Nowa energetyka – czy jesteśmy świadkami

Nowa energetyka – czy jesteśmy świadkami początku ery adekwatności?
Autor: Grzegorz Onichimowski
("Czysta Energia" - luty 2015)
Wiek XX i początek XXI, oprócz gwałtownych przemian społecznych i zawieruch
wojennych, to również okres nieprawdopodobnego przełomu technologicznego.
W miejsce dymiących parowozów pojawiły się superszybkie pociągi typu TGV czy
Shinkansen, a powszechnym środkiem transportu na większe odległości stał się samolot.
Człowiek postawił stopę na Księżycu, a nasze wynalazki penetrowały dalekie peryferia
Układu Słonecznego. Telewizja, Internet i telefonia mobilna sprawiły, że jesteśmy
bombardowani niezwykłą ilością informacji, news, który ma więcej niż kilka godzin, staje się
w skali globu historią.
Bez przełomu
Jednocześnie jednak stosunkowo łatwo można wskazać branżę, w której wprawdzie notowano
postęp i wzrost efektywności, ale nie dochodziło do żadnego rzeczywistego przełomu – tą
branżą była energetyka. W 1904 r. schemat dostawy energii dla takiej metropolii jak Nowy
Jork wyglądał tak jak na rysunku 1.
Rys. 1. Schemat dostawy energii, Nowy Jork 1904 r .
Natomiast w 2004 r. zmienił się na przedstawiony na rysunku 2.
Rys. 2. Schemat dostawy energii, Nowy Jork 2004 r.
A zatem: nic się nie zmieniło! Oczywiście poszczególne elementy tego schematu wyglądały
różnie – stare elektrownie węglowe zastąpiły częściowo nowsze, o większej sprawności, a
także siłownie jądrowe, również termiczne, ale bazujące na innym paliwie. Unowocześniono
systemy przesyłu energii, a stare żarówki zastąpiono nowocześniejszymi. Pojawiły się też
liczne urządzenia odbiorcze – TV, komputery i nowoczesne maszyny. Ale schemat działania
pozostał ten sam.
Rys. 3. Zmiany w dostawach energii w latach 1904-2014
Odnawialne źródła energii – nie tylko generacja
Wykorzystywanie na szeroką skalę odnawialnych źródeł energii, a także systemy IT
pozwalające na daleko idącą optymalizację sieci (smart grid) powoli, ale nieuchronnie,
zmieniają obraz energetyki. Pomiędzy rokiem 2004 a 2014 dokonano w tej dziedzinie więcej
niż przez sto poprzednich lat. Dziś schemat wygląda mniej więcej tak jak na rysunku 3.
Obok dużych elektrowni systemowych zaczęły funkcjonować źródła odnawialne
wielkoskalowe (farmy wiatrowe i słoneczne), konwencjonalne i odnawialne źródła
rozproszone. Pojawili się także prosumenci, czyli konsumenci potrafiący zapewniać sobie
część energii poprzez jej produkcję, chociażby przy użyciu paneli fotowoltaicznych lub
magazynowanie w samochodach elektrycznych i akumulatorach. Istnieją też klienci
przemysłowi i komercyjni (biura, szpitale, szkoły, centra handlowe i in.), którzy wprawdzie
sami energii nie produkują, ale potrafią regulować swoje na nią zapotrzebowanie w zależności
od sytuacji na rynku lub odpowiadając na nagłe potrzeby operatora systemu, wynikające np. z
awarii czy gwałtownych zmian pogody (ustanie wiatru, wystąpienie zachmurzenia). O takich
klientach mówimy, że uczestniczą w programach zarządzania popytem – Demand Response
(DR). Całym tym systemem zarządzają centra IT, gromadzące olbrzymie ilości danych od
poszczególnych klientów. Klasę rozwiązań informatycznych wykorzystywanych w tych
centrach określa się ostatnio często jako Energy Intelligence Software (EIS). EIS jest w
zarządzaniu energią czymś analogicznym do systemów produktowych (PLM), klienckich
(CRM), zarządzania zasobami ludzkimi (HRM) czy finansowymi (ERP).
Jaka jest skala wyzwań?
O tej zmianie w architekturze systemów energetycznych w pierwszej kolejności zdecydowała
nie tyle energetyka odnawialna, ile zmniejszające się zasoby surowców kopalnych i
nieprawdopodobne ich marnotrawstwo. W skali globalnej ludzkość wydaje na energię rocznie
ok. 4,5 billiona dolarów. Największym jej użytkownikiem jest przemysł – 31%, kolejni to
transport – 28%, mieszkania 22% i klienci komercyjni 19%. Jednak szacuje się, że aż 27%
energii marnotrawi się (słynne zawsze oświetlone windy bez pasażerów to dobry przykład),
co odpowiada 8% globalnej emisji CO2! Wyrzuca się w ten sposób w błoto 650 mld dol., a
jest to kwota porównywalna do łącznego dochodu narodowego Irlandii, Izraela i Nowej
Zelandii.
