Analiza techniczno – ekonomiczna skojarzonego

Analiza techniczno – ekonomiczna skojarzonego wytwarzania ciepła w
Polsce w generacji rozproszonej przy użyciu gazu ziemnego
Autor: Józef Szymczyk
(„Rynek Energii” – nr 5/2004)
Słowa kluczowe: energetyka, ciepłownictwo, generacja rozproszona, gaz ziemny
Streszczenie. Pojęcie generacji rozproszonej w energetyce zdobywa sobie coraz więcej
zwolenników zarówno wśród teoretyków jak i praktyków. Snuje się wizje energetyki
zaopatrzonej w inteligentną sieć, której działanie będzie podobne do działania Internetu we
współczesnej informatyce, gdzie prawie każdy może być odbiorcą i źródłem informacji. Na
świecie corocznie instaluje się energetyczne układy generacji rozproszonej o mocy około 10
000 MW, w których wykorzystuje się Odnawialne Źródła Energii (OZE) lub gaz ziemny.
Mimo tego, że w Polsce koszt jednostkowy energii zawartej w gazie ziemnym jest znacznie
większy niż np. w węglu, to jednak wykorzystując zalety generacji rozproszonej, można na
warunkach rynkowych rozwijać ten nowoczesny kierunek energetyki. W artykule podano
aktualne ceny jednostkowe ciepła wyznaczone dla centralnych zdalaczynnych i
indywidualnych systemów grzejnych na Śląsku.
1. ISTOTA GENERACJI ROZPROSZONEJ W ENERGETYCE
Pojęcie generacji rozproszonej w gospodarce (może dotyczyć każdej sektora, nie tylko
energetyki) jest pojęciem stosunkowo niedawnym i wiąże się ze zwycięstwem zasad
gospodarki rynkowej w skali światowej. Terminologia, prawodawstwo i możliwości
techniczne dotyczące generacji rozproszonej (distributed generation) w energetyce są w
ciągłym rozwoju. W polskim Prawie energetycznym nie podano nawet definicji generacji
rozproszonej w energetyce. Wyliczono tylko źródła energii do niej zaliczone. Można jednak
stwierdzić, że źródła energii małej i średniej mocy mogące współdziałać z istniejącymi
systemami energetycznymi (przesyłowymi i dystrybucyjnymi) nazywa się generacją
rozproszoną. Układy te są niezależne od procedur centralnego planowania i są wyłączone z
podległości centralnego operatora. Górny poziom mocy takich źródeł ustalono dotąd różnej
wielkości w poszczególnych krajach, np.: w Szwecji -1,5 MW, w USA - 50 MW, w Wielkiej
Brytanii -100 MW. W Polsce w fachowej dyskusji proponuje się przyjęcie 150 MW, jako
górny poziom mocy dla generacji rozproszonej.
Do generacji rozproszonej w Polsce zaliczono:
•
elektrownie i elektrociepłownie zbudowane z u-działem silnika spalinowego i turbiny
gazowej,
• małe elektrownie wodne,
• elektrownie wiatrowe,
• elektrownie słoneczne (ogniwa fotowoltaiczne),
• ciepłownie i elektrociepłownie geotermalne,
• ogniwa paliwowe,
• elektrociepłownie wykorzystujące biomasę,
• układy wykorzystujące prądy i falowanie mórz.
Źródła energii działające autonomicznie poza systemami energetycznymi nazywa się
generacją rozsianą (dispersed generation).
