Polska na tle krajów Unii Europejskiej z uwagi na swój stosunkowo chłodny klimat (dane za Eurostat i Euroheat: 3 250 stopniodni, w stosunku do około 2 950 w Niemczech czy 2 300 we Francji) oraz dużą ilość sieciowych systemów ciepłowniczych (41% dostaw ciepła realizowane przez sieć, podczas gdy w Niemczech około 14% i tylko 6% we Francji) posiada duży, już ukształtowany segment energetyki, który jest naturalną bazą do rozwijania systemów opartych o jednostki wysokosprawnej kogeneracji. Takie warunki nie istnieją w zasadzie w żadnym innym państwie Unii Europejskiej. Dlatego można zaryzykować stwierdzenie, że mamy szanse, aby kogeneracja była polską specjalnością w całym procesie transformacji sektora elektroenergetycznego w kierunku niskoemisyjności na Starym Kontynencie.
W jakim kierunku zmierza elektroenergetyka?
Obecnie stoimy w sektorze ciepłownictwa systemowego przed trzema głównymi wyzwaniami:
- transformacją systemów nieefektywnych w efektywne i jednym z motorów napędowych tych zmian z pewnością będzie wysokosprawna kogeneracja;
- zmianą struktury paliwowej w istniejących i nowych jednostkach kogeneracji; stopniowe odchodzenie od węgla w kierunku paliwa gazowego, biomasy i odpadów;
- uporządkowania rynku ciepła i roli jego uczestników, tak aby pozwalał on dużo bardziej racjonalnie i ekonomicznie, przy jednoczesnej redukcji emisyjności wykorzystywać dostępne technologie i paliwa tj. kogenerację, OZE, ciepło z odpadów i odpadowe oraz stanowił zaplecze dla magazynowania różnych form energii i wykorzystania technologii P2H i P2G.
W ciągu ostatnich kilku lat ilość ciepła z kogeneracji w stosunku do całości ciepła sieciowego pozostaje na stałym, stosunkowo wysokim poziomie wynoszącym około 65-70%. Z prowadzonych analiz wynika, że konsumpcja ciepła sieciowego w wyniku rozwoju budownictwa, przy jednoczesnej termomodernizacji istniejącej substancji mieszkaniowej utrzyma się w najbliższych 10 latach na stabilnym poziomie, z lekką tendencją wzrostową do maks. 1%, ale tylko w dużych miastach. Znacząco wzrośnie za to udział kogeneracji w tym rynku oraz towarzysząca mu zmiana miksu paliwowego. Impuls do przewidywanych w najbliższych latach zmian już dają zaostrzone wymagania środowiskowe, związane m.in. z implementacją dyrektyw MCP, wzrost o niemal 300% cen uprawnień do emisji CO2 w latach 2017–2019, a ponadto przewidywany wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną w systemie elektroenergetycznym. Skalę wyzwań dobrze obrazuje struktura paliw wykorzystywanych obecnie w procesie produkcji ciepła w elektrociepłowniach (dane na podstawie opracowania URE „Energetyka cieplna w liczbach – 2018”).
| Udział paliw w produkcji ciepła w kogeneracji | [PJ] | 2018 |
| paliwa stałe (węgiel) | 200,5 | 70,7% |
| paliwa gazowe | 25,7 | 9,1% |
| biomasa | 23,1 | 8,1% |
| śmieci | 3,5 | 1,2% |
| oleje | 18,1 | 6,4% |
| inne | 12,7 | 4,5% |
Rola nowego systemu wsparcia
Aby ta transformacja była możliwa, został wprowadzony nowy system wsparcia dla kogeneracji. Temat ten został szeroko omówiony w Raporcie o kogeneracji, przygotowanym przez Polskie Towarzystwo Elektrociepłowni Zawodowych w październiku 2019 r. W wyniku budowy nowych jednostek w ramach realizacji programu wsparcia dla kogeneracji w perspektywie 2030 r. miks paliw ulegnie zmianie: znacząco zwiększy się udział gazu, spadnie udział węgla, podwoi się wykorzystanie odpadów komunalnych.
