doc59 Analiza korzyści, barier i następstw rozwoju alternatywnych
download 
Reklamacja Transkrypt
59 Analiza korzyści, barier i następstw rozwoju alternatywnych
59 Analiza korzyści, barier i następstw rozwoju alternatywnych źródeł energii na przykładzie energetyki wiatrowej Włodzimierz Deluga Katedra Marketingu i Badań Rynkowych Politechnika Koszalińska 1. Wstęp W dzisiejszych czasach nie można sobie wyobrazić życia bez energii. Stanowi ona, bowiem podstawę rozwoju społeczeństwa. Najbardziej wartościową jej formą jest energia elektryczna. Poziom jej konsumpcji w dużej mierze świadczy o postępie technologicznym kraju. Pokrycie zapotrzebowania na energię następuje przede wszystkim poprzez eksploatację paliw kopalnych: węgla kamiennego, węgla brunatnego, ropy naftowej oraz gazu ziemnego. Jednak zasoby te ulegają stopniowemu wyczerpywaniu się. Nawet te najbardziej optymistyczne prognozy, co do rezerw paliw kopalnych jednoznacznie wskazują, iż za kilkadziesiąt lat ich zabraknie. Spalanie tych paliw wiąże się z wydzielaniem do atmosfery ogromnych ilości szkodliwych substancji, to znaczy: dwutlenku węgla, dwutlenku azotu, dwutlenku siarki i różnego rodzaju pyłów. W konsekwencji przyczynia się to do globalnego ocieplania klimatu, którego skutki odczuwamy już dziś. Wprawdzie niemal niezauważalne jest przez człowieka stopniowe podwyższanie się tempe- Włodzimierz Deluga ratury, ale wpływ ocieplania się klimatu na naszą planetę może być w skutkach katastrofalny. Fakt ten powoduje konieczność wykorzystania w znacznie większym stopniu niż obecnie alternatywnych źródeł do produkcji energii i zmniejszenie zużycia paliw kopalnych. Celem niniejszego materiału jest wprowadzenie w zagadnienia dotyczące odnawialnych źródeł energii ze szczególnym uwzględnieniem energetyki wiatrowej, a także wskazanie na pozytywy i negatywy tych inwestycji. 2. Korzyści wynikające z rozwoju odnawialnych źródeł energii Awarie systemów energetycznych, kryzysy paliwowe czy też w końcu globalne ocieplanie się klimatu skłaniają ludzkość do potrzeby zamiany paliw kopalnych na czyste, odnawialne źródła energii. Nawet te najbardziej optymistyczne prognozy, co do rezerw paliw kopalnych jednoznacznie wskazują na to, iż za kilkadziesiąt lat ich zabraknie, a globalne ocieplanie klimatu to nie jest już odległa teoria, ale fakt. Szansą na lepsze życie – życie w czystym otoczeniu stanowią odnawialne źródła energii. Racjonalne wykorzystanie niekonwencjonalnych źródeł energii jest jednym z bardzo istotnych elementów zrównoważonego rozwoju państwa. Wzrost udziału odnawialnych źródeł energii niesie ze sobą różnego rodzaju korzyści. Najważniejsze z nich to: 2.1. Korzyści środowiskowe Korzyści środowiskowe z tytułu rozwoju energetyki wiatrowej można zdefiniować poprzez uniknięte koszty środowiskowe w energetyce konwencjonalnej. Koszty, jakie ponosi społeczeństwo w wyniku pogorszenia stanu zdrowia i/lub środowiska na skutek wykorzystania paliw kopalnych nazywane są kosztami zewnętrznymi. Obecnie są one ponoszone w pełni przez tego, kto przyczynia się do powstania zanieczyszczenia, a ich policzenie często jest utrudnione ze względu na rozproszony charakter oddziaływania zanieczyszczeń1. Do kosztów środowiskowych i zdrowotnych, spowodowanych w głównej mierze emisją do atmosfery gazów cieplarnianych należy dodać straty, które są spowodowane przez kwaśne deszcze – niszczenie zasobów wodnych i leśnych, pogorszenie stanu zdrowia ludności w wyniku kontaktu ze skażonym środowiskiem oraz koszty hospitalizacji ludności. Globalne ocieplanie klimatu, które jest spowodowane emisją gazów cieplarnianych do atmosfery pociąga za sobą ogromne koszty usuwania szkód, które są spowodowane zmianami klimatu: powodzie, huragany, spadek zbiorów 1 Ministerstwo Środowiska, Program rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce na lata 2002 – 2005, Warszawa, wrzesień 2001, s. 57. VIII Ogólnopolska Konferencja Naukowa 802 Analiza korzyści, barier i następstw rozwoju alternatywnych źródeł energii czy spustoszenia spowodowane zbyt obfitymi opadami śniegu w miejscach gdzie do tej pory go nie obserwowano. Wśród kosztów ukrytych ponoszonych przez Rząd oraz obywateli są2: ¾ subsydia rządowe dla kopalni węgla; ¾ koszty programów badawczych w obszarze energetyki konwencjonalnej; ¾ koszty transportu węgla na duże odległości; ¾ subsydia rządowe dla przemysłu np. modernizację urządzeń; ¾ koszty powstałe np. na skutek szkód górniczych, konieczności zagospodarowania hałd, utylizacji odpadów niebezpiecznych i szkodliwych (np. paliwa atomowego), koszty usuwania awarii i przecieków np. awarii rurociągów z ropą czy gazem lub skutków wycieków z tankowców; ¾ koszty usuwania skutków nieurodzajów i powodzi; ¾ koszty funkcjonowania jednostek gospodarczych w skażonym środowisku; Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii ma ogromny wpływ na polepszenie jakości powietrza atmosferycznego. Aby obliczyć uniknięte emisje różnych gazów założono, że do roku 2010, zgodnie ze scenariuszem OZE wygenerowanym – na bazie danych i mechanizmów wsparcia zaproponowanych w „Strategii rozwoju energetyki odnawialnej” – podczas symulacji wykonanych z użyciem modelu komputerowego SAFIRE, zostanie zainstalowanych 1770 MW w elektrowniach wiatrowych śródlądowych i na morzu3. SAFIRE (z ang. Strategic