Zwycięstwo zasad gospodarki rynkowej w ekonomice światowej pod koniec XX wieku
spowodowało próby wprowadzania tych zasad również do energetyki. Główną cechą
racjonalnej gospodarki rynkowej jest konkurencja różnych podmiotów gospodarczych na
rynku, która powoduje eliminację przedsiębiorstw nieefektywnych i obniżanie kosztów
produkcji. Energetyka jako strategiczna dziedzina każdej rozwiniętej gospodarki państwowej
była dotąd właściwie wyjęta spod zasad gospodarki rynkowej i rozwijała się przy dużej
ingerencji państwa. Pozytywne wyniki wprowadzania zasad gospodarki rynkowej do
energetyki w niektórych krajach spowodowały zainteresowanie tymi działaniami. Uważa się,
że niższe (średnio ważone) ceny jednostkowe energii elektrycznej i ciepła w Stanach
Zjednoczonych niż w Europie spowodowane są rozwojem komunalnej gospodarki
energetycznej i tzw. kooperatyw spółdzielczych, które dostarczają około 25% energii
elektrycznej i około 30% ciepła na rynek USA po najniższych cenach jednostkowych i
działają w systemie generacji rozproszonej. Wystarcza to do ograniczania chęci podnoszenia
cen jednostkowych energii przez przedsiębiorstwa prywatne. Kolejne dyrektywy uchwalane
przez Komisję Unii Europejskiej mają na celu wprowadzenie do energetyki państw
członkowskich elementów zasad gospodarki rynkowej. W przyszłości planuje się też ich
stosowanie nawet przy wykorzystaniu Odnawialnych Źródeł Energii (OZE), do których
obecnie z budżetu dopłaca się duże sumy pieniędzy. Ostatnie doświadczenia w energetyce
światowej (wielkie awarie energetyczne, kryzys energetyczny w Kalifornii i inne)
spowodowały wprowadzenie korekty do przyszłościowego modelu rynku energii. Ma to być
tzw. rynek inteligentny, uwzględniający strategię energetyczną poszczególnych państw i
uwzględniający pewne prawa operatora centralnego.
Dotychczasowe systemy energetyczne (energii elektrycznej, ciepła, gazu ziemnego i inne) są
dużymi systemami i przejście w nich od zarządzania administracyjnego do gospodarki
rynkowej nie może być szybkie, ani proste. Komisja UE zakłada, że w roku 2010 generacja
rozproszona w energetyce powinna zapewnić dostawy średnio około kilkanaście procent
energii elektrycznej oraz tyle samo ciepła na rynek energii poszczególnych państw.
Przejście od gospodarki centralnej do rynku energii w energetyce ułatwia też postęp
technologiczny w tej dziedzinie, a polegający m.in. na pojawieniu się nowych jednostek
wytwórczych małej i średniej mocy, opartych w działaniu o obieg termodynamiczny silnika
spalinowego i turbiny gazowej. Układy te mogą działać prawie bezobsługowo, są łatwe w
montażu i cechują się krótkim cyklem inwestycyjnym. Takie małe elektrownie lub
elektrociepłownie stają się atrakcyjnymi źródłami energii elektrycznej i ciepła, szczególnie w
przypadku gdy produkuje się dla siebie, a sprzedaje się tylko nadwyżki produkcji. W ten
sposób unika się dużych kosztów przesyłu i dystrybucji oraz niektórych podatków, które w
przypadku systemów centralnych wynoszą czasami dwie trzecie końcowej ceny jednostkowej
ciepła czy energii elektrycznej. Uważa się, że głównym celem generacji rozproszonej jest
wypełnienie specyficznych nisz rynku energetycznego, pokrywanie obciążeń szczytowych i
zapewnienie ciągłego zasilania (przynajmniej na niskim poziomie) w czasie awarii dużych
systemów energetycznych.
Zalety generacji rozproszonej i rozsianej sprawiły, że w ostatnich latach na świecie, corocznie
instaluje się około osiem tysięcy jednostek tego typu o łącznej mocy ponad dziesięć tysięcy
MW. Przeważają jednostki małe o mocy mniejszej niż 150 kW. Powoduje to głębokie zmiany
w organizacji, finansowaniu i zarządzaniu współczesną energetyką, a także nowe podejścia do
zagadnień ochrony środowiska. Generacja rozproszona i rozsiana ułatwia decentralizację i
prywatyzację energetyki. W czasie awarii dużych systemów energetycznych generacja
rozproszona, tam gdzie była rozwinięta w znacznym stopniu, pozwalała poprzez sieci
dystrybucyjne ratować działanie sygnalizacji świetlnej ulic i innych ważnych instalacji w
mieście.
A oto bardziej szczegółowe zalety świadczące o atrakcyjności generacji rozproszonej i
rozsianej:
• Istnieje możliwość
przetwarzania energii.
zastosowania
efektywnych i energooszczędnych technologii
• Układy te charakteryzują się krótkim czasem budowy,
mniejszym
inwestycyjnym, mniejszymi kosztami eksploatacyjnymi, co sprawia, że są
konkurencyjne w porównaniu z innymi systemami energetycznymi.
ryzykiem
to systemy
• Modułowa budowa jednostek generacji rozproszonej umożliwia szybką rozbudowę systemu.
• Układy generacji rozproszonej i rozsianej charakteryzują się najmniejszym jednostkowym
nakładem inwestycyjnym (< 1000 USD/kWel) w porównaniu z innymi elektrowniami i
elektrociepłowniami (krótkie okresy zwrotu nakładów, nawet poniżej trzech lat).
