1. Raport Końcowy
Model Energii
Rozproszonej
w Polsce:
możliwe
zastosowania
oraz analiza
opłacalności.
* Źródło: Internet
Inspiring Solutions Academy
Kamil Łukasz Mateusz
Pruchnik Fidurski Szetela
Szkoła Szkoła
Główna Politechnika Główna
Handlowa Warszawska Handlowa
Finanse Elektrotechnika Ekonomia
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

2. Spis treści
1 Wstęp
2 Przyszłość sektora energetycznego UE
3 Wyzwania energetyczne w Polsce do roku 2030
4 Energetyka Rozproszona
5 Implementacja energetyki rozproszonej – symulacje
6 Model Input-Output
7 Hybrytoza
8 Podsumowanie & Rekomendacje
9 Bibliografia
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

3. Wstęp
Wreszcie, czwartym, ostatnim pomysłem jest
Dwa słowa wstępu o uniezależnienie Polski energetycznie za pomocą
energii z gazu łupkowego.
energetyce i raporcie Jak zostało to zaprezentowane dalej w raporcie,
żadna z tych propozycji nie jest optymalna, gdyż:
Jak wygląda sytuacja w sektorze
energetycznym w Polsce?
• wymaga olbrzymich nakładów inwestycyjnych,
• na skutki rozwiązań należy czekać długi czas.
Polska energetyka cierpi na chroniczne braki
inwestycyjne. Obecne potrzeby inwestycyjne w
W efekcie, ani jedno z czterech podanych
polskim sektorze energetycznym wynoszą ok. 100
pomysłów, nie rozwiązuje zagrożenia w postaci
mld euro do 2030 roku. Z tej kwoty 5 mld euro to
blackoutów w 2016 r.
inwestycje w linie przesyłowe, 20 mld euro w linie
dystrybucyjne, a cała reszta w tworzenie nowych
Zielona droga
mocy produkcyjnych – bazujących zarówno na
źródłach odnawialnych i nieodnawialnych.
Alternatywną drogą, jest wykorzystanie możliwości
płynących z energetyki rozproszonej
Jeżeli Polska będzie miała się wywiązać ze
zaprezentowane w raporcie.
zobowiązań unijnych, to wówczas pierwsze
blackouty pojawią się w 2016 r. To właśnie wtedy
Do zalet tego rozwiązania można zaliczyć:
Polski rząd, zamknie bloki o łącznej mocy 5 tys.
Megawatów (na podstawie wynegocjowanej
• wykorzystanie OZE (czyli redukcja emisji),
derogacji). Te elektrownie miały być zamknięte już
• budowanie niezależności energetycznej kraju od
w 2008 r., jednak udało się to przesunąć w czasie.
eksporterów surowców energetycznych
• niższe nakłady inwestycyjne,
Obecnie rząd szuka rozwiązania, które pozwoli
• szybsze skutki działania.
mu zamknąć bilans energetyczny.
W Wielkiej Brytanii uruchomiono w kwietniu
Media zdominowały informacje o czterech
2010 r. nową strategię energetyczną, na mocy której
wyjściach z tego problemu:
każdy brytyjski dom miałby posiadać własną
instalację energetyczną na dachu.
Pierwszym jest postawienie elektrowni atomowej,
która miałaby uchronić kraj przed przerwami w
Do tej pory udało się uruchomić ok. 200 tys. takich
dostawie prądu.
instalacji. Planowo rząd brytyjski chce mieć 8 mln
takich instalacji, które będą miały moc 40 tys.
Drugim jest budowanie nowych bloków
megawatów (w Polsce całość zainstalowanych mocy
energetycznych tzw. konwencjonalnych czyli
to mniej niż 35 tys. megawatów) i wyprodukują 30
kolejne elektrownie węglowe lub gazowe.
mln MWh.
Trzecim jest import energii z zagranicy (np. z
Ta energia jest niemal pozbawiona strat na przesyle,
krajów wschodnio-europejskich, które produkują
gdyż zasila ona energetycznie głównie dom
tani prąd, gdyż nie obejmują ich takie limity emisji
właściciela instalacji. Nowy sektor wytworzy ok.
CO2 jak Polski).
100 tys. nowych miejsc pracy.
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

4. Wstęp
Misja W oparciu o wcześniejsze analizy oraz symulacje,
zaprezentowany został również koncepcyjny
Celem poniższego raportu, jest dokonanie analizy projekt urządzenia pt. Hybrytoza, czyli proste
opłacalności uruchomienia podobnego rozwiązania rozwiązanie technologiczne, za pomocą którego
jak brytyjskiego w Polsce. Wierzymy, że w Polsce każde gospodarstwo w Polsce może wykorzystywać
drzemie olbrzymi, niewykorzystany potencjał energię rozproszoną.
energetyczny.
Ostatnią częścią raportu jest podsumowanie całej
Konstrukcja raportu analizy oraz wypisanie rekomendacji. Mamy
nadzieję, że raport został napisany w przejrzysty
Raport rozpoczyna się od przedstawienia sposób i rzuca nowe światło na wyzwania
obecnej sytuacji energetycznej w UE. energetyczne Polski jak i prezentuje nowoczesne
Przytoczone są najważniejsze decyzje wspólnoty rozwiązanie problemu.
dotyczące przyszłości sektora energetycznego oraz
kierunki rozwoju. „Energiczni”
W kolejnej części, zaprezentowana jest dzisiejsza Nasz zespół składa się z trzech osób, studiujących
kondycja sektora energetycznego w Polsce. różne kierunki. Posiadamy inne bagaże
Wypunktowane są wyzwania oraz zagrożenia dla doświadczenia zarówno akademickiego (w skład
polskiej energetyki oraz realny wpływ przepisów zespołu wchodzi student ekonomii, energetyki oraz
unijnych. Podana jest również prognoza dot. ceny finansów) jak i zawodowe.
za prąd elektryczny.
To właśnie ten mix różnych doświadczeń oraz
Po tych dwóch częściach opisujących sytuacje z perspektyw skutkował stworzeniem strategii
makroekonomicznego punktu widzenia, MIX’u, zaprezentowanej w raporcie.
przybliżona zostaje idea energetyki rozproszonej.
Następnie szczegółowo zostanie opisana strategia Kamil Pruchnik
MIX’u energetycznego, polegającego na użyciu (kamilpruchnik@gmail.com)
modelu energetyki rozproszonej (MER).
Zaprezentowane są szczegółowe rozwiązania Łukasz Fidurski
technologiczne hybrydy energetycznej dla (fidurskilukasz@gmail.com)
gospodarstw domowych. Ta część została
zakończona symulacją skutków implementacji Mateusz Szetela
strategii MIX’u energetycznego dla trzech (matszetela@gmail.com)
podstawowych scenariuszy (optymistyczny,
realistyczny oraz psymistyczny).
Na podstawie wyników symulacji uruchomienia
strategii MIX’u w Polsce zaprognozowany został
wpływ tej strategii na całość gospodarki do
2020 r. za pomocą modelu Input-Output (symulacja
również przeprowadzona w 3 scenariuszach).
* Źródło: Internet
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

5. Przyszłość sektora
energetycznego UE
Pakiet 3x20
Zmiany w sektorze
Na szczycie Rady Europejskiej 8-9 marca 2007
energetycznym UE przyjęto Plan Działań integrujący politykę
klimatyczną i energetyczną UE, aby ograniczyć
wzrost średniej globalnej temperatury oraz
Ogólna charakterystyka sektora
zmniejszyć zagrożenie wzrostem cen i ograniczoną
dostępnością ropy i gazu. Do najważniejszy ustaleń
Kraje UE są w 50% zależne od importu surowców
zaliczyć należy:
energetycznych. W 2030 roku zależność ta może
wzrosnąć nawet do 70% za sprawą ciągłego
wzrostu zapotrzebowania na energię (przy braku
inwestycji w niezależne moce energetyczne w UE).
-20% Zmniejszenie emisji
gazów cieplarnianych
do 2020 co najmniej o
20% w porównaniu do
Dlatego obecna struktura europejskiego sektora 1990
energetycznego ulegnie w kolejnych latach
przekształceniom w wyniku budowy wspólnego
rynku energii UE. Głównym celem jest wzrost
konkurencji i bezpieczeństwa.
-20% Racjonalizacja
wykorzystania energii
oraz w konsekwencji
ograniczenie jej zużycia
Do najważniejszych ustaleń unijnych zaliczyć należy o 20%
„Pakiet 3x20”, „Mapę 2050” oraz ustalenia
dotyczące powstania wspólnego rynku
energetycznego w UE do 2015 roku. -20% Powiększenie udziału
energii produkowanej z
OZE do 20%
Budowa wspólnego rynku UE całkowitego użycia
energii średnio w UE
w 2020
Od 2015 roku żaden kraj nie może być izolowany
od europejskiej sieci przesyłu gazu i elektryczności.
Prognozowanym skutkiem implementacji „Pakietu
Podstawą bezpieczeństwa energetycznego UE
3x20” w skali całej UE jest:
stanowić będą nowe trasy przesyłu, interkonektory
oraz alternatywne surowce, źródła i trasy dostaw.
• Zmniejszenie o 600-900 milionów ton emisji
KE oszacowała potrzeby zainwestowania w sieci
gazów cieplarnianych,
przesyłowe w UE na 200 mld euro do 2020 roku.
• Utworzenia dodatkowych 530 000
Ciężar największych wydatków spadnie na firmy
pełnoetatowych miejsc pracy,
energetyczne. Stworzenie wewnętrznego rynku
energii może doprowadzić do obniżenia cen energii
• Oszczędności 200 Mtoe (równowartość 55 mld
elektrycznej oraz podniesienia jakości
EUR) dla gospodarki europejskiej dzięki
świadczonych usług.
zmniejszeniu importu energii do UE,
Przede wszystkim jednak zmiany te mają pośrednio
• Spadek kosztów pozyskania energii z systemów
doprowadzić do uzyskanie niezależności
fotowoltaicznych, technologii słonecznych oraz
energetycznej UE.
energii pływów i fal
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

