Krzysztof Majdan, money.pl: Dlaczego u nas się nie da? Od 30 lat gonimy ten Zachód, a on nam odskakuje.
Dr inż. Jarosław Tworóg, wiceprezes Krajowej Izby Gospodarczej Elektroniki i Telekomunikacji (KIGEiT): To nie do końca tak. Przez długi czas skracaliśmy dystans. Weźmy choćby jakość infrastruktury telekomunikacyjnej lub nasycenie motoryzacją. Energetyka to problem niedokończonej prywatyzacji. Mamy też wyzwania ustrojowe. Tak długo, jak nie zaczniemy realizować przyjętych strategii gospodarczych, tak długo będziemy w stanie dryfu. Polityka gospodarcza musi mieć budżet i sprawne narzędzia realizacji. Ma ułatwiać przechodzenie od gospodarki węzłowej do sieciowej.
Węzłowej, czyli jakiej?
Opartej na zgrupowaniach wielkich przedsiębiorstw. Ten sposób budowy ekonomii skali odchodzi do lamusa. Zaczyna się epoka gospodarki sieciowej, polegającej na łączeniu w sieci olbrzymiej liczby ściśle powiązanych małych przedsiębiorstw. Człowiek będący w Polsce jest w stanie zdalnie kierować maszyną w przedsiębiorstwie na drugim końcu świata. To wielka szansa dla naszej gospodarki, opartej na firmach lokalnych.
A co ma do tej technologicznej gospodarki energetyka?
W energetyce nie dokończono prywatyzacji. W państwowym oligopolu trudniej o innowacyjność. Ponadto, gdy pojawia się jakaś nowa technologia, ale zainwestowane środki jeszcze nie zamortyzowały się, trudno inwestować.
Podjęcie wcześniejszych inwestycji powoduje powstawanie kosztów osieroconych, a powstrzymywanie się od inwestycji prowadzi stopniowej utraty konkurencyjności, ale buduje tzw. rentę zapóźnienia. Dzisiaj możemy powiedzieć, że jesteśmy niekonkurencyjni, ale też w idealnej sytuacji, bo mamy dużą rentę zapóźnienia.
Idealnej sytuacji? Przecież w energetyce niemal wszystko kuleje.
Idealnej w tym sensie, że sprzyjającej zmianom i inwestycjom, bez których nie da się rozwiązać nastających problemów. Cykl inwestycyjny w energetyce trwa dłużej niż w innych branżach. Ostatni rozpoczynaliśmy w latach 70.
Większość inwestycji jest w pełni zamortyzowana. Uruchamiając nowy cykl, nie wolno inwestować w stare, węzłowe technologie, bo to błąd. I nawet nie chodzi o to, że to drogie i się nie opłaca, choć tak jest. To najgorsze rozwiązanie z innego powodu.
Jakiego?
Bo nie pasuje do nowego typu gospodarki.
Sieciowej?
Sieciowej. Gospodarka była węzłowa, bo tylko na niektórych obszarach występowały paliwa kopalne i surowce. Natomiast produkcja przemysłowa rozwijała się w największych i najzamożniejszych miastach, gdzie było szkolnictwo. Koncentracja działalności gospodarczej w metropoliach i zagłębiach wydobywczych zachęcała do budowy coraz większych fabryk i wielkich elektrowni dając efekt skali.
Już nie zachęca?
Już nie, bo przechodzimy do gospodarki o obiegu zamkniętym. Technologie sieciowe utrzymały efekt skali, przyspieszyły wzrost poprzez wzbogacenie oferty i zwiększenie produktywności, wypierając z rynku technologie węzłowe. Nowe technologie energetyczne już w zasadzie mamy.
Problem leży w kulturze i myśleniu ukształtowanym przez gospodarkę węzłową. Za szybko się zmienialiśmy, a edukacja nie nadążyła. W Polsce doświadczamy negatywnych skutków kopiowania, przenoszenia do kraju sprawdzonych na Zachodzie modeli biznesowych. To źródło wzrostu już się wyczerpuje.
Czyli mamy rozproszyć energetykę?
