(PRAWIE) CZARNY PONIEDZIAŁEK
POLSKIEJ ENERGETYKI
22 czerwca 2020 r. Polska była bardzo bliska ogólnokrajowych przerw w dostawie energii
elektrycznej: w szczytowym okresie brakowało aż około 13 gigawatów mocy (z czego
tylko ubytek sześciu gigawatów był planowany). W rezultacie ceny rozliczeniowe energii
bilansującej osiągnęły rekordowe poziomy, system osiągał limit swoich zdolności.
Miał to być zwyczajny wczesnoletni poniedziałek w Polsce, jednakże łańcuch niepr- zewidzianych wydarzeń nagle doprowadził polski system energetyczny do granic możliwości. Wiele elektrowni, w tym najwięksi dostawcy mocy w kraju, zgłosili nie- planowane całkowite lub częściowe wyłączenia oraz awarie swoich bloków energety- cznych. Produkcja energii elektrycznej w Bełchatowie, Opolu, Kozienicach, Połańcu, Włocławku i kilku innych elektrowniach spadła o łącznie około siedem gigawatów.
Dodatkowo, na ten dzień zgłoszono już uprzednio ubytek sześciu gigawatów. W su- mie spowodowało to powstanie luki około trzynastu gigawatów w dostawach energii elektrycznej w Polsce. Brakujące siedem gigawatów stanowiło jedną trzecią całko- witego zapotrzebowania Polski na energię elektryczną wynoszącego tego dnia 21 gigawatów. Co prawda, polskiemu operatorowi systemu przesyłowego (OSP) Polskim Sieciom Elektroenergetycznym (PSE) udało się uniknąć przerw w dostawie energii elektrycznej na skalę krajową, ale znalazł się on pod ogromną presją i musiał na- tychmiastowo zareagować, aby zapobiec ogólnokrajowym awariom zasilania. Na do- datek, ta sytuacja odbiła się czkawką na rynkach energii w Polsce.
Niezwykle szybko zareagował polski rynek energii bilansującej: w poniedziałek 22 czerwca ceny za MW energii bilansującej wzrosły do 1280 zł. Dla porównania: Nor- malna cena jednego megawata energii bilansującej w Polsce wynosi około 250 PLN, czyli pięciokrotnie mniej niż cena szczytowa 22 czerwca.
Ale dlaczego doszło do tak wielu nieplanowanych, poważnych zakłóceń? Jaką rolę odgrywają paliwa kopalne w Polsce i jak udało się uratować polską energetykę 22 czerwca? Niniejszy artykuł jest próbą rzucenia nieco światła na przyczyny powstawa- nia takich kryzysów w polskim systemie elektroenergetycznym oraz rozwój sytuacji tego dnia w Polsce. Spoiler alert: Do winowajców nie należy ani Koronawirus, ani producenci energii odnawialnej.
Duże elektrownie stwarzają duże problemy
Około dwa lata po konferencji klimatycznej (COP) w Katowicach, polską dewizą nadal jest "węgiel to król". Kraj nadal w bardzo dużym stopniu polega na węglu jako podsta- wowym źródle energii elektrycznej. 79 procent polskich mocy wytwórczych opiera się na węglu brunatnym lub węglu kamiennym. Głównym argumentem przemawiającym za tą przestarzałą polityką jest utrzymywanie miejsc pracy w krajowym przemyśle węglowym. Grupa społeczna górników jest, wraz z kościołem i partiami konserwatyw- nymi, najbardziej kluczowym czynnikiem społeczno-politycznym, dlatego też co roku do nierentownych już górnośląskich kopalń wpływa około 400 milionów euro dotacji.
Natomiast potrzeby krajowych elektrowni pokrywa nie tylko drogi węgiel krajowy, ale także importowany z Rosji węgiel o gorszej jakości, głównie ze względu na wysoką za- wartość siarki, tańsze importowane paliwo powoduje poważne problemy techniczne.
