Perspektywy dla polskiego ciepłownictwa

Forum Energii podczas konferencji poświęconej transformacji polskiego ciepłownictwa (29 listopada 2017 r. w CZIiTT Politechniki Warszawskiej) zaprezentowało raport pt. Ostatni dzwonek dla ciepłownictwa w Polsce przygotowany przez Jana Rączkę i Andrzeja Rubczyńskiego.

Autorzy podkreślają, że opracowaniem tym chcą rozpocząć w gronie fachowców dyskusję o modernizacji ciepłownictwa w celu wypracowania jego wizji do roku 2030, przygotowania planu działania oraz uruchomienia mechanizmów i źródeł finansowania.

Alarmują oni, że za 10 lat funkcjonowanie systemów ciepłowniczych będzie zagrożone z powodu wieloletnich zaniechań i braku działań zmierzających do ograniczania oddziaływania na środowisko. Ciepłownictwo może liczyć na wsparcie dla modernizacji jedynie w przypadku dostosowania się do norm środowiskowych. Konieczne zatem będzie m.in. takie planowanie inwestycji, aby wykorzystywać źródła odnawialne i integrować ciepłownictwo z energetyką. Poniżej przedstawiono opisywaną przez autorów raportu diagnozę stanu obecnego i propozycję rozwiązań.

Dowiedz się więcej: Szykują się przejęcia w branży ciepłowniczej

Rekomendacje

Autorzy raportu zwracają m.in. uwagę na problemy mniejszych miejscowości. Wymagają one specjalnych rozwiązań, dlatego należy dokonać przeglądu mniejszych systemów ciepłowniczych pod kątem opłacalności modernizacji i identyfikacji sposobów ich transformacji. Kolejna rekomendacja dotyczy upowszechnienia informacji, że blisko 90% systemów ciepłowniczych nie uzyska statusu efektywnych energetycznie bez zmiany technologii produkcji ciepła i wykorzystania kogeneracji oraz źródeł odnawialnych. W przypadku nieuzyskania tego statusu systemy te będą musiały się modernizować bez pomocy publicznej.

Konieczne jest zatem przekonanie decydentów politycznych do sfinansowania transformacji ciepłownictwa m.in. ze środków ze sprzedaży uprawnień do emisji CO2 oraz dostępnych funduszy unijnych i krajowych na przebudowę systemów do standardu efektywnych energetycznie. Wdrażanie technologii OZE wymagać będzie m.in. instalacji kotłów opalanych biomasą, co z kolei pociąga za sobą konieczność dostępu do stabilnych i niedrogich dostaw paliwa z upraw. Konieczne będzie przekierowanie biomasy z elektroenergetyki do ciepłownictwa. Inna rekomendacja dotyczy stosowania zachęt do podłączania nowych i istniejących budynków do sieci ciepłowniczej. Niezbędne jest też opracowanie koncepcji współpracy systemów ciepłowniczych i Krajowego Systemu Energetycznego, tak aby ciepłownictwo mogło wprowadzać do niego energię elektryczną z OZE i kogeneracji.

Zagrożenia – spirala śmierci

Funkcjonowaniu małych systemów ciepłowniczych zagraża m.in. ryzyko wzrostu cen i utraty odbiorców. W roku 2030 upłyną okresy przejściowe dla obiektów od 5 do 50 MW, a źródła od 1 do 5 MW będą musiały spełnić surowe standardy emisyjne zawarte w dyrektywie o średnich obiektach spalania. Od 2030 roku nie będzie darmowych uprawnień, co wpłynie na ceny ciepła. Dotknie to zwłaszcza systemy zaopatrywane przez źródła emitujące dużo CO₂ w przeliczeniu na GJ. Zgodnie z dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2015/2193 w sprawie ograniczenia emisji niektórych zanieczyszczeń do powietrza ze średnich obiektów energetycznego spalania (Dz. Urz. UE 2015 L 313/1) źródła o mocy >1 MW będą musiały do roku 2030 obniżyć poziom emisji pyłów, dwutlenku siarki i tlenków azotu.

