Kluczowe elementy rozwoju światowego i polskiego sektora energii
advertisement
Dr Jan Soliñski Sekretarz Polskiego Komitetu wiatowej Rady Energetycznej Kluczowe elementy rozwoju wiatowego i polskiego sektora energii Na wstêpie rozwa¿añ dotycz¹cych rozwoju wiatowego i polskiego sektora energii warto zaakcentowaæ, ¿e wytwarzanie i u¿ytkowanie energii le¿y u podstaw wszelkich procesów ¿ycia i dzia³alnoci cz³owieka. Obok ¿ywnoci i powietrza energia stanowi jedn¹ z najwa¿niejszych materialnych potrzeb cz³owieka, a jej wykorzystanie umo¿liwi³o osi¹gniêcie dzisiejszego poziomu kultury i cywilizacji oraz rozwoju gospodarczego wiata [1]. Przegl¹d rozwoju zastosowañ energii wskazuje, ¿e cz³owiek od czasu wynalezienia ognia w zamierzch³ych czasach do wykorzystania energii elektrycznej i energii atomowej przeby³ d³ug¹ drogê, wykorzystuj¹c dla swoich potrzeb ogromne iloci tej energii. Kamieniami milowymi postêpu energetycznego ludzkoci w ostatnich tysi¹cleciach by³y: zapocz¹tkowanie ok. 3 tys. lat p.n.e. wykorzystywania si³y wiatru (³odzie ¿aglowe) i pod koniec staro¿ytnoci wykorzystanie energii wodnej (ko³o wodne), w XVIII i XIX w. wykorzystanie wêgla do napêdu maszyn (silnik parowy), co zrewolucjonizowa³o wiat poprzez gwa³towny rozwój przemys³u i transportu, st¹d wiek XIX czêsto nazywany jest wiekiem wêgla, wykorzystanie w koñcu XIX, a zw³aszcza w XX wieku na wielk¹ skalê ropy naftowej, która z wielu dziedzin wypar³a wêgiel, a nastêpnie szybki wzrost wykorzystywania gazu ziemnego, zastosowanie na wielk¹ skalê energii elektrycznej, która sta³a siê najbardziej uniwersaln¹ postaci¹ energii o wszechstronnym zastosowaniu. Po II wojnie wiatowej wyst¹pi³ gwa³towny wzrost wiatowego zu¿ycia energii. W latach 19501970 rednie roczne tempo wzrostu zu¿ycia energii pierwotnej wynosi³o 4,9%, przy czym wzrost zu¿ycia poszczególnych róde³ tej energii by³ mocno zró¿nicowany. Szybko wzrasta³o zu¿ycie taniej ropy naftowej i gazu ziemnego, przy równoczesnym zmniejszeniu znaczenia wêgla kamiennego. W gospodarce wiatowej ukszta³towa³ siê model zu¿ycia energii uzale¿niony od ropy naftowej [2]. Niestety, szybko wzrastaj¹ce zu¿ycie energii powodowa³o równie¿ negatywne zjawiska w rodowisku naturalnym. Emisje gazów powstaj¹ce przy spalaniu paliw kopalnych spowodowa³y m.in. kwane deszcze i znaczn¹ degradacjê rodowiska, przyczyni³y siê równie¿ do powstania tzw. efektu szklarniowego wp³ywaj¹cego na ocieplenie i zmiany klimatyczne naszej planety. wrzesień 2004 Znaczenie energii dla gospodarki wiatowej ujawni³o siê z ca³¹ ostroci¹ w latach siedemdziesi¹tych XX w. W 1973 r. wiat prze¿y³ szok wywo³any kryzysem naftowym nazwanym I kryzysem energetycznym. Kryzys ten zosta³ spowodowany embargiem krajów arabskich na dostawy ropy naftowej do krajów zachodnich, przy równoczesnej gwa³townej zwy¿ce jej cen, która poci¹gnê³a za sob¹ zwy¿kê cen innych paliw. wiatowa cena ropy naftowej wzros³a z ok. 2,7 USD za bary³kê (ok. 20 USD/t) do ok. 11 USD za bary³kê (ok. 83 USD/t). Na prze³omie lat 1980/1981 dosz³o do ponownego szokowego wzrostu cen ropy naftowej i jej produktów, nazwanego II kryzysem energetycznym. W rezultacie w 1980 r. cena 1 bary³ki ropy naftowej wzros³a do ok. 36 USD (ok. 265 USD/t). By³ to ponad 12-krotny wzrost w stosunku do cen z 1972 r. [3]. Gwa³towne zwy¿ki cen ropy naftowej i ograniczenie jej dostaw spowodowa³y nasilenie siê ró¿nych negatywnych zjawisk w gospodarce wiatowej, wród których wymieniæ mo¿na ograniczenia produkcji przemys³owej, spiralê inflacyjn¹, wzrost bezrobocia i ogólny regres ekonomiczny. Powsta³y trudnoci w pokryciu potrzeb energetycznych wielu krajów, staj¹c siê czynnikiem ograniczaj¹cym spo³eczno-ekonomiczny rozwój wiata. Bariera ekonomiczna wzrostu ujawni³a siê w ca³ej ostroci. Kryzys energetyczny i ujawnienie siê bariery energetycznej wzrostu gospodarczego spowodowa³y istotne przewartociowanie pogl¹dów odnonie do gospodarki paliwami i energi¹. wiat zrozumia³, ¿e mo¿liwoci zaopatrzenia w ropê naftow¹ s¹ ograniczone i ¿e era taniej ropy nale¿y do przesz³oci. Uznano wiêc, ¿e oszczêdne gospodarowanie paliwami i energi¹, zw³aszcza rop¹ naftow¹, jest koniecznoci¹. W wielu krajach podjêto d³ugofalowe dzia³ania i realizacjê programów zmierzaj¹cych do zahamowania wzrostu zu¿ycia ropy naftowej i jej substytucji innymi ród³ami energii g³ównie gazem, wêglem i energi¹ j¹drow¹. Równoczenie rozpoczêto wdra¿anie szeroko pojêtej racjonalizacji gospodarki energetycznej oraz dzia³ania dla ograniczenia negatywnego wp³ywu energetyki na rodowisko naturalne. Efektem tych dzia³añ by³o zmniejszenie w krajach uprzemys³owionych zu¿ycia ropy naftowej o ok. 20% w 1982 r. w stosunku do zu¿ycia z 1970 r., ogólny wzrost efektywnoci u¿ytkowania paliw i energii i w rezultacie zmniejszenie wiatowych cen ropy naftowej, które w 1986 r. kszta³towa³y siê na poziomie sprzed II kryzysu energetycznego. www.elektroenergetyka.pl strona 461 Kryzys energetyczny nie omin¹³ i Polski, ale jego ujemne skutki gospodarka odczu³a w mniejszym stopniu ni¿ kraje zachodnie, poniewa¿ mia³a wêglowy charakter gospodarki energetycznej z ma³ym udzia³em ropy naftowej. Jednak wzrost cen ropy naftowej, któr¹ Polska musia³a importowaæ spowodowa³, ¿e od 1980 r. przychody z eksportu wêgla przesta³y równowa¿yæ wydatki na import ropy naftowej i gazu ziemnego. Polska w ujêciu finansowym z eksportera energii pierwotnej sta³a siê jej importerem. Podsumowuj¹c mo¿na stwierdziæ, ¿e kryzys energetyczny lat 70. uwiadomi³ wiatu, ¿e zasoby energetyczne globu s¹ ograniczone, ¿e wystêpuje bezwzglêdna koniecznoæ bardziej efektywnego u¿ytkowania paliw i energii, a tak¿e, ¿e równoczenie niezbêdne jest zdecydowane ograniczenie negatywnego oddzia³ywania energetyki na rodowisko naturalne. Tym samym kryzys energetyczny zapocz¹tkowa³ now¹ erê rozwoju wiatowego sektora energii i rozwoju gospodarczego wiata1). Rozwój wiatowego i polskiego sektora energii w latach 19712000 Czynniki wzrostu wiatowego zapotrzebowania na energiê Podstawowymi czynnikami wywo³uj¹cymi wzrost zapotrzebowania na energiê s¹ rosn¹ca liczba ludnoci i wzrost produktu wiatowego brutto (PB), a w poszczególnych krajach produktu krajowego brutto (PKB). Ludnoæ. W przesz³oci wzrost liczby ludnoci wiata by³ bardzo powolny. W 1650 r. liczba mieszkañców wiata wynosi³a ok. 0,5 mld, w 1830 r. 1 mld, w 1930 r. ok. 2,1 mld, w 1960 r. ok. 3 mld, w 1971 r. 3,7 mld, osi¹gaj¹c w 2000 r. 6023 mld osób. Zatem wzrost ludnoci z 1 mld osób w 1830 r. do ok. 2 mld w 1930 r. zosta³ osi¹gniêty w ci¹gu ok. 100 lat, a wzrost o nastêpny miliard mia³ miejsce ju¿ w ci¹gu 30 lat. Gwa³towny wzrost liczby mieszkañców naszego globu nazywany eksplozj¹ demograficzn¹ wyst¹pi³ w ostatnich dekadach XX w., kiedy to zaledwie w ci¹gu czterdziestu lat dosz³o do podwojenia liczby ludnoci, a przyrost o ka¿dy nastêpny miliard nastêpowa³ rednio w ci¹gu 13 lat. Wzrost liczby ludnoci w ostatnich dekadach XX w. by³ w poszczególnych regionach wiata bardzo zró¿nicowany bardzo wysoki w krajach rozwijaj¹cych siê, zw³aszcza w Afryce, Azji i Ameryce £aciñskiej oraz bardzo umiarkowany w rozwiniêtych krajach OECD, zw³aszcza w krajach Europy Zachodniej i rodkowej. W Polsce w latach 19712000 liczba ludnoæ wzros³a o 5,9 mln osi¹gaj¹c w 2000 r. 38,7 mln. W latach 1971 1980 wzrost ten wynosi³ 2,8 mln, w latach 19811990 2,5 mln, ale w latach 19912000 ju¿ tylko 0,6 mln mieszkañców. 