Elektrownia w Bełchatowie, największy producent energii elektrycznej z węgla brunat- nego na świecie, jest przykładem tej polityki i problemów, jakie ona powoduje. Od mo- mentu powstania w 1981 roku Bełchatów stał się największą elektrownią węgla brunat- nego w Europie, jest drugą co do wielkości elektrownią węglową na świecie. Jej emisje wynoszą od 30 do 40 milionów ton CO2 rocznie i przekraczają poziom emisji krajów takich jak Irlandia czy Słowacja. 5,4 gigawatów mocy pochodzących z Bełchatowa stanowi około jednej piątej całego polskiego zapotrzebowania na energię w upalny letni dzień (24,14 GW). Innymi słowy: Kiedy ten gigant kicha, Polska dostaje grypy. Jed- nak nie tylko problemy w Bełchatowie spowodowały problemy 21 i 22 czerwca - kilka innych elektrowni również miało poważne awarie.
Lista czynników, które doprowadziły do niedoboru mocy w Polsce w okresie od 21 czerwca do 22 czerwca 2020 r.
Aby zrozumieć wydarzenia, które doprowadziły do powstania luki w polskim systemie elekt- roenergetycznym o wartości około siedmiu gigawatów w dniu 22 czerwca 2020 r., nie wystar- czy spojrzeć tylko na jedną elektrownię. W tym momencie staramy się odtworzyć przyczyny przynajmniej części niedoboru energii elektrycznej wynoszącego około siedmiu gigawatów, wykorzystując artykuły prasowe i oficjalne dane publikowane przez OSP. Poniższa lista nie jest wyczerpująca, ale wyjaśnia przynajmniej przyczynę braku 4,2 gigawata mocy wytwórczej.
Szczególnie widoczna jest wrażliwość systemu elektroenergetycznego opartego głównie na paliwach kopalnych pochodzących ze scentralizowanych i dużych elektrowni.
Elektrownia w Bełchatowie, Województwo Łódzkie
W nocy z 21 na 22 czerwca 2020 r. w województwie łódzkim wystąpiły silne opady deszczu.
Deszcze te zalały jedno z olbrzymich hałd nawęglania elektrowni Bełchatów, które dostar- czają węgiel do kilku bloków energetycznych. Pomimo natychmiastowego rozpoczęcia pr- zepompowywania wody, w blokach 5, 6, 7 i 8 zabrakło węgla brunatnego, a w konsekwencji również pary w turbinach. W wyniku tego spadła moc nominalna elektrowni o około 1500 MW.
Elektrownia w Kozienicach, województwo mazowieckie
Elektrownia Kozienice doświadczyła trudności technicznych 22 czerwca, niezależnych od wa- runków atmosferycznych: Wyłączony musiał zostać jeden ze starych bloków energetycznych z lat 80. o mocy zainstalowanej 500 MW, a następnie nowy blok B11 o mocy zainstalowanej 1075 MW. Zgodnie z informacjami opublikowanymi na portalu Wysokienapiecie.pl, wyłąc- zenie to było spowodowane dostawami mokrego węgla, z kolei rzecznik prasowy elektrowni bardzo ogólnie jako przyczynę wyłączenia podawał "problemy techniczne". Niezależnie od tego, co spowodowało wyłączenie, polskiej sieci energetycznej brakowało wówczas dodat- kowych 1 575 MW.
Elektrownia w Opolu, województwo opolskie
W nowoczesnej elektrowni węglowej w Opolu, położonej około 100 km od Katowic na Gór- nym Śląsku, zawiodła instalacja odsiarczania spalin w bloku 5. Ze względu na wysoką zawar- tość siarki w węglu o niskiej jakości, produkcja energii elektrycznej została natychmiast ws- trzymana, aby zapobiec przekroczeniu norm emisji siarki. Polski system elektroenergetyczny stracił wtedy kolejne 900 MW.