Przeczytaj również: Międzynarodowa konferencja naukowo-techniczna "Budownictwo o zoptymalizowanym potencjale energetycznym - Materiały i Technologie Energooszczędne"

Będzie to wymagało nakładów na inwestycje w urządzenia wychwytujące pyły i związki chemiczne oraz ich eksploatację. Zagrożeniem dla spadku popytu na ciepło może być proces termomodernizacji budynków publicznych, komercyjnych i mieszkalnych. Ryzyko jest wprawdzie niewielkie przy obecnym tempie modernizacji budynków, ale każdy spadek sprzedaży wpływa na koszty stałe i powoduje wzrost cen ciepła. Kolejne ryzyko to pozyskiwanie odbiorców w nowych budynkach, gdyż w wielu przypadkach ciepło z sieci nie jest atrakcyjne dla deweloperów. Ciepło sieciowe obarczone jest bowiem korzystaniem z węgla i tym samym inwestor ma obowiązek zwiększenia standardu energetycznego budynku poprzez redukcję zapotrzebowania na energię lub korzystanie ze źródeł odnawialnych.

W obliczu tych dodatkowych kosztów indywidualny kocioł gazowy lub na biomasę może być tańszy niż korzystanie z ciepła z sieci. Na sytuację ciepłownictwa wpływa też fakt, że kotły już zainstalowane w gospodarstwach domowych nie są jeszcze objęte wymaganiami w zakresie emisji, a spalanie pozaklasowych paliw zawsze będzie tańsze od ciepła sieciowego. Powyższe zjawiska będą mieć zasadniczy wpływ na poziom cen ciepła. Dla wielu odbiorców korzystniejsze ekonomicznie będzie zastosowanie indywidualnych źródeł ciepła, a to z kolei wpłynie na jeszcze większy wzrost cen ciepła sieciowego i tym samym zwiększy dążenie do zastępowania go indywidualnym źródłem zasilania. Efektem będzie tzw. spirala śmierci, która prowadzi do bankructwa małych systemów ciepłowniczych.

Zagrożenia – zahamowanie rozwoju i likwidacja

Kolejnym zagrożeniem dla małych sieci ciepłowniczych jest ryzyko ich likwidacji z powodu zahamowania rozwoju. Pomoc publiczną na modernizację mogą otrzymywać tylko systemy efektywne energetycznie w rozumieniu dyrektywy o efektywności energetycznej. Osiągnięcie tego statusu jest w praktyce bardzo trudne i oznacza wymianę części mocy na źródła odnawialne, odpadowe lub kogenerację. Inwestycje takie wymagają wielu lat realizacji i pozyskania środków, a mniejsze przedsiębiorstwa ciepłownicze w ogóle ich nie planują. Zatem pomoc publiczna będzie udzielana systemom efektywnym (stanowiącym tylko 10% ogółu systemów ciepłowniczych) – są to sieci ciepłownicze w dużych miastach z blokami kogeneracyjnymi.

Mniejsze przedsiębiorstwa ciepłownicze nie mają dostępu do rynku finansowego, tym bardziej na warunkach takich, jak duże podmioty. Jeśli inwestują, to korzystają ze środków preferencyjnych i własnych, które nie wystarczą na dostosowanie do wymaganego poziomu efektywności energetycznej. Pozyskanie przez nie kredytów od instytucji finansowych jest mało prawdopodobne z uwagi na duże ryzyko spadku popytu na ciepło sieciowe oraz zaostrzanie norm emisji i tym samym wzrost kosztów. Politycy i administracja od lat starają się nie dopuścić do wzrostu cen ciepła, co ogranicza pozyskiwanie środków odtworzenia majątku wytwórczego, rozwój sieci, nie mówiąc już o modernizacji.