6. Przyszłość sektora
energetycznego UE
Nowo zainstalowane oraz wyłączane moce
Europa stawia na (MW, łącznie 35,468)
energię odnawialną 21000
Nowe inwestycje New Capacity Decommissioned
Z uwagi na prowadzoną politykę europejski sektor 9718
9616
energetyki odchodzi od energii ze źródeł
konwencjonalnych w kierunku OZE. Powyższą
tezę potwierdzają dane za 2011rok. Pod względem
zainstalowanej mocy wytwórczej aż 30GW (70%) 2147
0 700 606 472 331 234 690 32 9 5
pochodziło ze źródeł odnawialnych.
-22 -60
-834 -215 -840-1147
W tym dominującym źródłem jest fotowoltaika z
łączną mocą zainstalowaną w 2011 wynoszącą
21GW. Stanowiło to aż 47% całkowitej mocy -6253
zainstalowanej. Na drugim miejscu, są elektrownie
PV
Gas
Wind
Coal
Fuel Oil
Large Hydro
CSP
Nuclear
Waste
Geothermal
Small Hydro
Ocean
Biomass
gazowe 21,6% (9,72 GW) oraz elektrownie
wiatrowe 21,4% (9,61 GW).
Udział nowopowstałych bloków W 2000 r. moc nowo zainstalowanych źródeł
energetycznych odnawialnych wynosiła 3,5GW, a w ciągu 11 lat ich
moc zwiększyła się dziesięciokrotnie (32GW).
Także całkowity udział źródeł odnawialnych
1% 1% 2%
5% Nuclear zwiększył się z 20,7% w 2000 r. do 23,3% w
1% 2011 r. Już teraz można powiedzieć, że
Large Hydro
fotowoltaika przeżywa ogromny rozwój w Europie.
Fuel Oil
Coal W 2011 znacznie zmniejszyła się moc elektrowni
21%
47% CSP atomowych (o 6,3GW). Podobnie stało się z
Wind elektrowniami na olej. Przybyło jednak mocy
wytwarzanych w tradycyjnych elektrowniach
Gas
węglowych.
22% PV
Znacząco wzrósł udział fotowoltaiki w mix’ie
energetycznym, z praktycznie nieistniejącego w
2000 roku (188MW) do 5% ogólnej mocy w UE w
Zdecydowana przewaga, bo aż 96% mocy
2011 roku (46,3 GW). Przy tak szybkim wzroście
zainstalowanej źródeł energii odnawialnych
udziału energetyki odnawialnej, możliwe stanie się
powstało w systemach fotowoltaicznych
zredukowanie emisji CO2, poprzez stopniowe
wiatrowych i gazowych. Pokazuje to, że właśnie te
zastępowanie konwencjonalnych źródeł energii
technologie cechują się największą opłacalnością i
źródłami odnawialnymi (głównie PV i wiatr).
możliwościami rozwoju.
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

7. Przyszłość sektora
energetycznego UE
Widać, że w XXI wieku energia będzie pochodzić
Mix Energetyczny EU 2000 w coraz większej części ze źródeł odnawialnych.
Warto o tym pomyśleć w chwili, gdy w Polsce
1%
1% 2% powstają plany budowy elektrowni atomowych czy
0% opalanych biomasą.
Fuel Oil
12%
Gas Niemcy prekursorem zmian
Nuclear
Po katastrofie w japońskiej elektrowni jądrowej
28% Coal
16% Fukushima w 2011 roku, rząd Angeli Merkel
PV dokonał zwrotu w swej polityce energetycznej,
Biomass zapowiadając stopniowe wyłączenie 17 elektrowni
22% Small Hydro atomowych do 2022 roku oraz szybszy rozwój
Wind energetyki opartej na źródłach odnawialnych.
Obecnie (2012) udział energii atomowej w bilansie
Przyrost mocy od 2000 roku nastąpił w produkcji energii elektrycznej w Niemczech to ok.
elektrowniach gazowych (116GW), wiatrowych 26%. Jednocześnie, OZE w 2010 dostarczyły w
(84,2 GW) i fotowoltaicznych (47,7 GW). Z kolei tym kraju ok. 17% energii elektrycznej.
widać znaczny spadek w elektrowniach nuklearnych
(14,2 GW) i węglowych (10,3 GW). Inne źródła Plany przestawienia się na energię odnawialną,
nieznacznie się rozwinęły, jednak pozostają daleko nazwane "rewolucją" bądź "przełomem"
za energią słoneczną i wiatrową. energetycznym (niem. Energiewende), są jednym z
najważniejszych zamierzeń Niemiec na najbliższe
Mix Energetyczny EU 2011 dziesięciolecia.
Do końca roku Niemcy chcą również wypracować
plan budowy 4 tys. km nowych sieci przesyłowych.
1%
Fuel Oil
Zamierzenia dotyczące rozbudowy sieci mają się
1% 6%
10% zazębiać z planami budowy nowych elektrowni.
Gas
Łącznie, koszty rozbudowy infrastruktury
5% Nuclear szacowane są na ponad 150 mld euro w najbliższej
23%
Coal dekadzie.
PV
Biomass
26%
Small Hydro
14%
Wind
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

8. Wyzwania energetyczne w
Polsce do roku 2030
Energetyka w Polsce a w UE
Energetyczna
Polska jest szóstym największym producentem
rewolucja energii elektrycznej w UE (patrz tabela poniżej).
Historia energetyki w Polsce Państwa UE produkujące najwięcej energii
elektrycznej w 2008 roku (wolumen - TWh)
Opisane w poprzedni rozdziale zmiany w UE mogą 639,1
574,4
istotnie wpłynąć na strukturę rynku energii w
Polsce. Do tej pory konsolidacja polskiego sektora 390
317,9 310,1
energetycznego przebiegała ze znacznym 154,6 149,3
opóźnieniem w stosunku do krajów Europy
Zachodniej.
W latach 90tych doprowadzono do pierwszej
rewolucji energetycznej w Polsce. W jej wyniku
miał miejsce początek funkcjonowania
konkurencyjności rynku energii elektrycznej.
W porównaniu z UE Polski rynek charakteryzuje
Dokonano podziału rynku na sektory: wytwarzania,
się dwoma różnicami. Po pierwsze, w porównaniu
przesyłu, dystrybucji i obrotu. Uruchomiono
do np. Francji czy Niemiec, Polska na niespotykaną
również liberalizację rynku i procesy
skalę uzależniona jest od jednego surowca – węgla,
prywatyzacyjne.
z którego produkujemy 90% energii. Według
obecnych szacunków, uzależnienie od tego surowca
Drugą rewolucję rozpoczęto wraz z nowym
będzie maleć, jednak nadal w 2030 roku energie
stuleciem i dotyczyła programu dla
pozyskiwana z węgla będzie stanowić ponad 50%
elektroenergetyki. To właśnie wówczas
całej produkowanej energii (patrz poniżej).
uruchomiono procesy konsolidacyjne i powstanie
zintegrowanych pionowo przedsiębiorstw
energetycznych. Prognozy produkcji energii elektrycznej
według paliw
Przyczyną konsolidacji było zwiększenie potencjału Odpady
inwestycyjnego podmiotów. Decyzje te były podjęte 200 TwH
z około dziesięcioletnim opóźnieniem w stosunku Energia
do innych krajów UE. odnawialna
150 Paliwo jądrowe
Trzecią rewolucję energetyczną w Polsce
uruchomią „Pakiet 3x20” oraz „Mapa 2050”, które Produkty
100 naftowe
narzucają ambitne wymagania dla całego sektora.
Gaz ziemny
Otwartą kwestią zostaje kierunek i sposób 50 Węgiel
Wębiel brunatny
spełnienia wymagań prawnych – czy to za pomocą Brunatny
energetyki atomowej, konwencjonalnej (węgiel oraz Węgiel
gaz) czy OZE. 0 kamienny
2006 2010 2015 2020 2025 2030
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

