Kluczowe elementy rozwoju wiatowego
i polskiego sektora energii
Na wstêpie rozwa¿añ dotycz¹cych rozwoju wiatowe-go i polskiewiatowe-go sektora energii warto zaakcentowaæ, ¿e wy-twarzanie i u¿ytkowanie energii le¿y u podstaw wszelkich procesów ¿ycia i dzia³alnoci cz³owieka. Obok ¿ywnoci i powietrza energia stanowi jedn¹ z najwa¿niejszych mate-rialnych 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 swo-ich potrzeb ogromne iloci tej energii. Kamieniami milo-wymi 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 ma-szyn (silnik parowy), co zrewolucjonizowa³o wiat po-przez 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 wykorzysty-wania gazu ziemnego,
zastosowanie na wielk¹ skalê energii elektrycznej, któ-ra sta³a siê najbardziej uniwersaln¹ postaci¹ energii o wszechstronnym zastosowaniu.
Po II wojnie wiatowej wyst¹pi³ gwa³towny wzrost wia-towego 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 ener-gii by³ mocno zró¿nicowany. Szybko wzrasta³o zu¿ycie ta-niej 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 powodo-wa³o równie¿ negatywne zjawiska w rodowisku natural-nym. Emisje gazów powstaj¹ce przy spalaniu paliw kopal-nych spowodowa³y m.in. kwane deszcze i znaczn¹ degra-dacjê rodowiska, przyczyni³y siê równie¿ do powstania tzw. efektu szklarniowego wp³ywaj¹cego na ocieplenie i zmiany klimatyczne naszej planety.
Dr Jan Soliñski
Sekretarz Polskiego Komitetu wiatowej Rady Energetycznej
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 na-zwanym I kryzysem energetycznym. Kryzys ten zosta³ spo-wodowany embargiem krajów arabskich na dostawy ropy naftowej do krajów zachodnich, przy równoczesnej gwa³-townej 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 szo-kowego wzrostu cen ropy naftowej i jej produktów, nazwa-nego 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 wymie-niæ mo¿na ograniczenia produkcji przemys³owej, spiralê in-flacyjn¹, wzrost bezrobocia i ogólny regres ekonomiczny. Powsta³y trudnoci w pokryciu potrzeb energetycznych wielu krajów, staj¹c siê czynnikiem ograniczaj¹cym spo-³eczno-ekonomiczny rozwój wiata. Bariera ekonomiczna wzrostu ujawni³a siê w ca³ej ostroci.
Kryzys energetyczny i ujawnienie siê bariery energe-tycznej wzrostu gospodarczego spowodowa³y istotne prze-wartociowanie pogl¹dów odnonie do gospodarki pali-wami i energi¹. wiat zrozumia³, ¿e mo¿liwoci zaopa-trzenia w ropê naftow¹ s¹ ograniczone i ¿e era taniej ropy nale¿y do przesz³oci. Uznano wiêc, ¿e oszczêdne gospo-darowanie paliwami i energi¹, zw³aszcza rop¹ naftow¹, jest koniecznoci¹. W wielu krajach podjêto d³ugofalowe dzia³ania i realizacjê programów zmierzaj¹cych do zaha-mowania wzrostu zu¿ycia ropy naftowej i jej substytucji innymi ród³ami energii g³ównie gazem, wêglem i ener-gi¹ j¹drow¹. Równoczenie rozpoczêto wdra¿anie szero-ko pojêtej racjonalizacji gospodarki energetycznej oraz dzia³ania dla ograniczenia negatywnego wp³ywu energe-tyki 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.
Kryzys energetyczny nie omin¹³ i Polski, ale jego ujem-ne 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 importo-waæ spowodowa³, ¿e od 1980 r. przychody z eksportu wêgla przesta³y równowa¿yæ wydatki na import ropy naftowej i ga-zu ziemnego.
Polska w ujêciu finansowym z eksportera energii pier-wotnej sta³a siê jej importerem.
Podsumowuj¹c mo¿na stwierdziæ, ¿e kryzys energetycz-ny lat 70. uwiadomi³ wiatu, ¿e zasoby energetyczne glo-bu s¹ ograniczone, ¿e wystêpuje bezwzglêdna koniecznoæ bardziej efektywnego u¿ytkowania paliw i energii, a tak¿e, ¿e równoczenie niezbêdne jest zdecydowane ogranicze-nie 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 zapo-trzebowania 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 wia-ta 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 ci¹-gu 30 lat. Gwa³towny wzrost liczby mieszkañców na-szego globu nazywany eksplozj¹ demograficzn¹ wyst¹pi³ w ostatnich dekadach XX w., kiedy to zaled-wie w ci¹gu czterdziestu lat dosz³o do podwojenia licz-by ludnoci, a przyrost o ka¿dy nastêpny miliard nastê-powa³ 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 Euro-py 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 miesz-kañców.
Produkt krajowy i wiatowy brutto. W statystykach miêdzynarodowych wielkoci wiatowego i krajowego pro-duktu 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¿liwiaj¹-cym 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¿nico-wany. 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 miesz-kañca 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.
Tabela 1 Wskaniki PKB wg PPP na mieszkañca
w latach 19712000 wybrane kraje
ród³o: [57].
1) Bardziej szczegó³owy przegl¹d rozwoju wiatowego i polskiego sektora energii pt.