Ciepłownictwo napotyka też przeszkody w przepisach planowania przestrzennego i ma problemy z dostępem do gruntów. W efekcie działa na obszarach, które już są wyposażone w sieci ciepłownicze. Efektywność ekonomiczna systemów ciepłowniczych rośnie wraz z ich wielkością. Systemy, które wykorzystują duże źródła i mają rozbudowaną sieć dystrybucyjną, są bardziej efektywne kosztowo. A kogeneracja daje im możliwość sprzedaży ciepła i energii elektrycznej, co zabezpiecza ich rentowność. Powoduje to, że w dużych miastach, z zasobniejszymi portfelami mieszkańców, ciepło sieciowe jest tańsze, a w małych droższe. 

Małe systemy ciepłownicze mogą zbankrutować, a brak możliwości udzielenia pomocy publicznej spowoduje, że nie będzie można zapewnić ich działania. Drastyczne podniesienie taryf tylko przyspieszy rezygnację z usług. Skutki tego procesu będą miały przełożenie m.in. na decyzje wyborcze. Aby złagodzić skutki społeczne, warto rozważyć opracowanie i wdrożenie alternatywnych planów zaopatrzenia w ciepło.

Czytaj też: Modernizacja budynków użyteczności publicznej do standardu niemal zeroenergetycznego – przykłady obiektów norweskich >>> 

Szanse

W ramach przekształcenia części kotłów ciepłowniczych w kogenerację możliwe jest udostępnienie do roku 2030 Operatorowi Systemu Przesyłowego 5–7 GW mocy, tym bardziej że energetyka stoi przed koniecznością wymiany ok. 12 GW bloków energetycznych. Ponadto systemy ciepłownicze mają zdolność magazynowania energii, co można wykorzystać w celu optymalizacji parametrów operacyjnych samego przedsiębiorstwa, ale również poprawy chwilowych bilansów mocy w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym.

Wymaga to jednak budowy akumulatorów ciepła. W Polsce funkcjonuje obecnie tylko kilka takich instalacji, umożliwiających zwiększenie produkcji energii elektrycznej w jednostkach kogeneracyjnych zgodnie z chwilowymi potrzebami KSE i jednoczesne magazynowanie nadwyżek ciepła. Kolejna szansa to zmiana kierunku przepływu energii w okresach nadwyżek energii elektrycznej z OZE (PV, wiatr) i przekształcanie jej w ciepło. Rozwiązanie to jest szczególnie istotne dla osiągnięcia elastyczności Krajowego Systemu Energetycznego wraz z przybywaniem nowych mocy z OZE w perspektywie kolejnych 20 lat.

Wizja ciepłownictwa 2030

Autorzy raportu kreślą dwa scenariusze rozwoju ciepłownictwa. Podkreślają, że ścieżka zachowawcza prowadzi do poważnych problemów po roku 2030, konieczna jest zatem transformacja ciepłownictwa. Ścieżka zachowawcza, czyli 60–70% ciepła wytwarzane z węgla, nie wymaga większych inwestycji. Wysłużone kotły dostosowywane są do wymagań dyrektywy o średnich obiektach energetycznego spalania. Konsekwencją jest staczanie się sektora po równi pochyłej i bankructwo niektórych przedsiębiorstw ze względu na brak środków na inwestycje i niemożność ich pozyskania w formie kredytów i pomocy publicznej ze względu na status systemów „nieefektywnych”. Zwiększa się też ryzyko bankructw przedsiębiorstw o średniej wielkości z powodu rosnących kosztów emisji i nakładów koniecznych do spełnienia wymagań dyrektywy.

