Jak zaradzić problemom z dostępem mocy do produkcji prądu?

Z naszych analiz wynika, że pewność dostaw energii w kolejnych latach może być zachowana, ale potrzebujemy działań, które zmniejszą ryzyka. A tych jest sporo – mówi dr Artur Kopijkowski-Gożuch, dyrektor Narodowego Centrum Analiz Energetycznych.

Od kiedy działa Narodowe Centrum Analiz Energetycznych (NCAE)?

Podstawą działalności naszego Centrum była nowelizacja ustawy prawo energetyczne w marcu 2022 r. Ośrodek jest ulokowany przy Polskich Sieciach Elektroenergetycznych (PSE), ale w zespole są też także eksperci innych operatorów systemów przesyłowych: gazowego (Gaz-System) i naftowego (PERN). Działamy z pomocą doraźnych zespołów roboczych, zajmujących się konkretnymi problemami i analizami. Bazujemy na zasobach i kompetencjach trzech operatorów, ale korzystamy także z wiedzy i umiejętności innych instytucji. Współpracujemy bezpośrednio z Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Świerku czy PSE Innowacje, czyli spółką córką PSE, która zajmuje się m.in. tworzeniem rozwiązań informatycznych.

A możemy powiedzieć o liczebności zespołu?

Oprócz stałego zespołu mamy także kilkudziesięciu współpracowników. W zależności od tematu włączamy ekspertów z danej dziedziny i korzystamy z ich danych czy wiedzy. Staramy się stworzyć wokół NCAE ekosystem z wiodącą rolą instytucji naukowych oraz akademickich.

Jakimi tematami zajmuje się NCAE?

Naszym zadaniem jest wsparcie administracji centralnej oraz prezesa URE w pracy analitycznej na rzecz szeroko rozumianej transformacji energetycznej. Od 2022 r. stworzyliśmy łącznie kilkadziesiąt raportów i analiz na bardzo różne tematy.

Staramy się np. przewidzieć pracę magazynów energii, które mogłyby teoretycznie pomóc w stabilizacji dostaw mocy. Przykładowo: okazuje się, że magazyny nie są w stanie w prosty sposób pokryć luki mocowej. Pracują bowiem zbyt krótko, a poziom ich zapełnienia zależy od dostępności energii ze źródeł odnawialnych. Są więc poniekąd zależne od zależnych od pogody źródeł OZE. Inny przykład to praca morskich farm wiatrowych. Nasz system energetyczny nigdy wcześniej nie współpracował z takim źródłem energii w takiej skali. Jako NCAE staramy się przewidzieć, w jaki sposób wpłyną one np. na rynek energii oraz ceny.

Chcemy być też hubem dokładnych i zweryfikowanych danych, które będą mogły być wykorzystywane do kolejnych analiz. Uczestniczymy także w pracach nad tworzeniem modeli cenowych dla poszczególnych technologii, m.in. dla elektrowni jądrowej. Bardzo duży nacisk kładziemy także na rozwój społeczności energetycznych, które w przyszłości w dużym stopniu będą oddziaływały na rynek energii. To naturalnie tylko parę przykładów i wycinek naszych prac.

Czy wasza praca jest wykorzystywana do opracowania trzech kluczowych dokumentów strategicznych rządu, a więc Krajowego Planu na Rzecz Energii i Klimatu, Programu Polskiej Energetyki Jądrowej i Polityki Energetycznej Polski do 2040 r.?

To są autorskie dokumenty odpowiednich ministerstw, ale cały czas z nimi współpracujemy i jesteśmy w procesie konsultacji oraz wymiany informacji.

Dla stabilności dostaw energii i mocy do jej produkcji kluczowym jest 2030 r., kiedy kilka GW mocy węgla zostanie wyłączonych. Czy z waszych analiz wynika, że jesteśmy bezpieczni, jeśli chodzi o ciągłość i pewność dostaw energii?

Z naszych analiz wynika, że ta pewność dostaw energii może zostać zachowana, ale potrzebujemy kilku pilnych działań, które ograniczą ryzyka. Naszym zadaniem jest opracowanie kilku ścieżek i scenariuszy, w tym tych najbardziej pesymistycznych, i przygotowanie się na nie. Rozwiązaniem do 2030 r. mogą być elektrownie gazowe, które będą działać tylko kilka godzin w ciągu dnia. To tzw. źródła szczytowe, a więc działające w okresie najwyższego zapotrzebowania na moc. Potrzebujemy ich tylko wtedy, gdy np. fotowoltaika przestaje pracować późnym popołudniem. Oczywiście, słowem kluczem, które coraz częściej pojawia się w merytorycznej dyskusji, jest zwiększenie elastyczności systemu – to jest absolutna podstawa. A więc zapewnienie mocy „szczytowych” oraz zwiększenie elastyczności.

Ile potrzebujemy dodatkowej mocy, aby zapewnić pewność dostaw mocy do produkcji energii?