•
Zastosowanie tych układów ułatwia wykorzystanie lokalnych zasobów i źródeł energii
odnawialnej i w związku z tym przyczyniają się one do zrównoważonego rozwoju
cywilizacyjnego. Zarówno polskie Prawo energetyczne, jak i kolejne Dyrektywy Unii
Europejskiej doceniają znaczenie energetyki rozproszonej i rozsianej.
• Istnieje możliwość umieszczenia jednostek generacji rozproszonej w pobliżu odbiorcy
energii elektrycznej i ciepła, co zmniejsza koszty ich przesyłu i dystrybucji.
•
Małe jednostki nie wymagają rozległej infrastruktury technicznej.
• Kogeneracyjne wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej daje możliwości oszczędzania
energii zarówno nieodnawialnych jak i odnawialnych źródeł.
• Umożliwia powstania lokalnych rynków energii (komunalnej gospodarki energetycznej) i
przedsiębiorstw multienergetycznych.
• Układy generacji rozproszonej i rozsianej charakteryzują się małymi wskaźnikami emisji
szkodliwych substancji do otoczenia i zużycia wody.
•
Istnieje możliwość
indywidualnego odbiorcy.
optymalnego
dopasowania do potrzeb odbiorców lub nawet
Generacja rozproszona, jak każda nowa dziedzina techniki, napotyka na trudności i bariery,
które są natury:
•
prawnej (np. współdziałania z siecią, jakością energii i jej ceną i niezawodnością jej
dostawy),
•
administracyjnej (konieczność zawierania różnorodnych kontraktów i procedur
rozliczeń, brak doświadczenia z oceną finansową dodanych wartości przy ofercie energii,
ustalenie taryf kształtujących obciążenie, akceptacja dla nowych wymagań regulacyjnych
itp.),
• natury technicznej (brak standardowych interfejsów pomiędzy jednostkami wytwórczymi a
siecią dystrybucyjną, brak strategii i procedur sterowania częstotliwością i napięciami przy
różnych poziomach napięcia, brak doświadczeń współpracy ze źródłami o pracy nieciągłej).
Generacja rozproszona w energetyce rozwija się obecnie w dwóch kierunkach. Jeden z nich
dotyczy układów wykorzystujących paliwa kopalne, a w szczególności gaz ziemny, czyli
paliwo XXI wieku, jakim niewątpliwie staje się gaz ziemny ze względu na swoje zalety.
Może on być zastępowany w tych układach przez oleje: napędowy i opałowy. Drugi kierunek
rozwoju generacji rozproszonej wykorzystuje zasoby odnawialne (energię wody, wiatru,
słoneczną, geotermalną, biomasę itp.). W tym artykule analizuje się możliwość rozwijania
ciepłownictwa w generacji rozproszonej i rozsianej w Polsce przy zużyciu gazu ziemnego.
2. PORÓWNANIE WYBRANYCH CEN WĘGLA I GAZU ZIEMNEGO
W Polsce wszyscy wiedzą, że ceny jednostkowe energii chemicznej gazu są znacznie większe
niż dla węgla i to przekreśla rozwijanie energetyki gazowej. Udział zużycia gazu w
energetyce jednak powoli rośnie i jak to wynika z niektórych publikacji [1] wynosi on około
7% całej ilości zużywanego gazu w ciągu roku w Polsce. Na świecie energetyka zużywa
około 25% całej ilości gazu. Powoli zmienia się też układ poszczególnych kosztów
wchodzących w skład ceny gazu dla różnych odbiorców w ostatnich taryfach gazowych
zatwierdzanych przez URE, korzystniejszy dla dużych i średnich odbiorców. Oczywistym
jest, że w dalszym ciągu w Polsce istnieje finansowanie skrośne, czyli wielcy użytkownicy
dopłacają do małych odbiorców gazu ziemnego. I tak np. stosunek ceny jednostkowej gazu
ziemnego dla gospodarstw domowych i wielkiego przemysłu w Niemczech w roku 2002
wynosił 3,97, natomiast w Polsce był równy 1,46 [4].
Dla porównania ceny jednostkowej energii chemicznej zawartej w węglu i gazie ziemnym
przeprowadzono ich obliczenia według obowiązujących obecnie cen tych paliw. Wyniki
obliczeń dla węgla podano w tabeli l.