Dowiedz się więcej: Instalacje przemysłowe a izolacje oszczędzające ciepło i chłód

Ścieżka transformacyjna to 60–70% ciepła wytwarzane z OZE i w gazowych źródłach kogeneracyjnych. Wymaga podjęcia działań zmierzających do uzyskania statusu systemów efektywnych: małe i średnie przedsiębiorstwa przechodzą na ciepło odpadowe, biomasę i inne OZE; kogeneracja rozwija się tam, gdzie jest to uzasadnione ekonomicznie i technicznie; duże systemy używają w kogeneracji głównie węgla i w mniejszym stopniu biomasy; kogeneracja gazowa wspiera Krajowy System Energetyczny, a elektrociepłownie mają magazyny ciepła, co zwiększa liczbę godzin pracy w skojarzeniu. Dzięki temu ceny ciepła z sieci są umiarkowane, do systemów przyłączane są nowe budynki, a środki pomocowe wykorzystuje się do rozbudowy sieci. Efekt skali pozwala na rozwój.

Propozycja strategii dla ciepłownictwa

Celem strategii jest przekształcenie różnych grup systemów ciepłowniczych w systemy efektywne w rozumieniu dyrektywy o efektywności energetycznej. W dużych miastach stosowane są systemy ciepłownicze zasilane głównie z kogeneracji. Celem dla nich jest budowa magazynów ciepła w elektrociepłowniach, które wydłużą czas pracy w skojarzeniu i umożliwią pracę jednostek niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania systemu elektroenergetycznego (generacja wymuszona względami sieciowymi – GWS), lub świadczenie usług systemowych dla operatora sieci przesyłowej. Kogeneracja rozwijana jest tam, gdzie jest to możliwe i ma sens ekonomiczny.

Należy wspierać kogenerację gazową. Rozwój oferty chłodu sieciowego poprawi rentowność produkcji energii w kogeneracji. Następuje stopniowa wymiana zdekapitalizowanych węglowych jednostek kogeneracyjnych na nowe jednostki wykorzystujące gaz i energię odnawialną w perspektywie lat 2030–35. W średnich miastach stosuje się systemy ciepłownicze zasilane głównie z kotłów ciepłowniczych. Dąży się do pełnego wykorzystania możliwości zastąpienia energii pierwotnej z węgla ciepłem odpadowym i OZE (biomasą, energią słoneczną w powiązaniu z pompami ciepła i geotermią).

Konieczne jest przekroczenie progu 50% energii uzyskanej z tych źródeł i przekształcenie systemu w efektywny wg dyrektywy o efektywności energetycznej. Należy budować magazyny ciepła w celu efektywnego wykorzystania ciepła z OZE oraz rozwijać ofertę dostaw c.w.u., co umożliwia rozwój kogeneracji. W małych miastach stosuje się sieci zasilane wyłącznie z kotłów ciepłowniczych. Słabsze systemy przekształcają się w mikrosieci dla osiedli mieszkaniowych lub kwartałów ulic. Zwiększa się sprawność i jakość systemu dzięki zastosowaniu miksu różnych technologii, w tym OZE: panele słoneczne z lokalnymi magazynami ciepła, pompy ciepła i kotły gazowe. 

Przeczytaj również: Charakterystyka energetyczna budynków zamieszkania zbiorowego w perspektywie wymagań 2017–2021

W dużych i średnich miastach pozyskiwać można nowych klientów dzięki likwidacji lokalnych kotłowni węglowych i zastępowaniu ich indywidualnymi węzłami ciepłowniczymi. Konieczna jest też szersza oferta usług – c.w.u. i chłodu oraz ograniczanie strat w sieciach.We wszystkich systemach ciepłowniczych, niezależnie od wielkości, konieczna jest modernizacja jednostek wytwórczych i sieci dystrybucyjnych z uwzględnieniem realnych prognoz zapotrzebowania na ciepło, co pozwoli uniknąć przewymiarowania systemów i ich pracy w warunkach nieoptymalnych, generujących zwiększone straty.

Pełen raport na http://forum-energii.eu/files/file_add/file_add-100.pdf

Czytaj też: Rynek budowlany i instalacyjny w Polsce w 2017 roku >>>