Automatyka i robotyka

Skąd brać energię dla przemysłu?

19 października 2021

Transformacja polskiej energetyki będzie wymagała poniesienia ogromnych nakładów inwestycyjnych, musimy bowiem przestawić się na gospodarkę o obiegu zamkniętym. Z drugiej strony trzeba kłaść ogromny nacisk na obniżenie jej energochłonności.

Na co dzień nie myślimy o tym, ale bez energii nie ma produkcji. W dobie rosnącego konsumpcjonizmu potrzebujemy tyle energii, że nie możemy już bardziej dewastować środowiska. Na początku 2021 r. Rada Ministrów zatwierdziła Politykę energetyczną Polski do 2040 r. (PEP 2040). Po dwunastu latach od ustanowienia poprzedniej polityki przyjęto nowy dokument strategiczny wyznaczający kierunki rozwoju tego sektora. Przed nami ogromne wyzwanie: budowa nowego systemu energetycznego.


W stronę gospodarki niskoemisyjnej

To z jednej strony nadanie dynamiki transformacji w stronę nisko- i zeroemisyjnej polskiej gospodarki, ale też konieczność zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego – powiedział Michał Kurtyka, minister klimatu i środowiska. – PEP 2040 wprowadzi Polskę na ścieżkę dążenia do gospodarki niskoemisyjnej przez realizację sprawiedliwej transformacji energetycznej, rozwój odnawialnych źródeł energii, poprawę efektywności energetycznej oraz jakości powietrza. Dokument bierze pod uwagę również potrzeby tych grup zawodowych i regionów, które bez odpowiedniej interwencji poniosą niewspółmierny koszt transformacji. Dotyczy to przede wszystkim sektora węglowego i obywateli zagrożonych ubóstwem energetycznym.

Transformacja energetyczna będzie wymagała poniesienia ogromnych nakładów inwestycyjnych. W latach 2021–2040 mogą one sięgnąć astronomicznej kwoty 1,6 biliona złotych. Na skutek tych głębokich przekształceń będzie następować wzrost kosztów energii. Dlatego autorzy PEP 2040 podkreślają, że sposób przeprowadzenia transformacji musi zapewniać akceptowalne społecznie ceny energii i nie może pogłębiać ubóstwa energetycznego.

Niesłychanie duże znaczenie ma, wyznaczony w PEP 2040, szósty cel szczegółowy „Rozwój odnawialnych źródeł energii (OZE)”. Wzrost ich roli wynika z potrzeby transformacji energetycznej przez dywersyfikację bilansu energetycznego i redukcję emisyjności oraz kontrybucję w ogólnounijnym trzydziestodwuprocentowego celu OZE w końcowym zużyciu energii brutto, a także spadających kosztów tych technologii. Polska deklaruje osiągnięcie co najmniej dwudziestotrzyprocentowego udziału OZE w końcowym zużyciu energii brutto w 2030 r. (w elektroenergetyce – co najmniej 32 proc. netto, w ciepłownictwie i chłodnictwie – przyrost o 1,1 punktu procentowego rok do roku, w transporcie – 14 proc.).

Szczególną rolę w osiągnięciu celu OZE odegrają morskie farmy wiatrowe. Przewidywany jest także dalszy rozwój fotowoltaiki, której praca jest skorelowana z letnimi szczytami popytu na energię elektryczną, oraz lądowych farm wiatrowych, wytwarzających energię elektryczną w podobnych przedziałach czasowych co morska energetyka wiatrowa. Przewiduje się również wzrost znaczenia biomasy, biogazu, geotermii w ciepłownictwie systemowym oraz pomp ciepła w ciepłownictwie indywidualnym, a w transporcie konieczne jest zwiększenie wykorzystania zaawansowanych biopaliw i energii elektrycznej.