Nowa energetyka, oparta na pokazanym schemacie, ma się zmierzyć z tymi wyzwaniami,
zapewnić efektywność przemysłu, umożliwić klientom udział w oszczędnościach i w efekcie
pomóc w rozwiązaniu globalnego problemu nadmiernych emisji gazów cieplarnianych.
Ekonomia, głupcze
To hasło przyczyniło się do zwycięstwa Billa Clintona w wyborach prezydenckich w USA w
1992 r. Przeniesione na grunt rozważań o nowym kształcie energetyki sprowadza się ono do
apelu o taką zmianę reguł rynku energetycznego, by rachunek ekonomiczny stał się motorem
potrzebnych zmian. Częściowo już tak się dzieje – energia stała się towarem jak każdy inny,
jej cena podlega zmianom wynikającym z ciągłej gry popytu i podaży. Ponieważ, w
odróżnieniu od nośników, samej energii nie możemy przechować bez dużych strat i kosztów,
uwarunkowania technologiczne, w których działają elektrownie (nie można ich dowolnie
włączać i wyłączać), oraz przyzwyczajenia klientów sprawiają, że kilowatogodzina energii w
jednej porze dnia może być warta kilkakrotnie więcej niż w innej.
Kiedy dochodzi do sytuacji ekstremalnych, awaryjne koszty niedostarczenia energii w wyniku
blackoutu lub lokalnej awarii są już setki razy większe niż jej średnia cena. Dlatego też na
najbardziej rozwiniętych rynkach energii (część rynków amerykańskich, rynek australijski)
konsumenci są wynagradzani za samą gotowość do uczestnictwa w programach DR. Tylko w
ten sposób można bowiem zmienić ich „energetyczne wygodnictwo” w prawdziwe
zaangażowanie i pomoc energetyce nie tylko w przeciwdziałaniu awariom, ale także np. w
optymalizacji architektury sieci.
Doprowadzając dzięki narzędziom DR do zniwelowania kilku krótkotrwałych szczytów
zapotrzebowania, można zaoszczędzić miliony wydawane na infrastrukturę. Jednak w
europejskich warunkach, w których przesył i dystrybucja są oddzielone od handlu energią,
pojawia się pytanie: kto i jak ma za to płacić? Firmy sieciowe są czasem zainteresowane
maksymalizacją kosztów, jeśli regulatorzy energetyczni są skłonni te koszty przenosić w
regulowanej taryfie na odbiorców. A odbiorcy tracą wiarę w konkurencyjny rynek, na którym
ich dostawcy współzawodniczą tylko w obszarze cen samej energii, stającej się coraz
mniejszym elementem rachunku (reszta to opłaty przesyłowe, różne dotacje przenoszone w
taryfach i podatki).
Tradycyjne koncerny energetyczne powoli zaczynają zdawać sobie z tego sprawę i zamiast
skupiać się wyłącznie na konkurencji w obszarze cen za kilowatogodzinę, próbują budować
swój nowy wizerunek, w którym stają się dla klientów także doradcą i usługodawcą,
zapewniającym mu wszechstronne usługi energetyczne, także związane z EIS i
efektywnością. To obiecujący nowy segment rynku – mój dostawca ma mnie poprowadzić za
rękę do krainy nie tyle taniej energii, ile mniejszego ogólnego kosztu dostawy. To z pozoru
niewielka, ale jakże istotna zmiana. Ale droga do niej jest wyboista…
Od DR do efektywności energetycznej
Na pierwszy rzut oka wydaje się, że programy demand response to margines energetycznej
szarady rynkowej. Jednak w praktyce jest inaczej. Jeśli zachęcimy klienta do udziału w takim
programie, wówczas zainstalowany u niego system EIS nie tylko da mu sygnał do redukcji
zapotrzebowania zgłaszanego na potrzeby operatora, ale także wskaże optymalną drogę:
kiedy i jak kupować energię, ile jej zużyć, a także kiedy można używać jej niemal do woli, a
kiedy lepiej zredukować zapotrzebowanie do minimum, a z wcześniej zakontraktowanych
kilowatów uczynić źródło dalszych zysków.
Efektywność energetyczna w nowoczesnej odsłonie nie jest bowiem równoważna z
minimalizowaniem zużycia energii, lecz z minimalizacją jej kosztów. Zadaniem rynku
energetycznego jest ustalić takie reguły, by niskie koszty jednostkowe przekładały się na
niskie koszty całego systemu. Tylko wówczas efektowny schemat nowej energetyki stanie się
schematem systemu optymalnego, najtańszego. W tym systemie wielka elektrownia musi
konkurować z małymi źródłami, z energetyką odnawialną, wreszcie z demand response w
celu osiągnięcia jak najniższych kosztów całości. Energetyka (dotyczy to kopalni i wielkich
„wytwórni prądu”) za długo pozostawała branżą, której nieefektywność była niejako
dobrodziejstwem inwentarza. Pora na wielką optymalizację. Te gospodarki, które nie podejmą
się tego trudu, staną się outsiderami w globalnym wyścigu.