Natomiast ceny gazu ziemnego przy różnym zużyciu gazu w ciągu godziny (co oznacza
zapłatę gazu według różnych grup taryfowych) i ceny jednostkowe energii chemicznej
podano w tabeli 2. W tabeli 2 zamieszczono ceny jednostkowe gazu i ceny jednostkowe
energii chemicznej zawartej w gazie (podane w różnych jednostkach). Wartości liczbowe
podane w tej tabeli dotyczą Górnośląskiej Spółki Gazownictwa Sp. z. o. o. z siedzibą w
Zabrzu i Taryfy dla Paliw Gazowych zatwierdzonej dla Spółki przez URE 16 września 2003 r
[5]. Z analizy wyników obliczeń widać, że cena jednostkowa energii chemicznej gazu w
dużym stopniu zależy od strumienia gazu pobieranego w elektrociepłowni. Dla wybranych
elektrociepłowni zmienia się ona od 28zł/GJ do około 17,5 zł/GJ. Cena ta w przypadku gazu
ziemnego jest od 2,5 do 3 razy większa niż dla węgla energetycznego (porównanie dotyczy
cen paliw bez VAT-u)
W tabeli 3 wartości liczbowe ceny gazu i energii gazu ziemnego zawierają też podatek VAT.
Przy obliczaniu ceny jednostkowej gazu ziemnego dla średnich i dużych odbiorców,
płacących za gaz według taryfy od W5-W9, przyjmowano czas działania elektrociepłowni
6000 h/rok.
Z porównania cen energii chemicznej dla gazu ziemnego i węgla, można się przekonać że dla
małych obiektów energetycznych (ciepłownia, elektrociepłownia stosunek ten wynosi prawie
dwa i pół (106,1/45,6 = 2,33), natomiast dla dużych elektrociepłowni produkujących dla
siebie ciepło i energię elektryczną jest też prawie taki sam (78,01/32,94 = 2,37). Można tu
przyjmować różne kombinacje elektrociepłowni zużywającej gaz (np. budujemy
elektrociepłownię o mocy zapewniającej pokrycie zapotrzebowania na ciepło, a nadwyżkę
energii sprzedaje się do sieci, lub jej niedobór kupuje się z sieci) i wtedy stosunek ceny gazu
do ceny węgla może być trochę inny. W sumie jednak należy się liczyć z tym, że energia
zawarta w gazie zużywanym w energetyce jest ponad 2 razy większa niż cena jednostkowa
energii zawartej w węglu energetycznym.
Średnio ważone dobowe kursy cen za energię elektryczną w Towarowej Giełdzie Energii S.A.
we wrześniu 2004 roku wahały się między 103,83 zł/(MW- h) a 120,67 zł/(MW- h).
Miesięczny średnio ważony kurs wyniósł 113,45 zł/(MW- h). W ciągu miesiąca na giełdzie
zmieniła właściciela 138 300 MW- h (1,36% energii sprzedanej na rynku polskim). Jeżeli
porówna się te wartości liczbowe z cenami energii chemicznej gazu (zamieszczone w tabeli 2
i wahające się od 62,84 do 100,8 zł/(MW- h)), to widać wyraźnie, że układy generacji
rozproszonej należy tak projektować, aby jak najmniej lub wcale nie sprzedawać energii
elektrycznej do sieci, bowiem jednostkowa cena energii chemicznej gazu jest zbliżona do
ceny jednostkowej energii elektrycznej na giełdzie. W Polsce są wytwórcy energii
elektrycznej, którzy sprzedają ją drożej (np. PKE po cenie wyższej od 180 zl/(MW- h)) niż na
giełdzie, ale oni te ceny mają zagwarantowane pewnymi umowami i różnymi zaszłościami.
Nowy producent energii nie może liczyć na takie ekstra warunki. W ramach generacji
rozproszonej i rozsianej nie musi, bo głównym celem tego sposobu organizowania energetyki
jest produkcja dla siebie, a sprzedaje się tylko nadwyżki, czasami tylko chwilowe. Układy
tego typu należy tak zaprojektować by sobie zapewnić ciepło i energię elektryczną po
niższych cenach jednostkowych, aniżeli to można kupić w sieci centralnych. Nie jest to takie
trudne, bowiem przesył i dystrybucja ciepła i energii elektrycznej w Polsce kosztuje zwykle
więcej niż 60% (w tym jest też ciężar konieczności zakupu tych produktów od zakładów
energetycznych, które produkują bardzo drogo i nie utrzymałyby się na normalnym rynku
energii) ceny ciepła i energii elektrycznej dla odbiorcy końcowego.