9. Wyzwania energetyczne w
Polsce do roku 2030
Drugą jest izolacja energetyczna kraju od UE. Wartość wskaźnika poniżej 0,10 wskazuje na brak
W porównaniu do Niemiec czy Francji, Polska jest koncentracji, od 0,10 do 0,18 wskazuje na
„samotną wyspą” . Całkowite zdolności połączeń z umiarkowanie wysoką koncentrację, zaś powyżej
Niemcami, Czechami oraz Słowacją nie 0,18 wskazuje na bardzo wysoką koncentrację.
przekraczają 10 proc. mocy zainstalowanych w
krajowym systemie energetycznym. W Polsce wartość wskaźnika HH wynosi 0,21, co
oznacza bardzo wysoką koncentrację.
Konkurencja na rynku energetycznym
Kluczowe przyczyny braku konkurencyjności
Zdaniem URE Polski sektor energetyczny wciąż nie polskiego rynku to:
spełnia wymogów rynku konkurencyjnego.
Obecnie ponad 40% produkowanej energii jest • Brak precyzyjnych kryteriów uznawania
przez PGE (patrz tabela poniżej). zawartych kontraktów na dostawę energii
Najwięksi producenci energii w Polce elektrycznej za możliwe do wykonania biorąc
Udział w rynku w 2009 r. pod uwagę warunki techniczne,
40% • Brak mechanizmu umożliwiającego
przekazywanie informacji o obowiązującej cenie,
15% 12% 12%
8% 7% 4% która byłaby wyznacznikiem dla zawieranych
2%
umów na rynku.
Polska a „Pakiet 3x20”
Polsce udało się wynegocjować nieco lżejsze
Statystyki dotyczące sprzedaży energii również wymagania dotyczące pakietu 3x20%. Redukcja
sugerują, iż sektor energetyczny w Polsce jest daleki gazów cieplarnianych ma wynieść 15% w
od wolnorynkowego. Trzech największych graczy z porównaniu do 20% dla pozostałych krajów
udziałem przeszło 70% ma znaczący wpływ na europejskich (patrz tabela na kolejnej stronie).
kształtowanie się ceny energii.
Obniżenie emisji CO2 o 15% w porównaniu do
Koncentracja sprzedaży energii 1990 roku oznacza redukcję emisji o 60 mln ton
CO2. Zwiększenie efektywności energetycznie
oznacza oszczędności w wysokości 96 TWh.
Współczynnik HH 0.21
Udział 3 największych podmiotów w Z kolei inwestycje w OZE do uzyskania progu 20%
71% całkowitej energii elektrycznej produkowanej
sprzedaży
oznaczają inwestycje w nowe moce energetyczne o
Wskaźnik Herfindahla-Hirschmana (HH) jest sile 180 TWH.
najczęściej stosowaną miarą koncentracji na rynku
energii elektrycznej. Definiowany jest on Mimo wszystko, uruchomienie pakietu będzie
jako suma kwadratów udziałów rynkowych. miało silny negatywny skutek na wzrost
Wskaźnik ów przyjmuje wartości z przedziału gospodarczy oraz sam sektor energetyczny
(1/n;1), przy czym im wyższa jego wartość, tym spowodowany skokowym wzrostem ceny za energię
silniejsza koncentracja. elektryczną.
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

10. Wyzwania energetyczne w
Polsce do roku 2030
wiatrowych. Katowicki koncern Tauron planuje
-20% Zmniejszenie emisji gazów
cieplarnianych do 2020 w
porównaniu do 1990 o
do 2016 roku wyłączenia w sumie aż 1770 MW
15% mocy w swoich elektrowniach. Dziura w bilansie
energetyczny spowoduje blackouty na krajową skalę.
60 mln ton CO2 Polski rząd zobowiązał się przy wynegocjowanej
derogacji, że zamknie bloki o łącznej mocy 5 tys.
-20% Racjonalizacja
wykorzystania energii oraz
w konsekwencji
megawatów. Te elektrownie miały być zamknięte
już w 2008 r., jednak udało się to przesunąć w
ograniczenie zużycia o czasie.
20%
96 TWh Jak wspomniano wcześniej, tej energii nie można
pozyskać importując ją z zagranicy – system
-20% Powiększenie udziału
energii produkowanej z
OZE do 20% całkowitego
przesyłowy w Polsce jest ograniczony i nie
„podłączony” z resztą EU tak aby zagwarantować
użycia energii średnio w zbudowanie na czas „mostu energetycznego”.
UE w 2020 Wprawdzie, obecnie toczone są prace na takim
180 TWh połączeniem z Litwa (projekt ma pochłonąć prawie
3 mld PLN) i być ukończony przed 2016 rokiem.
Propozycje KE będą skutkować spadkiem popytu Jednak konieczne jest szukanie rozwiązania, które
na energię elektryczną, podniosą również ryzyko umożliwi zamknąć bilans energetyczny oraz
inwestycyjne oraz regulacyjne. Najprawdopodobniej utrzymać względną niezależność energetyczna od
doprowadzą do konsolidacji sektora w skali UE zewnętrznych dostawców.
której beneficjentami będą przede wszystkim
europejscy potentaci (z Francji i Niemiec). Nie uda się również zamknąć bilansu poprzez
inwestycje w nowe bloki węglowe – budowa takich
Wyzwania energetyczne – blackouty w 2016 zajmuje około 5 lat .W Polsce brakuje również
obecnie podmiotów, które miałyby możliwości
Według wyliczeń Rady Narodowego Programu finansowe oraz budowlane na stworzenie nowych
Redukcji Emisji 40% bloków energetycznych ma bloków węglowych. Ponadto, kolejne elektrownie
ponad 40 lat. Stopa dekapitalizacji polskich węglowe to zwiększanie emisji CO2 oraz płacenie
elektrowni wynosi ponad 70%. W ciągu ostatnich wysokich kar Unii Europejskiej.
20 latach nie dokonano niezbędnych inwestycji w
infrastrukturę energetyczną. W przypadku budowy elektrowni atomowej -
technicznie możliwe jest uruchomienie takiej
W 2016 roku Polsce zabraknie od 2 000 MW do elektrowni pod koniec 2024 r. Jest to prawie 10 lat
6 000 MW. Przykładowo, do 2015 roku PGE po tym, gdy w Polsce pojawią się przerwy w
wyłączy kilka bloków, w tym 205 MW dostawie prądu, dlatego energia jądrowa nie
w Elektrowni Dolna Odra oraz 412 MW rozwiąże problemów energetycznych na najbliższe
w Turowie. Do tego czasu nie ruszy jeszcze żaden 4 lata. Dodatkowo w celu oceny, czy faktycznie ona
z planowanych nowych dużych bloków powstanie, należy dokonać analizy nie tylko
energetycznych. PGE liczy więc, że uda jej się technologicznej, społecznej czy politycznej, ale
pozyskać 1000 MW z lądowych elektrowni przede wszystkim biznesowej. Polskiego rządu nie
stać na sfinansowanie tak drogiego przedsięwzięcia.
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

11. Wyzwania energetyczne w
Polsce do roku 2030
Jeżeli prywatni inwestorzy stwierdzą, że Wzrost cen energii elektrycznej
uruchomienie takiej siłowni jest nieopłacalne,
wówczas energetyki jądrowej w Polsce po prostu Ceny energii elektrycznej w Polsce są jednymi z
nie będzie. najwyższych w Europie (22,03 euro/kWh).
Droższy prąd jest tylko na Węgrzech (24,26
Polski plan Marshalla dla sektora euro/kWh). Najtańszy prąd jest w Grecji, Finlandii
energetycznego i Francji. Polacy za kwartalne zużycie płacą 12
złotych więcej niż Niemiec i 24 złote więcej niż
Rada Narodowego Programu Redukcji Emisji Czech. Na wysokie ceny prądu w Polsce wpływa
podała, iż potrzeby inwestycyjne w Polsce wynoszą najwyższy podatek od cen energii elektrycznej w
przeszło 100 mld euro. Szczegółowy podział kwot regionie (22%) najniższy jest na Łotwie (9%).
jest zaprezentowany poniżej:
Opodatkowanie energii w Polsce i regionie [%]
Potrzeby inwestycyjne
22
17 17 16 17
Nowe linie przesyłowe 5 mld EUR
9
Linie dystrybucyjne 20 mld EUR
Inwestycje w nowe moce
75 mld EUR Czechy Litwa Łotwa Polska Słowacja Węgry
produkcyjne
Mimo, że odbiorcy w Polsce płacą za energię więcej
Polski sektor jest zbyt mały aby w normalny sposób niż konsumenci w innych państwach UE, dalszy
(budując duże nowe bloki) sprostać wyzwaniom wzrost cen jest nieunikniony. Wzrost będzie
inwestycyjnym. Jednocześnie, z powodu: wynikiem kilku składowych.
• Małej liczba faktycznych dostawców energii Pierwszą będą wzrastające ceny surowców
(oligopolistyczny rynek), energetycznych na świecie. Do 2030 planowany
wzrost cen węgla wyniesie 35% (wariant
• Unikatowego, homogenicznego produktu, optymistyczny) Od 2020 ceny węgla zaczną
gwałtownie rosnąć z powodu niekontrolowanego
• Silnych bariery wejścia na rynek (np. polityczne, wzrostu popytu na energię w skali globalnej
prawne, finansowe), (wariant pesymistyczny). Możliwe skoki cenowe
węgla takie jak ropy w latach 70’tych.
• Wysokiego opodatkowania sektora,
Drugą składową jest wzrost cen emisji CO2
• Regulowanej ceny energii dla odbiorców narzucony przez UE. Obecnie cena uprawnień
indywidualnych. kosztuje 10,6 zł. Ponieważ w ramach polityki UE
emisja CO2 ma być zmniejszona o 20% do
Szanse na znalezienie inwestora strategicznego lub 2020 ilość uprawnień ma spadać o 1,74% rocznie
branżowego, który przyjmie na swoje braki potężne od 2013 do 2020. Szacowany wzrost ceny energii z
obciążenie inwestycyjne, są małe. powodu zakupu uprawnień wynosi ok. 57%.
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

