Biuletyn ENERGOPOMIARU nr 1(283)/2025

 

Tomasz Słupik
Prezes Zarządu „Energopomiar” Sp. z o.o.

Gotowi na transformację energetyczną

 

Szanowni Państwo,

Z ogromną przyjemnością oddajemy w Państwa ręce pierwszą część Biuletynu Naukowo-Technicznego Energopomiaru w wyjątkowym dla Spółki roku jubileuszu 75-lecia jej istnienia.

75 lat to okres obejmujący nawet najstarsze, nadal pracujące w sektorze wytwarzania energii bloki energetyczne, łącznie z okresem ich budowy. Zakres zdobytych przez Energopomiar doświadczeń we wspieraniu eksploatacji tych jednostek i świadomość nieuchronnej transformacji energetycznej, której pierwsze symptomy w mojej opinii pojawiły się w momencie rozpoczęcia prac legislacyjnych nad wprowadzeniem systemu opłat za emisję CO₂, zainicjowały potrzebę wypracowania nowego portfolio usług wsparcia dla systemu elektroenergetycznego w czasie transformacji i dla stanu quasi- docelowego, który osiągnie satysfakcjonujący poziom nie wcześniej niż za trzy dekady.

Ostatnie dziesięciolecie to dla naszej Spółki czas zdobywania doświadczeń i budowania fundamentów merytorycznych w nowych obszarach, na bazie których możemy dzisiaj wspierać Klientów w definiowaniu optymalnych ścieżek transformacji energetycznej (przykładem kompleksowego podejścia do zagadnienia może być chociażby tematyka ryzyk klimatycznych, przedstawiona w artykule dr Magdaleny Skrzyńskiej). Czas niestabilności sytuacji geopolitycznej skłania do refleksji na temat transformacji energetycznej, paradygmatów, według których jest ona wprowadzana w Unii Europejskiej, tempa jej wprowadzania, dostępności technologii i łańcuchów dostaw, czy wreszcie bezpieczeństwa energetycznego, którego definicja powinna ulec zmianie w stosunku do aktualnych wyzwań.

Przyszłość systemu elektroenergetycznego zostanie zbudowana na paradygmacie elektryfikacji i dużym udziale bilansowania oddolnego od sieci najniższych napięć, w tym próbie samobilansowania się określonych obszarów zdolnych do takiego działania. Mając na względzie konieczność budowy odporności społeczeństwa (i tym samym państwa) na zakłócenia zewnętrzne, z jakimi będziemy mieli do czynienia w najbliższych dekadach, działanie takie jest w pełni uprawnione i podbudowane zasadą zrównoważonego rozwoju, wynikającą z symbiozy gospodarczej ukierunkowanej na lokalne bilansowanie potrzeb i optymalne wykorzystanie wszystkich strumieni energii generowanej lokalnie w rozproszonych źródłach OZE, a także tej zmagazynowanej w odpadach (szerzej o tym w artykule „Paliwa alternatywne jako istotny element transformacji energetycznej”) i cieple odpadowym.

Stabilność pracy systemu elektroenergetycznego wymaga – w największym uproszczeniu – zasobów wytwórczych (również tych niepogodozależnych), sieciowych, kompetencyjnych, a także zarządczych w rozumieniu całej infrastruktury telekomunikacyjno-cyfrowej. Budowa odporności systemu elektroenergetycznego na zakłócenia wymaga szeregu szczegółowych wymagań w zakresie infrastruktury wytwórczej i testów sprawdzających poziom kompatybilności funkcjonalnej (o niektórych kwestiach można przeczytać w artykule „Wybrane aspekty modelowania pracy modułów wytwarzania energii – wymogi i realizacja”), ale również zwiększania poziomu cyberbezpieczeństwa, niezwykle istotnego w dzisiejszych czasach. Z tych też względów nie należy ulegać złudzeniom, że w ciągu najbliższych dwudziestu lat pojęcie lokalnego bilansowania będzie ­tożsame z szeroko pojętą zdolnością do pracy wyspowej realizowanej na poziomie sieci średnich i niskich napięć. Jednakże celem powinno być budowanie świadomości społecznej i zdolności do wspierania bilansowania systemu elektroenergetycznego w realiach dużego udziału źródeł pogodowozależnych przy ograniczonych zasobach magazynowania energii (czego praktycznym wymiarem jest uelastycznienie poboru energii w funkcji jej dostępności w systemie).

W szeregu prac, jakie zrealizował Energopomiar w ostatnich latach, została potwierdzona zasadność merytoryczna transformacji energetycznej. Najpełniejszymi analizami były prace projektujące kierunki transformacji dla systemów zaopatrzenia w ciepło i energię elektryczną różnej wielkości miast o liczbie mieszkańców od około 25 tys. do aglomeracji liczącej około 4 mln osób. We wszystkich analizach została potwierdzona zasadność paradygmatów:

• egzergetycznego – porządkującego podejście do transformacji energetycznej na poziomie fizyki zjawisk i procesów;
• elektroprosumenckiego – definiującego prosumenta w szerokim ujęciu – zarówno jako dom jednorodzinny, jak i duży ośrodek miejski rozumiany jako aglomeracja i dedykowana dla niej osłona kontrolna;
• wirtualizacyjnego – rozumianego jako powiązanie różnego rodzaju systemów i narzędzi informatycznych koniecznych do skutecznego zarządzania bilansowaniem energii i ciepła, wspomaganych algorytmami do ich prognozowania.