Sektor energii wiat i Polska, rozwój 1971-2000, perspektywy do 2030 r. opubli-kowa³ Polski Komitet wiatowej Rady Energetycznej w kwietniu 2004 r.
ród³a i zasoby energetyczne
wiatowa Rada Energetyczna dzieli zasoby energetycz-ne 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 wy-³¹czeniem drewna, torf, energia s³oñca, energia geoter-malna).
ród³a nieodnawialne s¹ klasyfikowane jako zasoby (ang. resources) i rezerwy udokumentowane nadaj¹ce siê do eks-ploatacji (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 eksploata-cji w obecnych warunkach technicznych i ekonomicz-nych.
Obecnie g³ówn¹ rolê w zaopatrzeniu wiata w ener-giê odgrywaj¹ ród³a nieodnawialne, zw³aszcza wê-giel, ropa naftowa i gaz ziemny, a ze róde³ odnawial-nych 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.
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 geolo-giczne zasobów i rezerw surowców energetycznych jest wci¹¿ niepe³ne, co pozwala przypuszczaæ, ¿e po zwiêksze-niu g³êbokoci poszukiwañ oraz dotarciu do z³ó¿ znajduj¹-cych siê w trudno dostêpnych czêciach naszego globu ich wielkoæ ulegnie zwiêkszeniu. Jednoczenie nale¿y uwzglêd-niaæ fakt, ¿e z³o¿a znanych rezerw s¹ ju¿ w znacznym stop-niu wyczerpane i ich dalsza eksploatacja bêdzie coraz trud-niejsza i dro¿sza.
Rys. 1. wiatowe rezerwy paliw kopalnych, mld toe
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 su-rowców energetycznych. Posiada stosunkowo du¿e rezer-wy wêgla kamiennego (ok. 2% rezerw wiatorezer-wych) i wê-gla brunatnego (ok. 1% rezerw wiatowych). Natomiast rezerwy ropy naftowej s¹ znikome, a gazu ziemnego nie-znaczne (ok. 0,1% rezerw wiatowych). Równie¿ w zakre-sie odnawialnych róde³ energii nasze rezerwy tych róde³ s¹ niewielkie [4].
Produkcja i wymiana miêdzynarodowa
surowców energetycznych
W ostatnim 30-leciu wiatowa produkcja energii pier-wotnej 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 rów-noczesnym ograniczeniu wzrostu wydobycia ropy nafto-wej. Umiarkowany by³ wzrost wydobycia wêgla oraz po-zyskania 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
ród³o: [5].
Ze wzglêdu na uwarunkowania lokalizacyjne pozyska-nie 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 Pol-ska, a wêgla brunatnego Niemcy i Federacja Rosyjska.
G³ówni producenci ropy naftowej to Federacja Rosyj-ska i kraje Bliskiego Wschodu, a gazu ziemnego Federacja Rosyjska, USA, Kanada, W.Brytania i kraje Bliskiego Wschodu [5].
wiatowe wydobycie kopalnych surowców energetycz-nych przedstawiono na rysunkach: wêgla kamiennego na rysunku 2, ropy naftowej na rysunku 3 i gazu ziemnego na rysunku 4.
G³ówni importerzy wêgla to Japonia, Korea, Tajwan i kra-je 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 pier-wotnej. W latach siedemdziesi¹tych i osiemdziesi¹tych XX w. produkcja energii pierwotnej g³ównie wêgla kamiennego i bru-natnego wzrasta³a w szybkim tempie z 99,3 Mtoe w 1971 r. do 130,3 Mtoe w 1987 r. [78]. Nastêpnie w rezultacie pod-jêtych reform, m.in. ograniczenia produkcji przemys³u ciê¿kie-go, produkcja ta by³a stopniowo zmniejszana do ok. 80 Mtoe w 2000 r. Zmiany te przedstawiono w tabeli 3.
Tabela 3 Produkcja energii pierwotnej i jej struktura w Polsce
w latach 19712000
ród³o: [68].
Zu¿ycie energii pierwotnej
W ostatnim 30-leciu XX w. wyst¹pi³ szybki wzrost wia-towego zu¿ycia energii pierwotnej, przy czym wzrost po-szczególnych róde³ energii by³ znacznie zró¿nicowany. Naj-szybciej wzrasta³a energia j¹drowa, chocia¿ jej udzia³ w wia-towym zu¿yciu energii by³ niewielki i w 2000 r. wynosi³ 1,8%. Z paliw kopalnych najszybciej wzrasta³o zu¿ycie gazu ziem-nego 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.
Tabela 4 Zmiany w wiatowym zu¿yciu energii pierwotnej
w latach 19712000
ród³o: [56].
Rys. 2. Wêgiel kamienny g³ówni producenci w 2000 r.
Rys. 3. Ropa naftowa g³ówni producenci w 2000 r.
Rys. 4. Gaz ziemny g³ówni producenci w 2000 r.
Pomimo znacznie wy¿szego tempa wzrostu zu¿y-cia energii w krajach Nie-OECD, wskanik zu¿yzu¿y-cia tej energii na mieszkañca by³ ponad szeciokrotnie ni¿szy od wskanika w krajach OECD, co przedstawiono w ta-beli 5.
Tabela 5 Zu¿ycie energii pierwotnej w krajach OECD i Nie-OECD
Tabela 6 wiatowa produkcja energii elektrycznej wg regionów
w latach 19712000
ród³o: [56].
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 pol-skiej i szerokich dzia³añ racjonalizuj¹cych gospodarkê ener-getyczn¹ w latach 19902000 zu¿ycie energii zmala³o do poziomu 89,7 Mtoe, tj. do poziomu z 1971 r., kiedy wyno-si³o 87,5 Mtoe [8],[10].