3.
CENY
JEDNOSTKOWE
ELEKTRYCZNEJ
WYTWARZANIA
CIEPŁA
I
ENERGII
W tym punkcie przeprowadzono analizę techniczno-ekonomiczną elektrociepłowni gazowej
w celu wyznaczenia kosztów jednostkowych wytwarzania ciepła i energii elektrycznej. W
czasie wykonywania obliczeń założono, że sprawność energetyczna elektrociepłowni brutto
zużywającej gaz ziemny (zarówno z udziałem silnika spalinowego jak i turbiny gazowej ) ηec
= 0,90. Czas działania elektrociepłowni przyjęto 6000 h/rok. Nakłady energetyczne i
ekonomiczne w elektrociepłowni rozdzielono metodą kosztów unikniętych. Za elektrownię
graniczną przyjęto elektrownię gazowo-parową o sprawności energetycznej ηe,el,gr, = 0,60.
Wartość liczbową stopnia skojarzenia Eel/Qg w procesie kogeneracji przyjęto równą 0,5.
Wzory do obliczeń wartości liczbowych zamieszczonych w tabeli 4 mają charakter wzorów
podstawowych, i tak moc elektryczną Nel elektrociepłowni i strumień ciepła grzejnego Qg
oblicza się ze sprawności elektrociepłowni ηec Sprawność w tym przypadku oblicza się jako
stosunek sumy mocy elektrycznej i strumienia ciepła grzejnego do strumienia energii
chemicznej ze wzoru
Stopień skojarzenia n, który zazwyczaj jest definiowany jako stosunek mocy elektrycznej do
strumienia ciepła grzejnego lub energii elektrycznej Eel do całkowitej ilości ciepła Qg (chociaż
czasem też odwrotnie) można zapisać za pomocą wzoru
Jeżeli znany jest strumień gazu Vg i jego wartość opałowa Wdg, oraz założy się wartości
liczbowe nec. i n, to z równań (1) i (2) można wyznaczyć podstawowe wielkości
elektrociepłowni, zatem jej moc cieplną i elektryczną. Trzeba zwrócić uwagę na to, że
chociaż polscy gazownicy energię chemiczną gazu określają przy użyciu ciepła spalania (i
słusznie, co autor niniejszej pracy postulował już kilka razy, by również w Polsce sprawność
kotła liczyć przy pomocy ciepła spalania, tak jak to się liczy np. w USA), to jednak zgodnie z
polską normą, w Polsce sprawność energetyczną kotła liczy się przy użyciu wartości opałowej
paliwa.
Przy podziale nakładów (energetycznych) metodą nakładów unikniętych (którą coraz częściej
stosuje się również w Polsce, chociaż w dalszym ciągu stosowana jest prymitywna tzw.
fizyczna metoda podziału nakładów), energię chemiczną paliwa zużytą do wyprodukowania
energii elektrycznej w elektrociepłowni, oblicza się przy pomocy sprawności energetycznej
elektrowni granicznej ηe,el,gr. A zatem zużycie energii gazu na wyprodukowania energii
elektrycznej w elektrociepłowni, oblicza się ze wzoru:
Jeżeli zna się wielkość strat energii w elektrociepłowni (określonej przez sprawność
energetyczną elektrociepłowni i całkowite zużycie energii) oraz obliczone (za pomocą wzoru
3) zużycie energii gazu na wyprodukowanie energii elektrycznej można obliczyć zużycie
energii gazu na wyprodukowanie ciepła:
Po wyznaczeniu kosztu jednostkowego gazu dla danego typu elektrowni lub elektrociepłowni
(typ w tym przypadku oznacza strumień zużywanej energii chemicznej i związaną z tym
taryfę wg, której płaci się za gaz) i wyliczeniu podstawowych wielkości energetycznych,
można łatwo obliczyć koszt energii zużytej przy produkcji ciepła (jednostkowe lub całkowite)
i energii elektrycznej.