Równie ważny jest ósmy cel szczegółowy „Poprawa efektywności energetycznej”. Polska wyznacza krajowy cel w zakresie poprawy efektywności energetycznej (EE) do 2030 r. na poziomie 23 proc. w odniesieniu do zużycia energii pierwotnej w 2020 r. według prognozy PRIMES 2007. Potencjał poprawy EE tkwi w niemal całej gospodarce i wiąże się z wdrażaniem nowych technologii i ze wzrostem innowacyjności gospodarki, wpływając na jej atrakcyjność i konkurencyjność. Ogromne znaczenie ma także wzorcowa rola sektora publicznego, skutkująca inwestycjami, które będą się cechowały innowacyjnością oraz wyższymi normami i standardami efektywności energetycznej, jak również poprawa świadomości o racjonalnym zużyciu energii z pełnym zaangażowaniem społeczeństwa (lokalne społeczności, przedsiębiorcy), ukierunkowanym na efektywne energetycznie urządzenia, produkty i technologie – zwracają uwagę autorzy PEP 2040.


KOMENTARZ:

Jarosław Tworóg
wiceprezes Krajowej Izby Gospodarczej Elektroniki i Telekomunikacji

Urynkowienie polskiej energetyki jest spóźnione w stosunku do krajów wysokorozwiniętych o co najmniej dziesięć lat. Im szybciej zaczniemy nadrabiać to zapóźnienie, tym mniejsze poniesiemy straty. Jedenastego maja tego roku Rada Przedsiębiorczości, w imieniu całego polskiego biznesu, opublikowała obszerne stanowisko w tej sprawie. Zawiera ono syntetyczne uzasadnienie potrzeby urynkowienia tego sektora. Miejmy nadzieję, że zostanie potraktowane poważnie.


Należy jednak pamiętać, że nasze zapóźnienie jest tak wielkie, że wielu ekspertów uważa cele zawarte w PEP 2040 za niewystarczające. Ich zdaniem, część założeń jest wręcz chybiona. Dlatego niektórzy wypowiadają się o dokumencie bardzo krytycznie.


W kręgu mitów i dogmatów

Dalszy wzrost dobrobytu [Polski – przyp. red.] wymaga radykalnej zmiany paradygmatów wpływających na prawo gospodarcze – podkreśla Jarosław Tworóg, wiceprezes Krajowej Izby Gospodarczej Elektroniki i Telekomunikacji. – Rodzi to ostre konflikty interesów. Technologie przemysłowe muszą jednak przestawić się w całości na gospodarkę o obiegu zamkniętym (GOZ). Powinno zostać wdrożone nowe prawo zakazujące przemysłowi oddziaływania na środowisko. Cała energia ma pochodzić ze źródeł odnawialnych. To oznacza, że w ciągu najbliższych dziesięcioleci musi powstać infrastruktura energetyczna o wolumenie produkcji energii elektrycznej wyższym od obecnego. Gospodarka Polski zużywa 883 TWh (75,9 Mtoe) energii pierwotnej i spodziewany jest dalszy wzrost popytu na energię elektryczną. W scenariuszu niskiego tempa wzrostu efektywności energetycznej w 2050 r. KSE powinien osiągnąć możliwość produkcji do 1000 TWh/rok. Zatem potrzebujemy otwarcia tego rynku na inwestycje w energie odnawialne, które pozwolą do 2050 r. na osiągnięcie mocy zainstalowanych źródeł PV do 500 GWp (PV) oraz źródeł wiatrowych do 300 GWp. Ale możliwy jest również scenariusz wysokiego wzrostu efektywności energetycznej, którego efektem byłoby zmniejszenie popytu na energię elektryczną do poziomu 650–700 TWh.

Rezygnacja z gospodarki opartej na górnictwie paliw i surowców zmienia większość obecnych modeli biznesowych i narusza podstawy stabilności systemów finansowych krajów wysoko rozwiniętych. Jednak kraje, które nie będą umiały przejść na energie odnawialne, mogą być wielkimi przegranymi XXI w.

Niestety, polska polityka energetyczna nie kieruje się wspomnianymi uwarunkowaniami i wynikającymi z nich prognozami – uważa Jarosław Tworóg. – Czekamy, aż technologie sprawdzą się gdzie indziej, i dopiero wtedy zaczynamy je wprowadzać. Wbrew pozorom jest to strategia szkodliwa gospodarczo. To przyczyna rosnącego dystansu technologicznego dzielącego nas od czołówki państw wysokorozwiniętych. Wraz z przyspieszającą transformacją modeli biznesowych i technologii będziemy mieli coraz większe problemy z utrzymaniem dotychczasowego tempa rozwoju.