Assessment Framework for the Implementation of Rational Energy) jest narzędziem, który decydentom świata polityki i biznesu pozwali zbadać i oszacować możliwości rozwoju technologii energii odnawialnej przy użyciu różnych instrumentów politycznych i gospodarczych, w warunkach konkurencji z konwencjonalnymi technologiami energetycznymi. SAFIRE pozwala na bilansowanie zużycia różnych nośników energii w zależności od potrzeb energetycznych. Na tej podstawie można przeprowadzić analizy podaży i popytu na szczeblu lokalnym, regionalnym i narodowym. Na podstawie tego programu opracowano również najbardziej prawdopodobne scenariusze rozwoju energetyki odnawialnej w Polsce do roku 2020, z dodatkowymi wskaźnikami takimi jak: przyrost nowych miejsc pracy, redukcja emisji zanieczyszczeń do atmosfery, nakłady inwestycyjne i niezbędne wydatki ze środków publicznych. Uzyskane wyniki mogą być bezpośrednio wykorzystane w dokumentach o charakterze politycznym i strategicznym4. Prognoza zmniejszenia 2 Ibidem, s. 57. Ibidem, s. 57. 4 Opracowanie własne na podstawie strony internetowej: http://www.cire.pl/RB/publikacje.htm!?d_typ=2&d_id=729, z dnia 18 października 2006 roku. VIII Ogólnopolska Konferencja Naukowa 803 3 Włodzimierz Deluga emisji substancji szkodliwych do atmosfery na podstawie programu SAFIRE w zakresie rozwoju energetyki wiatrowej przedstawia tabela 1. Tabela 1. Uniknięte emisje substancji w wyniku realizacji postanowień Strategii rozwoju energetyki odnawialnej w zakresie rozwoju energetyki wiatrowej Table 1. Avoided emissions of substances as a result of realization of the renewable energy Strategy decisions in the range of the wind energetics development 2002 Moc zainstalowania [MW] Produkcja energii [GWh] Uniknięte emisje CO2 [tyś. ton/rok] Uniknięte emisje SO2 [tyś. ton/rok] Uniknięte emisje NOx [tyś. ton/rok] 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 180 340 497 705 912 1120 1328 1535 1770 396 748 1093 1603 2151 2735 3362 4028 4723 -397 -767 -1146 -1764 -2634 -3359 -4174 -5074 -5853 -11 -21,5 -33 -51 -74 -93 -114 -136 -154 -1,8 -3,5 -5,3 -8,2 -12,1 -15,4 -18,9 -23 -26,3 Źródło: Program Rozwoju Energetyki Wiatrowej w Polsce na lata 2002÷2005, Ministerstwo Środowiska, Warszawa wrzesień 2001, s. 58 Z tabeli 1 wynika, iż w ciągu zaledwie 8 lat wzrośnie prawie 10-krotnie moc zainstalowania MW w wyniku wykorzystywania energetyki wiatrowej. Produkcja energii elektrycznej wytworzonej z siły wiatru wzrośnie prawie 12krotnie. Emisja szkodliwych gazów do atmosfery z każdym rokiem będzie się zmniejszać. Jeżeli spełni się scenariusz i w 2010 roku będzie zainstalowanych nowych 1770 MW pozyskiwanej z energii wiatrowej to nawet 14-ktotnie zmniejszy się emisja tak szkodliwego dwutlenku węgla do atmosfery. 2.2. Korzyści społeczne Korzyści społeczne związane z budową instalacji wiatrowych to przede wszystkim tworzenie nowych miejsc pracy na terenach niezurbanizowanych, borykających się z problemami bezrobocia. Choć generowanie miejsc pracy zawiązane jest z różnorodnymi działaniami towarzyszącymi inwestycji, to największa ich ilość powstaje w fazie konstrukcji lub instalacji. W oszacowaniu ich ilości istotne jest uwzględnienie przewidywanego importu (urządzeń, zespołów itp.), gdyż w tym przypadku miejsca pracy będą generowane poza Polską5. Do oszacowania potencjalnych miejsc pracy w sektorze energetyki wiatrowej pomocne są wskaźniki. Dla miejsc pracy związanych z eksploatacją są to osobolata na TWh, natomiast dla produkcji maszyn (elektrowni), konstrukcji 5 Ministerstwo Środowiska, Program rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce na lata 2002 – 2005, Warszawa, wrzesień 2001, s. 56. VIII Ogólnopolska Konferencja Naukowa 804 Analiza korzyści, barier i następstw rozwoju alternatywnych źródeł energii farmy wiatrowej i przygotowania projektu powinny to być osobolata na MW mocy zainstalowanej elektrowni w ciągu danego roku. Istnieją również inne metody wskaźnikowe pozwalające na oszacowanie zatrudnienia w sektorze energetyki wiatrowej. Analiza wyników oszacowań według Europejskiego Centrum Energii Odnawialnej (EC BREC), oparta na wykorzystaniu modelu SAFIRE, wskaźnikach Europejskiego Towarzystwa Energetyki Wiatrowej oraz Brytyjskiego Towarzystwa Energetyki Wiatrowej, pozwala stwierdzić, że w hipotetycznych, najkorzystniejszych warunkach, tzn. w warunkach gdy wszystkie elektrownie wiatrowe instalowane w Polsce są wyprodukowane w naszym kraju do 2010 roku powinno powstać od 7100 do 24800 nowych miejsc pracy. To jest jednak wartość hipotetyczna. Rozsądnym wydaje się więc przyjęcie, iż udział produkcji krajowej wyniesie od 30% do 50% (pod warunkiem, że przedsiębiorstwa produkcyjne i usługowe w sektorze energetyki dostaną wsparcie Rządu) – w takim przypadku poziom zatrudnienia do 2010 roku będzie kształtował się na poziomie od 2140 do 13720 osób6. 