Dlaczego potrzebujemy energetyki jądrowej w Polsce

3. Odnawialne źródła energii (OZE) w Polsce

Podstawowym kryterium porównawczym różnych opcji elektroenergetyki jest porównanie średnich, jednostkowych kosztów wytwarzania energii elektrycznej. Obecnie w kosztach tych uwzględnia się również tzw. koszty zewnętrzne (ekologiczne). Koszty zewnętrzne dotyczą wpływu emisji na środowisko i człowieka i mogą być uwzględnione jako ewentualne kary lub np. konieczność zakupu zezwoleń na emisję CO2. Dokonując wyboru różnych opcji elektroenergetyki należy uwzględnić średnie koszty wytwarzania w całym przyszłym okresie eksploatacji, tj. np.40 lat dla elektrowni węglowych i 60 lat dla elektrowni jądrowych. Jeżeli pominąć inflację, to tak zdefiniowane koszty wytwarzania głównych dla Polski obecnie opcji, są następujące:
- Energetyka węglowa-około 8 euroc/ kWh (w tym 5 euroc/kWh - koszty zewnętrzne)
- Energetyka jądrowa-około 4 euroc/kWh

Energia odnawialna jest droższa od węglowej i jądrowej. Aby producentom opłacało się rozwijać odnawialne źródła energii (OZE), trzeba im dopłacać, i to duŜo. Według zaleceń Komisji Europejskiej, dopłaty do energii odnawialnej powinny być ograniczone tak, by koszt energii z OZE nie przekraczał kosztu produkcji ze źródeł konwencjonalnych plus koszty zewnętrzne ponoszone przy użyciu tych źródeł [5]. Wobec tego, że w Polsce sumaryczny koszt energii elektrycznej z elektrowni węgłowych wraz z kosztami zewnętrznymi płaconymi przez całe społeczeństwo wynosi około 8 euroc/kWh, w tym 5 euroc/kWh kosztów zewnętrznych, przewidywana dopłata około 50 Euro/MWh do cen rynkowych dla energii odnawialnej wydaje się rozsądną wielkością graniczną. Rzeczywiste koszty energii odnawialnej są jednak większe.

Wielkość zasobów energii odnawialnej możliwej do uzyskania w Polsce oceniana jest różnie przez różnych specjalistów, zależnie od tego, czy patrzą przez pryzmat kosztów i dobrobytu społeczeństwa, czy też stawiają jako nadrzędny cel maksymalizację udziału OZE. Wg krytycznej oceny R. Trechcinskiego [6]zasoby te przedstawiają się następująco:

Woda

Obecnie uzyskiwana energia z elektrowni wodnych a także ewentualnie z inwestycji w zakresie Małej Energetyki Wodnej ( MEW) wynosi nieco mniej niż 4 TWh rocznie 6. Uzyskanie jeszcze kilku TWh byłoby możliwe, gdyby zrealizowano inwestycję Dolnej Wisły. Jednakże koszt wytwarzania energii elektrycznej z tej elektrowni byłby zbyt wysoki. Kilkanaście lat temu oceniano ten koszt na 7 euroc/kWh, co już wtedy było znacznie więcej niż 3 euroc/KWh z ówczesnych elektrowni węglowych. Obecnie koszt ten byłby oceniany na około 8 euroc/kWh.

Wiatr

W naszym systemie elektroenergetycznym można by zainstalować nawet około 5 GW w elektrowniach wiatrowych, np. 2000 wiatraków o mocy 2,5 MW. Oczywiście elektrownie te musiałyby mieć rezerwowe zasilanie (zapewniające dostawy energii do sieci, kiedy nie wieje wiatr). Wg studium niemieckiego 7przy średniej prędkości wiatru 5.5 m/s oczekiwana moc średnia elektrowni wiatrowej wynosi 18% mocy nominalnej. W razie zainstalowania siłowni wiatrowych o mocy 1000 MWe, ich średnia moc wyniesie więc 180 MW, i moc sieci można zmniejszyć tylko o owe 180 MWe. Potrzebna moc rezerwowa w sieci zapewniająca stabilność napięcia mimo wahań prędkości wiatru jest bardzo duża. Budowa siłowni wiatrowych oznacza więc duże obciążenie dla sieci. Ponadto, jeśli moc rezerwową zapewniają elektrownie konwencjonalne, które emitują duŜe ilości zanieczyszczeń, to wynikowe obciążenia środowiska zanieczyszczenia dla układu wiatrak + elektrownia konwencjonalna są dużo większe niż dla elektrowni jądrowej.