1) Bardziej szczegó³owy przegl¹d rozwoju wiatowego i polskiego sektora energii pt. Sektor energii wiat i Polska, rozwój 1971-2000, perspektywy do 2030 r. opublikowa³ Polski Komitet wiatowej Rady Energetycznej w kwietniu 2004 r. strona 462 Produkt krajowy i wiatowy brutto. W statystykach miêdzynarodowych wielkoci wiatowego i krajowego produktu s¹ najczêciej podawane w dolarach amerykañskich: liczonych wg kursów wymiany bankowej, z uwzglêdnieniem parytetu si³y nabywczej dolara ang. Purchasing Power Parities (PPP). Parytet si³y nabywczej jest wskanikiem umo¿liwiaj¹cym porównanie si³y nabywczej dolara w ró¿nych krajach i jest okrelany na podstawie umownego koszyka dóbr i us³ug dla ka¿dego kraju. Wartoæ PB i PKB podawana w USB z uwzglêdnieniem parytetu si³y nabywczej pozwala na wyeliminowanie ró¿nic spowodowanych poziomem cen wystêpuj¹cych w ró¿nych krajach. Zatem wartoæ ta pozwala na porównanie poziomu i wzrostu ekonomicznego ró¿nych krajów oraz stanowi wa¿ny miernik przy okrelaniu energoch³onnoci gospodarki tych krajów. Jest równie¿ u¿yteczna jako syntetyczny miernik w prognozowaniu zapotrzebowania energii. W rozpatrywanym okresie PB, liczony wg PPP, wzrós³ z 16,3 biliona USD w 1971 r. do 41,8 biliona USD w 2000 r. W poszczególnych krajach wzrost ten by³ bardzo zró¿nicowany. W krajach OECD by³ do wzrost 2,5-krotny, natomiast w krajach nie nale¿¹cych do OECD 2,9-krotny, przy czym wystêpuj¹ ogromne ró¿nice wielkoci PKB poszczególnych krajów. W wielu krajach nie nale¿¹cych do OECD, wskanik PKB na mieszkañca by³ kilkanacie, a nawet kilkadziesi¹t razy ni¿szy od tego wskanika w krajach OECD. W Polsce w latach 19942000 wzrost PKB na mieszkañca by³ znaczny, jednak nadal 34-krotnie ni¿szy od tego wskanika osi¹ganego przez g³ówne kraje OECD. Porównanie wskaników PKB na mieszkañca wybranych krajów OECD i Nie-OECD przedstawiono w tabeli 1. Wskaniki PKB wg PPP na mieszkañca w latach 19712000 wybrane kraje Tabela 1 ród³o: [57]. www.elektroenergetyka.pl wrzesień 2004 ród³a i zasoby energetyczne wiatowa Rada Energetyczna dzieli zasoby energetyczne ziemi na: ród³a nieodnawialne (wêgiel kamienny i brunatny, ropa naftowa, ³upki i piaski bitumiczne, gaz ziemny i paliwa uranowe), ród³a odnawialne (energia wód, drewno, biomasa z wy³¹czeniem drewna, torf, energia s³oñca, energia geotermalna). ród³a nieodnawialne s¹ klasyfikowane jako zasoby (ang. resources) i rezerwy udokumentowane nadaj¹ce siê do eksploatacji (ang. reserves). W uproszczeniu przez zasoby rozumie siê ca³kowit¹ iloæ danych surowców energetycznych w skorupie ziemskiej, jaka jest mo¿liwa do pozyskania. Rezerwy, to ród³a udokumentowane nadaj¹ce siê do eksploatacji w obecnych warunkach technicznych i ekonomicznych. Obecnie g³ówn¹ rolê w zaopatrzeniu wiata w energiê odgrywaj¹ ród³a nieodnawialne, zw³aszcza wêgiel, ropa naftowa i gaz ziemny, a ze róde³ odnawialnych energia wodna. wiatowe rezerwy tych surowców wg stanu na koniec 1999 r. by³y szacowane nastêpuj¹co: wêgiel kamienny 795,4 mld ton wêgiel brunatny 189,1 mld ton ropa naftowa 142,5 mld ton gaz ziemny 151,5 bilionów m3 Rezerwy te, wyra¿one w toe, przedstawiono na rysunku 1. Sporód odnawialnych róde³ energii najwiêkszy udzia³ w pokryciu potrzeb energetycznych ma energia wodna, której wiatowy potencja³ teoretyczny ocenia siê na 40 700 TWh/rok, a rezerwy technicznie mo¿liwe do eksploatacji na 14 400 TWh/rok, wykorzystywane dotychczas w 18%. Du¿y zasób energii ma drewno i biomasa wykorzystywana g³ównie w krajach s³abo rozwiniêtych. Polska nie nale¿y do krajów zasobnych w rezerwy surowców energetycznych. Posiada stosunkowo du¿e rezerwy wêgla kamiennego (ok. 2% rezerw wiatowych) i wêgla brunatnego (ok. 1% rezerw wiatowych). Natomiast rezerwy ropy naftowej s¹ znikome, a gazu ziemnego nieznaczne (ok. 0,1% rezerw wiatowych). Równie¿ w zakresie odnawialnych róde³ energii nasze rezerwy tych róde³ s¹ niewielkie [4]. Produkcja i wymiana miêdzynarodowa surowców energetycznych W ostatnim 30-leciu wiatowa produkcja energii pierwotnej wzros³a o blisko 80%, z 5671 Mtoe w 1971 r. do 10 078 Mtoe w 2000 r. Najszybciej wzrasta³a produkcja energii j¹drowej oraz wydobycie gazu ziemnego, przy równoczesnym ograniczeniu wzrostu wydobycia ropy naftowej. Umiarkowany by³ wzrost wydobycia wêgla oraz pozyskania odnawialnych róde³ energii. Dosz³o do istotnej zmiany struktury produkcji energii pierwotnej. Zmiany te przedstawiono tabela 2. Tabela 2 wiatowa produkcja energii pierwotnej i jej struktura w latach 19712000 Rys. 1. wiatowe rezerwy paliw kopalnych, mld toe Przy obecnym poziomie wydobycia wiatowe rezerwy surowców energetycznych wystarcz¹: wêgla kamiennego i brunatnego na ok. 200 lat, ropy naftowej na ok. 40 lat i gazu ziemnego na ok. 60 lat. Nale¿y jednak mieæ na uwadze, ¿e rozpoznanie geologiczne zasobów i rezerw surowców energetycznych jest wci¹¿ niepe³ne, co pozwala przypuszczaæ, ¿e po zwiêkszeniu g³êbokoci poszukiwañ oraz dotarciu do z³ó¿ znajduj¹cych siê w trudno dostêpnych czêciach naszego globu ich wielkoæ ulegnie zwiêkszeniu. Jednoczenie nale¿y uwzglêdniaæ fakt, ¿e z³o¿a znanych rezerw s¹ ju¿ w znacznym stopniu wyczerpane i ich dalsza eksploatacja bêdzie coraz trudniejsza i dro¿sza. wrzesień 2004 ród³o: [5]. Ze wzglêdu na uwarunkowania lokalizacyjne pozyskanie poszczególnych surowców energetycznych jest na kuli ziemskiej roz³o¿one bardzo nierównomiernie. G³ówni producenci wêgla kamiennego to: Chiny, USA, Indie, Australia, Po³udniowa Afryka, Federacja Rosyjska i Polska, a wêgla brunatnego Niemcy i Federacja Rosyjska. G³ówni producenci ropy naftowej to Federacja Rosyjska i kraje Bliskiego Wschodu, a gazu ziemnego Federacja Rosyjska, USA, Kanada, W.Brytania i kraje Bliskiego Wschodu [5]. www.elektroenergetyka.pl strona 463 wiatowe wydobycie kopalnych surowców energetycznych przedstawiono na rysunkach: wêgla kamiennego na rysunku 2, ropy naftowej na rysunku 3 i gazu ziemnego na rysunku 4. Tabela 3 Produkcja energii pierwotnej i jej struktura w Polsce w latach 19712000 ród³o: [68]. Zu¿ycie energii pierwotnej Rys. 2. Wêgiel kamienny g³ówni producenci w 2000 r. W ostatnim 30-leciu XX w. wyst¹pi³ szybki wzrost wiatowego zu¿ycia energii pierwotnej, przy czym wzrost poszczególnych róde³ energii by³ znacznie zró¿nicowany. Najszybciej wzrasta³a energia j¹drowa, chocia¿ jej udzia³ w wiatowym zu¿yciu