Ceny wytwarzania energii elektrycznej i ciepła w elektrociepłowni wyznaczono metodą
wskaźnikową. Udział kosztu paliwa w kosztach produkcji energii elektrycznej w Polsce
wynosi od 0,6 do 0,7; natomiast udział kosztu paliwa w kosztach produkcji ciepła w
ciepłowniach i elektrociepłowniach wynosi 0,7. Udziały te są wysokie, bo zarobki
pracowników polskich zakładów energetycznych są stosunkowo niskie (w porównaniu i
innymi krajami UE), a polska energetyka działa właściwie na przetrwanie (brak
nowoczesnych inwestycji) i dlatego jej wskaźniki techniczno-ekonomiczne coraz bardziej
odbiegają od wskaźników średnio ważonych wyznaczonych dla energetyki państw UE. Dla
elektrociepłowni, w której spala się gaz ziemny (paliwo stosunkowo drogie) działającej w
ramach generacji rozproszonej (małe koszty inwestycyjne, czasami brak obsługi i inne zalety
tych układów wymienione w punkcie 1) wskaźnik ten przyjęto 0,8. dokładniejsze obliczenia
kosztów wytwarzania można wykonać przyjmując dane z konkretnej elektrociepłowni.
W tabeli 4 podano obliczony strumień ciepła i moc elektryczną elektrociepłowni dla strumieni
gazu ziemnego, dla których w tabelach 2 i 3 wyznaczano koszt jednostkowy gazu i energii
chemicznej zawartej w gazie. Zakres zmian mocy jest mniejszy od mocy maksymalnej
proponowanych w Polsce dla generacji rozproszonej. Strumień ciepła zmienia się od 11,5 kW
do 57,6 MW, zaś moc elektryczna od 5,7 kW do 28,8 MW. Rozważania obejmują więc
elektrociepłownię zainstalowaną w domku jednorodzinnym (z udziałem silnika spalinowego
do dużej elektrociepłowni miejskiej lub przemysłowej.
W tabeli 5 podano obliczone ceny energii elektrycznej przy założeniu, że cała energia
elektryczna zostanie sprzedana odbiorcom lokalnym i ci będą musieli zapłacić VAT (gdyż
koszty paliwa nie są obciążone VAT-em). Jeżeli doliczy się VAT i niskie koszty lokalnego
przesyłu oraz dystrybucji, to cena l MW- h wyniesie około 200-250 zł. Nie jest to cena niska,
jest to jednak cena znacznie niższa niż cena energii elektrycznej pobieranej z dużej sieci
dystrybucyjnej przez małych odbiorców, która obecnie wynosi około 350 zł/(MW- h).
W tabeli 6 zamieszczono wyniki obliczeń cen jednostkowych ciepła przeznaczonego na
sprzedaż lokalnym odbiorcom (którzy zapłacą VAT). Jeżeli doliczyć ten podatek i niskie
koszty przesyłu oraz dystrybucji (elektrociepłownia może być umieszczona w budynku), to
koszt jednostkowy ciepła zmieniałby się w granicach od 25-30 zł/GJ.
W tabelach 6 i 7 podano wyniki obliczeń ceny jednostkowej ciepła i energii elektrycznej
produkowanych w elektrociepłowni przy założeniu, że zasadniczo całą produkcję zużywa się
w ramach własnych potrzeb (ceny gazu zawierają podatek VAT). Analiza tych wyników
wskazuje, że energię elektryczną można sobie wyprodukować po cenie jednostkowej od 160
do 260 zł/MWh w zależności od mocy elektrociepłowni. Natomiast cena jednostkowa ciepła
zmienia się w granicach od 20 do 35 zł/GJ. Oznacza to, że zarówno energie elektryczną jak i
ciepło można przy użyciu gazu w ramach generacji rozproszonej produkować dla sobie od 1,5
do 2 razy taniej niż pobierając je z centralnych systemów energetycznych.
4. CENY CIEPŁA NA ŚLĄSKU W WĘŹLE DOSTAWCY
W tegorocznym sierpniowym numerze „Wokół energetyki" przedstawiono wyniki analizy
dotyczącej cen jednostkowych ciepła w 46 miastach Śląska na koniec maja 2004 r. Są to
średnie ceny ciepła dla tych miast, które mają zdalaczynne systemy grzejne o mocy większej
od 10 MW. Cena ciepła obejmuję koszty jego wytwarzania i przesyłu do węzła dystrybutora
(tzw. wysoki parametr) oraz instalacji odbiorcy (tzw. niski parametr). Ceny zawierają podatek
VAT w wysokości 22%. Zostały one wyliczone dla jednakowych dla wszystkich założeń
(zamówiona moc cieplna l MW, roczne zużycie ciepła 7200 GJ), pominięto o-płatę
abonamentową wynoszącą około 0,02 zł/GJ, pominięto koszty uzupełniania czynnika
grzejnego. Cena ciepła nie obejmuje kosztów dystrybucji, gdyż administratorzy budynków
(spółdzielnie mieszkaniowe) rozliczają się z odbiorcą końcowym ciepła wg stawki zł/m2.