Tak. Coraz większa część obywateli rozumie, że najtańsza energia jest z OZE. Cyfryzacja wszystkiego powoduje, że większą produktywność ma sieć zwinnych, zintegrowanych cyfrowo zakładów zamiast wielkich fabryk. Metropolie rozlewają się, a centra miast wyludniają.
Zakłady przemysłowe stają się mniejsze i przenoszą poza miasta. Nowa gospodarka nie potrzebuje koncentracji, tylko rozproszenia. Produkcja taniego, czystego wodoru, który zastąpi gaz ziemny, wymaga zasilania z OZE, a więc gospodarka wodorowa również będzie miała charakter sieciowy.
Zaraz, wodór? A to nie jest bajka trochę? Że rewolucyjne źródło energii, ale może kiedyś, bo drogie, bo niedoskonałe.
Żadna bajka, tylko rzeczywistość. Technologia jest, a koszt elektrolizerów (urządzeń do produkcji wodoru z prądu) będzie spadać wraz ze wzrostem skali ich produkcji. Jeśli do 2040 r. koszty energii elektrycznej z OZE spadną do poziomu poniżej 30 dol. za MWh, to wodór będzie kosztował poniżej 1,5 dol. za kg.
Wodór w miejscu produkcji będzie tani, ale jego koszt będzie rósł, jeśli trzeba będzie go sprężać do wysokiego ciśnienia. I znów wracamy do rozproszenia. Rozproszenie produkcji przemysłowej, czyli również popytu na wodór oraz rozwój sieci rurociągów będzie sprzyjał lokalnej produkcji wodoru oraz zmniejszy straty energii na jego sprężanie.
Kilogram wodoru? Ile to kilowatogodzin?
39.
Nie, stop. 1,5 dol. za 39 kilowatogodzin energii?!
Tak, to przybliżony koszt produkcji wodoru z OZE po 2040 r.. Przecież 39 kWh energii będzie kosztowało poniżej 1,2 dol., a to jest główny koszt produkcji.
Nieźle brzmi w czasach kryzysu energetycznego.
To się nie stanie od jutra, ale technologia ceramicznych ogniw paliwowych już jest komercjalizowana. Warto zauważyć, że efektywne wykorzystanie nowych technologii energetycznych wymaga cyfrowej integracji sieci elektroenergetycznych i gazowych. To kolejny czynnik stymulujący inwestycje w gospodarkę sieciową.
To znaczy?
Tym czynnikiem jest kompatybilność wszystkich technologii, o których mówiliśmy. Synergie nowych technologii energetycznych i cyfrowych, właściwych dla systemów rozproszonych, budują rosnącą produktywność, a więc konkurencyjność gospodarki sieciowej.
Przykładowo spadek kosztów produkcji jednostkowej uzyskuje się głównie poprzez budowę bardziej skomplikowanych, a więc droższych maszyn. Ale rzeczywisty spadek jednostkowego kosztu produkcji można zwykle uzyskać dopiero przy ich pełnym wykorzystaniu.
W sensie pracy 24/7?
Tak, trójzmianowej, co podnosi koszty pracy. Pełne wykorzystanie zasobów (maszyn, pracowników i materiałów) w ramach jednego, nawet dużego zakładu, jest praktycznie niemożliwe. W praktyce w większości zakładów ich produktywność technologiczna nie jest wykorzystywana nawet w 50 proc. Postęp techniczny wymaga szybkich zmian, ale przedsiębiorstwo nie może zainwestować w nowszą technologię, dopóki nie zamortyzuje już posiadanej.
Cyfrowe łączenie zakładów w sieci to atrakcyjny sposób na zwiększanie stopnia wykorzystania zasobów. Waga kosztów energii elektrycznej w zakładach gospodarki o obiegu zamkniętym będzie rosła. Można je zmniejszyć tylko poprzez rozproszenie produkcji energii, dopasowane do rozproszonego charakteru klientów.
Dobrze, czyli nowa gospodarka obniży nam ceny energii. A skąd to wiemy?