Aby odpowiedzieć na to pytanie, na wstępie musimy rozróżnić moc od samej energii. Energia to zdolność fizyczna (możliwość), techniczna do produkcji energii elektrycznej, a moc to produkt zapotrzebowania w danej chwili. Ilość energii w ciągu dnia bywa w ostatnim roku nadmiarowa w okresach niskiego zapotrzebowania i odpowiednich warunków do pracy OZE. Jednocześnie wraz z wycofywaniem bloków na węgiel kurczy się dyspozycyjna moc, co jest problemem dla pokrycia zapotrzebowania na energię w okresach wysokiego zapotrzebowania i niskiej generacji OZE. To obecnie jeden z największych problemów energetyki.

To ważne rozróżnienie, bo często moc i energia traktowane są – błędnie – jako synonimy. A wracając do luki mocowej do produkcji prądu… Ile potrzebujemy tej mocy?

Mówimy o około 7–8 GW brakującej mocy do 2030 r. Chodzi o zupełnie nowe źródła, które jeszcze nie są planowane i realizowane, nie ma ich w żadnych strategiach i planach rozwoju. To moc potrzebna do zabezpieczenia dostaw w ramach najbardziej pesymistycznego scenariusza. Jako odpowiedzialny ośrodek właśnie taki scenariusz przyjmujemy za podstawowy, aby być gotowym na wszelkie niespodzianki.

Na jakim etapie jako kraj jesteśmy, jeśli chodzi o budowę mocy wspierających pogodozależne źródła energii? Jeszcze kilka lat temu była mowa, że do bilansowania OZE potrzebujemy drugiego, sterowalnego systemu energetycznego, niezależnego od pogody…

Wydaje się, że jesteśmy w połowie drogi. Już samo poznanie zagrożenia i skali tego wyzwania jest dużym postępem. Musimy pamiętać, że jesteśmy jedynym krajem w Europie, który tak szybko i w takiej skali musi zmierzyć się z problemem braku stabilnych mocy do produkcji energii. Nikt wcześniej tego nie robił w takim tempie i skali.

Mówi pan, że do 2030 r. potrzebujemy wybudować lub zabezpieczyć w inny sposób ok. 7–8 GW stabilnej mocy do produkcji energii. Tymczasem elektrownie gazowe, które PSE najchętniej widziałoby w systemie energetycznym, buduje się ok. pięciu lat. Czy zdążymy?

Nie mamy wyjścia. Elektrownie gazowe to stosunkowo „szybkie” źródła, zarówno w zakresie budowy, jak i elastyczności działania. Oczywiście w krajowym miksie energetycznym znajdzie się miejsce dla biogazu, biometanu czy wodoru, choć ten rynek jest cały czas w fazie rozwoju. Musimy się też zabezpieczyć w inny sposób, np. przedłużyć do niezbędnego minimum funkcjonowanie obecnych źródeł, wykorzystać możliwości importu czy okresowej redukcji zapotrzebowania na moc (DSR). W kluczowych momentach to właśnie zmniejszenie zapotrzebowanie na moc ze strony przemysłu może pozwolić na bezpieczną pracę systemu energetycznego. Oczywiście, w dłuższym horyzoncie czasowym wymaga to stworzenia odpowiednich sygnałów cenotwórczych. Dzięki okresowemu zmniejszeniu zapotrzebowania na moc przez przemysł możemy ograniczyć potrzeby dotyczące nowych mocy. Duże możliwości tkwią w ciepłownictwie i budowie elektrociepłowni – produkujących, a następnie magazynujących ciepło i energię. To dla nas szansa na zwiększenie elastyczności, ale ciepłownictwo czekają także duże inwestycje w drodze do zmiany. To szansa na synergię między dwoma sektorami, które w przyszłości będą musiały ze sobą współpracować znacznie bliżej niż obecnie, a ostatecznie staną się jednym rynkiem.

Czy taka skala niepewności to nie jest duże ryzyko z punktu widzenia ciągłości dostaw, a także kształtowania się cen energii?

Musimy zdać sobie sprawę, że rynek energii nie będzie działać w sposób, który znamy obecnie. System energetyczny oparty na stałej, nieprzerwanej pracy elektrowni konwencjonalnych, którymi łatwo sterować, się skończył. Teraz przechodzimy na system dynamiczny, który – po pierwsze – jest o wiele trudniejszy w sterowaniu, po drugie – cały czas się rozwija. To przekłada się też na nieprzewidywalność cen, zmiany w zakresie sygnałów cenotwórczych, decentralizację źródeł i regionalizację bilansowania.

Czy magazyny energii mogą nam rozwiązać ten problem? Jak wynika z procesu certyfikacji do aukcji rynku mocy (system wsparcia) w najbliższych latach mogłyby powstać magazyny o łącznej mocy nawet 16 GW. To realne?