Trudno więc ustalić jednoznacznie po ile zł/GJ płacą końcowi odbiorcy ciepła.
Na podstawie własnego doświadczenia (autor tej pracy do roku 1998 obliczał i analizował
ceny jednostkowe ciepła, po jakich płaci odbiorca końcowy, jeżeli otrzymuje ciepło z różnych
systemów grzejnych w Polsce i w Europie, tzn. dotąd dopóki z tego nie zrobiono tajemnicy
handlowej) można podać, że do ceny jednostkowej ciepła podanej w tabeli 9 trzeba doliczyć
koszt dystrybucji ciepła w granicach 20-25 zł/GJ.
Oznacza to, że na Śląsku odbiorcy końcowi ciepła z centralnych systemów grzejnych płacą w
granicach 50 do 65 zł/GJ. Porównując te dane z cenami jednostkowymi ciepła z przed kilku
lat można stwierdzić, że niestety nie widać wpływu rynku na ceny jednostkowe ciepła. Ceny
te monotonicznie rosną, choć może mniej żywiołowo niż dawniej. Należy brać pod uwagę
również fakt, że podane wartości liczbowe w tabeli 9, są wartościami średnimi i konkretnym
przypadku ceny jednostkowe ciepła mogą się od nich różnić.
Nieco lepszej sytuacji są odbiorcy ciepła z centralnych systemów na niski parametr, czyli
średni i odbiorcy (duże centra handlowe, szpitale, itp.), albowiem unikają dużych kosztów
dystrybucji i ich ciepło kosztuje w granicach 30 do 40 zł/GJ.
W tej samej pracy [2] podane też ceny jednostkowe ciepła uzyskane z indywidualnych
systemów grzejnych przy spalaniu różnych paliw. Wyniki tych obliczeń podano w tabeli 11.
Dane zamieszczone w tablicy 11 wskazują na to, że również niewiele zmienia się sytuacja,
gdy chodzi o ceny jednostkowe ciepła wytwarzanego w indywidualnych systemach
grzejnych. W dalszym ciągu bardzo drogie jest ciepło uzyskiwane przy użyciu olejów
opałowych, nawet droższe od ogrzewania elektrycznego. Natomiast na Śląsku bardzo tanie
jest ogrzewanie indywidualne przy spalaniu węgla. Ci, co indywidualnie grzeją się przy
użyciu gazu ziemnego, mają ciepło tańsze aniżeli by otrzymywali go z centralnych systemów
grzejnych z pominięciem dystrybutora, czyli na tzw. niski parametr. W dalszym ciągu
obowiązuje więc hasło: Jeżeli chcesz mieć tanie ciepło, to ogrzewaj się sam, tzn. swoim
systemem grzejnym, stosując odpowiednie paliwa (układy olejowe już dawno
zbankrutowały). W innych regionach ciepło wytwarzane w ciepłowniach węglowych może
być nieco droższe i wtedy średniej wielkości ciepłownie gazowe mogą konkurować z
węglowymi. W przypadku ogrzewania małych obiektów (domki jednorodzinne) węgiel
opałowy pozwala uzyskać ciepło o najniższych cenach jednostkowych w całej Polsce.
5. UWAGI I WNIOSKI KOŃCOWE
Przedstawiona ogólna analiza energetyczno-ekonomiczna wskazuje na to, że w Polsce jest
możliwa produkcja ciepła w jednostkach generacji rozproszonej i rozsianej, przy użyciu gazu
ziemnego, po kosztach zbliżonych do tych, po jakich produkuje się w elektrociepłowniach
zużywających węgiel kamienny. Dotyczy to głównie jednostek o większej mocy. Jeżeli więc
produkuje się ciepło (oraz energię elektryczną) na własne potrzeby oraz najbliższego
otoczenia, to unika się kosztów przesyłu i dystrybucji, które czasami są prawie dwa razy
większe od kosztów produkcji i wtedy ciepło i energia elektryczna produkowana dla
własnych potrzeb (dom jednorodzinny, duży dom handlowy, szpital, mały i średni zakład
produkcyjny) mogą być tańsze niż zakupione z centralnych systemów. W konkretnym
przypadku należy zrobić dokładną analizę techniczno-ekonomiczną układu generacji
rozproszonej i stan prawny takiego układu. W Polsce nie płaci się (na razie) podatku od
produkcji energii elektrycznej i ciepła na potrzeby własne, ale władze rozpoczęły na ten temat
dyskusję, przerwaną wobec silnego sprzeciwu wyrażonego przez elektrownie, które
musiałyby płacić podatek od zużycia energii na potrzeby własne. Przystąpienie Polski do Unii
Europejskiej sprawia jednak, że samowola władz krajowych w ustalaniu wielkości podatków
będzie ograniczona przez dyrektywy wydawane w Brukseli, które są bardzo korzystne dla
skojarzonej gospodarki energetycznej .