12. Wyzwania energetyczne w
Polsce do roku 2030
Trzecią są koszty inwestycyjne w nowe bloki Zdefiniowanie całości problemu
energetyczne. Odbiją się one na cenie energii –
inwestorzy branżowi, licząc na zwrot z inwestycji, Polska potrzebuje rozwiązania, które nie tylko
będą dążyć do poniesienia ceny za prąd. Szacuje się, pozwoli na chwilowe zaspokojenie potrzeb budżetu
iż oznaczać to będzie wzrost o ok. 20% ceny energetycznego w 2016 roku. Idealne rozwiązanie
elektrycznej. zrealizuje cele zaprezentowane poniżej:
Ostatnią składową wzrostu ceny elektrycznej Zmniejszy emisję CO2
jest uwolnienie tej ceny. URE nadal reguluje
ceny energii. Obecnie ustawiona maksymalna
1 (spełni wymagania UE w
ramach „Pakietu 3x20”)
cena powoduje straty dla firm energetycznych
(PGE 400m, Tauron 160m, Enea 160m, Energa
Zapewni większą niezależność
200m zł). Rekompensują straty podnosząc ceny
energetyczną od dostaw
dla firm (w 2009 o 100%). 2 eksporterów surowców
Punkty prognozowanych „szoków” cenowych energetycznych
energii elektrycznej
Zminimalizuje efekt
Cena
???zł
1 MWh
+???% 3 podnoszenia ceny za energię
+???% elektryczną
260 /360 zł
1 MWh
Zwiększy do 20% udział OZE
4 w całkowitej produkcji energii
elektrycznej
200 zł
1 MWh +30/80%
Jest szybkie do
Czas
5 wyegzekwowania
(czas realizacji szybszy niż 5 lat)
2011 2013 2016 2020/22
Zwiększy konkurencję na rynku
W 2011 roku cena kształtowała się na poziomie energii wśród producentów i
200 zł za 1 MWh.
6 dostawców (pośrednio
Od 2013 dojdzie do „uwolnienia” licencji emisji powodując wzrost jakości usług
CO2 co spowoduje wzrost kosztów wytwarzania oraz spadek cen)
energii z wykorzystania węgla. przyjęcie obecnych
interpretacji UE będzie oznaczało wzrost prądu w
2013 r. o ok. 60-150 zł ( 30-80%) za
megawatogodzinę, zależnie od tego ile będą
kosztować uprawnienia.
Od roku 2016 konieczne będzie wdrożenie
zaostrzonych standardów emisji SO2 i NOx dla
dużych źródeł spalania co również podniesie cenę.
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

13. Energetyka Rozproszona
elektroenergetycznego. Zależnie od mocy źródła
Czym jest energetyka rozproszonego, dobierane jest jego przyłączenie do
sieci o odpowiednim napięciu znamionowym.
rozproszona? Jest to związane choćby ze zdolnościami
przesyłowymi istniejących linii oraz
zapotrzebowaniem mocy u odbiorców.
Idea energetyki rozproszonej
Poglądowa idea modelu energetyki rozproszonej
Energetyka rozproszona (inaczej kogeneracja
jest zaprezentowana poniżej.
rozproszona) to skojarzone wytwarzanie energii
elektrycznej i cieplnej w układach położonych w
bezpośrednim sąsiedztwie odbiorców energii. Poglądowa ilustracja modelu energetyki
Jest przeciwieństwem systemu zaopatrzenia w rozproszonej
energię cieplną i elektryczną z jednej centralnej
elektrociepłowni.
Zaletą kogeneracji rozproszonej jest uniknięcie
kosztów rozbudowy sieci cieplnej i związanych z
eksploatacją tej sieci strat ciepła. Kogeneracja
rozproszona umożliwia zaopatrzenie w energię z
wielu źródeł, w mniejszym stopniu wpływa
negatywnie na środowisko, a także zwiększa
bezpieczeństwo dostaw energii elektrycznej i
cieplnej.
Źródła energii
Rozproszone źródła energii (distributed generation) * Źródło: Internet
mogą istotnie podnieść poziom bezpieczeństwa
W celu minimalizacji niekorzystnych zmian
energetycznego, zwłaszcza lokalnego i
spowodowanych wprowadzeniem do sieci źródła
regionalnego. Mogą one współpracować ze
rozproszonego stosuje się podłączenie do węzła
scentralizowanymi systemami energetycznymi:
sieciowego oraz w przypadku źródła
rozproszonego o znacznej mocy wykorzystuje się
• sieciami gazowymi,
dodatkowe systemy sterowania oraz zabezpieczania.
• systemem elektroenergetycznym
(źródła energii elektrycznej).
Choć wiąże się to z pewnymi kosztami, źródła
rozproszone poprawiają bilans energetyczny,
W literaturze wyróżniamy także pojęcie rozsianych
wpływają na zmniejszenie strat przesyłowych oraz
źródeł energii (dispersed generation), które pracują
zmniejszają straty i odchylenie napięcia. Istotne jest
autonomicznie na potrzeby zbioru odbiorców (sieci
także, aby moc źródeł energii elektrycznej była
lokalnych) bez połączenia z systemem
dopasowana do mocy pobieranej przez odbiorców,
energetycznym.
z uwagi na zmienność strumieni energii
uzyskiwanych np. z OZE. Źródła rozsiane mogą
Rozproszone źródła energii są przyłączane do sieci
natomiast pracować bez przyłączania do sieci.
wchodzących w skład systemu
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

14. Energetyka Rozproszona
Rozwój źródeł rozproszonych Mikrosieci
Głównymi czynnikami odpowiedzialnymi z rozwój W ramach kogeneracji rozproszonej pojawia się
źródeł rozproszonych oraz rozsianych są: także pojęcie mikrosieci (Microgrid) - jest to
zlokalizowana w danym miejscu sieć urządzeń
• obawy związane z koszami zewnętrznymi produkujących i przechowujących energię
eksploatacji tradycyjnych elektrowni, szczególnie elektryczną, które w normalnych warunkach są
kwestie środowiskowe, składnikami tradycyjnej scentralizowanej sieci.
• starzejące się, niszczejące bloki elektrowni o Jednak w przypadku mikrosieci, punkt wspólny z
coraz mniejszych zdolnościach produkcyjnych, siecią tradycyjną nie występuje (mówimy o
autonomii mikrosieci). Mikrosieci pracują głównie
• coraz wyższe ceny energii, duża złożoność i w technologiach niskonapięciowych. Z punktu
wysokość kosztów ogólnego nadzoru nad widzenia operatora sieci, podłączone mikrosieci
systemem energetycznym, pomiar oraz sposób mogą być kontrolowane tak, jakby były
naliczania opłat, oddzielnymi podmiotami. W skład mikrosieci
mogą wchodzić ogniwa paliwowe, wiatrowe,
• korzyści skali wynikające z produkcji dużej liczby słoneczne, lub inne źródła energii.
małych urządzeń, większe niż w przypadku
budowy dużych bloków elektrowni. Zdywersyfikowane źródła wytwórcze oraz
autonomiczność mikrosieci może zapewniać
Chociaż wyprodukowanie 1 kW energii za niezawodne zasilanie w energię elektryczną.
pośrednictwem źródeł energetyki odnawialnej jest Ciepło, które jest produktem ubocznym źródeł
niekiedy wyższe niż w przypadku źródeł wytwórczych, takich jak mikroturbiny, może być
konwencjonalnych, wyliczenie te nie uwzględniają wykorzystane do lokalnego ogrzewania , co daje
kosztów zewnętrznych. elastyczny wybór pomiędzy zapotrzebowaniem na
ciepło i energię elektrycznej.
Rozwój źródeł rozproszonych napędza rozwój
sensu stricte, któremu towarzyszy wzrost popytu na
takie technologie, a także pozytywne aspekty
związane z ekonomią skali, co więcej zwiększa
konkurencję oraz umożliwia bardziej elastyczne
finansowanie. W przyszłości zapewni odpowiednią
dywersyfikację, oraz duży udział „zielonej” energii.
Źródła rozproszone zmniejszają straty związane z
przesyłem energii, w krańcowym przypadku źródło
znajduje się w tym samym budynku co odbiorniki.
Zmniejsza tym samym konieczność rozbudowy
infrastruktury przesyłowej. Obecnie urządzenia
wykorzystywane w ramach źródeł energii
rozproszonej charakteryzują się wysoką
sprawnością, niską emisją CO2 (lub jej całkowitym
brakiem) oraz niskimi kosztami związanymi.
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