Elektrownia w Dolnej Odrze, województwo zachodniopomorskie
Dyspozytornia Dolnej Odry, elektrowni węglowej na Pomorzu Zachodnim w pobliżu granicy polsko-niemieckiej, wykryła nieszczelność w bloku 8 powodujący wyciek pary. Od razu cała moc elektrowni Dolna Odra zostaje wyłączona i system traci 230 MW.
Jak można było zapobiec awarii zasilania?
Wprawdzie Polska nie doświadczyła prawdziwej ogólnopolskiej przerwy w dostawie prądu 22 czerwca, ale była blisko niej. Kumulacja nieprzewidzianych zdarzeń naraziła polski system elektroenergetyczny na znaczne obciążenie, a bez pomocy z zagranicy nie można było utrzy- mać dostaw energii elektrycznej. W trybie pilnym operator systemu przesyłowego PSE mu- siał importować około 3 000 megawatów energii elektrycznej ze Szwecji, Niemiec, Czech, Słowacji i Litwy. Dodatkowo, PSE uruchomiło "zimną rezerwę", składającą się ze starych i nieekonomicznych elektrowni, ale utrzymywanych w stanie gotowości na takie sytuacje.
Dodatkowo około 640 MW mocy fotowoltaicznej, dostarczonej 22 czerwca w godzinach od 10.00 do 16.00, częściowo pomogło uratować tę sytuację.
Duże problemy z siecią powodują duże skoki cen
Jak wiadomo, energia bilansująca jest zawsze potrzebna do zrównoważenia nierówno- wagi pomiędzy podażą a popytem energii elektrycznej w sieci. W celu zagwaranto- wania szybkiej dostawy w zależności od zapotrzebowania, jest on również przedmio- tem handlu na specjalnym rynku w Polsce (Rynku Bilansującym). Tutaj średnia cena za jeden megawat energii bilansującej wynosi 250 PLN. Jednak 22 czerwca 2020 r.
cena osiągnęła rekordowy poziom 1289,94 zł o godzinie 9:00. Szybka analiza samego trendu cenowego na rynku bilansującym wykazała, że istnieją oczywiście ogromne problemy w sieci energetycznej.
Gwałtowny wzrost cen można więc bardzo prosto wytłumaczyć: Kiedy pojawiają się problemy z bilansowaniem sieci, operatorzy sieci najpierw starają się rozwiązać te pro- blemy za pomocą zasobów krajowych. Z reguły moce przyrostowe są kontraktowane na rynku bilansującym oraz, w poważnych przypadkach, oferty redukcji obciążenia dużych odbiorców energii elektrycznej w przypadku wystąpienia nieuchronnych pr- zerw w dostawach prądu. Jako ostateczne rozwiązanie, krajowy operator sieci może kupować energię elektryczną w sąsiednich krajach i/lub uruchamiać zimne rezerwy.
Tego dnia, ze wzgędu na wielkie niedobory mocy, rynek wszedł "all-in" i uruchomił wszelkie możliwe środki, by zapewnić dostawy. Zgodnie z zasadą podaży i popytu, zazwyczaj dostępny produkt nagle stał się niemalże niedostępny, a cena za jednostkę sprzedaży (1 MW) wzrosła pięciokrotnie.
Ale dlaczego cena znów tak szybko spadła? Tutaj zadziałały daleko posunięte inter- wencje PSE: Gdy okazało się, że energia bilansująca nie będzie wystarczająca do ustabilizowania sieci, OSP kupował energię elektryczną za granicą i uruchamiał zimną rezerwę. W wyniku tych działań cena energii bilansującej stosunkowo szybko spadła do normalnego poziomu.
Czego możemy się nauczyć z Czarnego Poniedziałku w Polsce?