energii by³ niewielki i w 2000 r. wynosi³ 1,8%. Z paliw kopalnych najszybciej wzrasta³o zu¿ycie gazu ziemnego przy równoczesnym spowolnieniu wzrostu zu¿ycia ropy naftowej i wêgla. Jednak nadal w strukturze wiatowego zu¿ycia energii ropa naftowa stanowi³a 34,9%, a wêgiel 23,5% [5]. Zmiany w zu¿yciu poszczególnych róde³ energii przedstawiono w tabeli 4 i na rysunku 5. Rys. 3. Ropa naftowa g³ówni producenci w 2000 r. Tabela 4 Zmiany w wiatowym zu¿yciu energii pierwotnej w latach 19712000 Rys. 4. Gaz ziemny g³ówni producenci w 2000 r. G³ówni importerzy wêgla to Japonia, Korea, Tajwan i kraje Europy Zachodniej, a importerzy ropy naftowej i gazu ziemnego to USA, Japonia, Korea i kraje Europy, zw³aszcza Zachodniej. Polska w przeciwieñstwie do krajów Europy Zachodniej mia³a i ma nadal wêglow¹ strukturê pozyskiwania energii pierwotnej. W latach siedemdziesi¹tych i osiemdziesi¹tych XX w. produkcja energii pierwotnej g³ównie wêgla kamiennego i brunatnego wzrasta³a w szybkim tempie z 99,3 Mtoe w 1971 r. do 130,3 Mtoe w 1987 r. [78]. Nastêpnie w rezultacie podjêtych reform, m.in. ograniczenia produkcji przemys³u ciê¿kiego, produkcja ta by³a stopniowo zmniejszana do ok. 80 Mtoe w 2000 r. Zmiany te przedstawiono w tabeli 3. strona 464 ród³o: [56]. Rys. 5. wiatowe zu¿ycie energii pierwotnej w latach19712000 www.elektroenergetyka.pl wrzesień 2004 Pomimo znacznie wy¿szego tempa wzrostu zu¿ycia energii w krajach Nie-OECD, wskanik zu¿ycia tej energii na mieszkañca by³ ponad szeciokrotnie ni¿szy od wskanika w krajach OECD, co przedstawiono w tabeli 5. Tabela 5 Zu¿ycie energii pierwotnej w krajach OECD i Nie-OECD Produkcja i zu¿ycie energii elektrycznej W minionym 30-leciu wyst¹pi³ bardzo wysoki 3-krotny wzrost wiatowej produkcji energii elektrycznej z 5248 TWh w 1971 r. do 15 379 TWh w 2000 r., z czego nadal blisko 2/3 produkuj¹ kraje OECD, chocia¿ proporcje liczby ludnoci s¹ odwrotne. W 2000 r. ludnoæ krajów Nie-OECD stanowi³a 81% ludnoci wiata [5],[7]. Zmiany w wielkoci produkcji energii elektrycznej w poszczególnych regionach wiata w latach 19712000 przedstawiono w tabeli 6. Tabela 6 wiatowa produkcja energii elektrycznej wg regionów w latach 19712000 ród³o: [56]. Nadal wystêpowa³o bardzo du¿e zró¿nicowanie wskanika zu¿ycia energii na mieszkañca pomiêdzy krajami rozwiniêtymi i krajami Trzeciego wiata. W krañcowych przypadkach wskaniki te w najbiedniejszych krajach s¹ nawet kilkadziesi¹t razy ni¿sze od zu¿ycia krajów wysoko rozwiniêtych, co przedstawiono na rysunku 6. ród³o: [5], [7], [8]. Rys. 6. Kraje o najwy¿szym i najni¿szym zu¿yciu energii pierwotnej per capita w 2000 r. W Polsce w minionym 30-leciu wzrost zu¿ycia energii pierwotnej by³ bardzo nierównomierny szybki w latach 70. i 80. Nastêpnie w rezultacie reformy gospodarki polskiej i szerokich dzia³añ racjonalizuj¹cych gospodarkê energetyczn¹ w latach 19902000 zu¿ycie energii zmala³o do poziomu 89,7 Mtoe, tj. do poziomu z 1971 r., kiedy wynosi³o 87,5 Mtoe [8],[10]. Nale¿y jednak podkreliæ, ¿e struktura zu¿ycia energii pierwotnej w Polsce znacznie ró¿ni siê od struktury krajów wysoko uprzemys³owionych OECD. W Polsce wêgiel nadal pokrywa prawie 2/3 krajowego zu¿ycia tej energii, chocia¿ jego udzia³ z roku na rok maleje przy wzrastaj¹cej roli ropy naftowej i gazu ziemnego. wrzesień 2004 G³ównym paliwem dla wiatowej produkcji energii elektrycznej by³ i jest wêgiel, jego udzia³ utrzymuje siê na poziomie ok. 40%. Natomiast zmiany wyst¹pi³y w udziale innych paliw. Po kryzysie lat 70. powa¿nie ograniczono zu¿ycie paliw ciek³ych do produkcji energii elektrycznej, równoczenie zwiêkszaj¹c znacznie produkcjê tej energii z elektrowni atomowych. Udzia³ poszczególnych paliw w wiatowej produkcji energii elektrycznej przedstawiono w tabeli 7. Tab ela 7 Udzia³ poszczególnych paliw w wiatowej produkcji energii elektrycznej w latach 19712000 ród³o: [5], [8]. www.elektroenergetyka.pl strona 465 W Polsce g³ównym paliwem do produkcji energii elektrycznej jest wêgiel (kamienny i brunatny), z którego wytwarza siê ok. 95% energii elektrycznej. Pomimo znacznego wzrostu wiatowej produkcji i zu¿ycia energii elektrycznej, wskaniki zu¿ycia tej energii na mieszkañca, z uwagi na wysoki przyrost liczby ludnoci, wzros³y w znacznie mniejszym stopniu w krajach OECD z 4011 kWh w 1971 r. do 8089 kWh w 2000 r., a w krajach nienale¿¹cych do OECD z 454 kWh w 1971 r. do 1028 kWh w 2000 r., zatem wskaniki zu¿ycia energii elektrycznej liczone per capita2) dla ca³ej grupy krajów nienale¿¹cych do OECD by³y omiokrotnie ni¿sze od wskaników w krajach OECD. W wielu krajach Trzeciego wiata wskaniki te s¹ kilkadziesi¹t, a nawet kilkaset razy ni¿sze od wskaników krajów wysoko rozwiniêtych. Porównanie takie przedstawiono na rysunku 7. Odnonie do Polski, to w ca³ym okresie powojennym, a¿ do lat osiemdziesi¹tych, gospodarkê polsk¹ cechowa³a wysoka energoch³onnoæ spowodowana wêglow¹ struktur¹ gospodarki, niskim udzia³em paliw wêglowodorowych w strukturze zu¿ywanej energii, niekorzystn¹ struktur¹ produkcji przemys³owej oraz niskimi cenami energii sprzyjaj¹cymi rozwijaniu produkcji wyrobów energoch³onnych, jak równie¿ marnotrawstwo paliw i energii. Wskaniki energii i elektroch³onnoci w gospodarce wiatowej i w Polsce przedstawiono w tabeli 8. Wskaniki energo- i elektroch³onnoci gospodarki wiatowej i Polski Tabela 8 Rys. 7. Kraje o najwy¿szym i najni¿szym zu¿yciu energii elektrycznej per capita w 2000 r. ród³o: [7],[8]. Energoch³onnoæ i elektroch³onnoæ gospodarki Syntetycznym miernikiem okrelaj¹cym energoch³onnoæ gospodarki jest iloæ energii pierwotnej zu¿yta na wytworzenie jednostki Produktu wiatowego lub Krajowego Brutto (PB i PKB) wg PPP. Analogicznie elektroch³onnoæ gospodarki to iloæ energii elektrycznej zu¿yta na jednostkê tego produktu. W minionym 30-leciu w gospodarce wiatowej wyst¹pi³o korzystne zjawisko blisko 30-procentowego zmniejszenia energoch³onnoci PB z 0,33 toe/1000 USD w 1971 r. do 0,24 toe/1000 USD w 2000 r. [78]. Korzystna zmiana energoch³onnoci gospodarki wiatowej zosta³a osi¹gniêta dziêki wdra¿aniu nowych energooszczêdnych technologii w przemyle, w transporcie i innych dzia³ach gospodarki, strukturalnym zmianom w gospodarce wielu krajów, ograniczeniu strat energii itp. W przeciwieñstwie do zmniejszenia energoch³onnoci PSB wyst¹pi³o ponad 10-procentowe zwiêkszenie wskanika elektroch³onnoci z 0,30 kWh/USD w 1971 r. do 0,34 kWh/USD w 2000 r., co by³o rezultatem szerokiego wdra¿ania zastosowañ energii elektrycznej w gospodarce wiatowej. 