
AC
OZE1
Mikrobiogazownia lub
Mikroturbina wiatrowa
DC
Samochód
elektryczny
OZE2
Ogniwa
fotowoltaiczne
Struktura projektowanego interfejsu sieciowego dla PME i
PISE
*Raport BŹEP Popczyk J., Zygmanowski M., Michalak J., Kielan P., Fice M. "Koncepcja prosumenckiej
mikroinstalacji energetycznej (PME) wg iLab EPRO"
Mikroturbina
wiatrowa
Łącznik
Sieć
Tyrystorowy
dystrybucyjna
ŁT
Odbiorniki
prądu
przemiennego
Przekształtnik PE2
Przekształtnik PE1
Filtr LCL
620 V
iO
620 V
iS
L1
L2 iA
G
C
Przekształtnik PE4
Ogniwo
fotowoltaiczne
Ogniwo
fotowoltaiczne
Przekształtnik PE3
Przekształtnik PE3
620 V
72 V
72 V
72 V
1:n
1:n
Przekształtnik PE5
72 V
Przekształtnik PE6
Samochód
elektryczny
72 V
1:n
Moduły interfejsu sieciowego dla PME i PISE
SCHEMAT TECHNOLOGICZNY PME
M. Fice
REFERENCYJNY BLOK WĘGLOWY DO ANALIZY OPŁACALNOŚCI EP
Blok klasy 1000 MW
Nakłady inwestycyjne na blok – 2,4 mld €
Nakłady inwestycyjne na rozbudowę sieci przesyłowej – 30%
Nakłady inwestycyjne na sieć rozdzielczą – 40% (przy silnym wzroście
zapotrzebowania na energię (i moc) w KSE)
Resurs techniczny bloku – 250 tys. godzin
Roczny czas wykorzystania mocy znamionowej – 5000 godzin
Czas życia bloku – 50 lat
Produkcja energii elektrycznej w całym czasie życia – 250 TWh
Roczne zapotrzebowanie na węgiel – 2 mln ton
Zapotrzebowanie na węgiel w całym czasie życia – 100 mln ton
Roczna emisja CO2 – 4 mln ton
Emisja CO2 w całym czasie życia – 200 mln ton
Dobowy wykres zapotrzebowania dla 23.01.2013 oraz zdjęte pasma
obciążenia, wynikające z wymiany oświetlenia tradycyjnego na
częściowo zmodernizowane (kolor zielony) oraz całkowicie
zmodernizowane (łącznie kolor czerwony + kolor zielony) w
gospodarstwach domowych
Dobowy wykres zapotrzebowania dla 7.07.2013 oraz zdjęte pasma obciążenia,
wynikające z wymiany oświetlenia tradycyjnego na częściowo zmodernizowane
(kolor zielony) oraz całkowicie zmodernizowane (łącznie kolor czerwony + kolor
zielony) w gospodarstwach domowych
PROGRAM PROSUMENT („demonstracyjny” w kontekście wsparcia
przebudowy polskiej energetyki w okresie 2014-2020)
Okres trwania: 2014-2020
Wsparcie: 600 mln PLN
Operatorzy: samorządy, bank wyłoniony w trybie przetargu
Beneficjenci: osoby fizyczne, wspólnoty mieszkaniowe, spółdzielnie
mieszkaniowe, a także samorządy
Instalacje: źródła elektryczne, w tym kogeneracyjne, o elektrycznej
mocy zainstalowanej do 40 kW (ogniwa PV, mikrowiatraki i
mikrobiogazownie)
źródeł ciepła o cieplnej mocy zainstalowanej do 300 kW (kotły opalane
biomasą, pompy ciepła, kolektory słoneczne)
Luka finansowa: źródła elektryczne (i kogeneracyjne) – 30%, źródła
ciepła – 15%
Szacunkowa wartość pobudzonego rynku EP (technologie, urządzenia,
usługi) – 3 mld PLN
Dane wyjściowe do oszacowania rynku EP w 2015 r.
wykreowanego przez (wojewódzkie) programy RPO.
Wartość RPO – 25 mld € , udział wsparcia przebudowy energetyki
– 20%
Lp. Rynek
Udział
w
finasowaniu
Luka
finansowa
Wartość
rynku
mld PLN
1
Energia elektryczna
50%
20%
7
2
Ciepło
Transport (infrastruktura dla
systemu car sharing,
z samochodami EV)
Razem
30%
10%
9
20%
30%
2
-
-
18
3
4
Szacunkowa wartość pobudzonego rynku EP
(technologie, urządzenia, usługi) – 18 mld PLN
Energetyka prosumencka – róg obfitości
Lp. Technologia
1
2
Modernizacja oświetlenia (led)
DSM/DSR (przemysł)
Głęboka termomodernizacja (zasoby
3
mieszkaniowe i ogólnie budynkowe)
Mikrobiogazownia semi off grid
4 (rolnicy – małotowarowe
przedsiębiorstwa rolne)
Technologie utylizacyjne
5
(miasta/gminy)
6 Pompa ciepła (budynki)
Kolektor słoneczny (funkcje
7
rozszerzone na ogrzewanie budynków)
8 Ogniwo PV (budynki)
9 Mikrowiatrak (mała architektura)
10 Kogeneracja gazowa 1 (budynki)
Kogeneracja gazowa 2 (mali i średni
11
przedsiębiorcy)
Potencjał (2050)
moc
szczytowa
2 GW
2 GW
3 GW
15 Car sharing, EV (transport)
16
UZG – układy zasilania gwarantowanego
(agregaty prądotwórcze)
4 TWh
Redukcja zużycia ciepła:
> 50% (> 150 TWhch)
12 TWhel
Możliwość zwiększenia produkcji,
przy obecnym zużyciu energii
elektrycznej, o (50-100)%
Modernizacja technologiczna, w tym
12
procesowa (przemysł)
13 Kogeneracja gazowa 3 (przemysł)
Biogazownia (rolnictwo energetyczne)
14 (przedsiębiorcy – wielkotowarowe
przedsiębiorstwa rolne)
energia
10 GW
Wykorzystanie 3 mln ha,
240 TWhch (80 TWhel + 100 TWhc)
Redukcja zużycia paliw:
> 50% (> 100 TWhch)
!!!
Liczba instalacji PME obliczona dla wsparcia 1 mld PLN
1. Modernizacja oświetlenia: wymiana w każdym gospodarstwie domowym (395
tys. gospodarstw) 1 tradycyjnej żarówki 100 W na żarówkę led – nakłady 8
mln PLN. Koszt uniknięty energii elektrycznej: 395∙50∙0,09∙1500∙0,6 PLN = 800
mln PLN (8 mln PLN vs 800 mln PLN)
2. Wykorzystanie całego wsparcia RPO (1 mld PLN) na rozwój rynku układów
MOA. Wartość rynku inwestycyjnego (przy luce finansowej 30%) – 3,3 mld
PLN. Liczba układów MOA – 3,3 mld PLN꞉45 tys. PLN = 73 tys. (30%
wszystkich domów w województwie)
3. Wykorzystanie całego wsparcia RPO (1 mld PLN) na rozwój rynku
mikrobiogazowni. Wartość rynku inwestycyjnego 3,3 mld PLN (tak jak w p. 2).
Liczba mikrobiogazowni - 3,3 mld PLN꞉ 300 tys. PLN = 11 tys. (30%
wszystkich gospodarstw towarowych, powyżej 5 ha)
27
ENEGETYKA PROSUMENCKA
INNOWACJA PRZEŁOMOWA