15. Implementacja energetyki
rozproszonej – symulacje
Schemat działania kolektorów słonecznych
Mix energetyczny –
analiza rozwiązania
Wstęp do MIX'u energetycznego
Tak jak wspomniano wcześniej, sektor
energetyczny w Polsce musi zmierzyć się z kilkoma
wyzwaniami. Do najważniejszych zaliczyć należy:
• Przeciwdziałanie potencjalnym blackoutom w 2016
roku (uruchomienie mocy w wysokości tys.
Megawatów),
• Ograniczenie emisji CO2 o 15% w stosunku do
roku 1990 (redukcja emisji o 60 mln ton CO2 do
2020),
* Źródło: Internet
• Zwiększenie udziału OZE w wytwarzaniu energii
W jaki sposób działają kolektory słoneczne?
elektrycznej (dodatkowe 180 TWh do 2020).
Konwersja fototermiczna polega na bezpośredniej
Proponowane przez nas rozwiązanie MIX'u
zamianie energii słonecznej, która zasila dany
energetycznego oparte jest o hybrydową instalację
wymiennik ciepła - na energię cieplną. Metalowa
przydomową bazującą na ogniwach
powierzchnia kolektora nagrzewa się od promieni
fotowoltaicznych, kolektorach słonecznych oraz
słonecznych. Przez rurki przepływa płyn, który
miniturbinach wiatrowych. Jest on modelowym
chłodzi metal jednocześnie się nagrzewając.
przykładem zastosowania energii rozproszonej na
Najczęściej stosowany jest płyn niezamarzający, w
masową skalę.
przeciwnym wypadku konieczne byłoby
opróżnianie instalacji z wody przed nadejściem
Opis MIX'u energetycznego zaczynamy od
zimy. Gorąca woda płynie do zbiornika, w którym
przedstawienia wykorzystanych technologii.
magazynowane jest ciepło (zasobnika ciepła).
Następnie analizujemy jego zastosowanie w trzech
wariantach i porównujemy uzyskane wyniki z
Wewnątrz zbiornika znajduje się wężownica służąca
założonymi celami.
do podgrzania wody użytkowej. Magazynowanie
ciepła w zbiorniku umożliwia jednocześnie
Wykorzystane technologie w MIX'ie
produkcję ciepłej wody użytkowej w pochmurny
dzień. Ten sam zasobnik ciepła może być
Kolektory słoneczne - pobierają one energię
wykorzystany również do podgrzania wody w
słoneczną z promieniowania bezpośredniego,
obiegu centralnego ogrzewania. Jest on
odbitego i rozproszonego, wykorzystując konwersję
najważniejszym elementem całego układu. Musi
fototermiczną. Optymalnie ustawione wykazują
być doskonale zaizolowany, by temperatura wody
95% sprawność w przekazywaniu zmagazynowanej
wewnątrz się nie obniżała.
energii do ogrzewania wody.
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

16. Implementacja energetyki
rozproszonej – symulacje
Przykładem zastosowania kolektorów w praktyce są pojawienie się różnicy potencjałów, czyli napięcia
tzw. prysznice słoneczne. Urządzenia te nagrzewają elektrycznego.
25 litrów wody do temperatury nawet 90°C co
pozwala na wyprodukowanie około 60 litrów wody Obecnie na świecie, a także w Europie
o temperaturze 36°C. Posiadają wbudowany zawór ,obserwujemy dynamiczny wzrost tego właśnie
termostatyczny, który zapewnia stałą temperaturę sektora. W samej tylko UE w 2011 zainstalowano
wody. Jednocześnie, zabezpiecza on przed ogniwa fotowoltaiczne o łącznej mocy ponad 21
poparzeniem gorącą wodą. Urządzenie waży ok. GW, (wzrost o niemal 42% względem roku
26 kg. i podłącza się wężem ogrodowym. poprzedniego), a ilość energii wyprodukowanej to
44,8 TWh. Zgodnie w wyliczeniami Photon
Ogniwa fotowoltaiczne – są to elementy International Magazine, cena ogniw
półprzewodnikowe, w których następuje przemiana monokrystalicznych spadła z 1,44 Euro/Wat mocy
(konwersja) energii promieniowania słonecznego w zainstalowanej do 0,82 E/W, czyli o 43,1 %, cena
energię elektryczną w wyniku zjawiska ogniw polikrystalicznych spadła natomiast o 44,9%
fotowoltaicznego. z poziomu 1,47 E/W do 0,81 E/W.
Schemat działania ogniw fotowoltaicznych
Energia słoneczna - czy warto?
Obie wcześniej podane technologie (czyli kolektory
słoneczne oraz ogniwa fotowoltaiczne)
wykorzystują energię słoneczną. Obecnie,
usłonecznienie roczne w Polsce (czyli średnia
roczna ilość godzin, podczas której promienie
słoneczne padają bezpośrednio na powierzchnię
Ziemi) wynosi koło 18%, czyli 1600 godzin.
Mapa usłonecznienia Polski
* Źródło: Internet
W jaki sposób działają ogniwa fotowoltaiczne ?
Zjawisko fotowoltaiczne polega na wykorzystaniu
półprzewodnikowego złącza typu p-n, w którym
* Źródło: Internet
pod wpływem fotonów o energii większej, niż
szerokość przerwy energetycznej półprzewodnika, Jednocześnie, nasłonecznienie w Polsce (czyli ilość
elektrony przemieszczają się do obszaru n, a dziury energii słonecznej, padającej na określoną
(zob. nośniki ładunku) do obszaru p. Takie płaszczyznę w określonym czasie) wynosi od 950
przemieszczenie ładunków elektrycznych powoduje do 1250 kWh/m2.
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

17. Implementacja energetyki
rozproszonej – symulacje
Mapa nasłonecznienia Polski W najbardziej sprzyjających warunkach
mikroturbina może osiągnąć całkowitą wydajność
dochodząca nawet do 39%, przy czym wartość ta
będzie stopniowo wzrastać wraz z rozwojem
technologii.
Uproszczony schemat turbiny wiatrowej
* Źródło: Internet
Oznacza to, iż w Polsce z samej tylko energii
słonecznej można wyprodukować 61910 TWh
(przy założeniu, że zamieniane na energię
elektryczną jest 100% energii słonecznej) przy
1 - Główne łożysko, 2 - Główny wał, 3 – Hamulce, 4 - Elementy
rocznych potrzebach energetycznych na poziomie pomiarowe, 5 – Piorunochron, 6 - Układ chłodzenia, 7 – Prądnica, 8 -
180 TWh (prognoza na 2020). Wymiennik ciepła, 9 – Sprzęgło, 10 – Przekładnia, 11 - Połączenie gondoli z
wieżą, 12 - Układ obracający gondolę
* Źródło: Internet
Wprawdzie obecnie technologia pozwala na
konwersje energii słonecznej na elektryczną w 15% W jaki sposób działają turbiny wiatrowe?
(taka jest sprawność ogniw fotowoltaicznych), oraz
nie wszystkie tereny w Polsce można "pokryć" Poruszające się powietrze (energia kinetyczna
bateriami słonecznymi, jednak przytoczone dane wiatru) wprawia w ruch łopaty (których kształt
nt. usłonecznienia jednoznacznie sugerują, iż w sprawia, że działająca siła przewyższa opory ruchu,
kraju jest nie wykorzystany potencjał energetyczny. co wywołuje obrót wirnika wokół osi), a te
powodują ruch obrotowy wału podłączonego do
Mikrowiatraki – zasada działania jest identyczna generatora produkującego prąd .
jak w przypadku zwykłych turbin wiatrowych,
różnica polega na mniejszej mocy urządzeń. Ich By zapewnić urządzeniu odpowiednią ilość wiatru,
moc nominalna nie przekracza 3 kW. Najczęściej turbinę umieszcza się na wysokiej wieży (maszcie)
stosowane są do zasilania obwodów wydzielonych, tak, by wirnik był skierowany w stronę, z której
poprzez ładowanie akumulatorów. wieją najsilniejsze i najbardziej stałe wiatry.
Przekładnia i stycznik turbiny zapewniają dopływ
Obecnie produkowane turbiny zapewniają dużą do sieci energii elektrycznej o odpowiedniej
wydajność przy jednoczesnym zachowaniu niskiego częstotliwości (50 Hz) i napięciu (230 V),
poziomu hałasu, niskiej wadze i prostocie instalacji. niezależnie od zmian prędkości wiatru. Stycznik
W turbinach stosowane są specjalne profile łopatek, pozostaje włączony do chwili, kiedy turbina nie
które w połączeniu z lekkimi i wytrzymałymi może wytworzyć wystarczającej ilości energii z
materiałami nowej generacji zapewniają doskonałą wiatru. Wtedy wyłącza się, pozwalając wirnikowi
wydajność i małą bezwładność. swobodnie się obracać.
.
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