Wszystkie przeprowadzone analizy potwierdziły także lukę technologiczną ulokowaną w dostępności technologii długo- i średniookresowego magazynowania energii – przede wszystkim elektrycznej, ale także ciepła. Taki stan niedoboru technologii magazynowania (określanej przez akceptowalność cenową danej technologii w ujęciu zabezpieczenia pewności zasilania w projektowanym odcinku czasowym), a także fakt istotnych ryzyk dla inwestycji realizowanych w segmencie wytwarzania energii (więcej w artykule „Zarządzanie ryzykiem w energetyce – jak odpowiadać na nowe wyzwania”), przełożyć się mogą – obok wzrostów budżetów poszczególnych inwestycji – także na konieczność wydłużonego funkcjonowania obecnych jednostek wytwórczych centralnie dysponowanych.

Dużym ryzykiem dla przebiegu transformacji jest również fakt koncentracji kontroli nad łańcuchami dostaw surowców krytycznych niezbędnych do wytworzenia technologii OZE. Lukę technologiczną długookresowego magazynowania energii w okresie przejściowym zastępują technologie gazowe (turbiny i silniki gazowe – aspekt bilansowania systemu, a nie magazynowania energii), które obok dużych szybkości naboru obciążenia i krótkich czasów rozruchu cechują się także zdolnością do dużej ilości uruchomień.

Problemem w obecnej sytuacji jest brak wystarczających zasobów własnych paliwa gazowego, a także wymagana w czasie dostępność technologii (zarówno w kontekście komponentów, jak i firm wykonawczych) dla fazy budowy i realiów europejskich koncentrujących się wokół szerokiego zastosowania technologii gazowych dla okresu przejściowego. Taki obraz rzeczywistości po stronie aktywów wytwórczych (budowa jednostek jądrowych, o których nie wspomniano powyżej cechuje się znacznie większymi ryzykami) obliguje do zabezpieczenia zasobów minimalizujących wystąpienie luki mocowej istniejącymi jednostkami wytwórczymi, które w okresie około dwóch dekad będą pracować z malejącym udziałem w bilansie energii i dużym znaczeniem dla utrzymania bilansu mocy, co będzie związane z rosnącą liczbą uruchomień i następujących po nich odstawień. Prognozowany powyżej scenariusz, aby zaistniał, wymaga nowego mechanizmu wsparcia jednostek, których emisyjność jest większa niż 550 kg CO₂/MWh. Przy liczbie godzin pracy na poziomie poniżej 1500 h/rok jednostki takie praktycznie są odpowiednikiem źródeł szczytowych.

Osiągnięcie niższego poziomu emisyjności jest możliwe technicznie i uprawnia do wsparcia w ramach aktualnie funkcjonującego rynku mocy, co zostało już udowodnione na pierwszych jednostkach typoszeregu 200 MW. Możliwe do zastosowania paliwo obniżające emisyjność poniżej progu 550 kgCO2/MWh, tj. biomasa, ma jednak swoje ograniczenia i nie jest w stanie uzupełnić w skali KSE luki mocowej prognozowanej w systemie na lata trzydzieste. Co więc należy zrobić, jeżeli chcemy uniknąć okresów przymusowych ograniczeń w poborze energii?
Rozwiązaniem jest wytypowanie części źródeł o najlepszym stanie technicznym i opracowanie dla nich odpowiedniej usługi systemowej gwarantującej funkcjonowanie w trybie niegenerującym strat właścicielom. Wydaje się to trudne legislacyjnie, ale czy jest inne wyjście? Nieco szerzej o aspektach utrzymania istniejących JWCD, zwłaszcza w obszarze instalacji służących oczyszczaniu gazów spalinowych, napisano w artykule „Poprawa efektywności energetycznej systemów mokrego oczyszczania gazów”.

Aspektem stosunkowo rzadko pojawiającym się w dyskusjach problemowych i technicznych jest dostępność surowców, w tym tego najczęściej występującego, jakim jest woda, ale także innych związków, których odzysk jest elementem gospodarki o obiegu zamkniętym. Najbliższe dekady to bez wątpienia czas, kiedy powszechne staną się działania związane z domykaniem cykli produkcyjnych i odzyskiem surowców wtórnych (o wybranych aspektach dotyczących GOZ szerzej w artykułach „Możliwości wykorzystania elektrodializy odwracalnej (EDR) w procesie odzyskiwania wody ze ścieków przemysłowych dla celów technologicznych (…)” oraz „Usuwanie azotu amonowego ze ścieków z instalacji odsiarczania spalin metodą transmembranowej chemisorpcji (…)”).

Poruszone powyżej problemy to tylko część zagadnień, jakimi zajmuje się obecnie Energopomiar. Uważamy, że nasza historia, tradycje i doświadczenia, a także certyfikaty jakości i posiadane akredytacje PCA zobowiązują. Dlatego też do kwestii transformacji energetycznej we wszystkich jej aspektach staramy się podchodzić kompleksowo i profesjonalnie. Jako ekspercka firma doradcza i pomiarowa Energopomiar wspiera Klientów w procesach efektywnej transformacji ukierunkowanych na neutralność klimatyczną – to nasza misja.

Zapraszamy do lektury i współpracy!

 

Więcej w numerze: 9/2025 Energetyki.