Energia elektryczna ze źródeł odnawialnych już jest tańsza od jakiejkolwiek technologii paliwowej – zwraca uwagę Jarosław Tworóg. – Co więcej, jej koszty do 2040 r. będą nadal spadać do poziomu poniżej 20 euro za megawatogodzinę. Ta sama erozja cen dotyczy intensywnie wdrażanych technologii magazynowania. Tymczasem PEP 2040 ignoruje dane, na których powinna być oparta. Wbrew faktom sugeruje, że inwestycje w OZE, magazynowanie energii i cyfrową infrastrukturę sieciową to przymus ponoszenia niezwykle wysokich kosztów na niedojrzałe ekonomicznie, droższe technologie. Próżno szukać definicji niedojrzałości ekonomicznej, a więc można założyć, że chodzi o innowacyjne technologie zagrażające monopolistycznym układom energetycznym. Zacytowane sformułowanie jest elementem uzasadnienia tezy, że powinniśmy skorzystać z droższej, ale dojrzałej ekonomicznie technologii jądrowej. To pomysł na ochronę interesów oligopolu przez wyprowadzenie za granicę środków niezbędnych do budowy inteligentnych sieci energetycznych przystosowanych do współpracy z odnawialnymi źródłami energii. Interes klasy politycznej nie pozwala jej zauważyć, że energetyka oparta na odnawialnych źródłach energii zapewni energię elektryczną po znacznie niższych kosztach niż węglowa, a tym bardziej jądrowa (około 130 euro za MWh). W uwagach o kosztach inwestycji w nowe technologie energetyczne brak jakiegokolwiek odniesienia do przychodów. W PEP 2040 negowany jest fakt, że firmy prywatne mogą pokryć te koszty, jeśli damy im możliwość uzyskiwania z tego tytułu przychodów. To byłaby zmiana otwierająca rynek energii dla małych i średnich polskich firm: cyfrowych, energetycznych, produkcyjnych, sieciowych, usługowych, instalatorskich i budowlanych, i kończąca dominację oligopolu energetyczno-węglowego.

Nieuchronnym skutkiem obecnej polityki będzie umocnienie nakazowo-rozdzielczego systemu zarządzania rynkiem energii, opartego na urzędowych taryfach i dotacjach – obawia się Jarosław Tworóg. W najbliższej dekadzie udział energii w kosztach produkcji przemysłowej będzie stale rósł. Tymczasem już teraz jednym z rezultatów polskiej polityki energetycznej są najwyższe w Unii Europejskiej ceny energii elektrycznej na rynku hurtowym.

Koszty produkcji opartej na energetyce węglowej będą rosły również za sprawą opłaty z tytułu śladu węglowego. To zmusi zakłady energetyczne do inwestycji w odnawialne źródła energii, które jednak będą mniej efektywne niż konkurentów zagranicznych, gdyż krajowe sieci energetyczne nie będą przystosowane do efektywnej współpracy z odnawialnymi źródłami energii. Pośrednim skutkiem PEP 2040 będzie zatem brak wewnętrznego popytu na innowacyjne produkty dla energetyki, a więc zahamowanie rozwoju sztucznej inteligencji i technologii cyfrowych oraz przemysłu 4.0. Polskie firmy staną się mniej konkurencyjne, co grozi trwałym spowolnieniem gospodarczym.


Niewykorzystany potencjał

Jak wygląda obecnie rynek odnawialnych źródeł energii w Polsce? Według raportu Polskiego Instytutu Ekonomicznego „Rozwój i potencjał energetyki odnawialnej w Polsce” udział w końcowym zużyciu energii brutto w 2019 r. osiągnął poziom 12,2 proc. Jest to wynik niższy o 2,8 punktu procentowego od założonego przez Unię Europejską celu 15 proc. na 2020 r. Według większości ekspertów luki tej nie udało się zapełnić w ciągu roku, jednak ostateczne dane dotyczące zużycia energii za 2020 r. będą dostępne dopiero pod koniec 2021 r. Wyższy jest udział OZE w zużyciu końcowym nie całkowitej energii, a tylko energii elektrycznej brutto, który w 2019 r. wyniósł 14,3 proc. Według Krajowego planu na rzecz energii i klimatu na lata 2021–2030 w 2030 r. Polska ma osiągnąć poziom 21–23 proc. udziału OZE w finalnym zużyciu energii brutto.