18. Implementacja energetyki
rozproszonej – symulacje
Turbiny te zwykle mają wysokość 15 m i Z budową siłowni wiatrowych wiąże się jednak
wytwarzają energię elektryczną o mocy od 100 W kilka problemów. Są one uzależnione od dość
do 5 kW (5000 W). Dla przeciętnego budynku nieprzewidywalnego źródła energii.
mieszkalnego najoptymalniejsze są turbiny o mocy
1-2,5 kW i wielkości małego człowieka. Są one Zanim przystąpi się do budowy, muszą być
zwykle umieszczane na budynkach, które zasilają przeprowadzone żmudne i kosztowne badania
(turbiny zintegrowane). wietrzności. Trwają one minimum dwa lata, a w
praktyce nawet 3-5 lat. Inny problem, to
Energia wiatrowa - czy warto? nieprzewidywalność dostaw energii.
Szacuje się, że na 1/3 powierzchni Polski istnieją Jest to więc niewątpliwie źródło, które należy
odpowiednie warunki dla wykorzystania energii wykorzystać, ale nie powinno sie opierać tylko na
wiatru, a produkcja energii elektrycznej z wiatru nim przy budowaniu strategii energetycznej.
może osiągnąć nawet 17 proc. bilansu Dlatego, w proponowanym MIX'e energia wiatrowa
energetycznego kraju. jest "uzupełnieniem" do energetyki słonecznej.
Mapa rozkładu siły wiatru w Polsce Wstęp do MIX'u energetycznego
W ramach każdego z rozwiązań zaproponowaliśmy
scenariusze:
• Optymistyczny
• Realistyczny
• Pesymistyczny
Jako założenie modelu przyjmujemy, że zużycie
energii elektrycznej w ciągu doby w gospodarstwie
Energia wiatru w domowym zamieszkałym przez 4 osoby nie
Wysokość
przekracza 11 kWh. (ok. 335 kWh w miesięcznie).
Kwh/(m2/rok) Masztu
10 m 30 m Taką ilość energii w warunkach polskich można
Strefa I (Bardzo korzystna)
wyprodukować w miesiącach od kwietnia do
>1000 >1500
sierpnia po zainstalowaniu 20 paneli
Strefa II (Korzystna) 750-1000 1000-1500 fotowoltaicznych (każdy o mocy 125 W).
Strefa III (Dość korzystna) 500-750 750-1000
W pozostałych miesiącach, zwłaszcza w marcu,
Strefa IV (Niekorzystna) 250-500 500-750 wrześniu i październiku, wymaganą ilość energii
można wyprodukować instalując dodatkowe panele
Strefa V (Bardzo niekorzystna) <250 <500 fotowoltaiczne, ale lepszym rozwiązaniem będzie
* Źródło: Internet uzupełnienie instalacji małą turbiną wiatrową, (ten
W chwili obecnej w Polsce pracuje 29 elektrowni właśnie wariant przyjęliśmy w naszym modelu).
wiatrowych o łącznej mocy 10 MW. Zainstalowany wiatrak ma moc 3 kW.
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

19. Implementacja energetyki
rozproszonej – symulacje
Zgodnie z danymi zawartymi w Atlasie Klimatu Zgodnie z założeniami MAE, do 2020 roku Polska
Polski, średnia roczna prędkość wiatru w Polsce będzie produkować około 14% energii z OZ.
waha się pomiędzy 2,8-3,5 m/s. Implementacja proponowanego przez nas modelu
W naszych obliczeniach założyliśmy ten parametr pozwoli zatem dopełnić jeden z wymogów pakietu
na poziomie 3 m/s. 3x20 – dotyczący udziału energii ze źródeł
odnawialnych(wg. modelu udział produkcji energii
Dla scenariusza optymistycznego zakładamy, że z ogniw hybrydowych wyniesie 7,42%, co łącznie z
wspomniane instalacje pojawią się w 20% prognozami MAE da wynik ponad 20%).
gospodarstw domowych, realistycznym 12,5% oraz
pesymistycznym 7,5% do roku 2020. Cena emisji Ponadto, Polska jest zobowiązana do redukcji
CO2 – 40 EUR/t, jako kurs wymiany przyjęto 4,25 emisji CO2 o 60 mln ton. Zgodnie z naszymi
EUR/PLN. założeniami redukcja wynikająca z samego
zastosowania strategii MIX’u może wynieść nawet
Na potrzeby wyliczenia emisji CO2 ze źródeł 13,33 mln ton, co w połączeniu z redukcją z tytułu
konwencjonalnych odpowiadającym otrzymanym pozostałych OZE oraz wzrostu efektywność
mocom przyjęto średnią emisyjność trzech zarówno w sektorze elektroenergetycznym jak i
największych producentów energii w Polsce. ciepłowniczym pozwoli spełnić drugie z założeń.
Wyniki scenariuszy
Poniższa tabelka prezentuje korzyści płynące z
proponowanego modelu:
Optymistyczny
Pesymistyczny
Realistyczny
Wyniki symulacji
Ilość wyprodukowanej energii
13,35 8,34 5,01
(TWh)
Udział w produkcji całkowitej
7,42 4,64 2,78
(%)
Redukcja emisji CO2
13,33 8,33 4,99
(mln ton)
Kwota zaoszczędzona z tytułu emisji
2,27 1,42 0,85
CO2 (mld PLN)
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

20. Model Input-Output
Modele IO są często stosowane przez
Ocena wpływu ekonomistów oraz inżynierów do oszacowania
wpływu zastosowania nowych technologii, na
MIX’u na gospodarkę przykład:
• V. Ryaboshlyk A Dynamic Input-Output Model with
Opis modelu – założenia teoretyczne
Explicit New and Old Technologies (2006)
W celu estymacji wpływu zastosowania
• J. E. Just Impacts of New Energy Technology, using
proponowanego przez nas rozwiązania problemu
Generalized Input-Output Analysis (1973)
braków energii elektrycznej w 2016 roku
zastosowaliśmy model Input-Output (IO) czyli
• D. Hawdon i P. Pearson Input-output simulations
przepływów międzygałęziowych.
of energy, environment, economy interactions in the UK
(1995)
W przypadku modelowania makroekonomicznego
model bazuje na następujących założeniach
• S. Casler i B. Hannon Readjustment Potentials in
(Analiza Input-Output. Notatki, S. Dorosiewicz i J.
Industrial Energy Efficiency and Structure (1989)
Stańko):
Wykorzystanie modelu
• Układ jest zamknięty – założenie to uznajemy
za spełnione ze względu na to, iż eksport, import
W ramach modelu wyszczególniliśmy (na podstawie
i bilans handlowy są zmiennymi cyklicznymi,
tablic przepływów międzygałęziowych GUS) sektor
natomiast ze względu na charakter naszej
produkcji energii elektrycznej. Podstawą modelu
prognozy (długi okres) nie uwzględnia się wahań
jest tablica przepływów międzygałęziowych, która
cyklicznych.
wygląda następująco:
• Układ jest statyczny – nakłady na produkcję w Produkcja Przepływy Produkcja
danym okresie pochodzą z tego samego okresu.
Ze względu na to, że analizujemy wpływ zmiany Globalna Xi międzygałęziowe Xij Finalna Yi
podaży energii elektrycznej, której możliwości
magazynowania są mocno ograniczone,
założenie to jest spełnione. X1 x11 x12 Y1
• Produkcja jest niesubstytucyjna – produktów X2 x21 x22 Y2
danej gałęzi nie można zastąpić produktami innej
gałęzi. To założenie uwzględniliśmy w procesie Wart.
D1 D2
wyprowadzania prognozy. Dodana Dj
• Produkcję globalną danej gałęzi można Prod.
X1 X2
Globalna Xj
podzielić między przepływy
międzygałęziowe i produkcję finalną.
Model można znacznie modyfikować, jednak ze
Jest to cecha charakterystyczna modelu, której
względu na nasze ograniczone zainteresowanie
nieuwzględnienie nie pozwala na jego
konkretnymi wynikami (jedynie wpływ na PKB) nie
konstrukcję.
widzieliśmy takiej potrzeby.
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