Z praw ekonomii. Najbliższe 30 lat to czas przestawiania całości zasilania na energią elektryczną z OZE i wodoru, też produkowanego z energii elektrycznej. W przemyśle elektronicznym koszty produkcji spadają o ok. 30 proc. przy podwojeniu wolumenu światowej produkcji.
Ten efekt opisują tzw. krzywe uczenia. Każda branża ma te krzywe dość dobrze zdefiniowane, co pozwala prognozować spadek kosztów jednostkowych w miarę rozwoju danego rynku. To pozwoliło przewidzieć np. spadek kosztów produkcji energii z turbin wiatrowych i fotowoltaiki.
A jak to kosztowo wygląda w innych źródłach energii? Ile kosztuje wytworzenie 39 kilowatogodzin z elektrowni węglowej? Albo atomowej?
Na cenę energii dla użytkownika końcowego składają się koszty produkcji, dystrybucji, sprzedaży, marże pokrywające koszt pieniądza oraz zysk. Koszt każdego z tych składników zależy od konkurencji i kompatybilności technologii produkcji i dystrybucji. Energetyka oparta na wielkich elektrowniach węglowych czy atomowych i kontrolowanych przez państwo sieciach dystrybucji to rynek niekonkurencyjny, a więc o niewielkiej skłonności do poszukiwania nowych tańszych technologii i modeli biznesowych.
Czyli w cenie prądu nie płacimy za to, ile kosztuje wytworzenie go, lecz jeszcze za to, ile kosztowało postawienie elektrowni.
Tak. Elektrownie paliwowe odchodzą do historii z powodu wzrostu kosztów paliw, konkurencji OZE, szkodliwości dla środowiska i wynikających z nich kosztów zewnętrznych, jak opłaty za emisję, ślad węglowy i ich pochodne. W przypadku wielkich elektrowni jądrowych każda inwestycja jest oddzielnym projektem.
Nie da się jej produkować seryjnie, a więc każdy projekt jest coraz bardziej kosztowny, co w połączeniu ze skalą inwestycji wydłuża czas budowy. W efekcie koszt pieniądza staje się większy niż łączne koszty amortyzacji i eksploatacji.
I jak to przełożyć na polskie ceny?
W wypadku Polski oznacza to, że cena energii elektrycznej z elektrowni jądrowej może przekroczyć poziom 130 dol. za MWh. Energetyka jądrowa podniesie również ceny energii z OZE, bo zwiększy udział kosztów sieciowych w cenie dla użytkownika końcowego. Po 2040 r. będziemy mieli duże nasycenie sieci OZE, więc trudno będzie sprzedać energię, której koszt wynosi 130 dol. za MWh. Inwestycje w bloki jądrowe będziemy musieli spłacić, więc państwo zrobi to z naszych podatków.
Czyli nie iść w atom?
Tego nie powiedziałem. Energetyka jądrowa przyszłości to SMR, czyli małe reaktory jądrowe o konstrukcji modułowej. Uruchomienie seryjnej produkcji modułów do SMR spowoduje spadek kosztów energii z reaktorów jądrowych do poziomu ok. 40 dol. za MWh. W wielu zastosowaniach będą one konkurencyjne dla OZE.
A duży atom, który już stoi? Zostawić czy wygasić?
Jako technologia dominująca zniknie, tak, bo nie będzie mógł konkurować z OZE. To jednak nie znaczy, że elektrownie jądrowe znikną całkowicie. W krajach o wysokich kompetencjach w tym zakresie nie ma istotnego powodu do przyspieszonego ich wygaszana. Co więcej, stała modernizacja już istniejących wielkich siłowni jądrowych ma głęboki sens ekonomiczny i ekologiczny.
Porzucanie już istniejącej infrastruktury to marnotrawstwo. Transformacja, o której cały czas rozmawiamy, to proces dziejący się równolegle w całej gospodarce. Innowacyjny rozwój energetyki pełnego uwolnienia cen, wzmocnienie prawa ochrony środowiska oraz poprawy planowania strategicznego.
Samym wodorem kraju nie napędzimy, więc po co się w to pakować, budować gazociągi?