Nale¿y jednak podkreliæ, ¿e struktura zu¿ycia ener-gii pierwotnej w Polsce znacznie ró¿ni siê od struktury kra-jów 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.
Nadal wystêpowa³o bardzo du¿e zró¿nicowanie wska-nika zu¿ycia energii na mieszkañca pomiêdzy krajami roz-winiêtymi i krajami Trzeciego wiata. W krañcowych przy-padkach wskaniki te w najbiedniejszych krajach s¹ nawet kilkadziesi¹t razy ni¿sze od zu¿ycia krajów wysoko rozwi-niêtych, co przedstawiono na rysunku 6.
Rys. 6. Kraje o najwy¿szym i najni¿szym zu¿yciu energii pierwotnej per capita w 2000 r.
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 po-szczególnych regionach wiata w latach 19712000 przed-stawiono w tabeli 6.
ród³o: [5], [7], [8].
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 ato-mowych. Udzia³ poszczególnych paliw w wiatowej pro-dukcji energii elektrycznej przedstawiono w tabeli 7.
Tabela 7 Udzia³ poszczególnych paliw
w wiatowej produkcji energii elektrycznej w latach 19712000
Energoch³onnoæ i elektroch³onnoæ gospodarki
Syntetycznym miernikiem okrelaj¹cym energoch³on-noæ gospodarki jest iloæ energii pierwotnej zu¿yta na wytworzenie jednostki Produktu wiatowego lub Krajowe-go Brutto (PB i PKB) wg PPP. Analogicznie elektroch³on-noæ gospodarki to iloæ energii elektrycznej zu¿yta na jed-nostkê tego produktu.W minionym 30-leciu w gospodarce wiatowej wyst¹-pi³o korzystne zjawisko blisko 30-procentowego zmniejsze-nia 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 trans-porcie 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 wska-nika 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.
Odnonie do Polski, to w ca³ym okresie powojennym, a¿ do lat osiemdziesi¹tych, gospodarkê polsk¹ cechowa³a wysoka energoch³onnoæ spowodowana wêglow¹ struktu-r¹ gospodarki, niskim udzia³em paliw wêglowodorowych w strukturze zu¿ywanej energii, niekorzystn¹ struktur¹ pro-dukcji przemys³owej oraz niskimi cenami energii sprzyjaj¹-cymi rozwijaniu produkcji wyrobów energoch³onnych, jak równie¿ marnotrawstwo paliw i energii.
Wskaniki energii i elektroch³onnoci w gospodarce wiatowej i w Polsce przedstawiono w tabeli 8.
W Polsce g³ównym paliwem do produkcji energii elek-trycznej jest wêgiel (kamienny i brunatny), z którego wy-twarza siê ok. 95% energii elektrycznej.
Pomimo znacznego wzrostu wiatowej produkcji i zu¿y-cia energii elektrycznej, wskaniki zu¿yzu¿y-cia 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 kra-jach nienale¿¹cych do OECD z 454 kWh w 1971 r. do 1028 kWh w 2000 r., zatem wskaniki zu¿ycia energii elektrycz-nej liczone per capita2)dla ca³ej grupy krajów nienale¿¹cych
do OECD by³y omiokrotnie ni¿sze od wskaników w kra-jach OECD.
W wielu krajach Trzeciego wiata wskaniki te s¹ kilka-dziesi¹t, a nawet kilkaset razy ni¿sze od wskaników kra-jów wysoko rozwiniêtych. Porównanie takie przedstawio-no na rysunku 7.
Rys. 7. Kraje o najwy¿szym i najni¿szym zu¿yciu energii elektrycznej per capita w 2000 r.
2) Per capita zwrot ³aciñski oznaczaj¹cy na ka¿d¹ g³owê, pog³ównie (Red.)
Ceny finalne paliw i energii
W krajach OECD stosowane s¹ doæ przejrzyste syste-my 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 dys-trybucji,
polityka wewnêtrzna ka¿dego kraju w zakresie podat-ków, ochrony socjalnej okrelonych grup odbiorców, stosowanych subsydiów itp.
W wielu krajach nie bêd¹cych cz³onkami OECD, zw³asz-cza 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 odniesie-niu do poszczególnych grup odbiorców. Na ogó³ ceny paliw i energii dla odbiorców przemys³owych s¹ obci¹¿one niski-mi lub zerowyniski-mi stawkaniski-mi podatkowyniski-mi. Wysoko s¹ opo-datkowane paliwa ciek³e.
Tabela 8 Wskaniki energo- i elektroch³onnoci
gospodarki wiatowej i Polski
Na przyk³ad opodatkowanie benzyny dochodzi do 70% ceny p³aconej przez odbiorców. Opodatkowanie gazu i ener-gii elektrycznej dla odbiorców komunalno-bytowych kszta³-tuje siê w granicach 10-30% cen finalnych [9].
Najni¿sze ceny paliw i energii dla gospodarstw domo-wych liczone w USD wg PPP maj¹ kraje:
benzyna USA, Kanada, Meksyk,
gaz W.Brytania, Kanada, USA, Niemcy, Francja, Ho-landia,
energia elektryczna USA, Norwegia, W.Brytania, Mek-syk, 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 prowa-dzona polityka niskich cen paliw i energii. Mia³y one cha-rakter cen urzêdowych, by³y instrumentem gospodarki na-kazowo-rozdzielczej i nie odzwierciedla³y realnej wartoci paliw i energii. Taka polityka cenowa doprowadzi³a do po-wstania w gospodarce polskiej wielu niekorzystnych zja-wisk, zw³aszcza:
rozwijania energoch³onnych technologii w przemyle i budownictwie,
powszechnego braku zainteresowania odbiorców zarów-no przemys³owych jak i bytowo-komunalnych racjonal-nym u¿ytkowaniem paliw i energii,
zniekszta³cenia mechanizmów ekonomicznych w gospo-darce 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 regulowany-mi zatwierdzanyregulowany-mi przez Urz¹d Regulacji Energetyki.