2.3. Korzyści finansowe Budowa elektrowni wiatrowych na terenie gmin może stanowić dla niej także dodatkowe źródło dochodów. Ustawowo podatek od budowli wykorzystywanych bezpośrednio do wytwarzania energii elektrycznej nie może przekroczyć 1% wartości stanowiącej podstawę obliczania amortyzacji lub wartości rynkowej inwestycji7. Szacunkowe dochody, które może uzyskać gmina z tytułu podatku dochodowego przedstawia tabela 2. Tabela 2. Lokalne przychody dla gmin w zależności od wielkości mocy zainstalowanej na danym terenie Table 2. Local incomes in communes in dependence on power installed in given area Moc zainstalowania elektrowni wiatrowych Roczne przychody gminy z tytułu podatku 5 MW 233 tys. zł 10 MW 467 tys. zł 15 W 700 tys. zł 20 MW 933 tys. zł Źródło: Program Rozwoju Energetyki Wiatrowej w Polsce na lata 2002–2005, Ministerstwo Środowiska, Warszawa wrzesień 2001, s. 60 6 Opracowanie własne na podstawie: Ibidem, s. 56-57. Ibidem, s. 60. VIII Ogólnopolska Konferencja Naukowa 7 805 Włodzimierz Deluga Tabela 2 wskazuje na to, iż budowa elektrowni wiatrowych to nie tylko szansa dla lokalnej społeczności na dodatkowe zatrudnienie, lecz w głównej mierze jest to szansa na wzbogacenie się gminy – każde 5 MW to dodatkowe 233 tysiące złotych. Kolejna korzyść dla gminy to dochody z tytułu dzierżawy gruntów komunalnych oraz wpływy z tytułu udziału gminy w podatku PIT i CIT. Instalacje elektrowni wiatrowych przynoszą dochody z tytułu dzierżawy gruntów rolnych co z kolei wpływa na stabilizację dochodów rolników, a pośrednio ma wpływ na płatność podatku rolnego8. W przyszłości rozwój energetyki wiatrowej przyniesie również korzyści dla budżetu państwa – będą to dochody z tytułu redukcji emisji dwutlenku węgla do atmosfery w ramach mechanizmów handlu emisjami. Szacowany przychód państwa w roku 2010 wyniesie 358, 82 milionów złotych9. 3. Bariery rozwoju odnawialnych źródeł energii Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii jest zjawiskiem dość nowym, na które nie są jeszcze przygotowane instytucje zajmujące się ochroną środowiska, służby architektoniczne, budowlane czy też instytucje związane z zakupem i przesyłem energii elektrycznej. W społeczeństwie istnieje wiele stereotypów oraz mitów, które powodują, że mieszkańcy okolic, gdzie mają być budowane farmy wiatrowe podchodzą bardzo sceptycznie do tego rodzaju inwestycji. Wieloletnia tradycja stosowania węgla jako głównego paliwa energetycznego, stosowane w przeszłości dotacje do energetyki i niskie ceny tradycyjnych nośników energii znacznie utrudniły wprowadzenie energii ze źródeł odnawialnych10. Do innych barier utrudniających wzrost wykorzystania niekonwencjonalnych źródeł energii należą: 3.1. Bariery prawne Do podstawowych barier prawnych należy brak stosownych unormowań, określających w sposób jednoznaczny program i politykę w zakresie wykorzystania odnawialnych źródeł energii. Wprawdzie odnawialne źródła energii znalazły swoje miejsce w tak ważkim dokumencie, jakim jest Polityka energetyczna państwa, jednak praktyka wskazuje na to, iż dotychczasowe rozwiązania miały bardziej charakter werbalny niż skuteczny11. 8 Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna, Elektrownie wiatrowe 2002, Kołobrzeg 13-16 maja 2002 r., s.35. 9 Szacowany przychód państwa na podstawie: Ministerstwo Środowiska, Program rozwoju energetyki wiatrowej ..., op. cit. s. 60. 10 Ministerstwo Środowiska, Strategia rozwoju energetyki odnawialnej, Warszawa, wrzesień 2000, s. 11. 11 P Wójcik., Energetyka ze źródeł odnawialnych – ograniczenia rozwoju, Środowisko, 4 (316)/2006, s.15. VIII Ogólnopolska Konferencja Naukowa 806 Analiza korzyści, barier i następstw rozwoju alternatywnych źródeł energii Brak jest również odpowiednich przepisów prawnych w zakresie planowania przestrzennego i ochrony środowiska oraz norm związanych z lokalizacją elektrowni. Powoduje to dość dowolną interpretację zasad sporządzania planów miejscowych, ich opiniowania i uzgadniania, zakresu opracowań towarzyszących – prognoza oddziaływania na środowisko naturalne i kulturowe12. Polskie ustawodawstwo w pełnym zakresie nie jest przystosowane do problematyki związanej z projektowaniem i eksploatacją elektrowni wiatrowych. Dotyczy to13: ¾ planowania przestrzennego; ¾ wyłączania gruntów z rolniczego użytkowania; ¾ ochrony środowiska naturalnego; ¾ zagadnień elektroenergetycznych, odbiór, przyłączanie, sprzedaż prądu; ¾ brak odpowiedniej instytucji, która by była koordynatorem przedsięwzięć w dziedzinie elektrowni wiatrowych. Elektrownie wiatrowe w świetle prawa budowlanego są budowlami i w związku z tym ich budowanie, eksploatacja i rozbiórka wymaga spełnienia wszystkich postanowień tego prawa. Pierwszą decyzją, jaką musi uzyskać inwestor jest decyzja o warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu wydawana przez wójta (burmistrza, prezydenta miasta) na podstawie ustawy o zagospodarowaniu przestrzennym z dnia 14 lipca 1994 r. Kolejną decyzją, jaką musi uzyskać inwestor jest decyzja o pozwoleniu na budowę wydawana na podstawie ustawy z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo Budowlane. Tylko niewielka grupa instalacji do wykorzystywania energii odnawialnej nie podlega bezpośrednio pod przepisy Prawa Budowlanego – np. niewymagające fundamentowania. Pozwolenie na budowę wydawane jest na wniosek inwestora przez starostę. Niezależnie od przepisów ogólnie obowiązujących, w zależności od specyfiki inwestycji i stosowanych technologii, inwestorzy muszą liczyć się z koniecznością spełnienia dodatkowych wymagań i uzyskania dalszych uzgodnień. Do urządzeń, których lokalizacja i budowa wymaga od inwestora pokonania najbardziej skomplikowanych procedur należą elektrownie wiatrowe sieciowe. Lokalizacja tych obiektów, ze względu na ich duże rozmiary, obecność elementów ruchomych, możliwe zakłócenia elektromagnetyczne i powodowany przez nie hałas może wymagać dodatkowych uzgodnień m.in. z14: ¾ Dyrektorem Urzędu Morskiego; ¾ Dyrekcją Okręgową Dróg Publicznych; 12 Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna, Elektrownie ..., op. cit s. 35. Ibidem, s.34-35. 