Celem Zielonego Ładu jest całkowita rezygnacja ze spalania gazu ziemnego i pozostałych paliw kopalnych. Do 2050 r. powinniśmy je zastąpić zielonym wodorem. Przejście na wodór jest wykonalne i opłacalne. A jeśli będziemy dysponowali siecią gazociągów wodorowych, to napędzimy kraj wodorem. Rurociąg to najtańsza forma transportu energii, system rurociągów to również duży magazyn energii.
Obecną sieć gazową można przestawić na wodór i rozbudować tak, by paliwo to było powszechnie dostępne. Zresztą, w swojej historii już korzystaliśmy z rurociągów wodorowych. Gaz koksowniczy (zawiera do 60 proc. wodoru) był głównym gazem rozprowadzanym siecią rurociągów na Śląsku. Niepotrzebna są żadna "nowa" sieć rurociągów. Możemy wykorzystać już istniejącą.
Ale przecież te rury zardzewieją od wodoru. Czyli do wymiany.
Nie wchodząc w technikalia, opracowując koncepcję gospodarki wodorowej, badano skutki oddziaływania tego gazu na stal. Wiadomo, że przejście na wodór wiązać się będzie z szybszą wymianą pewnej, ale nieistotnej ekonomicznie części infrastruktury. Ta wymiana może się odbywać w ramach normalnej eksploatacji. Infrastruktura wodorowa posłuży również do bilansowania sieci elektroenergetycznej. A to bardzo ważny aspekt.
Bo?
Ogółem bilansowanie sieci scentralizowanej opiera się na utrzymywaniu rezerwy mocy, natomiast system oparty na OZE powinien być stabilizowany poprzez sterowanie odbiornikami energii. Rozwój gospodarki wodorowej spowoduje spadek kosztów bilansowania odbiornikami, gdyż elektrolizery, samochody elektryczne, pompy ciepła itd. nie muszą pracować w godzinach niskiej podaży energii z OZE. Dlatego przejście na wodór i OZE wymusi cyfryzację systemu bilansowania.
Co to znaczy?
Mówiąc najprościej, w systemie elektroenergetycznym moc źródeł i moc obciążenia powinny być równe. Bilansowanie to sterowanie elementami systemu zapewniającymi utrzymywanie tej równowagi. Służą temu rynki bilansujący oraz mocy. Obecnie wymaga to utrzymywania w ciągłej gotowości znacznych mocy rezerwowych elektrowni. Reguluje się moc elektrowni w takt zmian mocy obciążenia. To jest bardzo kosztowny system. Dzięki cyfryzacji odbiorników energii i integracji sieci elektroenergetycznej z telekomunikacyjną można to bilansowanie realizować poprzez regulację mocy obciążenia, co będzie znacznie tańsze.
Przejście na OZE i wodór oznacza, że większość produkowanej energii elektrycznej będzie zużywana do produkcji wodoru. Przy odpowiedniej mocy OZE i łączy pomiędzy sieciami elektroenergetycznymi krajów UE, utrzymywanie systemowych stacjonarnych magazynów energii służących do bilansowania stanie się zbędne. Magazynowanie wodoru stanie się również formą magazynowania energii, ale wodór będzie służył głównie do produkcji prądu w ogniwach paliwowych zasilających silniki elektryczne pojazdów oraz produkcji nawozów, metali, cementu itd. Taki system będzie znacznie bezpieczniejszy od obecnego.
W jakim sensie bezpieczniejszy? Blackoutów? Ostrzału rakietowego?
Po pierwsze, awarie nawet bardzo wielu pojedynczych OZE i linii nie spowodują braków prądu. To znaczy, że ze znacznie większą pewnością zapewnia ciągłość dostaw prądu do wszystkich użytkowników zarówno w czasie pokoju, jak i również w czasie wojny. Jest bardziej odporny na przerwanie dostaw, a rezerwa strategiczna sprzętu do napraw - bez porównania tańsza.
Proszę pomyśleć, nawet w przypadku ataku na jeden punkt takiej sieci, koszt rakiety do jego zniszczenia jest wielokrotnie wyższy niż wymiana instalacji w tym punkcie. To system, którego skuteczne niszczenie będzie nieporównywalnie droższe, a naprawa tańsza i szybsza. Upowszechnią się też stacjonarne ogniwa paliwowe używane do zasilania nieruchomości. W przeciwieństwie do agregatów to maszyny bardzo trwałe i o wysokiej sprawności.