Obecnie w Polsce ceny paliw i energii dla gospodarstw domowych, w przeliczeniu na USD wg parytetu si³y nabyw-czej (PPP), kszta³tuj¹ siê na poziomie nieco wy¿szym od cen krajów UE, a w zakresie paliw ciek³ych znacznie przekracza-j¹ te ceny, co przedstawionio w tabeli 9.
Energia i rodowisko
Intensywny rozwój przemys³u, powstanie wielkich aglo-meracji miejskich, wzrost wydobycia surowców energetycz-nych, a zw³aszcza wzrost produkcji i zu¿ycia energii jaki wyst¹pi³ po II wojnie wiatowej, spowodowa³y ogromn¹ degradacjê rodowiska naturalnego, zarówno w skali glo-balnej, jak i lokalnej.
G³ówne szkodliwe substancje emitowane przez energe-tykê ze spalania paliw kopalnych to tlenki siarki, tlenki azo-tu, dwutlenek wêgla, py³y i odpady paleniskowe. W mia-stach g³ówne ród³o zanieczyszczeñ rodowiska to piece wêglowe ogrzewaj¹ce pomieszczenia oraz pojazdy napê-dzane silnikami spalinowymi.
W latach piêædziesi¹tych i szeædziesi¹tych XX w. de-gradacja rodowiska, zw³aszcza w wielkich aglomeracjach przemys³owych i miejskich, nabra³a zatrwa¿aj¹cych rozmia-rów. 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 zdro-wotnoci ludzi i wszelkich ¿ywych organizmów,
niszczenia warstwy ozonowej chroni¹cej ziemiê przed promieniowaniem ultrafioletowym,
efektu cieplarnianego powoduj¹cego zmiany klimatycz-ne i ocieplenie globu ziemskiego.
Istotnym sygna³em wskazuj¹cym na zagro¿enia zwi¹-zane z degradacj¹ rodowiska naturalnego by³ raport Se-kretarza Generalnego ONZ U Thanta w 1969 r. Nastêp-nie w rezultacie ró¿nych konferencji miêdzynarodowych oraz Deklaracji Sztokholmskiej w 1972 r., kraje uprze-mys³owione podjê³y szereg intensywnych dzia³añ, któ-rych celem by³o ograniczenie negatywnego oddzia³ywa-nia, zw³aszcza energetyki na rodowisko.
Efekt tych dzia³añ to radykalna poprawa sytuacji w ochronie rodowiska, zw³aszcza znaczne ogranicze-nie 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
ostat-nim 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. przed-stawiciele rz¹dów na konferencji w Kioto podjêli szereg decyzji zmierzaj¹cych do ograniczenia emisji CO2, które
zawarto w dokumencie Protokó³ z Kioto. Niestety dotych-czas nie wszystkie kraje ten dokument ratyfikowa³y, m.in. USA i Federacja Rosyjska [13].
W Polsce w latach 19501990 dosz³o do ogromnej de-gradacji 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 tere-nie ca³ego kraju. Na tere-niektórych obszarach, zw³aszcza Górnym l¹sku i w rejonie tzw. czarnego trójk¹ta na Dolnym l¹sku sytuacja by³a wrêcz katastrofalna. Ob-szary te by³y zaliczane do najbardziej zanieczyszczonych regionów Europy.
Tabela 9 Ceny paliw i energii dla gospodarstw domowych w Polsce
w 2000 r.
Wraz z rozpoczêciem reformy polskiej gospodarki oraz reform w sektorze energii, realizowanych w latach 1990 2000, wprowadzono stosowne regulacje, podjêto wielo-kierunkowe dzia³ania dla ograniczenia negatywnego oddzia-³ywania energetyki na rodowisko oraz zminimalizowania szkód w tym rodowisku. Polska zosta³a sygnatariuszem szeregu umów i konwencji miêdzynarodowych, m.in. Kon-wencji Genewskiej i jej protoko³ów siarkowego i azotowe-go, Konwencji Klimatycznej ONZ oraz Protokó³u z Kioto. Wdro¿ono równie¿ Dyrektywê Rady Wspólnoty Europej-skiej w sprawie ograniczenia emisji z du¿ych elektrowni.
Podejmowane dzia³ania w zakresie rodowiska, zmniej-szenie ogólnego zu¿ycia emisji pierwotnej w tym g³ów-nie wêgla, zwiêkszeg³ów-nie w strukturze zu¿ycia energii paliw wêglowodorowych spowodowa³y znaczne ograniczenie emisji zanieczyszczaj¹cych rodowisko. Szczególnie du¿e ograniczenie tych emisji osi¹gnê³a elektroenergetyka. Dziê-ki temu obecnie emisje podstawowych zanieczyszczeñ at-mosfery w odniesieniu do mieszkañca nie odbiegaj¹ w Pol-sce od rednich w krajach UE. Jedynie wy¿szy jest wska-nik emisji SO2 [15].
Zmiany wielkoci emisji zanieczyszczeñ w Polsce w la-tach 19882000 przedstawiono w tabeli 10.