To projekty wpisane do rejestru, a więc takie, które potencjalnie mogłyby stanąć np. do aukcji rynku mocy, ale tylko część z nich w ogóle zdecyduje się na udział w aukcji. Po drugie, budowa wielkoskalowych magazynów energii o znaczeniu systemowym to na dziś rozwiązanie bardzo drogie. Gdyby zdecydować się na takie rozwiązanie, to należałoby stworzyć system wsparcia inwestorów, a to z pewnością przełożyłoby się znacząco na nasze rachunki. Po trzecie, same magazyny energii, nawet te mniejsze, zależą od generacji OZE i mają ograniczoną możliwość elastyczności, a więc nie są w pełni sterowalne jak typowe źródło.

Czyli magazyny energii nie rozwiążą problemu nadwyżek energii?

Rozwiążą problem tylko częściowo. Nie mówię w żadnym sensie, że nie są potrzebne, bo powinny się pojawić w systemie. Mówię tylko, że same magazyny nie rozwiążą wszystkich problemów. Nie rozwiążą na przykład problemu stabilnej dostępności mocy w dłuższych okresach. Obecnie istniejące magazyny mogą działać przez kilka godzin – w zależności do technologii mowa o czterech–sześciu godzinach, a co jakiś czas mamy do czynienia z tzw. suszą pogodową.

Czym ona jest?

To okresy, gdy generacja farm wiatrowych i fotowoltaiki jest bardzo niska, mówiąc w skrócie: wtedy, kiedy mamy pochmurne niebo oraz praktycznie brak wiatru. Może to trwać kilka–kilkanaście dni.

Kiedy ostatnio mieliśmy do czynienia z długotrwałą suszą pogodową?

Na początku listopada tego roku generacja wiatrowa okresami była na poziomie kilkunastu megawatów – to mniej niż 0,2 proc. mocy zainstalowanej farm wiatrowych w Polsce. Generacja fotowoltaiki również była stosunkowo niewielka w związku z zachmurzeniem. Podobne warunki panowały w praktycznie całej Europie, co spowodowało gwałtowny skok cen energii. Ta sytuacja trwała blisko tydzień, ale zdarzają się znacznie dłuższe okresy suszy pogodowej. Tak było na początku 2022 r., kiedy przez 16 dni warunki pogodowe były bardzo niekorzystne dla OZE. Za zaspokojenie zapotrzebowania odpowiadały jednostki konwencjonalne.

Dbając o bezpieczeństwo dostaw, PSE musi kalkulować takie ryzyka i proponować, jak się przed nimi zabezpieczyć. Brak takich bezpieczników grozi poważnymi problemami z dostępnością mocy oraz spowodowałby skokowy wzrost cen związany z niepewnością dostaw.

Te wszystkie działania, o których pan mówi, do 2030 r. mają pozwolić na przejście suchą stopą w oczekiwaniu na energetykę jądrową, która miałaby nam rozwiązać problem stabilnej, sterowalnej i bezemisyjnej dostępnej mocy do produkcji energii…

Jak ośrodek analityczny bazujemy na informacjach płynących od inwestora, czyli w przypadku pierwszej dużej jednostki Polskich Elektrowni Jądrowych. Pierwszy reaktor ma pojawić się po 2035 r. Pamiętajmy także, że duża elektrownia jądrowa działa co do zasady non stop i będzie pracowała na tzw. podstawie zapotrzebowania. Trudno mi jednak odpowiedzieć na pytanie, czy będziemy potrzebować jednej, dwóch, czy trzech elektrowni. Wszystko bowiem zależy od tego, ile będzie mocy w OZE i jak będzie ukształtowany miks energetyczny w danej chwili. Atom w optymalnych warunkach pracuje ze stałą mocą i nie będzie źródłem elastycznym, potrzebnym do zbilansowania OZE. Przyglądamy się oczywiście także małym reaktorom modułowym, ale zakładamy, że mogłyby się one pojawić w Polsce dopiero w perspektywie roku 2035. Kluczem do dokonania transformacji, oprócz oczywiście dekarbonizacji, będzie jednak dywersyfikacja źródeł wytwarzania, zaplanowanie i przeprowadzenie decentralizacji (społeczności energetyczne oraz lokalne obszary bilansowania), zapewnienie takiej elastyczności i wystarczalności systemu, aby był gotowy w każdej chwili pokrywać zapotrzebowanie. Równie istotnym elementem będzie także łączenie rynków, ciepłowniczego, transportowego oraz magazynowania energii, w takich formach, jak wodór, ciepło czy inny produkt. Do tego oczywiście to wszystko w akceptowalnych społecznie kosztach finansowych. Skala wyzwań jest więc naprawdę duża.

Dyrektor Narodowego Centrum Analiz Energetycznych

Dr Artur Kopijkowski-Gożuch

Dr Artur Kopijkowski-Gożuch jest dyrektorem Narodowego Centrum Analiz Energetycznych. Wcześniej pełnił funkcje kierownicze w administracji rządowej, przez wiele lat pracował jako dyrektor zarządzający w Polskich Sieciach Elektroenergetycznych. Doktor nauk ekonomicznych, zajmujący się m.in. analizami ekonomicznymi, rynkiem energii oraz rynkiem kapitałowym.