Potencjał fotowoltaiki w Polsce nie jest w pełni wykorzystany, szczególnie w regionach południowych. Polska ma blisko dwukrotnie mniejsze nasłonecznienie niż kraje południowej Europy. Niemcy jednak, kraj o najbardziej zbliżonych do Polski warunkach, w końcu 2020 r. miały ponad ośmiokrotnie większy udział energetyki słonecznej w produkcji energii elektrycznej niż Polska. Najlepsze warunki nasłonecznienia są na południu Polski, mimo to np. w województwie podkarpackim, w przeliczeniu na mieszkańca, moce koncesjonowanych instalacji fotowoltaicznych są trzykrotnie mniejsze niż w województwie warmińsko-mazurskim.

Nie wykorzystujemy również dostatecznie biogazu. Liderzy w Unii Europejskiej – Niemcy – produkują trzydziestotrzykrotnie więcej tego paliwa niż Polska. Szacunki Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu wskazują na potencjał 31 TWh przy wykorzystaniu głównie substratów pochodzących z odpadów w rolnictwie (w tym 58 proc. to biometan), co stanowiłoby 18 proc. obecnej produkcji energii elektrycznej w Polsce. Przyczyną słabego rozwoju biogazowni w Polsce jest niewystarczający system dofinansowania. Oprócz systemu dofinansowań do produkcji biogazu (feed in tariff, FIT – dominującego w państwach UE-15, lub feed in premium, FIP) potrzeba większych środków przeznaczonych na koszty kapitałowe budowy biogazowni. System dofinansowania produkcji biogazu należy rozszerzyć także na produkcję biometanu – twierdzą eksperci PIE.


Ograniczyć popyt

Jak wiadomo, podaż w określonym momencie jest zawsze ograniczona, nawet jeżeli w grę wchodzą odnawialne źródła energii. Dlatego należy brać pod uwagę także drugą stronę – popytową. W tym wypadku oszczędności mogą być ogromne.

Energochłonność polskiego przemysłu jest na poziomie charakterystycznym dla obecnego poziomu rozwoju kraju. Polska jest między najbardziej zaawansowanymi krajami Europy Zachodniej lub Stanami Zjednoczonymi a jeszcze bardziej energochłonnymi gospodarkami krajów rozwijających się – mówi Konrad Świrski, prezes firmy Transition Technologies. – W liczbach bezwzględnych (np. kilogram oleju ekwiwalentnego na tysiąc euro dochodu) jesteśmy około dwa razy gorsi niż Niemcy, Francuzi czy Skandynawowie (232 wobec 111). Produkujemy podobnie jak Czesi czy Słowacy i nawet dwa razy więcej niż kraje eksportujące zupełnie nieprzetworzone produkty (w tym surowce), np. Rosja lub Meksyk. Są to dane Eurostatu z 2019 r., przy czym istnieją dość duże rozbieżności w różnych raportach. Biorąc pod uwagę koronawirusa, dane z ostatniego roku tym bardziej nie są reprezentatywne.

Charakterystyczną pozytywną tendencją jest ciągły spadek energochłonności – o około 45 proc. w ciągu ostatniej dekady. Wynika on z modernizacji polskiego przemysłu oraz większego udziału nowego typu produkcji, w tym inwestycji koncernów międzynarodowych. Ogromne znaczenie ma też zmniejszanie się udziału najbardziej energochłonnej produkcji, m.in. przemysłu stalowego lub cementowego. To wpływ ogólnej tendencji przenoszenia tego typu fabryk poza Europę.