Zaopatrzenie energetyczne wiata do 2030 r.
Prognoza wiatowego zapotrzebowania
energii pierwotnej
G³ówn¹ si³¹ sprawcz¹ rozwoju wiatowego sektora ener-gii jest, jak ju¿ wspomniano, przewidywany wzrost ekono-miczny wyra¿ony wielkoci¹ Produktu wiatowego Brutto (PB) oraz wzrost liczby ludnoci.
Miêdzynarodowa Agencja Energii (OECD-IEA) w progno-zie z 2002 r. przewiduje, ¿e wiatowy redni roczny wzrost PB wyniesie 3,2% w latach 20002010 oraz 2,8% w la-tach 20102030. Wzrost ten jest zró¿nicowany dla ró¿nych Tabela 10 Emisje zanieczyszczeñ powietrza w Polsce
w latach 19882000
ród³o: [15].
regionów ni¿szy dla krajów wysoko rozwiniêtych i wy¿szy dla krajów Trzeciego wiata. Przewiduje siê równie¿, ¿e lud-noæ 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 wia-towej Rady Energetycznej s¹ zbie¿ne z prognoz¹ OECD-IEA3).
Wed³ug najbardziej prawdopodobnego scenariusza pro-gnozy ocenia siê, ¿e wiatowe zapotrzebowanie energii pier-wotnej 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 wzro-nie 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).
3) W niniejszym przegl¹dzie wykorzystano g³ównie dane prognozy OECD-IEA jako
naj-bardziej aktualne.
4) wiatowa Rada Energetyczna uwa¿a, ¿e w najbli¿szych latach wyst¹pi nawrót do
energetyki j¹drowej.
Tabela 11 Prognoza wiatowego zapotrzebowania energii i jego struktura,
w latach 20002030
ród³o: [12]
1) £¹cznie z paliwem dla statków.
Uwaga: Niewielkie ró¿nice danych za 2000 r. w tabelach wynikaj¹ z korekty wykona-nia po opracowaniu prognozy.
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.
Rys. 8. Prognoza wiatowego zapotrzebowania energii pierwotnej w latach 20002030
Ograniczenie przyrostu emisji CO2 i realizacja Protoko³u
z Kioto jest celem strategicznym. Ponadto w celu ograni-czenia oddzia³ywania CO2 na ocieplenie atmosfery
ziem-skiej rozwa¿a siê przechwytywanie tych emisji i sk³adowa-nie w wyrobiskach soli, w wodach oceanicznych itp. Jed-nak dotychczas brak jest pewnoci, jak zachowaj¹ siê sys-temy sk³adowania CO2 na du¿¹ skalê. Wa¿nym czynnikiem
ograniczaj¹cym takie rozwi¹zania s¹ wysokie koszty prze-chwytywania, transportu i sk³adowania CO2, szacowane
na 3050 z³/t. Dlatego wielu ekspertów uwa¿a, ¿e wa¿-nym sposobem ograniczenia emisji CO2 jest rozwój
energe-tyki j¹drowej i znaczny wzrost produkcji energii elektrycz-nej 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 Pol-ski do 2020 r., zatwierdzone przez Radê Ministrów 22 lutego 2000 r. [16]. Dokument ten zawiera: g³ówne cele krajowej polityki energetycznej, prognozê krajowego zapo-trzebowania na energiê i ród³a jego pokrycia, kierunki dzia-³añ dla zapewnienia bezpieczeñstwa energetycznego kraju i dzia³añ dla minimalizacji negatywnego oddzia³ywania sek-tora energii na rodowisko oraz strategiczne kierunki dzia-³añ pañstwa dla realizacji nakrelonych celów polityki ener-getycznej.Prognoza wiatowej produkcji
energii elektrycznej
Wed³ug prognozy wiatowa produkcja energii elektrycz-nej 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 niena-le¿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.
Pomimo szybkiego wzrostu produkcji energii elektrycz-nej 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 wynie-sie 11,8 MWh, a w krajach nienale¿¹cych do OECD ok. 3,8 MWh, przy czym w tych ostatnich bêd¹ nadal wystêpo-waæ du¿e ró¿nice pomiêdzy poszczególnymi krajami.
W badanym okresie wyst¹pi¹ istotne zmiany w produk-cji energii elektrycznej z ró¿nych paliw. Wêgiel bêdzie na-dal 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 stagna-cja produkcji z paliw ciek³ych i z energii j¹drowej. Ostatnio pojawiaj¹ siê g³osy ekspertów wiatowej Rady Energetycz-nej przewiduj¹cych nawrót do energetyki j¹drowej. Prognozê produkcji energii elektrycznej wed³ug rodzajów paliw przed-stawiono w tabeli 12.
Perspektywy ochrony rodowiska
Podejmowane w minionym 30-leciu wielokierunkowe dzia³ania w dziedzinie ochrony rodowiska doprowadzi³y do radykalnego ograniczenia degradacji rodowiska powo-dowanego 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 zw³asz-cza minimalizacja emisji CO2, jej przechwytywanie i
sk³a-dowanie. 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 bê-dzie ród³em 10,7 mld t emisji CO2 [12].