2) Per capita zwrot ³aciñski oznaczaj¹cy na ka¿d¹ g³owê, pog³ównie (Red.) strona 466 Ceny finalne paliw i energii W krajach OECD stosowane s¹ doæ przejrzyste systemy kreowania cen paliw i energii, a informacje o poziomie tych cen s¹ dostêpne w publikowanych statystykach. Podstawowymi czynnikami decyduj¹cymi o poziomie cen finalnych (detalicznych) paliw i energii s¹: ceny surowców energetycznych na wiatowym rynku energii, koszty wytwarzania, przetwarzania, transportu i dystrybucji, polityka wewnêtrzna ka¿dego kraju w zakresie podatków, ochrony socjalnej okrelonych grup odbiorców, stosowanych subsydiów itp. W wielu krajach nie bêd¹cych cz³onkami OECD, zw³aszcza w krajach Trzeciego wiata, czêsto ceny paliw i energii nie pokrywaj¹ ponoszonych kosztów, s¹ tam stosowane ró¿ne systemy subsydiowania itp. Ceny paliw i energii w krajach OECD s¹ znacznie zró¿nicowane w zale¿noci od polityki tych krajów w odniesieniu do poszczególnych grup odbiorców. Na ogó³ ceny paliw i energii dla odbiorców przemys³owych s¹ obci¹¿one niskimi lub zerowymi stawkami podatkowymi. Wysoko s¹ opodatkowane paliwa ciek³e. www.elektroenergetyka.pl wrzesień 2004 Na przyk³ad opodatkowanie benzyny dochodzi do 70% ceny p³aconej przez odbiorców. Opodatkowanie gazu i energii elektrycznej dla odbiorców komunalno-bytowych kszta³tuje siê w granicach 10-30% cen finalnych [9]. Najni¿sze ceny paliw i energii dla gospodarstw domowych liczone w USD wg PPP maj¹ kraje: benzyna USA, Kanada, Meksyk, gaz W.Brytania, Kanada, USA, Niemcy, Francja, Holandia, energia elektryczna USA, Norwegia, W.Brytania, Meksyk, Francja. Wysokie ceny paliw i energii stosuj¹ kraje: benzyna: Wêgry, S³owacja, Turcja, Polska, gaz Japonia, Hiszpania, Dania, Turcja, Polska, energia elektryczna Dania, Turcja, Portugalia, Wêgry, Hiszpania. W Polsce a¿ do koñca lat osiemdziesi¹tych by³a prowadzona polityka niskich cen paliw i energii. Mia³y one charakter cen urzêdowych, by³y instrumentem gospodarki nakazowo-rozdzielczej i nie odzwierciedla³y realnej wartoci paliw i energii. Taka polityka cenowa doprowadzi³a do powstania w gospodarce polskiej wielu niekorzystnych zjawisk, zw³aszcza: rozwijania energoch³onnych technologii w przemyle i budownictwie, powszechnego braku zainteresowania odbiorców zarówno przemys³owych jak i bytowo-komunalnych racjonalnym u¿ytkowaniem paliw i energii, zniekszta³cenia mechanizmów ekonomicznych w gospodarce energetycznej. Radykaln¹ reformê cen paliw i energii rozpoczêto w 1990 r. wraz z reform¹ ca³ej gospodarki. Obecnie ceny wêgla i paliw ciek³ych ustalane s¹ przez rynek, natomiast ceny sieciowych noników energii s¹ cenami regulowanymi zatwierdzanymi przez Urz¹d Regulacji Energetyki. Obecnie w Polsce ceny paliw i energii dla gospodarstw domowych, w przeliczeniu na USD wg parytetu si³y nabywczej (PPP), kszta³tuj¹ siê na poziomie nieco wy¿szym od cen krajów UE, a w zakresie paliw ciek³ych znacznie przekraczaj¹ te ceny, co przedstawionio w tabeli 9. Tabela 9 Ceny paliw i energii dla gospodarstw domowych w Polsce w 2000 r. ród³o: [9] wrzesień 2004 Energia i rodowisko Intensywny rozwój przemys³u, powstanie wielkich aglomeracji miejskich, wzrost wydobycia surowców energetycznych, a zw³aszcza wzrost produkcji i zu¿ycia energii jaki wyst¹pi³ po II wojnie wiatowej, spowodowa³y ogromn¹ degradacjê rodowiska naturalnego, zarówno w skali globalnej, jak i lokalnej. G³ówne szkodliwe substancje emitowane przez energetykê ze spalania paliw kopalnych to tlenki siarki, tlenki azotu, dwutlenek wêgla, py³y i odpady paleniskowe. W miastach g³ówne ród³o zanieczyszczeñ rodowiska to piece wêglowe ogrzewaj¹ce pomieszczenia oraz pojazdy napêdzane silnikami spalinowymi. W latach piêædziesi¹tych i szeædziesi¹tych XX w. degradacja rodowiska, zw³aszcza w wielkich aglomeracjach przemys³owych i miejskich, nabra³a zatrwa¿aj¹cych rozmiarów. Negatywne oddzia³ywanie ró¿nych emisji przejawia³o siê g³ównie w postaci: emisji SO2 i NOx powoduj¹cych degradacjê lasów i gleb, obumieranie ¿ycia w rzekach i jeziorach, spadek zdrowotnoci ludzi i wszelkich ¿ywych organizmów, niszczenia warstwy ozonowej chroni¹cej ziemiê przed promieniowaniem ultrafioletowym, efektu cieplarnianego powoduj¹cego zmiany klimatyczne i ocieplenie globu ziemskiego. Istotnym sygna³em wskazuj¹cym na zagro¿enia zwi¹zane z degradacj¹ rodowiska naturalnego by³ raport Sekretarza Generalnego ONZ U Thanta w 1969 r. Nastêpnie w rezultacie ró¿nych konferencji miêdzynarodowych oraz Deklaracji Sztokholmskiej w 1972 r., kraje uprzemys³owione podjê³y szereg intensywnych dzia³añ, których celem by³o ograniczenie negatywnego oddzia³ywania, zw³aszcza energetyki na rodowisko. Efekt tych dzia³añ to radykalna poprawa sytuacji w ochronie rodowiska, zw³aszcza znaczne ograniczenie emisji tlenków siarki i tlenków azotu, emisji py³ów, poprawa czystoci wód itp. [14]. Obecnie najwa¿niejszym i najtrudniejszym problemem w skali globalnej jest ograniczenie emisji CO2, która w ostatnim 30-leciu wzros³a z 15,7 mld ton w 1971 r. do 22,6 mld ton w 2000 r. [12]. W tej sytuacji w grudniu 1997 r. przedstawiciele rz¹dów na konferencji w Kioto podjêli szereg decyzji zmierzaj¹cych do ograniczenia emisji CO2, które zawarto w dokumencie Protokó³ z Kioto. Niestety dotychczas nie wszystkie kraje ten dokument ratyfikowa³y, m.in. USA i Federacja Rosyjska [13]. W Polsce w latach 19501990 dosz³o do ogromnej degradacji rodowiska przyrodniczego, do której w znacznej mierze przyczyni³ siê sektor paliw i energii. Negatywne skutki tej degradacji wyst¹pi³y g³ównie na terenach po³udniowo-zachodnich Polski oraz w du¿ych aglomeracjach przemys³owych i miejskich na terenie ca³ego kraju. Na niektórych obszarach, zw³aszcza Górnym l¹sku i w rejonie tzw. czarnego trójk¹ta na Dolnym l¹sku sytuacja by³a wrêcz katastrofalna. Obszary te by³y zaliczane do najbardziej zanieczyszczonych regionów Europy. www.elektroenergetyka.pl strona 467 Wraz z rozpoczêciem reformy polskiej gospodarki oraz reform w sektorze energii, realizowanych w latach 1990 2000, wprowadzono stosowne regulacje, podjêto wielokierunkowe dzia³ania dla ograniczenia negatywnego oddzia³ywania energetyki na rodowisko oraz zminimalizowania szkód w tym rodowisku. Polska zosta³a sygnatariuszem szeregu umów i konwencji miêdzynarodowych, m.in. Konwencji Genewskiej i jej protoko³ów siarkowego i azotowego, Konwencji Klimatycznej ONZ oraz Protokó³u z Kioto. Wdro¿ono równie¿ Dyrektywê Rady Wspólnoty Europejskiej w sprawie ograniczenia emisji z du¿ych elektrowni. Podejmowane dzia³ania w zakresie rodowiska, zmniejszenie ogólnego zu¿ycia emisji pierwotnej w tym g³ównie wêgla, zwiêkszenie w strukturze zu¿ycia energii paliw wêglowodorowych spowodowa³y znaczne ograniczenie emisji zanieczyszczaj¹cych rodowisko. Szczególnie du¿e ograniczenie tych emisji osi¹gnê³a elektroenergetyka. Dziêki temu obecnie emisje podstawowych zanieczyszczeñ atmosfery w odniesieniu do mieszkañca nie odbiegaj¹ w Polsce od rednich w krajach UE. Jedynie wy¿szy jest wskanik emisji SO2 [15]. Zmiany wielkoci emisji zanieczyszczeñ w Polsce w latach 19882000 przedstawiono w tabeli 10. Emisje zanieczyszczeñ powietrza w Polsce w latach 19882000 regionów ni¿szy dla krajów wysoko rozwiniêtych i wy¿szy