21. Model Input-Output
Aby ocenić wpływ zastosowania naszej propozycji scenariuszach wykorzystując wskaźniki dla sektora
wykorzystaliśmy macierz materiałochłonności. produkcji energii elektrycznej wyprowadziliśmy
Wyprowadza się ją w następujący sposób: oczekiwany wzrost PKB względem scenariusza
bazowego.
B = [bij = xij / Xj ]
Model przez nas zastosowany wykorzystaliśmy do
zaprognozowania PKB w 2020 roku w każdym z 4
Macierz Leontiefa = I-B scenariuszy:
• Scenariusz bazowy. Za scenariusz bazowy
Macierz materiałochłonności = (I-B)-1 uznaliśmy prognozę PKB IHS Global Insight,
kiedy to proponowany przez nas koncept nie jest
Macierz materiałochłonności pokazuje o ile zł stosowany,
należy zwiększyć produkcję globalną w dziale i aby
produkcja finalna w dziale j wzrosła o 1 zł. • Scenariusz optymistyczny. Wzrost produkcji
elektryczności o 13,35 TWh,
W celu stworzenia prognozy musieliśmy stworzyć
tablice przepływów dal roku 2020. • Scenariusz pesymistyczny. Wzrost produkcji
Wykorzystaliśmy prognozę PKB Polski z elektryczności o 8,34 THh,
IHS Global Insight oraz prognozę cen energii i jej
całkowitej podaży w MWh. Na podstawie • Scenariusz realistyczny. Wzrost produkcji
najnowszych tablic przepływów elektryczności o 5,0 TWh.
międzygałęziowych dostępnych na stronie GUS
wyprognozowaliśmy interesujące nas przepływy. W każdym z analizowanych przez nas scenariuszy
uznaliśmy, że wzrost podaży energii elektrycznej
W prognozie uwzględniliśmy malejącą relację wynikający z implementacji naszej idei nie ma
zużycia energii do PKB (dane z Eurostatu) - wpływu na podaż w innych typach obiektów
mianowicie uznaliśmy, że tendencja widoczna w produkujących energię elektryczną.
przeciągu ostatnich 10 lat utrzyma się do 2020
roku. Uzasadniamy to tym, iż spodziewa się raczej braku
elektryczności, a ponadto możliwość jej importu są
Dodatkowo, ze względu na charakterystykę naszego mocno ograniczone, zaś rozbudowa infrastruktury
rozwiązania (duża elastyczność lokalizacji niezbędnej do importu ilości energii pozwalającej
implementacji ze względu na względnie małe zaspokoić popyt na nią zajęła by więcej czasu niż
rozmiary i koszty instalacji) założyliśmy relatywnie horyzont naszej prognozy.
szybszy przyrost efektywności w sektorze produkcji
energii elektrycznej, co wynikać może m.in. ze Należy zaznaczyć, że taka metoda pozwala na
znacznie mniejszych strat przesyłowych (15% oszacowanie nie tylko wpływu efektów
lepszy wynik niż w pozostałych sektorach). Nie bezpośrednich (wzrost wartości w sektorze i) ale
wpłynęło to jednak na prognozowany przez nas również pośrednich (wpływ wzrostu w sektorze i
współczynnik energochłonności całej gospodarki. na wzrost w branżach z nim bezpośrednio
związanych) oraz indukowanych (dalszy wpływ
Estymując wartość wzrostu podaży energii wzrostów na inne branże wynikający m.in. ze
elektrycznej w trzech przedstawionych przez nas zwiększonego popytu itp.).
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

22. Model Input-Output
W prognozie uwzględniliśmy malejącą krańcową
produktywność czynników produkcji. Wyniki • Wzrost podaży energii elektrycznej w każdym ze
znajdują się na następnej modelu zaprezentowano scenariuszy jest zbliżony do wzrostu PKB
poniżej: względem scenariusza bazowego, co
uwzględniając wcześniejszy punkt jest zgodne z
Wyniki modelu Input-Output
intuicją,
10
8,52
0,144 0,16 • Wzrost podaży energii elektrycznej zwiększyłby
0,14 konkurencyjność gospodarki Polskiej, co
8
0,09
0,12 miałoby pozytywny wpływ na wolumen BIZ, a
5,35
6 0,1 przez to na wzrost gospodarczy,
0,08
4 3,21
0,06 • Know-how wygenerowany przez implementację
0,029
2
0,04 rozwiązania mógłby być eksportowany,
0,02
0 0 • Horyzont prognozy jest dość długi, przez co
Optymistyczny Realistyczny Pesymistyczny względnie wysoka wartość wskaźników nie jest
Wzrost PKB względem scenariusza bazowego zbytnio zaskakująca (wynika ze skumulowanych
(w%; lewa oś) efektów z lat wcześniejszych).
Udział bezpośrednich efektów w efektach całkowitych
(w%; prawa oś)
Podsumowanie
Wnioski – wysoki wpływ na PKB Mimo, że bezpośredni wpływ MER na produkt
krajowy brutto nie jest istotny, to całkowity wpływ
Bardzo ważnym wnioskiem jest względnie mały MER na gospodarkę znacznie przewyższa
udział efektów bezpośrednich w efektach bezpośrednie efekty, które generuje.
całkowitych. Z tej przyczyny wnosimy, iż
proponowane przez nas rozwiązanie powinno być W związku z tym jest to kolejny argument, obok
wspierane przez aktywną politykę gospodarczą. przesłanek związanych z 3x20, aby model energii
rozproszonej był wspierany przez aktywną politykę
Jest to o tyle ważne, gdyż jak pokazaliśmy państwa i unijne fundusze strukturalne.
wcześniej, jeżeli zostanie ono skutecznie
zaimplementowane oczekujemy, iż pozwoli uniknąć Wprawdzie relacja między efektami bezpośrednimi
blackoutów. a całkowitymi jest malejąca wraz ze skutecznością
implementacji MER (co jest spójne z intuicją
Wysoki wpływ na PKB, szczególnie w ekonomiczną), to biorąc pod uwagę oczekiwaną
scenariuszu optymistycznym, uznajemy za niewystarczającą podaż energii elektrycznej, należy
uzasadniony, gdyż: naciskać na jak najskuteczniejszą implementację
strategii MIX’u.
• Energia elektryczna (dokładniej jej
niewystarczająca podaż) będzie głównym W analizie nie wzięliśmy pod uwagę zastosowania
czynnikiem produkcji, który będzie wstrzymywał instalacji do celów cieplnych (ogrzewniczych),
wzrost. jednak jest to aspekt, na który również warto
zwrócić uwagę w szerszej, dokładniejszej analizie.
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

23. Hybrytoza
Hybrytoza stosowana na szeroką skalę zapewni:
Konsument energii jej
• zamknięcie bilansu energetycznego,
producentem • obniżenie emisji CO2,
• wzrost udziału OZE w całkowicie wytwarzanej
energii do ponad 20%.
Koncepcja urządzenia
Przeszkody oraz sposoby ich pokonania
Uważamy, iż pierwszym krokiem na wdrożenie
strategii MIX'u energetycznego, jest opracowanie
Najważniejszą przeszkodą jest wytworzenie popytu
urządzenia, które wykorzystywałoby energie
na tego typu urządzenia oraz uświadomienie
zarówno słoneczna oraz wiatrową przy produkcji
Polakom korzyści płynących z takiego rozwiązania.
energii elektrycznej. Takie urządzenie musiałoby
Uważamy, iż w tym celu należy uruchomić
być nie tylko względnie tanie ale również proste w
program, który wytworzy szereg bodźców, np:
instalacji oraz obsłudze.
• obniżenie podatku VAT od energii dla
Na potrzeby tego raportu, opracowaliśmy
konsumentów, którzy zainstalują urządzenie,
koncepcję takiego urządzenia i nazwaliśmy je
Hybrytozą (hybryt - od zastosowania hybrydy
• umożliwienie "zarabiania" dla konsumenta, który
energetycznej z więcej niż dwóch źródeł mocy, oza
wytworzy nadwyżkę energetyczną, i sprzeda ją do
od skrótu odnawialnych źródeł energii). Urządzenie
sieci (prosument energetyczny),
składałoby się z mikro wiatraka (lub kilku) oraz
ogniw fotowoltaicznych.
• oferowanie tanich, preferencyjnych kredytów
Koncepcja Hybrytozy bankowych, na zakup oraz montaż instalacji,
Mikroturbina • uruchomienie programów promocyjno -
edukacyjnych, w których Hybrytozy są najpierw
Słup
Ogniwo fotowoltaiczne
instalowane w urzędach gminy, szkołach lub
innych miejscach użyteczności publicznych.
Ogniwo fotowoltaiczne Hybrytoza szansą na uwolnienie rynku energii
Obecnie, cena za prąd elektryczny jest regulowana
Bateria przez URE (dla klientów indywidualnych).
Jednak, nawet po uwolnieniu jej, ponieważ na rynku
* Źródło: Internet producentów energii dominującą rolę mają 4
gracze, cena nie będzie (najprawdopodobniej)
Zalety Hybrytozy
kształtowana przez rynek.
Do zalet takiego urządzenia niewątpliwie zaliczyć
Jednak, uruchomienie strategii MIX'u wraz z
należy czas instalacji. W przeciwieństwie do
Hybrytozą, która daje możliwość konsumentom
budowanych dużych bloków energetycznych,
sprzedawać nadwyżkę energetyczną, pozwoli na
których realizacja wymaga kilku lat, montaż i
uruchomienie procesów wolnorynkowych i
podpięcie Hybrytozę można sfinalizować w ciągu
"uwolnienie" rynku energetycznego.
3-6 miesięcy.
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