Wysoki przyrost emisji CO2 wyst¹pi w krajach
nienale-¿¹cych do OECD, chocia¿ emisja ta przypadaj¹ca na jed-nego mieszkañca tych krajów bêdzie prawie 5-krotnie ni¿-sza od emisji krajów OECD, co obrazuj¹ poni¿sze dane, w t/capita:
Tabela 12 Prognoza wiatowej produkcji energii elektrycznej wed³ug
rodzajów paliw, w latach 20002030
ród³o: [12]
Rys. 9. Prognoza wiatowego zapotrzebowania energii elektrycznej w latach 20002030
2000 2030 2000=100
OECD 9,8 13,0 133
Nienale¿¹ce
Tabela 13 Prognoza zapotrzebowania energii pierwotnej i elektrycznej dla Polski do 2020 r. (scen. odniesienia i scen. postêpu plus
wg dokumentu rz¹dowego)
ród³o: [16].
W tabeli pominiêto scenariusz przetrwania, który ma jedynie charakter ostrzegawczy.
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 bê-dzie istotn¹ si³¹ sprawcz¹ zapotrzebowania energetycz-nego kraju.
W prognozie do 2030 r. za³o¿ono dwa scenariusze wzro-stu PKB, mianowicie:
scenariusz 1 umiarkowanego wzrostu PKB, ze red-ni¹ 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 pier-wotnej do PKB w wysokoci 0,5 i wspó³czynnik ela-stycznoci energii elektrycznej do PKB w wysokoci 0,9, oszacowano zapotrzebowanie energii w perspektywie do 2030 r. Wynik przedstawiono w tabeli 14.
Przyjête w Za³o¿eniach kluczowe kierunki polityki energetycznej s¹ nadal aktualne, jednak w wietle obecne-go rozpoznania wystêpuje potrzeba ich aktualizacji, zw³asz-cza aktualizacji prognozy zapotrzebowania energii pierwot-nej i elektryczpierwot-nej, które zdaniem autora niniejszego artyku-³u wymagaj¹ korekty. St¹d poni¿ej przedstawiono warian-tow¹ ocenê zapotrzebowania energii pierwotnej i elektrycz-nej opracowan¹ w sposób uproszczony na podstawie po-równañ miêdzynarodowych, z uwzglêdnieniem prawdopo-dobnych dwóch scenariuszy wzrostu PKB do 2030 r. Przed-stawiona prognoza nie mo¿e zast¹piæ prognozy komplekso-wej, która powinna byæ opracowana w najbli¿szym czasie.
Stan wyjciowy prognozy
zapotrzebowania energii do 2030 r.
W latach 19902000 dziêki reformie gospodarczej i wie-lokierunkowym dzia³aniom racjonalizuj¹cym polsk¹ gospo-darkê energetyczn¹ osi¹gniêto:
wzrost PKB przy znacznym obni¿eniu zu¿ycia energii,
radykalne zmniejszenie energoch³onnoci PKB,
zmianê struktury zu¿ycia energii pierwotnej przez ograni-czenie udzia³u wêgla na rzecz paliw wêglowodorowych,
istotn¹ poprawê w zakresie negatywnego oddzia³ywa-nia energetyki na rodowisko przyrodnicze.
W latach 19902000 zosta³y wykorzystane tzw. re-zerwy proste u¿ytkowania energii. St¹d w obecnym 30-leciu 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 wcze-niej uzyska³y cz³onkostwo w UE.
Dobrym przyk³adem uzyskania szybkiego wzrostu PKB i wzrostu zu¿ycia energii jest Hiszpania, która przed wej-ciem do UE mia³a zbli¿on¹ do Polski liczbê ludnoci i znacz-nie ni¿sze zu¿ycie energii. Natomiast w ostatnich latach osi¹gnê³a wysoki wzrost PKB i wzrost zu¿ycia energii. Wynika to z poni¿szego porównania.
¯ród³o: [6],[7]. POLSKA HISZPANIA 1970 2000 Wzrost 1970 2000 Wzrost (%) (%) Ludnoæ, mln 32,5 38,6 119 33,9 39,9 118 Zu¿ycie energii pierwotnej, Mtoe 83,5 90,0 108 34,8 124,9 259 elektrycznej, TWh 59,0 124,5 211 47,9 209,6 438
W Za³o¿eniach przedstawiono trzy makroekonomicz-ne scenariusze rozwoju kraju i prognozy emakroekonomicz-nergetyczmakroekonomicz-nej, 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 pro-duktywnoci¹ 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.
Realizacja scenariusza 1 prognozy pozwoli³aby na osi¹-gniêcie przez Polskê:
ok. 2030 r. obecnego poziomu zu¿ycia energii pierwot-nej per capita w W. Brytanii,
ok. 2032 r. obecnego poziomu zu¿ycia energii elektrycz-nej per capita we Francji.
Realizacja scenariusza 2 prognozy pozwoli³aby na osi¹-gniêcie:
ok. 2027 r. obecnego wskanika zu¿ycia energii pier-wotnej we Francji i w Niemczech,
ok. 2026 r. obecnego wskanika zu¿ycia energii elek-trycznej 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 Zachod-niej 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 ekologicz-nego 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 spo-³ecznie i ekonomicznie cenach energii,
minimalizacji negatywnego oddzia³ywania sektora energii na rodowisko przyrodnicze,
zapewnienia mo¿liwie wysokiego stopnia niezale¿-noci energetycznej kraju przez pokrywanie zapotrze-bowania g³ównie krajow¹ produkcj¹ noników ener-gii, przy mo¿liwie wysokim i uzasadnionym ekono-micznie wykorzystaniu krajowych zasobów energe-tycznych oraz dywersyfikacji i korzystania z importu paliw i energii w stopniu niezbêdnym dla uzupe³nie-nia produkcji krajowej.
Realizacja tego nadrzêdnego celu wymaga odpowied-niego rozwoju poszczególnych podsektorów energii.