Ważnym tematem dla całej branży pozostaje stworzenie takich mechanizmów regulacji rynku ciepła, które pozwolą wykorzystać szanse i sprostać obecnym wyzwaniom. Dużym krokiem w tym kierunku jest wprowadzenie obowiązku przyłączania się do sieci, jeżeli alternatywne rozwiązania nie spełniają wysokich norm niskoemisyjności. Kolejnym krokiem pozostaje stworzenie modelu rynku ciepła, na którym będzie możliwe pełen wykorzystanie potencjału nowoczesnych technologii. Kluczem jest prawo dostępu do rynku zależne od jakości oferowanego ciepła. Ta jakość powinna być definiowana przez niskoemisyjność, niski współczynnik nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej, poziom wpływu na zapewnienia statusu systemu efektywnego, uciążliwość dostawy paliwa podstawowego oraz cenę. Biorąc te aspekty pod uwagę źródła kogeneracyjne z racji łatwości zapewnienia odpowiednio wysokiej mocy powinny uzyskać status jednostek podstawowych w systemie. Inne technologie będą ten system uzupełniały – preferowanymi technologiami dopełniającymi system będą w kolejności: pompy ciepła korzystające z ciepła odpadowego, spalarnie odpadów korzystające ze strumienia lokalnego i w dalszej kolejności inne technologie.
Jak przyszłość czeka kogenerację?
W naszej opinii rola jednostki kogeneracyjnej będzie w systemach efektywnych rolą wiodącą. Jest natomiast mało prawdopodobne, że wraz ze wzrostem ilości systemów efektywnych energetycznie szybko zwiększy się w tych systemach udział ciepła pochodzącego z rozwiązań „małego” OZE, takich jak kolektory solarne, kolektory PV i indywidualne pompy ciepła.
Po pierwsze chodzi o skalę – systemy ciepłownicze w Polsce są na tyle duże, że wymagają odpowiedniej wielkości podstawowego źródła ciepła. Po drugie – systemy ciepłownicze, osiągając dzięki kogeneracji status efektywnych i posiadając wspomniane już atrakcyjne współczynniki nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej, zapewniają wystarczająco dobrą jakość ciepła z punktu widzenia wymagań budynkowych. Zwiększanie udziału źródeł OZE w takim efektywnym systemie ciepłowniczym jest oczywiście możliwe, ale niezwykle kosztowne, dlatego powinno stanowić opcję, którą klienci wybiorą świadomie, a nie funkcjonować jako z góry narzucony obowiązek. Natomiast sektor ciepłownictwa niesystemowego jest najłatwiejszym technologicznie i najefektywniejszym kosztowo miejscem, w którym takie rozwiązania „małego” OZE powinny być bardzo intensywnie stosowane. Duże i średnie systemy ciepłownicze będą zaś wspierały rozwój źródeł OZE inaczej. Jako stały element technologiczny przy jednostkach kogeneracyjnych będą powstawały akumulatory ciepła, które w powiązaniu z pracą szczytowych kotłów elektrodowych będą w stanie zagospodarować w postaci ciepła nadwyżki produkcji zielonej energii elektrycznej z farm wiatrowych. Dzięki temu duże systemy ciepłownicze także czeka swego rodzaju zazielenianie, ale podstawowy zawarty w nich strumień ciepła będzie pochodzić z kogeneracji.
Autor:
Paweł Kaliński
Wiceprzewodniczący Zespołu Roboczego ds. rynków ciepła PTEZ
Dyrektor Departamentu Rynku Ciepła w PGE Energia Ciepła S.A.
Więcej informacji w Raporcie o kogeneracji, przygotowanym przez Polskie Towarzystwo Elektrociepłowni Zawodowych (październik 2019 r.)
