Czym zastąpić węgiel? Ciepłownictwo potrzebuje odpowiedzi na większe pytanie

O czym przeczytasz w informacji prasowej

• Dlaczego zmiana paliwa nie wystarczy do zaplanowania bezpieczeństwa i kosztów ogrzewania.

• Jak magazyn ciepła pozwala wykorzystać różnicę między rytmem produkcji energii elektrycznej a potrzebami miasta.

• Dlaczego model pracy systemu powinien poprzedzać wybór technologii i źródeł oraz jak finansowanie i taryfowanie wpływają na możliwość jego realizacji.

Inwestycje na lata, warunki zmieniające się z godziny na godzinę

Transformacja ciepłownictwa wymaga pogodzenia dwóch perspektyw. Instalacje projektuje się i finansuje na wiele lat. Tymczasem warunki ich pracy — pogoda, zapotrzebowanie odbiorców i ceny energii elektrycznej — mogą zmieniać się w ciągu jednej doby.

Dochodzi do tego presja ekonomiczna. Tam, gdzie termomodernizacja i poprawa efektywności budynków zmniejszają zapotrzebowanie na ciepło, operator nadal musi utrzymywać źródła i sieć oraz finansować ich przebudowę. Mniejsza sprzedaż nie oznacza proporcjonalnie mniejszych kosztów infrastruktury. Nakłady na transformację trzeba więc planować także z uwzględnieniem przyszłego zapotrzebowania.

W takim układzie pytanie „czym zastąpić węgiel?” jest początkiem analizy. Kolejne dotyczy tego, jak cały system będzie reagował na zmieniające się warunki i z których możliwości produkcji będzie korzystał w danym momencie.

Bezpieczeństwo wynika z dostępnych możliwości

W prezentacji Petera Strannegårda, EVP Renewables and Decarbonisation w Fortum, odporność energetyki została powiązana z równowagą między stabilnymi źródłami, elastycznością i produkcją zależną od pogody. Każdy z tych elementów pełni inną funkcję.

Źródła dyspozycyjne pozwalają planować produkcję i stabilizować sieć elektroenergetyczną. Wiatr i słońce dostarczają energię w ilości zależnej od warunków atmosferycznych, ale po najniższych kosztach. Elastyczność pomaga dostosować pracę pozostałych części systemu do tej zmienności. O rezultacie decyduje ich współpraca oraz infrastruktura umożliwiająca wykorzystanie energii tam, gdzie jest potrzebna.

Dla ciepłownictwa oznacza to projektowanie kilku uzupełniających się sposobów pokrywania potrzeb miasta. Nie ma jednej ścieżki dla wszystkich miast. Lokalne zasoby, istniejąca infrastruktura, zapotrzebowanie na ciepło i możliwości przyłączenia do sieci elektroenergetycznej określają, jakie rozwiązania można zastosować. Trzeba przy tym zaplanować współpracę źródeł, sieci i magazynów oraz sposób sterowania całym układem.

Ekonomia momentu: ciepło można wyprodukować wcześniej

Jedną z możliwości daje połączenie elektryfikacji z magazynowaniem. Kocioł elektrodowy zamienia energię elektryczną w ciepło. Akumulator pozwala przechować je i dostarczyć do sieci później. Produkcja nie musi więc dokładnie podążać za chwilowym zapotrzebowaniem budynków.

To istotne przy rosnącym wykorzystaniu wiatru i słońca. W godzinach wysokiej produkcji z tych źródeł system ciepłowniczy może zwiększać pobór energii elektrycznej i wytwarzać ciepło na później. Magazyn rozszerza możliwość wykorzystania takich okresów: odbiorcy nie muszą potrzebować całego wyprodukowanego ciepła w tej samej godzinie.

– W nowoczesnym ciepłownictwie liczy się nie tylko to, z czego produkujemy ciepło, ale również, kiedy. Magazyn pozwala oddzielić moment produkcji od momentu zużycia. Dzięki temu możemy lepiej wykorzystać możliwości połączeń międzysystemowych. Ale elastyczność techniczna musi mieć również wartość ekonomiczną i znaleźć odzwierciedlenie w zasadach funkcjonowania rynku – mówi Piotr Górnik, prezes Fortum Power and Heat Polska.

Przykładem jest inwestycja Fortum w Zabrzu: kocioł elektrodowy o mocy 55 MW oraz akumulator ciepła o pojemności 1200 MWh. Spółka zakończyła kontraktację głównych prac przy tej części programu, której wartość wynosi około 121 mln zł. Cały program dekarbonizacji elektrociepłowni w Zabrzu ma wartość około 490 mln zł i obejmuje również modernizację kotła fluidalnego oraz infrastruktury paliwowej.

Techniczna możliwość potrzebuje uzasadnienia ekonomicznego

Możliwość wyboru godzin produkcji nie oznacza, że każda godzina z niską ceną giełdową będzie korzystna dla ciepłowni. W rachunku trzeba uwzględnić pełny koszt poboru energii, opłaty, sprawność instalacji i straty magazynowania.

O możliwości wykorzystania elektryfikacji decydują więc zarówno warunki przyłączenia, jak i ekonomika pracy instalacji. Rozliczenia godzinowe oraz opłaty sieciowe i mocowe współdecydują, czy ciepłownictwu opłaca się dostosowywać pobór energii do sytuacji w systemie elektroenergetycznym. Zasady taryfowania wpływają z kolei na możliwość uwzględniania uzasadnionych kosztów działalności i inwestycji.

Podobnej oceny wymaga wybór paliw. Gaz może pełnić funkcję przejściową lub rezerwową, ale jego rola zależy od lokalnego systemu i przewidywanego czasu pracy. Przy biomasie trzeba uwzględnić ilość i jakość dostępnego surowca, logistykę oraz możliwość zabezpieczenia dostaw. Zastąpienie jednego paliwa drugim zmienia również rodzaj ryzyka, którym ciepłownictwo musi zarządzać.

Najpierw sposób pracy systemu, potem finansowanie

Z tej perspektywy decyzja inwestycyjna zaczyna się od określenia przyszłych potrzeb miasta i sposobu ich pokrywania. Dopiero wtedy można ocenić, jakie źródła, magazyny i modernizacje sieci są potrzebne oraz jak je sfinansować.

– Nie powinniśmy projektować transformacji pod technologię, dla której akurat dostępny jest instrument wsparcia. Najpierw potrzebujemy docelowego modelu systemu i połączeń między systemami, które pozwolą zapewnić bezpieczeństwo dostaw i konkurencyjny koszt ciepła. Dopiero potem powinniśmy dobierać technologie i sposób ich finansowania – wskazuje Piotr Górnik.

W takim podejściu każda inwestycja ma określoną funkcję: zapewnia moc, zwiększa elastyczność, pozwala wykorzystać lokalny zasób albo usprawnia dostarczanie ciepła. Ocenie podlega jej współpraca z pozostałymi elementami układu, a cyfryzacja i sterowanie pomagają wykorzystać możliwości całego systemu. Finansowanie i zasady taryfowania powinny umożliwiać realizację tego modelu oraz jego ekonomicznie uzasadnioną eksploatację.