Główny problem siłowni wiatrowych polega jednak na ich wysokich kosztach wytwarzania energii. Koszt ten oceniany jest na około 12 euroc/kWh dla takich krajów jak Hiszpania, Anglia, Holandia, Dania gdzie średnia moc uzyskiwana z wiatraka wynosi prawie 40% mocy znamionowej. Natomiast przyjmowanie tych samych wielkości dla Niemiec i Polski wydaje się niemożliwe ( średnia moc około 20% mocy znamionowej). Polskie dopłaty obejmują:
- urzędową dopłatę
- kredyt preferencyjny
- zielone certyfikaty
- subwencje dla samorządów ( w tym np. dokumentacja)
- zwolnienie całkowite lub częściowe ( 50%) z róŜnych opłat.
Łącznie rzeczywisty koszt dopłat do energii wiatraków jest wyższy niż podawany w ocenach krajów o dużej sile wiatru.
Koszty wprowadzania energii odnawialnych pokrywane są przez odbiorców, czyli wszystkich obywateli. W artykule R. Trechcińskiego 6podano proste przeliczenie obrazujące jak różnica kosztów wytwarzania np. pomiędzy 6 Euro c/kWh a 4 Euro c/kWh wpłynie na poziom życia obywateli. Obliczenie to jest bardzo proste:
200 TWh rocznie należy pomnożyć przez 2 Euro c/kWh. Rezultat to tracone 4 mld Euro rocznie. Jeżeli rozłożymy te dodatkowe koszty równo na całą naszą populacje, to łatwo można uzyskać wniosek końcowy: każda czteroosobowa rodzina będzie rocznie obciążona kwotą około 1500 zł.

Biomasa

Korzystanie z biomasy możliwe jest w 2-ch wariantach. Pierwszy to spalanie lub współspalanie drzewa pochodzącego głównie z oferty lasów państwowych. Z tego źródła energii można liczyć na około 2 TWh rocznie. Drugi wariant to uprawy roślin energetycznych jak wierzba krzewiasta (wiklina), ślazowiec pensylwański, miskantus i inne. Przykładem takiej hodowli energetycznej może być ślazowiec pensylwański, który staje się coraz bardziej popularny wśród roślin energetycznych. Zapewnia on wydajność spalania: 100 000-300 000 MJ/ha i ciepło spalania 11-18 MJ/kg .
Do spalania używa się sprasowanej masy lub zrębów, lub masy granulowanej w postaci peletów. Z 1-go kg ślazowca można uzyskać około 1,4 kWh. Dla uzyskania 2 TWh rocznie energii elektrycznej należy korzystać z około 140 000 ha. Chociaż koszt wyhodowania biomasy jest mniejszy od 1 euroc/KWh, to jednak trzeba go powiększyć o koszt transportu i przeróbki biomasy. Łączne koszty szczególnie dla niewielkich elektrociepłowni są rzędu 8 euroc/KWh, czyli mieszczą się w kosztach zalecanych przez UE dla OZE.
Ilość energii, jaką można uzyskać w Polsce z upraw energetycznych, nie jest łatwa do ścisłego określenia, gdyż zależy od rodzaju gleby, kosztów transportu biomasy, który może być zróżnicowany w zależności od warunków lokalnych a także od możliwości przeznaczenia odpowiedniego areału na uprawy energetyczne. Orientacyjnie jest to od 2 do 4 TWh rocznie (powyżej 2 TWh rocznie koszty wytwarzania byłyby już większe). Średnio 3 TWh rocznie. Razem z biomasą z lasów państwowych daje to około 5 TWh rocznie. Porównanie biomasy i wiatraków wykazuje, że:
- Koszt wytwarzania energii elektrycznej jest znacznie wyższy dla siłowni wiatrowych
- Biomasa jest znacznie korzystniejsza ze względu na zmniejszenie bezrobocia
- Biomasa nie wymaga buforowego zasilania.
- Beneficjentami wiatraków są inwestorzy zagraniczni i zagraniczni producenci wiatraków

Łączna ilość energii, jaką możemy uzyskać z OZE w 2010 r., jeżeli nie będziemy instalowali elektrowni wiatrowych, wynosi więc około 5 TWh rocznie z biomasy i 4 TWh rocznie z elektrowni wodnych.