Górnictwo wêgla kamiennego
W rezultacie wdra¿ania reformy górnictwa wêgla kamien-nego 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 progra-mem 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 ren-townoci kopalñ bez dotowania z bud¿etu pañstwa.
Z uwagi na wymagania rodowiska zmniejszenie wydo-bycia i zu¿ycia wêgla by³o korzystne wp³ynê³o na znacz-ne ograniczenie szkodliwych emisji gazów, zw³aszcza CO2,
SO2 i NOx oraz py³ów i ¿u¿la. Jednak w wietle
zwiêkszaj¹-cego siê zapotrzebowania na energiê nasuwa siê pytanie, czy dalsze ograniczenie wydobycia wêgla jest uzasadnio-ne, zw³aszcza ¿e jego ceny na wiatowym rynku energii ostatnio znacznie wzros³y. Wydaje siê, ¿e z uwagi na bez-pieczeñstwo 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, zw³asz-cza energii elektrycznej, spowoduje w nadchodz¹cych de-kadach wzrost zapotrzebowania elektroenergetyki na wê-giel, który nadal bêdzie podstawowym paliwem do produk-cji energii elektrycznej, zw³aszcza ¿e Polska nie posiada elektrowni j¹drowych. Ograniczone wydobycie wêgla do ok. 80 mln t nie zapewni pokrycia potrzeb krajowych. Ko-nieczny 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 wyklu-cza koncentracji jego wydobycia, dzia³añ dla poprawy wska-ników wydajnoci i wywska-ników 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.
Tabela 14 Prognoza zapotrzebowania energii pierwotnej
i energii elektrycznej do 2030 r.
Jednak obecnie eksploatowane z³o¿a wêgla brunatne-go malej¹ i po 2020 r. zostan¹ w znacznym stopniu wy-czerpane, 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 eks-ploatowanych.
Ropa naftowa
Krajowe wydobycie ropy naftowej jest bardzo ma³e, w 2000 r. zaspokaja³o tylko ok. 4% jej zu¿ycia wynosz¹ce-go 18 mln t. Przewiduje siê, ¿e w okresie do 2030 r. wy-st¹pi znaczny wzrost zapotrzebowania ropy naftowej i jej produktów. Zatem z uwagi na znikome zasoby tego surow-ca prawie surow-ca³e zapotrzebowanie bêdzie musia³o pochodziæ z importu. Konieczna wiêc bêdzie rozbudowa zdolnoci prze-twórczych 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 Fede-racji Rosyjskiej.
Przewiduje siê, ¿e w okresie do 2030 r. gazownictwo bêdzie najszybciej rozwijaj¹cym siê podsektorem energii i za-potrzebowanie na gaz ziemny wzronie ponad dwukrotnie. Pokrycie takiego zapotrzebowania zapewni³oby zmianê struk-tury krajowego bilansu energii pierwotnej, pokrycie wzra-staj¹cych potrzeb gospodarki i ludnoci oraz by³oby korzyst-ne dla rodowiska naturalkorzyst-nego.
Z uwagi na stosunkowo ma³e krajowe zasoby gazu ziem-nego szybko wzrastaj¹ce jego zapotrzebowanie bêdzie po-krywane 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 g³ów-nie energia wodna, drewno i inne rodzaje biomasy. Jest równie¿ szansa na wiêksze wykorzystanie energii wiatru i geotermalnej oraz biopaliw dodawanych do paliw napê-dowych.
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.
Uzysk drewna wykorzystywany dla celów energe-tycznych wynosi 3-4 mln toe/a. Mo¿liwe do wykorzy-stania zasoby s³omy i odpadów rolniczych szacuje siê na ok. 10 mln t. Zasoby energii geotermalnej s¹ znacz-ne, lecz jest to g³ównie ciep³o niskotemperaturowe. Ostatnio doæ szybko wzrasta iloæ i moc instalacji wia-trowych, a ponadto Parlament uchwali³ ustawê w spra-wie 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 przy-sz³oci mimo zaleceñ i dyrektyw UE dotycz¹cych znacz-nego wzrostu tych róde³ udzia³ ten nie przekroczy 67%, poniewa¿ Polska nie posiada znacz¹cych zaso-bów wodnych.
Wzrost wykorzystania odnawialnych róde³ energii bê-dzie istotny dla rodowiska, chocia¿ ich bezporedni wp³yw na bezpieczeñstwo energetyczne w skali kraju bêdzie sto-sunkowo ma³y. Natomiast ród³a te mog¹ odgrywaæ znacz-n¹ rolê w lokalnych bilansach energii.
Kierunki rozwoju elektroenergetyki
Reforma gospodarki polskiej, ograniczenie produkcji prze-mys³ów energoch³onnych i wzrost efektywnoci u¿ytko-wania 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 ³¹cz-nie 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 dysponu-je 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 zapotrze-bowaniem wynosi³a 11,1 GW, co wiadczy o znacznej re-zerwie 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 pod-dane 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 sce-nariusza 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, któ-re równie¿ s¹ wys³u¿one i ich któ-redni wiek ju¿ przekra-cza 30 lat,
budowa ca³kowicie nowych elektrowni o mocy ok. 30 GW.