14 http://www.elektrownie.tanio.net/rozwoj.html, z dnia 4 lutego 2007 roku. VIII Ogólnopolska Konferencja Naukowa 807 13 Włodzimierz Deluga ¾ Głównym Inspektorem Lotnictwa Cywilnego; ¾ Ministrem Obrony Narodowej, w tym ze Służbą Ruchu Lotniczego; ¾ Ministrem Łączności. 3.2. Bariery finansowe i koszty produkcji „zielonej” energii elektrycznej Instalacja 1 MW energii elektrycznej w elektrowni wiatrowej jest cztery razy droższa od kosztu instalacji takiego samego megawata w klasycznej elektrowni węglowej. Przyczyn takiego stanu rzeczy jest wiele. Faktem jest, że energetyka odnawialna korzysta często z najnowszych, wręcz kosmicznych technologii. Ale prawda jest też to, że ceny urządzeń stosowanych na przykład w energetyce wiatrowe, zostały wywindowane ponad wszelką miarę przez funkcjonujący w Niemczech – jednego z największych odbiorców tego rodzaju instalacji – system dotacji. Inwestor, uwolniony od problemów finansowych nie był zainteresowany konkurencyjnością ekonomiczną ofert, co pozwoliło producentom windować ceny praktycznie bez ograniczeń15. Inna bariera finansowa, utrudniająca rozwój energetyki wiatrowej wiąże się ze zmniejszaniem możliwości uzyskania wsparcia finansowego z funduszów ekologicznych wraz ze wzrostem ilości inwestycji związanych z produkcją czystej energii na danym terenie. Cena jednostki energii, to podstawowy parametr ekonomiczny, jaki decyduje o obecności producenta na rynku. Ceny energii elektrycznej i ciepła produkowanych w elektrowniach i ciepłowniach klasycznych w całej Polsce są zróżnicowane. Średnia cena sprzedaży energii elektrycznej do sieci wynosi około 0,25 zł/kWh. Średnia cena sprzedaży ciepła do sieci wynosi średnio około 24,90 zł/GJ16. Technologie wykorzystujące odnawialne źródła energii pod względem kosztów produkcji energii można podzielić na trzy grupy17: ¾ technologie, które wykazują koszty produkcji energii niższe lub porównywalne z kosztami lub cenami zastępowanych konwencjonalnych nośników energii. Do tej grupy zaliczają się: kolektory słoneczne powietrzne (koszt wytwarzania energii cieplnej 20,2 zł/GJ), małe kotły na drewno i słomę obsługiwane ręcznie (koszt wytwarzania energii cieplnej 20,2 – 25 zł/GJ), automatyczne ciepłownie na słomę (koszt wytwarzania energii cieplnej 29,1 zł/GJ), małe elektrownie wodne zbudowane na istniejących spiętrzeniach (koszt wytwarzania energii elektrycznej 0,23 zł/kWh) i instalacje wykorzystujące gaz wysypiskowy do produkcji energii elektrycznej (koszt wytwarzania energii elektrycznej 0,22 zł/kWh); 15 P. Wójcik, Energetyka ..., op. cit. s.13. Ibidem, s. 14. 17 Ministerstwo Środowiska, Strategia Rozwoju..., op. cit. s. 11. 16 808 VIII Ogólnopolska Konferencja Naukowa Analiza korzyści, barier i następstw rozwoju alternatywnych źródeł energii ¾ technologie, które produkują energię po kosztach wyższych od średnich krajowych cen, ale mogą być konkurencyjne w następujących warunkach: wykorzystanie dostępnych kredytów preferencyjnych i dotacji lub zlokalizowanie w rejonach o najwyższych cenach energii ze źródeł konwencjonalnych (spowodowanych wyższymi kosztami transportu, przesyłu i dystrybucji konwencjonalnych nośników energii na obszarach wiejskich i peryferyjnych oraz wyższymi kosztami dostarczenia energii do odbiorców rozproszonych). W tej grupie mieszczą się między innymi duże elektrownie wiatrowe sieciowe (koszt wytwarzania energii elektrycznej 0,51 zł/kWh), ciepłownie automatyczne na biomasę (koszt wytwarzania energii cieplnej 33,2 zł/GJ), a nawet specjalnych obszarach niszowych najmniej obecnie opłacalne technologie fotowoltaiczne (zasilanie znaków świetlnych na morzu); ¾ pozostałe technologie, takie jak kolektory słoneczne wodne (koszt wytwarzania energii cieplnej 147,3 zł/GJ), systemy fotowoltaiczne (koszt wytwarzania energii elektrycznej 8,89 zł/kWh), małe elektrownie sieciowe (koszt wytwarzania energii elektrycznej 1,02 zł/kWh), biogazownie rolnicze (koszt wytwarzania energii cieplnej 57,1 zł/GJ0, ciepłownie geotermalne (koszt wytwarzania energii cieplnej 61,8 zł/GJ), nie są konkurencyjne w porównaniu z najwyższymi w Polsce cenami energii uzyskiwanymi z instalacjami wykorzystującymi paliwa kopalne, nawet w przypadku uzyskania dotacji w wysokości 50%całkowitych nakładów inwestycyjnych. 