Mimo zastrzeŜeń ekonomicznych i ograniczeń fizycznych utrudniających rozwój energii wiatrowej i biomasy w Polsce, wobec braku elektrowni jądrowych musimy starać się o rozwój odnawialnych źródeł energii z uwagi na nasze zobowiązania traktatowe i dyrektywy Komisji Europejskiej.

W perspektywie roku 2025 ilości energii z OZE są większe i po uwzględnieniu także energii wiatru wg Mareckiego i Dudy [8] wynoszą około 20,4 TWh rocznie, w tym:
- ok. 8 TWh w energetyce wodnej (z nowymi inwestycjami na Wiśle),
- ok. 2,1 TWh z maksymalnie dostępnych zasobów biomasy z lasów,
- ok. 2,5 TWh z upraw energetycznych,
- ok. 7,8 TWh z elektrowni wiatrowych.

Inne rodzaje energii odnawialnej (geotermia, fotowoltaika) będą możliwe w szerszym zakresie po 2030 r. Tymczasem jak wynika z dokumentu „Polityka energetyczna Polski do 2025 r.” [9]juŜ za 15 lat nasze zapotrzebowanie na energię elektryczną będzie wynosić około 220 TWh rocznie. Jak widać, nawet przy maksymalnym wykorzystaniu naszych możliwości udział energii odnawialnej nie przekroczy 9 % rocznej produkcji energii elektrycznej w Polsce.

Przewidywany wzrost mocy ze źródeł energii odnawialnej przedstawiono na rys. 6


Rys. 6 Przewidywany rozwój energii odnawialnej (studium BSiPE•ENERGPROJEKT Warszawa [4])

4. Bilans energetyczny Polski do r. 2025

Nawet przy najbardziej optymistycznym wariancie pozyskania mocy ze wszystkich źródeł nie wystarczy ono do pokrycia zapotrzebowania elektryczności w Polsce, które w wariancie bazowym wyniesie 220 TWh w 2025 r. (patrz rys. 7).


Rys. 7 Krajowe zuŜycie energii elektrycznej (studium BSiPE•ENERGPROJEKT Warszawa [4])

Konieczność budowy nowych elektrowni wynika też z likwidacji istniejących mocy wytwórczych, które z powodu wieku muszą przerwać pracę (rys. 8)


Rys. 8 Likwidacja mocy wytwórczych w Polsce (studium BSiPE•ENERGPROJEKT Warszawa [4])

5. Koszty zewnętrzne wytwarzania energii elektrycznej w Polsce

Koszty zewnętrzne wytwarzania energii elektrycznej w Polsce obliczone metodą ExternE wynoszą od 36 do 44 (mEuro/kWh) [10], nawet bez uwzględnienia emisji gazów cieplarnianych:

Tabl. 1 Koszty zewnętrzne dla węgla brunatnego i kamiennego w wybranych elektrowniach w Polsce.


Podobne wyniki dla całej elektroenergetyki w Polsce przedstawiono w pracy Mareckiego i Dudy [8], którzy dla elektrowni i elektrociepłowni zawodowych w Polsce 2004 r. podali całkowite koszty zewnętrzne równe 46.5 mEuro/kWh.

Tymczasem koszty zewnętrzne dla elektrowni jądrowej z reaktorem PWR w Wielkiej Brytanii wyniosły 0,46 mEuro/kWh, a więc były 100 razy mniejsze [11]” Dla nowych elektrowni jądrowych budowanych w Polsce koszty zewnętrzne będą mniejsze niż dla zbudowanej przed 15 laty elektrowni brytyjskiej. Korzyści zdrowotne i środowiskowe z wprowadzenia w Polsce elektrowni jądrowych są więc niewątpliwe.