dla krajów Trzeciego wiata. Przewiduje siê równie¿, ¿e ludnoæ wiata do 2030 r. wzronie do 8,2 mld osób, a rednie roczne tempo wzrostu liczby ludnoci bêdzie mia³o tendencjê malej¹c¹ 1,2% w latach 20012010, 1% w latach 2011 2020 oraz 0,9% w latach 20212030 [12]. Prognozy wiatowej Rady Energetycznej s¹ zbie¿ne z prognoz¹ OECD-IEA3) . Wed³ug najbardziej prawdopodobnego scenariusza prognozy ocenia siê, ¿e wiatowe zapotrzebowanie energii pierwotnej wzronie z 10 mld toe w 2000 r. do 16,3 mld toe w 2030 r. W krajach OECD zapotrzebowanie to wzronie o 34% z 5,3 mld toe w 2000 r. do 7,2 mld toe w 2030 r., a w krajach Nie-OECD o 92% z 4,8 mld toe w 2000 r. do 9,2 mld toe w 2030 r. Zapotrzebowanie energii pierwotnej na mieszkañca wzronie w skali globalnej z ok. 1,7 toe do ok. 2,0 toe w 2030 r., z czego w krajach OECD z ok. 4,7 toe w 2000r. do ok. 5,7 toe w 2030 r., a w krajach Nie-OECD z 0,95 toe w 2000 r. do ok. 1,3 toe w 2030 r. (rys. 8). Tabela 10 Rys. 8. Prognoza wiatowego zapotrzebowania energii pierwotnej w latach 20002030 W badanym okresie zmieni siê udzia³ poszczególnych paliw w globalnym zapotrzebowaniu energii pierwotnej znacznie wzronie udzia³ gazu ziemnego, natomiast zmaleje udzia³ wêgla i energii j¹drowej4) , co przedstawiono w tabeli 11. Tabela 11 Prognoza wiatowego zapotrzebowania energii i jego struktura, w latach 20002030 ród³o: [15]. Zaopatrzenie energetyczne wiata do 2030 r. Prognoza wiatowego zapotrzebowania energii pierwotnej G³ówn¹ si³¹ sprawcz¹ rozwoju wiatowego sektora energii jest, jak ju¿ wspomniano, przewidywany wzrost ekonomiczny wyra¿ony wielkoci¹ Produktu wiatowego Brutto (PB) oraz wzrost liczby ludnoci. Miêdzynarodowa Agencja Energii (OECD-IEA) w prognozie z 2002 r. przewiduje, ¿e wiatowy redni roczny wzrost PB wyniesie 3,2% w latach 20002010 oraz 2,8% w latach 20102030. Wzrost ten jest zró¿nicowany dla ró¿nych strona 468 ród³o: [12] 1) £¹cznie z paliwem dla statków. Uwaga: Niewielkie ró¿nice danych za 2000 r. w tabelach wynikaj¹ z korekty wykonania po opracowaniu prognozy. 3) W niniejszym przegl¹dzie wykorzystano g³ównie dane prognozy OECD-IEA jako najbardziej aktualne. wiatowa Rada Energetyczna uwa¿a, ¿e w najbli¿szych latach wyst¹pi nawrót do energetyki j¹drowej. 4) www.elektroenergetyka.pl wrzesień 2004 Prognoza wiatowej produkcji energii elektrycznej Perspektywy ochrony rodowiska Wed³ug prognozy wiatowa produkcja energii elektrycznej zostanie podwojona z 15,4 PWh w 2000 r. do 31,4 PWh w 2030 r., a redni roczny wzrost wyniesie ok. 2,4%. W krajach OECD produkcja ta wzronie o ok. 55% z 9,6 PWh w 2000 r. do 14,9 PWh w 2030 r., a w krajach nienale¿¹cych do OECD wzronie 3-krotnie, z 5,8 PWh w 2000 r. do 16,6 PWh w 2030 r., co przedstawiono na rysunku 9. Rys. 9. Prognoza wiatowego zapotrzebowania energii elektrycznej w latach 20002030 Pomimo szybkiego wzrostu produkcji energii elektrycznej w krajach nienale¿¹cych do OECD w 2030 r. wskanik tej produkcji na mieszkañca bêdzie nadal trzykrotnie ni¿szy od wskanika krajów OECD. W OECD wskanik ten wyniesie 11,8 MWh, a w krajach nienale¿¹cych do OECD ok. 3,8 MWh, przy czym w tych ostatnich bêd¹ nadal wystêpowaæ du¿e ró¿nice pomiêdzy poszczególnymi krajami. W badanym okresie wyst¹pi¹ istotne zmiany w produkcji energii elektrycznej z ró¿nych paliw. Wêgiel bêdzie nadal g³ównym paliwem do produkcji tej energii z udzia³em ok. 37%, tj. zbli¿onym do obecnego. Najszybciej wzronie produkcja z gazu ziemnego. Wzronie równie¿ produkcja z odnawialnych róde³ energii. Natomiast wyst¹pi stagnacja produkcji z paliw ciek³ych i z energii j¹drowej. Ostatnio pojawiaj¹ siê g³osy ekspertów wiatowej Rady Energetycznej przewiduj¹cych nawrót do energetyki j¹drowej. Prognozê produkcji energii elektrycznej wed³ug rodzajów paliw przedstawiono w tabeli 12. Tabela 12 Prognoza wiatowej produkcji energii elektrycznej wed³ug rodzajów paliw, w latach 20002030 ród³o: [12] wrzesień 2004 Podejmowane w minionym 30-leciu wielokierunkowe dzia³ania w dziedzinie ochrony rodowiska doprowadzi³y do radykalnego ograniczenia degradacji rodowiska powodowanego przez energetykê, zw³aszcza w zakresie emisji SO2, NOx, py³ów i zanieczyszczenia wód. W 30-leciu 20002030 najwa¿niejszym problemem jest ograniczenie wzrostu emisji gazów szklarniowych, a zw³aszcza minimalizacja emisji CO2, jej przechwytywanie i sk³adowanie. Przewiduje siê, ¿e emisja CO2 wzronie z 22,6 mld t w 2000 r. do 38,2 mld t w 2030 r., z czego 16,5 mld t wyemituj¹ elektrownie, w których spalanie wêgla bêdzie ród³em 10,7 mld t emisji CO2 [12]. Wysoki przyrost emisji CO2 wyst¹pi w krajach nienale¿¹cych do OECD, chocia¿ emisja ta przypadaj¹ca na jednego mieszkañca tych krajów bêdzie prawie 5-krotnie ni¿sza od emisji krajów OECD, co obrazuj¹ poni¿sze dane, w t/capita: 2000 2030 2000=100 OECD 9,8 13,0 133 Nienale¿¹ce do OECD 2,1 3,1 148 Ograniczenie przyrostu emisji CO2 i realizacja Protoko³u z Kioto jest celem strategicznym. Ponadto w celu ograniczenia oddzia³ywania CO2 na ocieplenie atmosfery ziemskiej rozwa¿a siê przechwytywanie tych emisji i sk³adowanie w wyrobiskach soli, w wodach oceanicznych itp. Jednak dotychczas brak jest pewnoci, jak zachowaj¹ siê systemy sk³adowania CO2 na du¿¹ skalê. Wa¿nym czynnikiem ograniczaj¹cym takie rozwi¹zania s¹ wysokie koszty przechwytywania, transportu i sk³adowania CO2, szacowane na 3050 z³/t. Dlatego wielu ekspertów uwa¿a, ¿e wa¿nym sposobem ograniczenia emisji CO2 jest rozwój energetyki j¹drowej i znaczny wzrost produkcji energii elektrycznej z tej energetyki. Perspektywy zaopatrzenia w paliwa i energiê gospodarki polskiej do 2030 r. Ogólna charakterystyka Za³o¿eñ polityki energetycznej Polski do 2020 r. Podstawowym dokumentem rz¹dowym okrelaj¹cym kierunki rozwoju polskiego sektora energii w obecnym dwudziestoleciu s¹ Za³o¿enia polityki energetycznej Polski do 2020 r., zatwierdzone przez Radê Ministrów 22 lutego 2000 r. [16]. Dokument ten zawiera: g³ówne cele krajowej polityki energetycznej, prognozê krajowego zapotrzebowania na energiê i ród³a jego pokrycia, kierunki dzia³añ dla zapewnienia bezpieczeñstwa energetycznego kraju i dzia³añ dla minimalizacji negatywnego oddzia³ywania sektora energii na rodowisko oraz strategiczne kierunki dzia³añ pañstwa dla realizacji nakrelonych celów polityki energetycznej. www.elektroenergetyka.pl strona 469 W Za³o¿eniach przedstawiono trzy makroekonomiczne scenariusze rozwoju kraju i prognozy energetycznej, tj.: scenariusz przetrwania, w którym rednia roczna stopa wzrostu PKB wynosi tylko 2,3%, scenariusz odniesienia, w którym za³o¿ono redni¹ roczn¹ stopê wzrostu w wysokoci ok. 4%, scenariusz postêpu plus, zak³adaj¹cy szybki rozwój gospodarczy ze redni¹ roczn¹ stop¹ wzrostu ok. 5,5%, wysok¹ spo³eczn¹ wydajnoci¹ pracy oraz wysok¹ produktywnoci¹ energii. Scenariusz przetrwania uznano jako nie gwarantuj¹cy odrobienia luki rozwojowej