3.3. Bariery informacyjne Polegają na braku powszechnego dostępu do o informacji o rozmieszczeniu potencjału energetycznego poszczególnych rodzajów odnawialnych źródeł energii, możliwego do technicznego wykorzystania. Tak samo niewystarczająca jest informacja o firmach produkujących i projektowych oraz o firmach konsultacyjnych zajmujących się tą tematyką. Brakuje też powszechnie dostępnych informacji o procedurach postępowania przy otwieraniu i realizacji tego typu inwestycji oraz standardowych kosztach cyklu inwestycyjnego i korzyściach ekonomicznych, społecznych i ekologicznych związanych z realizacją inwestycji z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii18. Błędne są również oceny zasobów odnawialnych źródeł energii w Polsce, a także bardzo mała wiedza ekspertów z sektora energetyki na temat światowych standardów technologicznych odnawialnych źródeł energii19. Spośród wszystkich danych o odnawialnych źródłach energii w największym stopniu dostępne są informacje o zasobach energii geotermalnej oraz 18 P. Wójcik, Energetyka ..., op. cit. s.16. Od energetyki atomowej do wiatrowej, Praca zbiorowa pod redakcją J. CzarnołęskiejGosiewskiej i M. Żukowskiego, Wydawnictwo FENIKS, Darłowo 1999, s. 159. VIII Ogólnopolska Konferencja Naukowa 809 19 Włodzimierz Deluga wodnej, następnie dane o biomasie, energii pozyskiwanej z promieni słonecznych, a dopiero w następnej kolejności energia wiatrowa. Może wydawać się, że baza danych dotyczących, np. promieniowania słonecznego jest łatwo dostępna. Może być ona bowiem uzyskiwana czy to z danych zamieszczanych w rocznikach statystycznych, lub z publikacji pomiarów rożnych ośrodków meteorologicznych w całym kraju. Jednakże uzyskiwanie już opracowanych uśrednionych danych wieloletnich jest znacznie trudniejsze, co przede wszystkim wiąże się z wysoką ceną takiej bazy danych. Jednocześnie w przypadku rożnych form i zastosowań energii pozyskanej z energii promieniowania słonecznego niezbędne jest stosowanie różnych specjalistycznych przeliczeń i dodatkowych niezbędnych obliczeń. Jednakże często prace prowadzone w różnych instytucjach dublują się ze względu na niezorganizowane forum do wymiany doświadczeń, brak koordynacji prowadzonych badań i prac wdrożeniowych. Nie ma praktycznie w Polsce pełnej bazy danych o instytucjach, placówkach naukowo-badawczych, firmach konsultingowych zajmujących się tematyką energetyki niekonwencjonalnej20. 3.4. Bariery edukacyjne Polegają na niedostatecznym zakresie programów nauczania, uwzględniających odnawialne źródła energii, w szkolnictwie podstawowym i ponadpodstawowym oraz na braku programów edukacyjno-szkoleniowych dotyczących odnawialnych źródeł energii adresowanych do inżynierów, projektantów, architektów, przedstawicieli sektora energetycznego, bankowości i decydentów21. Wprawdzie w szkołach są przedmioty związane z ochroną i kształtowaniem środowiska, lecz są one związane głównie z tematem skażenia środowiska i sposobach jego zapobiegania oraz skutkach oddziaływania konwencjonalnych źródeł wytwarzania energii na środowisko naturalne. Mało uwagi poświęconej jest alternatywnym źródłom pozyskiwania energii elektrycznej. Brak wiedzy na ten temat powoduje wśród społeczności brak świadomości o poszanowaniu energii przez stosowanie niekonwencjonalnych źródeł energii, a także niewiedza na temat wizji wyczerpania się kopalnianych zasobów naturalnych. Przyczyną braku wiedzy w dziedzinie wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych jest postrzeganie przez lokalną społeczność energetyki wiatrowej poprzez pryzmat pojedynczych inwestycji, a nie przez ich wpływ na zmianę struktury gospodarczej kraju, sektora energetyki, przemysłu, rozwój lokalny oraz inne korzyści wynikające z faktu wykorzystania „zielonej” energii. 20 http://www.kape.gov.pl/PL/Dzialalnosc/OdnawialneZrodlaEnergii/potencjal_i_bariery .phtml, z dnia 3 lutego 2007 roku. 21 P. Wójcik, Energetyka ..., op. cit. s.16. VIII Ogólnopolska Konferencja Naukowa 810 Analiza korzyści, barier i następstw rozwoju alternatywnych źródeł energii 3.5. Bariery techniczne Polegają na ograniczonym dostępie do urządzeń i nowych technologii, poprzez niedostateczną ilość krajowych organizacji gospodarczych zajmujących się na skalę przemysłową produkcją urządzeń wykorzystujących odnawialne źródła energii oraz na braku preferencji podatkowych z zakresie importu i eksportu urządzeń przeznaczonych do systemów wykorzystujących odnawialne źródła energii22. Na rynku polskim pojawia się niewiele urządzeń i instalacji wykorzystujących odnawialne źródła energii. Niestety te, które są do nabycia, bardzo często reprezentują stare technologie i są instalacjami już wycofywanymi z produkcji i sprzedaży w krajach rozwiniętych. Natomiast systemy działające w praktyce w Polsce w większości budowane są sposobem gospodarczym z udziałem rzemieślników nie mających żadnego doświadczenia w budowie instalacji niekonwencjonalnych. Krajowe kadry fachowców: producentów, handlowców, rzeczoznawców energetyki odnawialnej są bardzo nieliczne23. Do innych barier technicznych należą przede wszystkim24: ¾ potrzeba częściowego rezerwowania mocy elektrowni wiatrowych; ¾ trudności w planowaniu i przewidywaniu mocy dyspozycyjnej oraz wielkości produkcji energii z elektrowni wiatrowych związana z uzależnieniem tych parametrów od warunków wiatrowych; ¾ konieczność znacznej rozbudowy systemu elektroenergetycznego w rejonach o preferencyjnych warunkach wiatrowych; ¾ brak sprawdzonych rozwiązań w zakresie współpracy elektrowni wiatrowych z polskim systemem elektroenergetycznym. 3.6. Bariery wynikające z potrzeby ochrony krajobrazu Polegają na braku wypracowanych metod uniknięcia konfliktów z ochroną przyrody i krajobrazu. Konflikt ten najczęściej dotyka inwestorów zamierzających budować farmy wiatrowe25. Brak jest również dokładnego opracowania wpływu i skutków elektrowni wykorzystujących siłę wiatru na środowisko naturalne. Nasycenie krajobrazu elektrowniami wiatrowymi może być przyczyną dewastacji niepowtarzalnych krajobrazów co może doprowadzić to do obniżenia walorów turystycznych i krajobrazowych. 