Problemem otwartym jest, jakie bêd¹ to elektrownie i o jakiej strukturze paliwowej? Z wstêpnych rozwa¿añ wy-nika, ¿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. Na-tomiast budowa elektrowni gazowo-parowych by³aby uza-sadniona ich stosunkowo niskimi kosztami budowy oraz wysok¹ sprawnoci¹. Jednak w polskich warunkach, z uwa-gi na koniecznoæ importu gazu i jego rosn¹ce ceny wia-towe, 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 ro-dowiska. W tej dziedzinie ju¿ w najbli¿szym czasie niezbêdne jest podejmowanie wielu dzia³añ umo¿liwiaj¹cych realiza-cjê programu budowy takich elektrowni.
Budowa wymienionych typów elektrowni nie wyklucza budowy ma³ych elektrowni wodnych oraz elektrowni wia-trowych, 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 ograni-czaniu zasiêgu sieci 220 kV oraz rozbudowa po³¹czeñ tran-zytowych z krajami ociennymi.
W zakresie dystrybucji konieczna jest rozbudowa i mo-dernizacja sieci dystrybucyjnej, ze szczególnym uwzglêd-nieniem modernizacji sieci wiejskich.
W tabeli 15 przedstawiono szacunkowe wielkoci cha-rakteryzuj¹ce rozwój elektroenergetyki do 2030 r., dla za-pewnienia wzrostu PKB zak³adanego w scenariuszu 1.
Realizacja prognozy elektroenergetyki dla zapewnie-nia wzrostu PKB okrelonego w scenariuszu 2 wyma-gaæ 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 energetycz-nej. Szacuje siê, ¿e z uwagi na warunki klimatyczne i po-nad pó³roczny sezon grzewczy, na ogrzewanie pomiesz-czeñ, przygotowanie posi³ków i ciep³ej wody u¿ytkowej zu¿ywa siê ok. 1/4 zu¿ycia krajowego zu¿ycia energii pierwotnej.
Tabela 15 Prognoza podstawowych wielkoci rozwoju elektroenergetyki polskiej do 2030 r.
(dla realizacji scenariusza 1 PKB)
ród³o: ocena autora.
1) Saldo eksportu i importu.
Do produkcji ciep³a korzysta siê z ró¿nych róde³ ciep³a. S¹ to elektrociep³ownie i ciep³ownie energetyki zawodowej i przemys³owej, lokalne ciep³ownie komunalne oraz indywi-dualne instalacje grzewcze gazowe, olejowe, elektryczne, wêglowe itp.
Elektrociep³ownie przemys³owe wytwarzaj¹ ciep³o g³ów-nie na potrzeby przemys³u. Natomiast wa¿n¹ rolê w zaopa-trzeniu miast w ciep³o i ciep³¹ wodê odgrywaj¹ elektrocie-p³ownie zawodowe. W 2000 r. elektrocieelektrocie-p³ownie i ciep³ow-nie zawodowe dostarczy³y ca. 170 PJ energii cieplnej, co stanowi³o ponad 50% ciep³a dostarczonego przez scentra-lizowane systemy ciep³ownicze.
W lokalnych i indywidualnych urz¹dzeniach grzejnych coraz wiêksz¹ rolê odgrywa gaz ziemny. Ogrzewanie ga-zowe staje siê konkurencyjne w stosunku do ciep³a wy-twarzanego w sposób scentralizowany (wysoka spraw-noæ odbiorników, ³atwoæ regulacji, niskie emisje za-nieczyszczeñ).
W zasadzie nie przewiduje siê wzrostu zapotrzebowa-nia na ciep³o. Dzia³azapotrzebowa-nia bêd¹ polega³y g³ównie na poprawie efektywnoci wykorzystywania ciep³a, termoizolacji budyn-ków istniej¹cych oraz ochrony cieplnej budynbudyn-ków nowych, zwiêkszaniu sprawnoci odbiorników itp. W regionach wiej-skich 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 pro-gnozy rozwoju polskiego sektora energii i okrelenia kie-runków polityki energetycznej, której opracowanie wyma-ga zespo³u specjalistów z ró¿nych dziedzin energetyki oraz wykorzystania ró¿nych metod badawczych.
Koniecznoæ aktualizacji Za³o¿eñ polityki energetycz-nej Polski do 2020 r., opracowanych w 2000 r., jest rów-nie¿ niezbêdna z uwagi na cz³onkostwo Polski w UE. Nowe za³o¿enia polityki energetycznej powinny obejmowaæ hory-zont czasowy do 2030 r. oraz zmieniaj¹ce siê uwarunko-wania ekonomiczne, ekologiczne, dostaw surowców ener-getycznych z importu, tranzytu energii przez terytorium Polski itp.
Strategiczna rola energii w gospodarce i w ¿yciu ludno-ci oraz z³o¿onoæ problematyki energetycznej wymaga, aby polskie czynniki decyzyjne mia³y w³aciwy obraz przy-sz³ych potrzeb energetycznych kraju.
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,
OECD-IEA
[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 Po-land. CIE
[11] Statystyka Elektroenergetyki Polskiej 2000, ARE 2001 [12] World Energy Outlook 2002, OECD-IEA
[13] CO2 emission from fuel combustion, 2002 Edition,
OECD-IEA
[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., Minister-stwo Gospodarki, Warszawa 2000
[17] Janiczek R.: Zintegrowany program rozwoju (ZPR)-2: za³o¿e-nia i dane wejciowe. Biuletyn Miesiêczny PSE nr 7/1996 [18] Frydrychowski R.: Plan rozwoju PSE S.A. w zakresie
przy-sz³ego 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 elektrow-nie i elektrociep³owelektrow-nie zawodowe (2). Przegl¹d Energe-tyczny nr 2/2003 r. Izba Gospodarcza Energetyki i Ochrony rodowiska