Mówił pan, że w każdym kg wodoru jest 39 kWh, że ogniwo paliwowe przerobi to na prąd. I ile z tego odda z powrotem taka maszyna?
W wypadku instalacji stacjonarnych przemiana wodoru na prąd elektryczny odbywa się ze sprawnością ok. 60 proc., a jeśli resztę ciepła można wykorzystać do ogrzania budynku, mamy sprawność 100 proc. Proces przechodzenia całego ciepłownictwa na pompy ciepła już ruszył, bo pozwala w okresie zimowym zamienić x kWh energii elektrycznej na 3x kWh energii cieplnej.
Okej, i tak łączy nam się to w całość. Prąd się nie marnuje, nie trzeba wielkich magazynów, bo krąży. Nadmiar jednej energii z OZE zostaje zamieniony na inne źródło energii.
Tak. Ponadto wszystkie wymienione przez mnie urządzenia są lub będą produkowane seryjnie, a więc ich cena będzie spadać w miarę wzrostu skali. Spadną też koszty zasilania rezerwowego. Dzisiaj agregaty używane są jedynie w stanach wyższej konieczności. W wypadku zasilania obiektów wymagających bardzo niezawodnego zasilania tzw. bezprzerwowego - będą przystosowane do zasilania z wodoru i OZE. Taka instalacja będzie służyła nie tylko w stanach wyższej konieczności, ale będzie mogła być używana wymiennie z przyczyn np. ekonomicznych.
Jest prawdopodobne, że w pewnych okresach taniej będzie korzystać z wodoru, a w okresach nadprodukcji OZE tańszy będzie prąd. Energia zaczyna tworzyć obieg zamknięty. OZE są technologicznie kompatybilne z wodorem. Ale aby energia była naprawdę tania, potrzebujemy skali i właściwych proporcji pomiędzy mocą i lokalizacją elektrowni wiatrowych i fotowoltaicznych, bo w ogółem w Polsce gdy nie "świeci", to wieje.
A my się o te wiatraki spieramy od lat.
Tę absurdalną sytuację stworzyli politycy. Swoista nagonka na wiatraki oparta była na wzbudzaniu fobii i szerzeniu dezinformacji. Cała kampania była oparta na postulacie walki z hałasem, chociaż w rzeczywistości wieloletnie blokowanie rozwoju energetyki wiatrowej spowodowało, że wiele lat dłużej będziemy musieli znosić hałas i spaliny z samochodów.
Nikt nie chciał zauważyć, że mamy masę miejsca na turbiny wzdłuż dróg, gdzie hałas z samochodów jest dziesiątki tysięcy razy wyższy niż z turbin. Hucpa wiatrakowa to sygnał, że w społeczeństwie spadł poziom ogólnego wykształcenia technicznego. Możemy mieć tylko nadzieje, że obecny przyspieszony rozwój technologii i przemysłu fotowoltaicznego zmniejszy straty, jakie ponieśliśmy w wyniku spowolnienia wiatrowego. W następnym dziesięcioleciu może okazać się, że energia z paneli fotowoltaicznych stanie się nawet 2-3 krotnie tańsza niż z turbin wiatrowych, co zmniejszyłoby popyt na turbiny.
Krzysztof Majdan, money.pl
Dr inż. Jarosław Tworóg, wiceprezes KIGEiT. Ekspert zajmujący się tematyką transformacji energetycznej, autor koncepcji rozwoju cyfrowego infrastruktury i przemysłu, zgodnej ze strategią Europejskiego Zielonego UE. Opisał wpływ AI na rozwój cyfryzacji, znaczenie dostępu szerokopasmowego dla wzrostu innowacyjności. Jest autorem koncepcji obniżenia kosztów energii elektrycznej dzięki przestawieniu gospodarki na zasilanie z OZE. Od 10 lat jest współautorem programów FG TIME.