22 Ibidem, s. 16. http://www.kape.gov.pl/PL/Dzialalnosc/OdnawialneZrodlaEnergii/potencjal_i_bariery .phtml, z dnia 3 lutego 2007. 24 Ministerstwo Środowiska, Program rozwoju ..., op. cit. s. 37. 25 P. Wójcik, Energetyka ..., op. cit. s.16. VIII Ogólnopolska Konferencja Naukowa 811 23 Włodzimierz Deluga 3.7. Bariery społeczne Mieszkańcy miejscowości położonych w pobliżu farm wiatrowych takie inwestycje przyjmują bardzo niechętnie. Pojedyncze obiekty (wiatraki) mają znikome oddziaływanie na percepcję społeczeństwa, natomiast farmy wiatrowe, w skład których wchodzi kilka elektrowni są przez większość osób słabo bądź w ogóle akceptowane. Na omawianej farmie wiatrowej koło Darłowa dochodziło nawet do próby dewastacji elektrowni wiatrowych. Taka niechęć do nowych inwestycji jest skutkiem niedoinformowania mieszkańców o korzyściach, jakie możemy odnieść wykorzystując energię odnawialną. Jest to również spowodowane niskim poziomem edukacji ekologicznej mieszkańców lub też tym, iż każda nowa inwestycja czy technologia powodują nieufność wśród lokalnej społeczności, a także strach przed czymś nieznanym. Siła wymienionych wyżej poszczególnych barier wykorzystania odnawialnych źródeł energii zmienia się w czasie. W latach dziewięćdziesiątych największą barierę stanowiło brak dostępu do nowych technologii. Obecnie najnowszy sprzęt można importować z bogatszych krajów Unii Europejskiej – a to wiąże się z ogromnymi kosztami. Aktualnie największą barierę stanowi prawo, które zamiast wspierać ekologiczne inwestycje – to skutecznie je hamuje. Inną barierę, która w polskiej rzeczywistości jest do niepokonana stanowią finanse. Bardzo wysokie nakłady inwestycyjne w obliczu niewielkich środków finansowych udzielanych Polsce na inwestycje proekologiczne stanowią barierę trudną do pokonania. Inwestor, który pokona powyższe przeszkody, napotka na utrudnienia o charakterze społecznym. Aktualnie osoby mieszkające na terenach, na których znajdują się elektrownie wiatrowe bardzo sceptycznie podchodzą do takich inwestycji. Wiąże się to z ich niewiedzą, a także obojętność i brak zainteresowania dla odnawialnych źródeł pozyskiwania energii. 4. Następstwa rozwoju odnawialnych źródeł energii Budowane farmy wiatrowe na terenie gmin dają ogromne korzyści, ale również pociągają za sobą szereg następstw. Pojedyncze elektrownie wiatrowe czy farmy wiatrowe sytuowane są przede wszystkim w terenach o korzystnych warunkach wiatrowych, ale także tam, gdzie ich lokalizacja nie jest uciążliwa dla otoczenia. Najczęściej są to obszary słabo zurbanizowane, przez to o słabo rozwiniętej sieci rozdzielczej. Podobne warunki przyłączenia elektrowni wiatrowych są regułą we wszystkich krajach rozwijających energetykę wiatrową26. 26 Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna, Elektrownie ..., op. cit s. 45. VIII Ogólnopolska Konferencja Naukowa 812 Analiza korzyści, barier i następstw rozwoju alternatywnych źródeł energii Jakość energii elektrycznej wytwarzanej w elektrowniach wiatrowych ma kilka ujemnych cech: ¾ występuje zjawisko „tętnienia mocy” spowodowane przejściem łopaty wirnika przez cień wieży (trzy tętnienia na jeden obrót trójłopatowej turbiny). Tętnienia są mniej odczuwalne gdy jest duża liczba elektrowni w danym miejscu; ¾ zmienność wytwarzanej mocy może powodować duże spadki napięcia w sieci rozdzielczej. Zjawisko to może być dokuczliwe w rejonach, w których są „słabe” powiązania sieciowe (mało sieci przesyłowych, duża odległość od elektrowni). Dotyczy to w szczególności elektrowni wiatrowych z generatorami asynchronicznymi; Jeżeli elektrownie wiatrowe z generatorami asynchronicznymi w wyniku awarii systemowych pozostaną w samodzielnej pracy na sieć wydzieloną, wówczas w tej sieci wydzielonej mogą powstać duże przepięcia, które mogą być przyczyną poważnych uszkodzeń urządzeń odbiorczych, szczególnie odbiorników elektronicznych27. Elektrownie wiatrowe są „czułe” na warunki atmosferyczne, dlatego też może to mieć negatywny wpływ na sieć współpracującą: spadki napięć, przeciążenia czy błędne zadziałania zabezpieczeń. Wytwarzanie szybko zmiennej mocy elektrycznej – zgodnie ze zmianami prędkości wiatru może być nie odczuwalne przez system elektroenergetyczny wtedy, gdy jest niewiele elektrowni wiatrowych. Gdy jest duża moc zainstalowana, wówczas może się okazać konieczne utrzymanie w elektrowniach cieplnych dużej „wirującej rezerwy mocy”, co może spowodować wzrost kosztów wytwarzania konwencjonalnej energii elektrycznej oraz wzrost zużycia paliwa (węgla) większy, niż oszczędność w wyniku pracy elektrowni wiatrowych28. Kolejnym następstwem, szczególnie odczuwalnym przez osoby mieszkające w pobliżu farm wiatrowych jest hałas. Chociaż farmy wiatrowe są instalowane w bezpiecznej dla człowieka odległości, to większość mieszkańców (57% respondentów) deklaruje, że poziom hałasu jest zbyt wysoki. Porównując różne źródła hałasu z elektrowniami wiatrowymi założono, że natężenie dźwięku od elektrowni zmierzono w bezpiecznej odległości (w miejscu oddalonym o 500 metrów od elektrowni wiatrowej). Dotyczy to emisji hałasu przez elektrownię wiatrową z generatorem szybkoobrotowym, natomiast elektrownie wiatrowe z niskoobrotowymi generatorami są znacznie mniej hałaśliwe. 