24. Podsumowanie &
Rekomendacje
Zapewni większą niezależność
MIX jako rewolucja 2 energetyczną od dostaw
eksporterów surowców 1
energetyczna energetycznych
Czy cel jest zrealizowany? Tak.
Potencjalne, praktyczne wykorzystanie
wniosków z raportu
W modelu optymistycznym, Polska będzie
wytwarzać ponad 20% energii elektrycznej z
Produktem raportu jest propozycja nowej strategii
odnawialnych źródeł energii. Oznacza to, że 1/5
energetycznej, opartej na modelu energii
energii będzie produkowana z źródeł, które nie są
rozproszonej. Robocza nazwa naszej strategii to
pod kontrolą innych krajów. Pozwoli to na redukcję
MIX energetyczny.
importu surowców energetycznych.
Raport miał również na celu pokazanie (czyt.
edukowanie czytelnika), że istnieją inne sposoby do Zminimalizuje efekt
zamknięcia bilansu energetycznego niż droga i 3 podnoszenia ceny za energię 1
niebezpieczna inwestycja, jaką jest elektrownia elektryczną
atomowa.
Czy raport zrealizował postawione cele?
Czy cel jest zrealizowany? Tak.
W pierwszej części raportu, zidentyfikowaliśmy
Jak wspomniano wcześniej, w najbliższym czasie
oraz sprecyzowaliśmy cele, które powinna
przewidywane są dwa skoki cenowe. Łącznie do
realizować proponowana przez nas nowa strategia
2020 roku, cena dla klientów indywidualnych może
energetyczna. Poniżej zaprezentowane zostaje
wzrosnąć nawet o 80%.
zestawienie celów:
Jednak, jeżeli (jak zakładamy w wariancie
Zmniejszy emisję CO2 optymistycznym) ok. 15% energii będzie
1 (spełni wymagania UE w 1 produkowanej w oparciu o wykorzystanie MIX’u
ramach „Pakietu 3x20”) energetycznego (czyli energetyki rozproszonej)
gdzie konsumenci sami produkują energię oraz
sprzedają nadwyżki do sieci, to spowoduje to
Czy cel jest zrealizowany? Tak.
załagodzenie efektu podnoszenia cen za prąd
elektryczny.
Jak wspomniano wcześniej, w wariancie
optymistycznym, redukcja może wynieść nawet Zwiększy do 20% udział OZE
13,33 mln ton z samego MIX’u energetycznego. 4 w całkowitej produkcji energii 1
elektrycznej
Jeżeli dodamy do tego redukcję z tytułu
pozostałych OZE oraz wzrostu efektywność
zarówno w sektorze elektroenergetycznym jak i
Czy cel jest zrealizowany? Tak.
ciepłowniczym, pozwoli to na dalszą redukcję
emisji do 60 mln ton.
Do 2020 roku Polska będzie produkować około
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

25. Podsumowanie &
Rekomendacje
14% energii z OZE. Jeżeli do tego dodamy ponad Należy jednak uruchomić ją w skoordynowany i
7% (w wariancie optymistycznym) z OZE z zaplanowany sposób, tak aby konsumenci
zastosowania MIX’u to wówczas Polska będzie energetyczni uwierzyli w korzyści płynące z MIX’u
produkować ok. 21% energii elektrycznej z i zainstalowali domowe instalacje elektryczne, stając
odnawialnych źródeł energii. się prosumentami energetycznymi. Sugerujemy
uruchomienie programów edukacyjnych oraz
Jest szybkie do (kampanii) najpóźniej od początku 2013 roku.
5 wyegzekwowania 1 Idealny moment na promowanie urządzeń typu
(czas realizacji szybszy niż 5 lat)
Hybrytoza, to okres tuż przed skokowym wzrostem
ceny za prąd elektryczny po uwolnieniu jej przez
Czy cel jest zrealizowany? Tak. URE. Klienci staną wówczas przed wyborem:
Czas budowy jednej instalacji typu Hybrytoza to • albo zostaną przy starych producentach energii,
około 3-6 miesięcy (planowane). co wiąże się ze wzrostem ceny do nawet 80%,
Zwiększy konkurencję na rynku • albo wybudują domowe instalacje elektryczne
energii wśród producentów i typu Hybrytoza, wykorzystując preferencyjne
6 dostawców (pośrednio 1 kredyty, mając możliwość odsprzedawania
nadwyżki energii oraz obniżenie podatku Vat.
powodując wzrost jakości usług
oraz spadek cen)
W takiej sytuacji, istnieje większe szansa, iż
zdecydują się na rozwiązanie drugie.
Czy cel jest zrealizowany? Tak.
Przyszłe działania zespołu „Energiczni”
Tak jak wspomniano w celu nr.. 3, uruchomienie
strategii MIX’u energetycznego spowoduje nagłe Planujemy dalszą prace zarówno nad samą strategią
pojawienie się na rynku „rozproszonego gracza” z MIX’u jak i rozpoczęcie prac na stworzeniem
udziałem 14%. prototypu Hybrytozy. Obecnie przygotowujemy się
do aplikowania na granty badawcze, które
Duże koncerny energetyczne będą musiały umożliwią nam dalsze bardziej skomplikowane
(po uwolnieniu ceny prądu przez URE) uwzględnić badania w tym zakresie. Zdajemy sobie sprawę, iż
tę zmianę w koncentracji na rynku. Spowoduje to nasza praca jest jeszcze zbyt mało zaawansowana
walkę o klienta a zatem podniesienie jakości usług oraz szczegółowa – uważamy jednak, że spełnia
oraz obniżenie ceny (w tym przypadku, swoją rolę, podkreślając, że jest inna droga na
załagodzenie wielkości wzrostu ceny rzeczywistej). zamknięcie bilansu energetycznego w Polsce.
Rekomendacje
Na podstawie wyników przeprowadzonej analizy, Zespół „Energiczni”
uważamy, że zastosowanie energii rozproszonej w
Polsce jest bardzo perspektywiczne i Kamil Pruchnik
rekomendujemy jej wykorzystanie. Łukasz Fidurski
Mateusz Szetela
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)

26. Bibliografia
Wykorzystane raporty oraz analizy Strony internetowe
• ARE (2011), Aktualizacja Prognozy zapotrzebowania • agwa.pl,
na paliwa i energię do roku 2030, Warszawa, • automatykab2b.pl,
• Bank Światowy (2011), Transition to a Low- • bloomberg.com,
Emissions Economy in Poland, The World Bank
Poverty Reduction and Economic Management • cire.pl,
Unit, Washington, • elektroenergetyka.org,
• Brzeziński K., Bukowski M., (2011) Niskoemisyjne • eltron.pl,
dylematy. Jak ograniczyć emisję gazów cieplarnianych i co
to oznacza dla polskiej gospodarki?, IBS, Warszawa, • forsal.pl,
• EurObserv’ER (2010), The state of renewable energi • iesu.elektr.polsl.pl,
in Europe, 11th Report, • klaster3x20.pl,
• EWEA (2011) Wind in power – European • osti.gov,
statistics,
• praze.pl,
• Komisja Europejska (2009), EU energy trends to
• reuters.com,
2030 — update 2009,
• solis.pl,
• McKinsey&Company (2009), Ocena potencjału
redukcji emisji gazów cieplarnianych w Polsce do roku • ure.gov.pl,
2030,
• Ministertwo Gospodarki, Mix energetyczny 2050.
Analiza scenariuszy dla Polski, Literatura
• Ministerstwo Gospodarki (2011) Polityki
• S. Dorosiewicz i J. Stańko Analiza Input-Output.
Energetyczne Państw MAE,
Notatki, SGH,
• J. Popczyk, ENERGETYKA ROZPROSZONA
• S. Casler, B. Hannon (1989), Readjustment
od dominacji energetyk i w gospodarce do
Potentials in Industrial Energy Efficiency and Structure,
zrównoważonego rozwoju, od paliw kopalnych do energii
Journal of Environmental Economics,
odnawialnej i efektywności energetycznej, Polski Klub
Ekologiczny Okręg Mazowiecki, • D. Hawdon, P. Pearson (1995), Input-output
simulations of energy, environment, economy interactions
• K. Żmijewski (2011) „Plan Marshalla” dla
in the UK, Energy Economics,
elektroenergetyki, czyli krajowy Program Inwestycyjny,
Elektroenergetyka – Współczesność i rozwój • J. E. Just (1973), Impacts of New Energy Technology,
2011/1, Warszawa. using Generalized Input-Output Analysis,
Computers&Operations Research,
Dane i prognozy • R.E. Miller i P.D. Blair (2009) Input-Output
Analysis, Cambridge Books,
• Eurostat, • V. Ryaboshlyk (2006), A Dynamic Input-Output
• IHS Global Insight, Model with Explicit New and Old Technologies,
Economic Systems Research.
• GUS.
Raport napisany w ramach akademii Inspiring Solutions (edycja 2012)