KOMENTARZ:
Konrad Świrski
prezes zarządu Transition Technologies

Czy powinniśmy zrezygnować z energetyki atomowej? Jest ona przewidziana na dekadę po 2030 r., a wszystkie problemy pojawią się znacznie wcześniej. Dlatego najpierw należy maksymalnie dostosować się do konieczności zeroemisyjnego zasilania przemysłu (OZE z morskich farm wiatrowych, rozwój fotowoltaiki i farm wiatrowych na lądzie). Planowany rozwój technologii wodorowych, jeśli powiedzie się w obecnej dekadzie, będzie także konkurencją dla energii atomowej. Z drugiej strony konieczność całkowitej neutralności klimatycznej w 2050 r. czy nawet – jak uważają niektórzy – już w 2040 r. wymaga energetyki bez emisji dwutlenku węgla, a w tym wypadku atom jest jedną z opcji. Tylko dzięki coraz większej innowacyjności, lepszemu wykształceniu, przy maksymalnym użyciu technologii informatycznych oraz wspomnianym wcześniej całkowitym użytkowaniu bezemisyjnej energii, możemy brać udział w światowym wyścigu. To nie jest nawet kwestia, co możemy zyskać, ale konieczność, żeby nie pozostać z tyłu i nie przestać się liczyć jako kraj produkujący towary na światowe rynki.


Energochłonność polskiego przemysłu jest jednak ciągle znacznie większa niż w najbardziej rozwiniętych krajach. Pośrednio pokazuje to struktura naszej gospodarki. Mniejszy jest udział wysokoprzetworzonych towarów, technologii hi-tech czy produktów niskoemisyjnych, choć oczywiście widać już pozytywne tendencje.

Europejska polityka klimatyczna powoduje, że najbliższa dekada będzie dla polskiego przemysłu bardzo trudna. Polityka Zielonego Ładu (Green Deal) zakłada całkowitą redukcję emisji netto dwutlenku węgla do 2050 r. Przemysł europejski przechodzi więc zupełną rewolucję. Liczy się już nie tylko energochłonność, ale także ślad węglowy, czyli emisja dwutlenku węgla. Wobec coraz częstszych deklaracji neutralności (całkowitej bezemisyjności) większości światowych koncernów konieczność maksymalnej redukcji dwutlenku węgla, a nawet neutralność, musi dotyczyć wszystkich poddostawców.

Jeśli polski przemysł chce pozostać konkurencyjny na rynkach Unii Europejskiej, a w większości jest oparty na poddostawach i eksporcie komponentów lub na inwestycjach zagranicznych, musi być zeroemisyjny, co będzie trudne wobec dominującego udziału węgla w krajowej energetyce (najwyższy wskaźnik emisyjności w Unii Europejskiej na poziomie około 730 g CO2/kWh) – przypomina Konrad Świrski. – A zatem kolejne lata będą nie tylko walką o zmniejszenie zużycia energii, ale przede wszystkim poszukiwaniem zielonego koloru. Coraz więcej polskich firm produkcyjnych będzie wymagać zasilania energią odnawialną: przez specjalne kontrakty ze spółkami obrotowymi, kontrakty typu cPPA (bezpośrednie zasilanie od wytwórców) albo inwestycje we własne źródła odnawialnej energii.

W tym wymiarze zmiana polskiego miksu energetycznego jest koniecznością i nie chodzi wyłącznie o europejskie dyrektywy. Deklarowane w PEP 2040 32 proc. energii odnawialnej do końca tej dekady może okazać się zbyt niskim wskaźnikiem, jeśli klimatyczna polityka Unii Europejskiej będzie pędzić tak szybko. Polski przemysł może nagle stać się zupełnie niekonkurencyjny (i eliminowany z rynków), a kraj przestanie być atrakcyjnym miejscem inwestycji przemysłowych.

Energochłonność zależy głównie od struktury produkcji (stopnia zaawansowania technologicznego). Obecna rewolucja technologiczna – zwana przemysłem 4.0 – kładzie nacisk na cyfryzację i robotyzację, ograniczając znaczenie kosztów pracowników (można sobie wyobrazić, że niedługo fabryki będą bezobsługowe). Pokazuje to, gdzie należy widzieć zagrożenia i gdzie szukać rozwiązań.


Artykuł ukazał się w nr 3(33) czerwiec-lipiec 2021 czasopisma „Production Manager”.
Więcej interesujących treści w naszym najnowszym wydaniu. Dołącz do klubu naszych prenumeratorów ▶ http://www.production-manager.pl/prenumerata/