27 Materiały niepublikowane: Z. Kusto, Wykład pt. Systemy elektroenergetyczne, Elektrownie wiatrowe, Politechnika Gdańska. Gdańsk 2006 rok. 28 Ibidem. VIII Ogólnopolska Konferencja Naukowa 813 Włodzimierz Deluga Innym następstwem instalowania elektrowni wiatrowych jest problem emisji infradźwięków. Infradźwięki to z fizycznego punktu widzenia wszystkie dźwięki poniżej progu słyszalności tj. 20 Hz. Jest to trochę nieścisłe twierdzenie, gdyż przy dostatecznie wysokich poziomach ciśnienia akustycznego infradźwięki odbierane są przez ucho i układ przedsionkowy. W niektórych opracowaniach górna granica infradźwięków wynosi 16 Hz. Ostatecznie ta rozbieżność została uporządkowana poprzez wprowadzenie odpowiednich norm29: ¾ według polskiej normy PN-86/N-01338 infradźwiękami nazywamy dźwięki lub hałas, którego widmo częstotliwościowe zawarte jest w zakresie od 2 Hz do 16 Hz; ¾ według ISO 7196 infradźwiękami nazywamy dźwięki lub hałas, którego widmo częstotliwościowe zawarte jest w zakresie od 1 Hz do 20 Hz; W przypadku elektrowni wiatrowych infradźwięki są generowane w sytuacji, gdy niewłaściwie wyprofilowana jest łopata turbiny i źle dobrana prędkość obrotowa. Obecnie, problem ten jest opanowany. Tabela 3 przedstawia częstotliwości rezonansowe niektórych narządów oraz części ciała człowieka, w przypadku gdy dochodzi do emitowania infradźwięków. Z tabeli nr 3 wynika, że jeżeli dochodzi do emisji infradźwięków przez elektrownie wiatrowe, to ma to negatywny wpływ na całe ciało człowieka, a największy na głowę. Tabela 3. Częstotliwości rezonansowe niektórych narządów oraz części ciała człowieka Table 3. The resonance frequencies of some organs and parts of the man body Narząd, część ciała Głowa Częstotliwość rezonansowa [Hz] 4÷25 Szczęka 6÷8 Krtań, tchawica, oskrzela 12÷16 Narządy klatki piersiowej 5÷9 Narządy jamy brzusznej 4,5÷10 Pęcherz moczowy 10÷18 Źródło: Materiały niepublikowane: Z. Kusto, Wykład pt. Systemy elektroenergetyczne, Elektrownie wiatrowe, Politechnika Gdańska. Gdańsk 2006 rok. Innym następstwem instalowania elektrowni wiatrowych, to drgania mechaniczne przenoszone do gruntu. Jest to spowodowane dużą prędkością obrotową maszyn lub złym wyważeniu wirników elektrowni wiatrowych. 29 http://pl.wikipedia.org/wiki/Infrad%C5%BAwi%C4%99ki, z dnia 8 lutego 2007 roku. VIII Ogólnopolska Konferencja Naukowa 814 Analiza korzyści, barier i następstw rozwoju alternatywnych źródeł energii Drgania te mogą doprowadzić do wyjałowienia gleby w miejscu, gdzie lokalizowane są wiatraki. Kolejnym następstwem budowania farm wiatrowych jest „efekt stroboskopowy”. Występuje on w momencie, gdy obracające się łopaty wirników odbijają strumień światła. Na to zjawisko uwagę zwrócono dopiero w ostatnich kilkudziesięciu latach. Odbijające się promieniowanie słoneczne od łopat turbin wiatrowych, znajdujących się w ciągłym ruchu zaczęły powodować u ludzi reakcje zdenerwowania. Dotychczas jeszcze nie ma rozpoznania tego problemu i w związku z tym zjawiskiem przeprowadzone zostaną specjalistyczne badania psychologiczne u osób zamieszkałych w pobliżu elektrowni wiatrowych, by potwierdzić lub ewentualnie wykluczyć zjawisko jakim jest „efekt stroboskopowy”. Pozyskiwanie energii z odnawialnych źródeł jest dziedziną dość nową i dopiero kształtującą się. Jednak w przyszłości rola niekonwencjonalnych źródeł energii będzie zwiększała się. Spowodowane jest to koniecznością zmniejszenia obciążenia środowiska naturalnego oraz wizją wyczerpania się zasobów naturalnych. Wykorzystanie odnawialnych źródeł do pozyskiwania energii niesie za sobą ogromne korzyści. Przede wszystkim jest to ochrona środowiska naturalnego. Energia z niekonwencjonalnych źródeł praktycznie w ogóle nie emituje do atmosfery szkodliwych substancji w postaci dwutlenku węgla, dwutlenku siarki czy różnego rodzaju pyłów – przez co nie przyczynia się do globalnego ocieplania klimatu. Polska gospodarka natrafia na bariery, które w znacznym stopniu utrudniają wprowadzenie i upowszechnienie energii z odnawialnych źródeł. Przede wszystkim są to bariery prawne. Polskie ustawodawstwo nie jest w pełni przystosowane do problematyki pozyskiwania energii ze źródeł niekonwencjonalnych. Inną barierę stanowi społeczeństwo, które odznacza się nieufnością i brakiem zainteresowania do pozyskiwania energii z odnawialnych źródeł. Spowodowane jest to w głównej mierze niedoinformowaniem lokalnej społeczności o korzyściach, jakie możemy odnieść wykorzystując energię odnawialną, a także niedoinformowaniem o skutkach, wynikających ze spalania węgla w konwencjonalnych metodach wytwarzania energii. 