w stosunku do krajów wysoko rozwiniêtych. Jako po¿¹dany uznano scenariusz postêpu plus. Podstawowe wielkoci tej prognozy dla scenariusza odniesienia i postêpu plus przedstawiono w tabeli 13. W latach 19902000 zosta³y wykorzystane tzw. rezerwy proste u¿ytkowania energii. St¹d w obecnym 30leciu dalsze obni¿enie energoch³onnoci PKB bêdzie wolniejsze, zatem wzrost PKB bêdzie powodowa³ wzrost zu¿ycia energii. Wzrost ten wyst¹pi³ ju¿ w 2002 i w 2003 r. Oczekuje siê równie¿, ¿e przyst¹pienie do UE stworzy warunki do szybszego wzrostu gospodarki polskiej i wzrostu zapotrzebowania energii. Zjawisko to wyst¹pi³o w Hiszpanii, Portugalii i Grecji, które wczeniej uzyska³y cz³onkostwo w UE. Dobrym przyk³adem uzyskania szybkiego wzrostu PKB i wzrostu zu¿ycia energii jest Hiszpania, która przed wejciem do UE mia³a zbli¿on¹ do Polski liczbê ludnoci i znacznie ni¿sze zu¿ycie energii. Natomiast w ostatnich latach osi¹gnê³a wysoki wzrost PKB i wzrost zu¿ycia energii. Wynika to z poni¿szego porównania. Tabela 13 Prognoza zapotrzebowania energii pierwotnej i elektrycznej dla Polski do 2020 r. (scen. odniesienia i scen. postêpu plus wg dokumentu rz¹dowego) POLSKA 1970 2000 Wzrost (%) Ludnoæ, mln Zu¿ycie energii pierwotnej, Mtoe elektrycznej, TWh 32,5 83,5 59,0 HISZPANIA 1970 2000 Wzrost (%) 38,6 119 33,9 39,9 118 90,0 108 124,5 211 34,8 47,9 124,9 209,6 259 438 ¯ród³o: [6],[7]. ród³o: [16]. W tabeli pominiêto scenariusz przetrwania, który ma jedynie charakter ostrzegawczy. Przyjête w Za³o¿eniach kluczowe kierunki polityki energetycznej s¹ nadal aktualne, jednak w wietle obecnego rozpoznania wystêpuje potrzeba ich aktualizacji, zw³aszcza aktualizacji prognozy zapotrzebowania energii pierwotnej i elektrycznej, które zdaniem autora niniejszego artyku³u wymagaj¹ korekty. St¹d poni¿ej przedstawiono wariantow¹ ocenê zapotrzebowania energii pierwotnej i elektrycznej opracowan¹ w sposób uproszczony na podstawie porównañ miêdzynarodowych, z uwzglêdnieniem prawdopodobnych dwóch scenariuszy wzrostu PKB do 2030 r. Przedstawiona prognoza nie mo¿e zast¹piæ prognozy kompleksowej, która powinna byæ opracowana w najbli¿szym czasie. Stan wyjciowy prognozy zapotrzebowania energii do 2030 r. W latach 19902000 dziêki reformie gospodarczej i wielokierunkowym dzia³aniom racjonalizuj¹cym polsk¹ gospodarkê energetyczn¹ osi¹gniêto: wzrost PKB przy znacznym obni¿eniu zu¿ycia energii, radykalne zmniejszenie energoch³onnoci PKB, zmianê struktury zu¿ycia energii pierwotnej przez ograniczenie udzia³u wêgla na rzecz paliw wêglowodorowych, istotn¹ poprawê w zakresie negatywnego oddzia³ywania energetyki na rodowisko przyrodnicze. strona 470 Badanie zale¿noci pomiêdzy wzrostem zu¿ycia energii i wzrostem PKB w krajach OECD w latach 19802000 wskazuje, ¿e wzrost PKB o 1% powodowa³ rednio wzrost zu¿ycia energii pierwotnej o 0,50,6% oraz zu¿ycia energii elektrycznej o 0,91,0%. Celowe jest wykorzystanie tych zale¿noci dla okrelenia przysz³ego zapotrzebowania energii w Polsce. Prognoza zapotrzebowania energii pierwotnej i energii elektrycznej (szacowana przez autora artyku³u) Wzrost zapotrzebowania energii w Polsce bêdzie g³ównie zale¿a³ od wzrostu gospodarczego wyra¿onego wzrostem PKB. Minimalny wzrost liczby ludnoci z 38,6 mln mieszkañców w 2000 r. do 39,0-39,3 mln nie bêdzie istotn¹ si³¹ sprawcz¹ zapotrzebowania energetycznego kraju. W prognozie do 2030 r. za³o¿ono dwa scenariusze wzrostu PKB, mianowicie: scenariusz 1 umiarkowanego wzrostu PKB, ze redni¹ roczn¹ stop¹ wzrostu 3,5%, scenariusz 2 po¿¹danego wzrostu PKB przy redniej rocznej stopie wzrostu 4,5%. Bior¹c za podstawê za³o¿one scenariusze wzrostu PKB oraz wspó³czynnik elastycznoci zu¿ycia energii pierwotnej do PKB w wysokoci 0,5 i wspó³czynnik elastycznoci energii elektrycznej do PKB w wysokoci 0,9, oszacowano zapotrzebowanie energii w perspektywie do 2030 r. Wynik przedstawiono w tabeli 14. www.elektroenergetyka.pl wrzesień 2004 Tabela 14 Prognoza zapotrzebowania energii pierwotnej i energii elektrycznej do 2030 r. zapewnienia mo¿liwie wysokiego stopnia niezale¿noci energetycznej kraju przez pokrywanie zapotrzebowania g³ównie krajow¹ produkcj¹ noników energii, przy mo¿liwie wysokim i uzasadnionym ekonomicznie wykorzystaniu krajowych zasobów energetycznych oraz dywersyfikacji i korzystania z importu paliw i energii w stopniu niezbêdnym dla uzupe³nienia produkcji krajowej. Realizacja tego nadrzêdnego celu wymaga odpowiedniego rozwoju poszczególnych podsektorów energii. Górnictwo wêgla kamiennego ród³o: kalkulacje autora. Realizacja scenariusza 1 prognozy pozwoli³aby na osi¹gniêcie przez Polskê: ok. 2030 r. obecnego poziomu zu¿ycia energii pierwotnej per capita w W. Brytanii, ok. 2032 r. obecnego poziomu zu¿ycia energii elektrycznej per capita we Francji. Realizacja scenariusza 2 prognozy pozwoli³aby na osi¹gniêcie: ok. 2027 r. obecnego wskanika zu¿ycia energii pierwotnej we Francji i w Niemczech, ok. 2026 r. obecnego wskanika zu¿ycia energii elektrycznej we Francji. Realizacja scenariusza 2 prognozy, z uwagi na potrzeby rozwojowe kraju, by³aby po¿¹dana. Umo¿liwi³aby szybsze zbli¿enie Polski do poziomu gospodarczego krajów Zachodniej Europy. Jednak zarówno przy realizacji scenariusza 1, jak i 2 prognozy szybko bêdzie wzrastaæ zale¿noæ Polski od importu surowców energetycznych. Szacuje siê, ¿e z uwagi na brak mo¿liwoci istotnego wzrostu pozyskania surowców energetycznych ze róde³ krajowych, zale¿noæ ta wzronie z ok. 12% w 2000 r. do 4555% w 2030 r. Kierunki rozwoju sektora energii Nadrzêdnym celem polskiej polityki energetycznej jest zapewnienie bezpieczeñstwa energetycznego i ekologicznego kraju. Realizacja tego celu wymaga: zdolnoci sektora energii do pe³nego i niezawodnego zaspokojenia potrzeb gospodarki i ludnoci w energiê odpowiedniego rodzaju i jakoci, po uzasadnionych spo³ecznie i ekonomicznie cenach energii, minimalizacji negatywnego oddzia³ywania sektora energii na rodowisko przyrodnicze, wrzesień 2004 W rezultacie wdra¿ania reformy górnictwa wêgla kamiennego zlikwidowano 33 nierentowne kopalnie, ograniczono wydobycie wêgla o ok. 50% w stosunku do maksymalnego wydobycia sprzed reformy (z 201 mln t w 1979 r. do 102 mln t w 2000 r.), zwiêkszono jakoæ wydobywanego wêgla, ograniczono jego eksport z 43 mln t w 1984 r. do 23 mln t w 2000 r. oraz ograniczono zatrudnienie z 416 tys. osób w 1989 r. do 155 tys. w 2000 r. Ponadto zgodnie z programem rz¹dowym zamierza siê dalej ograniczyæ wydobycie wêgla do ok. 90 mln t w 2010 r. i ok. 80 mln t w 2020 r. Ograniczenie wydobycia wêgla ma na celu zapewnienie rentownoci kopalñ bez dotowania z bud¿etu pañstwa. Z uwagi na wymagania rodowiska zmniejszenie wydobycia i zu¿ycia wêgla by³o korzystne wp³ynê³o na znaczne ograniczenie szkodliwych emisji gazów, zw³aszcza CO2, SO2 i NOx oraz py³ów i ¿u¿la. Jednak w wietle zwiêkszaj¹cego siê