Sztandarowym paradygmatem w branży energetycznej jest to, że system energety- czny oparty głównie na kopalnych źródłach energii gwarantuje bardziej niezawodne i stabilne dostawy energii elektrycznej. Nasza firma nigdy nie wierzyła, że energe- tyka jest skazana tylko na elektrownie węglowe. Dodatkowo, incydenty z 22 czerwca w Polsce potwierdzają nasze przekonanie w drastyczny sposób. Bardzo duże elekt- rownie, takie jak ta w Bełchatowie, niosą ze sobą bardzo duże ryzyko, najwyraźniej większe niż to, które może wytrzymać nowoczesny, połączony międzynarodowo sys- tem energetyczny. System energetyczny z dużą liczbą małych, zdecentralizowanych i nie tylko odnawialnych źródeł energii, niesie ze sobą znacznie mniejsze ryzyko awa- rii i jest bardziej odporny na kryzysy i klęski żywiołowe. Nawet jeśli niektóre z tych zdecentralizowanych instalacji ulegną awarii, inne mogą szybko i elastycznie wejść i zagwarantować dostawy energii elektrycznej.
Wirtualne elektrownie (VPP) z różnorodnym portfolio źródeł energii są sprawdzonym i niezawodnym rozwiązaniem do łączenia i sterowania tymi instalacjami. Odpowied- nia kombinacja źródeł energii wiatru, fotowoltaiki, biogazu, elektrociepłowni i ag- regatów prądotwórczych tworzy niezawodną i współzależną sieć, której awaria jest bardzo mało prawdopodobna. Wirtualne Elektrownie, połączone za pomocą bez- piecznych mobilnych sieci danych, mogą w ciągu kilku sekund dostarczać zasilanie i rezerwy bilansujące, kierowane przez system zdalnego sterowania i szybko reagujące na sygnały z sieci. Ponieważ VPP są bardzo sprawne i elastyczne w działaniu, stanowią istotną część odpowiedzi na poważne pytanie o to, jak powinien wyglądać nowoc- zesny i cyfrowy świat energii. Przecież megakompleksy takie jak dawna socjalisty- czna elektrownia Bełchatów z 1981 roku, zbudowana w zupełnie innej epoce, mają problemy nie tylko z mokrymi dostawami węgla, ale także z bardzo starzejącymi sie systemami i przekraczanymi emisjami spalin.
Sprzedaż energii bilansującej jako pomysł na nowoczesny biznes
Niezależnie od problemów i zagrożeń, incydenty z 22 czerwca pokazały interesującą i przyszłościową perspektywę biznesową. System elektroenergetyczny, który w dużej mierze lub nawet całkowicie opiera się na odnawialnych źródłach energii, musi być w stanie elastycznie dostosowywać się do warunków takich jak zmiany pogody i zmi- any obciążenia. Można to osiągnąć poprzez elastyczną regulację mocy wytwórczej elektrowni, zużycia energii elektrycznej w sterowalnych odbiorcach i wykorzystania magazynów - ale dodatkowo każdy nowoczesny system elektroenergetyczny wy- maga bilansowania za pomocą energii bilansującej. Warunkiem długoterminowego utrzymania częstotliwości sieci na stabilnym poziomie jest wprowadzenie niewielkich korekt w przypadku awarii lub nieprawidłowości poprzez dostarczanie energii bil- ansującej z działających instalacji.
Innymi słowy: Jeśli elektrownie węglowe z jakiegokolwiek powodu przestaną działać, Twoja elektrownia odnawialna, podłączona do VPP, może odegrać swoją rolę w zabe- zpieczeniu dostaw energii do kraju. To jest nie tylko patriotyczny, ale także zyskowny czyn. Jak pokazuje 22 czerwca, ceny na rynku rezerw bilansujących mogą bardzo szybko rosnąć w rozpaczliwych warunkach sieciowych. Twoja elektrociepłownia, awaryjny agregat prądotwórczy, magazyn energii - wszyscy oni mogą wziąć udział w tym biznesie, podłączając je do Wirtualnej Elektrowni Next Kraftwerke.