5. Zakończenie Rozwojowi cywilizacji od początku istnienia do dnia dzisiejszego towarzyszy problem pozyskiwania energii. Jednakże człowiek w pierwszym okresie ludzkości użytkował energię jedynie w postaci żywności. Zapoczątkowany w drugiej połowie XIX wieku okres uprzemysławiania zwiększył pozyskiwanie energii ponad dziesięciokrotnie, by w XX wieku osiągnąć wartość o ponad sto razy większą niż na początku istnienia cywilizacji. VIII Ogólnopolska Konferencja Naukowa 815 Włodzimierz Deluga Zapotrzebowanie na energię elektryczną uzależnione jest od wielu czynników. Przede wszystkim ciągły wzrost liczy ludności na świecie oraz dążenie człowieka do wzrostu stopy życiowej (szczególnie ma to miejsce w krajach rozwijających się) przyczynia się do zwiększenia pozyskiwania energii. Podstawowymi paliwami obecnie zużywanymi do produkcji energii jest przede wszystkim: węgiel kamienny, węgiel brunatny, ropa naftowa i gaz ziemny. Zużywanie tych paliw spowodowało już nieodwracalne zaburzenia w systemie ekologicznym. Aby zminimalizować skutki spalania paliw kopalnych ludzkość powinna jak najszybciej podjąć działania pozwalające na rozwój energetyki ze źródeł odnawialnych. Jeżeli tego nie uczyni to problem globalnego ocieplania klimatu czy też dziury ozonowej może okazać się katastrofalny w skutkach. Nie należy spodziewać się w ciągu najbliższych 10 czy 15 lat istotnych i gwałtownych zmian w technologiach wytwarzania energii. Wszelkie zmiany będą następowały powoli, aż do momentu w którym energia z czystych ekologicznie źródeł odnawialnych będzie dominującym sposobem wytwarzania energii elektrycznej. Tak się stanie, gdyż rezerwy paliw kopalnych za kilka lat ulegną całkowitemu wyczerpaniu. W Polsce istnieją sprzyjające warunki rozwoju energii ze źródeł odnawialnych, których upowszechnienie może przynieść korzyści dla całej światowej gospodarki, a przede wszystkim może okazać się zbawienne dla środowiska naturalnego. Główną barierą utrudniającą rozwój „zielonej” energii w Polsce są ceny, kształtujące się na dość wysokim poziomie, gdyż odzwierciedlają one koszty produkcji tej energii oraz powinny w odpowiednim czasie gwarantować inwestorom zwrot poniesionych nakładów inwestycyjnych. Spośród wszystkich rodzajów odnawialnych źródeł największym zainteresowaniem wśród inwestorów w ostatnim czasie cieszą się siłownie wiatrowe. Polska posiadając bardzo korzystne warunki w tym względzie, powinna tę szansę wykorzystać. Literatura 1. 2. 3. 4. 5. 6. 816 http://pl.wikipedia.org/wiki/Infrad%C5%BAwi%C4%99ki, z dnia 8 lutego 2007 roku. http://www.cire.pl/RB/publikacje.htm!?d_typ=2&d_id=729, z dnia 18 października 2006 roku. http://www.elektrownie.tanio.net/rozwoj.html, z dnia 4 lutego 2007 roku. http://www.kape.gov.pl/PL/Dzialalnosc/OdnawialneZrodlaEnergii/potencjal_i_bari ery.phtml, z dnia 3 lutego 2007 roku. http://www.kape.gov.pl/PL/Dzialalnosc/OdnawialneZrodlaEnergii/potencjal_i_bari ery.phtml, z dnia 3 lutego 2007. Materiały niepublikowane: Z. Kusto, Wykład pt. Systemy elektroenergetyczne, Elektrownie wiatrowe, Politechnika Gdańska. Gdańsk 2006 rok. VIII Ogólnopolska Konferencja Naukowa Analiza korzyści, barier i następstw rozwoju alternatywnych źródeł energii 7. Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna, Elektrownie wiatrowe 2002, Kołobrzeg 13-16 maja 2002. 8. Ministerstwo Środowiska, Program rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce na lata 2002÷2005, Warszawa, wrzesień 2001. 9. Ministerstwo Środowiska, Strategia rozwoju energetyki odnawialnej, Warszawa, wrzesień 2000. 10. Od energetyki atomowej do wiatrowej. Praca zbiorowa pod redakcją J. Czarnołęskiej-Gosiewskiej i M. Żukowskiego, Wydawnictwo FENIKS, Darłowo 1999. 11. Wójcik P.: Energetyka ze źródeł odnawialnych – ograniczenia rozwoju. Środowisko, 4 (316)/2006. Streszczenie Rynek energetyczny w Polsce podobnie jak na świecie nieustannie się rozwija. Wiąże się to ze stale rosnącym popytem na energię elektryczną, który wywołany jest postępem cywilizacyjnym. Wraz z rosnącym popytem na energię elektryczną musi wzrastać podaż. Energetyka bazująca na bogactwach musi wzrastać podaż. Energetyka bazująca na bogactwach mineralnych ustąpi wkrótce miejsca energii pochodzącej z odnawialnych źródeł. Cechą odnawialnych źródeł energii (OZE) jest fakt nie ulegania wyczerpaniu. Do pierwotnych źródeł energii zaliczamy wodę, wiatr, promieniowanie słoneczne, biomasę (paliwa), rozpad izotopów, grawitację. W artykule skoncentrowano się na wykorzystaniu energii wiatrowej wskazując na korzyści, bariery i następstwa alternatywnych źródeł energii. Polski rząd w 2000 roku wyznaczył „strategię rozwoju energii odnawialnej”, w której zakłada cel ilościowy na poziomie 7,5% udziału energii z OZE w bilansie zużycie energii pierwotnej do 2010 roku i 14% do 2020 roku. Analysis of Advantages Barriers and Consequences of the Development of Alternative Sources of Energy on the Example of Wind Energy Abstract The electric energy market in Poland is constantly growing, as in the rest of the world. This is connected with continuously increasing demand for electrical energy, caused by technological progress. The increase in demand for electrical energy induces the growth of its supply. Electrical energy production based on mineral resources will give way to energy from renewable sources, which main feature is inexhaustibility. The primary sources of energy include: water, wind, sun energy, biomass, decomposition of isotopes, gravity. Lately the use of wind energy, becomes more and more popular. The paper concentrates on use of wind energy, pointing out advantages, barriers and consequences of usage of alternative sources of energy. Polish government in 2000 worked out the strategy of the development of renewable energy, which postulates the increase share of renewable sources of energy form primary sources in the total consumption of electrical energy some in Poland to 7.5% in 2010 and 14% in 2020. VIII Ogólnopolska Konferencja Naukowa 817