zapotrzebowania na energiê nasuwa siê pytanie, czy dalsze ograniczenie wydobycia wêgla jest uzasadnione, zw³aszcza ¿e jego ceny na wiatowym rynku energii ostatnio znacznie wzros³y. Wydaje siê, ¿e z uwagi na bezpieczeñstwo energetyczne kraju, bardziej celowe by³oby nieograniczanie wydobycia wêgla, lecz w przysz³oci jego zwiêkszenie przy wzmo¿eniu dzia³añ ukierunkowanych na czyste technologie spalania wêgla. Prognozowany wzrost zapotrzebowania energii, zw³aszcza energii elektrycznej, spowoduje w nadchodz¹cych dekadach wzrost zapotrzebowania elektroenergetyki na wêgiel, który nadal bêdzie podstawowym paliwem do produkcji energii elektrycznej, zw³aszcza ¿e Polska nie posiada elektrowni j¹drowych. Ograniczone wydobycie wêgla do ok. 80 mln t nie zapewni pokrycia potrzeb krajowych. Konieczny bêdzie jego import, a przy tym nale¿y siê liczyæ ze wzrostem cen wêgla na wiatowym rynku energii. W tej sytuacji obecna zdolnoæ produkcyjna górnictwa wêgla kamiennego powinna byæ utrzymana, co nie wyklucza koncentracji jego wydobycia, dzia³añ dla poprawy wskaników wydajnoci i wyników ekonomicznych. Górnictwo wêgla brunatnego Obecne wydobycie wêgla brunatnego wynosi ok. 60 mln t i prawie w ca³oci jest przeznaczone do produkcji energii elektrycznej. Przewiduje siê, ¿e do 2020 r. jego wydobycie utrzymane zostanie na zbli¿onym do obecnego poziomie. www.elektroenergetyka.pl strona 471 Jednak obecnie eksploatowane z³o¿a wêgla brunatnego malej¹ i po 2020 r. zostan¹ w znacznym stopniu wyczerpane, zw³aszcza w zag³êbiu koniñskim i turoszowskim. W tej sytuacji niezbêdne bêd¹ inwestycje i eksploatacja nowych z³ó¿, g³ównie z³ó¿ po³o¿onych ko³o Legnicy, co z uwagi na uwarunkowania lokalizacyjne bêdzie bardziej skomplikowane i kapita³och³onne ni¿ z³ó¿ dotychczas eksploatowanych. Ropa naftowa Krajowe wydobycie ropy naftowej jest bardzo ma³e, w 2000 r. zaspokaja³o tylko ok. 4% jej zu¿ycia wynosz¹cego 18 mln t. Przewiduje siê, ¿e w okresie do 2030 r. wyst¹pi znaczny wzrost zapotrzebowania ropy naftowej i jej produktów. Zatem z uwagi na znikome zasoby tego surowca prawie ca³e zapotrzebowanie bêdzie musia³o pochodziæ z importu. Konieczna wiêc bêdzie rozbudowa zdolnoci przetwórczych polskich rafinerii, wynosz¹cych obecnie ok. 24 mln t, rozbudowa ruroci¹gów przesy³owych, jak równie¿ budowa zbiorników dla utworzenia wymaganej przez UE rezerwy paliw ciek³ych. Utworzenie takiej rezerwy bêdzie stanowiæ wa¿ny element bezpieczeñstwa energetycznego kraju. Gazownictwo W 2000 r. zu¿ycie gazu ziemnego w przeliczeniu na gaz wysokometanowy (34,3 MJ/m3) wynosi³o 12,2 mld m3, tj. 10 Mtoe, co stanowi³o 11% krajowego zu¿ycia energii pierwotnej, 1/3 zu¿ywanego gazu pochodzi³o z w³asnych zasobów, a 2/3 z importu, g³ównie z Federacji Rosyjskiej. Przewiduje siê, ¿e w okresie do 2030 r. gazownictwo bêdzie najszybciej rozwijaj¹cym siê podsektorem energii i zapotrzebowanie na gaz ziemny wzronie ponad dwukrotnie. Pokrycie takiego zapotrzebowania zapewni³oby zmianê struktury krajowego bilansu energii pierwotnej, pokrycie wzrastaj¹cych potrzeb gospodarki i ludnoci oraz by³oby korzystne dla rodowiska naturalnego. Z uwagi na stosunkowo ma³e krajowe zasoby gazu ziemnego szybko wzrastaj¹ce jego zapotrzebowanie bêdzie pokrywane g³ównie gazem z importu, przy czym konieczna jest dywersyfikacja kierunków jego importu. W tej sytuacji wyst¹pi koniecznoæ rozbudowy sieci przesy³owej, dynamicznego rozwoju sieci dystrybucyjnej oraz budowy podziemnych zbiorników dla magazynowania rezerwy operacyjnej i strategicznej gazu ziemnego. Odnawialne ród³a energii W Polsce z odnawialnych róde³ energii licz¹ siê g³ównie energia wodna, drewno i inne rodzaje biomasy. Jest równie¿ szansa na wiêksze wykorzystanie energii wiatru i geotermalnej oraz biopaliw dodawanych do paliw napêdowych. Zasoby energii wodnej s¹ niewielkie, a energiê mo¿liw¹ do praktycznego wykorzystania ocenia siê na 1215 TWh/a, z czego obecnie wykorzystuje siê ok. 4 TWh/a. strona 472 Uzysk drewna wykorzystywany dla celów energetycznych wynosi 3-4 mln toe/a. Mo¿liwe do wykorzystania zasoby s³omy i odpadów rolniczych szacuje siê na ok. 10 mln t. Zasoby energii geotermalnej s¹ znaczne, lecz jest to g³ównie ciep³o niskotemperaturowe. Ostatnio doæ szybko wzrasta iloæ i moc instalacji wiatrowych, a ponadto Parlament uchwali³ ustawê w sprawie produkcji biopaliw. Obecnie udzia³ odnawialnych róde³ energii, ³¹cznie z energi¹ z odpadów, w bilansie energii pierwotnej jest nieznaczny nie przekracza 5%. Ocenia siê, ¿e w przysz³oci mimo zaleceñ i dyrektyw UE dotycz¹cych znacznego wzrostu tych róde³ udzia³ ten nie przekroczy 67%, poniewa¿ Polska nie posiada znacz¹cych zasobów wodnych. Wzrost wykorzystania odnawialnych róde³ energii bêdzie istotny dla rodowiska, chocia¿ ich bezporedni wp³yw na bezpieczeñstwo energetyczne w skali kraju bêdzie stosunkowo ma³y. Natomiast ród³a te mog¹ odgrywaæ znaczn¹ rolê w lokalnych bilansach energii. Kierunki rozwoju elektroenergetyki Reforma gospodarki polskiej, ograniczenie produkcji przemys³ów energoch³onnych i wzrost efektywnoci u¿ytkowania energii przyczyni³y siê do ok. 15-procentowego zmniejszenia zu¿ycia energii elektrycznej w latach 1990 1993, a nastêpnie do stopniowego wzrostu tego zu¿ycia do poziomu z koñca lat osiemdziesi¹tych. Pozwoli³o to ³¹cznie ze wzrostem eksportu energii elektrycznej osi¹gn¹æ w 2000 r. produkcjê tej energii w wysokoci 145 TWh, tj. poziom sprzed 1989 r. Aktualnie polski system elektroenergetyczny dysponuje znaczn¹ rezerw¹ mocy. W 2000 r. moc zainstalowana elektrowni wynosi³a 34,6 GW, moc osi¹galna 33,4 GW, a szczytowe zapotrzebowanie 22,3 GW. Zatem w 2000 r. ró¿nica pomiêdzy moc¹ osi¹galn¹ i szczytowym zapotrzebowaniem wynosi³a 11,1 GW, co wiadczy o znacznej rezerwie mocy w systemie. Jednak rezerwa ta jest z³udna, gdy¿ ok. 8,0 GW to moc jednostek, które przekroczy³y wiek projektowy i powinny byæ wy³¹czone z eksploatacji lub poddane rekonstrukcji, w tym: ok. 3,0 GW to stare 45-, a nawet 50-letnie jednostki kolektorowe, ok. 5,0 GW to elektrownie z blokami 120 MW i poni¿ej, które rednio osi¹gnê³y 40 lat. W nadchodz¹cych latach dla pokrycia narastaj¹cego zapotrzebowania mocy niezbêdny bêdzie wysoki przyrost mocy zainstalowanej elektrowni, która w 2030 r. dla 1 scenariusza prognozy powinna wynosiæ ok. 60 GW. Zatem niezbêdna bêdzie: realizacja du¿ego programu rekonstrukcji ok. 1013 GW, tj. bloków 120 MW, jak równie¿ bloków 200 MW, które równie¿ s¹ wys³u¿one i ich redni wiek ju¿ przekracza 30 lat, budowa ca³kowicie nowych elektrowni o mocy ok. 30 GW. www.elektroenergetyka.pl wrzesień 2004 Problemem otwartym jest, jakie bêd¹ to elektrownie i o jakiej strukturze paliwowej? Z wstêpnych rozwa¿añ wynika, ¿e powinny to byæ: elektrownie na wêgiel kamienny wykorzystuj¹ce jako paliwo wêgiel z dodatkiem biomasy, elektrownie opalane gazem, tj. elektrownie z blokami gazowo-parowymi