Rozwijanie racjonalnej gospodarki energetycznej wymaga jednak stabilnych warunków, czyli
strategii energetycznej kraju, czego w Polsce dotąd nie ma (w roku 2000 opracowano jedynie
„Założenia do polityki energetycznej Polski...). Ceny gazu ziemnego, mimo że zmieniają się
wraz cenami ropy (indeksacja), to jednak w dłuższych przedziałach czasowych (np.
dziesięcioletnich) na rynkach międzynarodowych pozostają prawie niezmienne (co wykazano
w pracy [4]). Rozwijanie energetyki gazowej w Polsce jest trudne, ze względu na duże ceny
jednostkowe gazu i energii w nim zawartej (ostatnio miasto Mediolan, dla rozwijania
komunalnej energetyki, wynegocjowało ceny gazu po około 80 USD/1000 mn3, a Polska płaci
po 127 USD/1000 mn3). Tym niemniej wykorzystując właściwości gazu ziemnego i zalety
generacji rozproszonej można
nowoczesny kierunek energetyki, w Polsce znaleźć
nisze, gdzie można rozwijać ten nowoczesny kierunek energetyki.
LITERATURA
[1] Dobrowolski 1., Kostowski W.: Możliwości zwiększenia zużycia gazu ziemnego w
Polsce. Rynek Energii 2004, nr 4.
[2] Plebankiewicz M.: Ile kosztuje ciepło na Śląsku. Wokół Energetyki, sierpień 2004.
[3] Szymczyk J.: Czy w Polsce w warunkach rynkowych można organizować generację
rozproszoną oraz generację rozsianą w energetyce przy spalaniu gazu ziemnego. Rynek
Energii 2004, nr 4.
[4] Szymczyk J.: Główne przyczyny wysokich cen jednostkowych gazu ziemnego dla
niektórych odbiorców w Polsce. Rynek Energii 2004, nr 4.
[5] TARYFA dla paliw gazowych. Górnośląska Spółka Gazownictwa Sp. z. o.o. z siedzibą
w Zabrzu. Zabrze, 2003.
THE TECHNICAL AND ECONOMIC ANALYSIS OF THE ASSOCIATED HEAT'S
PRODUCTION IN THE DISTRIBUTED GENERATION OF NATURAL GAŚ USAGE
IN POLAND
Keywords: power engineering, heat engineering, distributed generation, natural gaś
Summary. The conception of the distributed generation in the power engineering science wins
over morę and morę advocates as well among the theorists as in the patricians groups. The
visions of the power engineering eąuipped by the intelligent network, resembling the Internet,
where everybody is at the same time the receiver and the data's source, becomes morę and
morę popular. Every year, the distributed generation's system using the natural gaś or the
others renovating energy sources, of about 10 000 MW is power arę installed over the world.
Nevertheless that in Poland the energy unit cost is higher for natural gaś than for the coal,
considering the advantages of distributed generation it's possible to develop this modern trend
of the power engineering.
Józef Szymczyk, dr inż., jest pracownikiem Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej
w Gliwicach. Uważa, że dopóki w Polsce nie rozwinie się komunalna gospodarka
energetyczna (jak w USA, gdzie dostarcza ona na rynek około 25% energii elektrycznej i
około 30% ciepła po najniższych cenach, co skutecznie stopuje zapędy do podnoszenia cen
przez prywatną energetykę), trudno będzie stworzyć prawdziwy rynek energii. Na pierwsze
konferencje poświęcone energetyce komunalnej przyjeżdżało po kilkaset osób. Obecnie
liczba wolnych słuchaczy czasami jest niewiele większa od liczby osób referujących.
Samorządy odpowiedzialne za energetykę w gminie ograniczają się do opracowania planów
w oparciu o centralne systemy energetyczne, które dostarczają energię, ciepło i nośniki
energii, będąc monopolistami na rynku.