oraz blokami gazowymi dla pokrycia obci¹¿eñ szczytowych, elektrownie j¹drowe budowane w latach 20202030. Za budow¹ nowych mocy rzêdu 7 GW w elektrowniach wêglowych przemawia mo¿liwoæ pozyskania stosunkowo taniego wêgla krajowego oraz wêgla z importu, chocia¿ elektrownie takie emituj¹ du¿e iloci CO2 i bêd¹ problemy z ich akceptacj¹ przez UE. Budowa jednostek gazowych dla pokrycia obci¹¿eñ szczytowych jest podyktowana potrzebami systemu. Natomiast budowa elektrowni gazowo-parowych by³aby uzasadniona ich stosunkowo niskimi kosztami budowy oraz wysok¹ sprawnoci¹. Jednak w polskich warunkach, z uwagi na koniecznoæ importu gazu i jego rosn¹ce ceny wiatowe, szeroki rozwój tego typu elektrowni jest ma³o realny. W tej sytuacji przyrost mocy w elektrowniach opalanych gazem bêdzie znacznie ni¿szy od zak³adanego na pocz¹tku ubieg³ej dekady. Budowa elektrowni j¹drowych, zw³aszcza w dekadzie 20202030 jest koniecznoci¹. Bez elektrowni j¹drowych nie bêdziemy w stanie pokryæ rosn¹cego zapotrzebowania na energiê, jak równie¿ sprostaæ wymaganiom ochrony rodowiska. W tej dziedzinie ju¿ w najbli¿szym czasie niezbêdne jest podejmowanie wielu dzia³añ umo¿liwiaj¹cych realizacjê programu budowy takich elektrowni. Budowa wymienionych typów elektrowni nie wyklucza budowy ma³ych elektrowni wodnych oraz elektrowni wiatrowych, jednak ich rola w pokryciu zapotrzebowania mocy bêdzie stosunkowo niewielka. Wed³ug wstêpnych szacunków nak³ady inwestycyjne na rekonstrukcjê i budowê nowych elektrowni w latach 2001 2030 szacuje siê na 3540 mld euro. W zakresie przesy³u energii elektrycznej niezbêdna jest dalsza rozbudowa sieci 400 kV, przy stopniowym ograniczaniu zasiêgu sieci 220 kV oraz rozbudowa po³¹czeñ tranzytowych z krajami ociennymi. W zakresie dystrybucji konieczna jest rozbudowa i modernizacja sieci dystrybucyjnej, ze szczególnym uwzglêdnieniem modernizacji sieci wiejskich. W tabeli 15 przedstawiono szacunkowe wielkoci charakteryzuj¹ce rozwój elektroenergetyki do 2030 r., dla zapewnienia wzrostu PKB zak³adanego w scenariuszu 1. Realizacja prognozy elektroenergetyki dla zapewnienia wzrostu PKB okrelonego w scenariuszu 2 wymagaæ bêdzie przyrostu mocy z nowych inwestycji rzêdu 35 GW. Rozwój ciep³ownictwa Zaopatrzenie gospodarki i ludnoci w ciep³o to jeden z wa¿nych podsektorów polskiej gospodarki energetycznej. Szacuje siê, ¿e z uwagi na warunki klimatyczne i ponad pó³roczny sezon grzewczy, na ogrzewanie pomieszczeñ, przygotowanie posi³ków i ciep³ej wody u¿ytkowej zu¿ywa siê ok. 1/4 zu¿ycia krajowego zu¿ycia energii pierwotnej. Prognoza podstawowych wielkoci rozwoju elektroenergetyki polskiej do 2030 r. (dla realizacji scenariusza 1 PKB) Tabela 15 ród³o: ocena autora. 1) 2) wrzesień Saldo eksportu i importu. Zapotrzebowanie brutto mniej straty sieciowe. 2004 www.elektroenergetyka.pl strona 473 Do produkcji ciep³a korzysta siê z ró¿nych róde³ ciep³a. S¹ to elektrociep³ownie i ciep³ownie energetyki zawodowej i przemys³owej, lokalne ciep³ownie komunalne oraz indywidualne instalacje grzewcze gazowe, olejowe, elektryczne, wêglowe itp. Elektrociep³ownie przemys³owe wytwarzaj¹ ciep³o g³ównie na potrzeby przemys³u. Natomiast wa¿n¹ rolê w zaopatrzeniu miast w ciep³o i ciep³¹ wodê odgrywaj¹ elektrociep³ownie zawodowe. W 2000 r. elektrociep³ownie i ciep³ownie zawodowe dostarczy³y ca. 170 PJ energii cieplnej, co stanowi³o ponad 50% ciep³a dostarczonego przez scentralizowane systemy ciep³ownicze. W lokalnych i indywidualnych urz¹dzeniach grzejnych coraz wiêksz¹ rolê odgrywa gaz ziemny. Ogrzewanie gazowe staje siê konkurencyjne w stosunku do ciep³a wytwarzanego w sposób scentralizowany (wysoka sprawnoæ odbiorników, ³atwoæ regulacji, niskie emisje zanieczyszczeñ). W zasadzie nie przewiduje siê wzrostu zapotrzebowania na ciep³o. Dzia³ania bêd¹ polega³y g³ównie na poprawie efektywnoci wykorzystywania ciep³a, termoizolacji budynków istniej¹cych oraz ochrony cieplnej budynków nowych, zwiêkszaniu sprawnoci odbiorników itp. W regionach wiejskich nadal znacz¹c¹ rolê bêdzie odgrywaæ drewno i jego odpady. Uwagi koñcowe dotycz¹ce prognozy energetycznej Polski do 2030 r. Przedstawiona szacunkowa prognoza zapotrzebowania Polski na paliwa i energiê daje ogóln¹ orientacjê odnonie do kierunków rozwoju sektora energii. Jednak prognoza ta w ¿adnym przypadku nie mo¿e zast¹piæ kompleksowej prognozy rozwoju polskiego sektora energii i okrelenia kierunków polityki energetycznej, której opracowanie wymaga zespo³u specjalistów z ró¿nych dziedzin energetyki oraz wykorzystania ró¿nych metod badawczych. Koniecznoæ aktualizacji Za³o¿eñ polityki energetycznej Polski do 2020 r., opracowanych w 2000 r., jest równie¿ niezbêdna z uwagi na cz³onkostwo Polski w UE. Nowe za³o¿enia polityki energetycznej powinny obejmowaæ horyzont czasowy do 2030 r. oraz zmieniaj¹ce siê uwarunkowania ekonomiczne, ekologiczne, dostaw surowców energetycznych z importu, tranzytu energii przez terytorium Polski itp. Strategiczna rola energii w gospodarce i w ¿yciu ludnoci oraz z³o¿onoæ problematyki energetycznej wymaga, aby polskie czynniki decyzyjne mia³y w³aciwy obraz przysz³ych potrzeb energetycznych kraju. strona 474 LITRERATURA [1] Kopecki K.: Cz³owiek w wiecie energii. KiW 1976 [2] World Energy Supplies 1954-1974. UN, New York 1976 [3] National Energy Data Reports. 12 th Energy Congress, New Delhi 1976 [4] Surrey of Energy Resources 19 th Edition, WEC 2001 [5] Energy Balances of Non. OECD Countries 1999-2000, OECDIEA [6] Energy Balances of OECD Countries 1999-2000, OECD-IEA [7] Key World Energy Statistics, 2002 Edition, OECD-IEA [8] Bilans energii pierwotnej 1990-200. Agencja Rynku Energii, 2003 [9] Energy Prices and Taxes, Edition 1989 Second Quarter and 2002 Third Quarter, OECD-IEA [10] Kumanowski M., Gilecki R.: Primary Energy Balance of Poland. CIE [11] Statystyka Elektroenergetyki Polskiej 2000, ARE 2001 [12] World Energy Outlook 2002, OECD-IEA [13] CO2 emission from fuel combustion, 2002 Edition, OECDIEA [14] Main thesis of the report of United Nations Organization and World Energy Council on World Energy Assessment, New York 2000 [15] Ma³y Rocznik Statystyczny Polski 2002 [16] Za³o¿enia polityki energetycznej Polski do 2020 r., Ministerstwo Gospodarki, Warszawa 2000 [17] Janiczek R.: Zintegrowany program rozwoju (ZPR)-2: za³o¿enia i dane wejciowe. Biuletyn Miesiêczny PSE nr 7/1996 [18] Frydrychowski R.: Plan rozwoju PSE S.A. w zakresie przysz³ego zapotrzebowania na energiê elektryczn¹. Materia³y PSE SA. 2002 [19] Ney R. Energia odnawialna moda czy koniecznoæ. PSE SA, Elektroenergetyka nr 1/2003 [20] Electricity Information 2002, OCD-IEA [21] Chmielniak T., Rakowski J. i wirski J.: Polskie elektrownie i elektrociep³ownie zawodowe (2). Przegl¹d Energetyczny nr 2/2003 r. Izba Gospodarcza Energetyki i Ochrony rodowiska www.elektroenergetyka.pl G wrzesień 2004
