W ostatnim czasie Ministerstwo Klimatu i Środowiska zaprezentowało w postaci wykresu słupkowego dane dotyczące jednostkowych kosztów technicznych wytwarzania energii elektrycznej (wykres 1). Jak widać, spośród czterech różnego typu tzw. źródeł emisyjnych najtańsza jest energia pochodząca z polskiego węgla brunatnego (kopalnie odkrywkowe), która kosztuje 369,0 złotych za jedną megawatogodzinę (zł/MWh).
Dr inż. Mirosław Gajer napisał książkę pt. „Wojna o prąd. Jak zatrzymać katastrofę w polskiej energetyce”, która jest obecnie dostępna na stronie sklep-niezalezna.pl. Ta bardzo przystępnie napisana i dopieszczona merytorycznie publikacja popularnonaukowa pokazuje na przykładzie polskiej energetyki, o co naprawdę chodzi zielonym ideologom. Autor jest adiunktem Akademii Górniczo-Hutniczej na wydziale Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej.
Warto jest przy okazji wspomnieć, że w przypadku polskich elektrowni cieplnych zasilanych właśnie węglem brunatnym dysponujemy zaledwie jednym w miarę nowoczesnym blokiem nadkrytycznym o mocy 858 MW i sprawności netto 42 proc. w elektrowni Bełchatów, a wszystkie pozostałe są to wyłącznie pochodzące z lat 80. ubiegłego wieku bloki elektroenergetyczne o mocy 360 MW oraz kończące wkrótce swój wyjątkowo długi żywot bloki o mocy 200 MW, z których najstarsze pamiętają jeszcze późną epokę towarzysza Wiesława.
Energia ze spalania węgla
W przypadku bloków o mocy 200 MW ich sprawność netto wynosi zaledwie około 30 proc., podczas gdy najnowsze bloki nadkrytyczne mają sprawność netto sięgającą nawet 47 proc. W związku z tym, gdyby w latach ubiegłych wszystkie bloki elektroenergetyczne polskich elektrowni cieplnych na węgiel brunatny zostały zastąpione nowoczesnymi blokami nadkrytycznymi, to dokładnie taką samą ilość energii elektrycznej można byłoby w nich wytworzyć, spalając w tym celu o wiele mniej węgla niż obecnie, co sprawiłoby, że być może wspomniany koszt techniczny wytwarzania energii elektrycznej w ich przypadku spadłby nawet poniżej 300 zł/MWh, czyli poniżej 30 groszy za kilowatogodzinę i dzięki temu mielibyśmy najtańszą energię elektryczną w całej Europie, nasza gospodarka byłaby dzięki temu konkurencyjna, a istniejące w naszym kraju złoża węgla brunatnego starczyłyby nam spokojnie na ponad 200 lat przy obecnym poziomie ich eksploatacji.
Zresztą dlaczego w ogóle przejmujemy się tutaj, że kiedyś nam, być może, w przyszłości węgla brunatnego w Polsce zabraknie, jeśli w bieżącym roku współczynnik dzietności w naszym kraju spadnie prawdopodobnie już nawet poniżej jedności, co oznacza, że w każdym kolejnym pokoleniu naszych rodaków będzie o połowę mniej, czyli będzie to odpowiednio 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, a ostatni gasi światło i po zabawie! Fertig!
Za ponad 100 lat jako naród możemy w ogóle przestać już istnieć (może język polski jeszcze w jakimś stopniu się gdzieś ostanie, ale zapewne wyłącznie w pewnych wąskich enklawach – jedynie na swego rodzaju zapadłej prowincji). Ponieważ życie nigdy nie znosi próżni, to ktoś tutaj na nasze miejsce z jakichś odległych zakątków świata zapewne prędzej czy później (chyba jednak raczej prędzej niż później) przybędzie. Ponadto kto będzie bronił przed obcą inwazją społeczeństwo złożone głównie z niedołężnych i schorowanych starców (odwrócona piramida wiekowa). Zatem wyczerpaniem się naszych zasobów węgla będzie się martwił z pewnością ktoś zupełnie inny, co obecnie nie powinno w najmniejszym stopniu nas w ogóle interesować – to przecież nie będzie w żadnym wypadku już nasze zmartwienie!
Patrząc na wykres 1, widać także, że niewiele droższa jest energia elektryczna pozyskana ze spalania węgla kamiennego, która kosztuje 413,9 zł/MWh. Zresztą zastąpienie starych bloków o mocy 200 MW na węgiel kamienny ich nowoczesnymi odpowiednikami zaprojektowanymi na parametry nadkrytyczne koszt ten byłoby zapewne w stanie jeszcze istotnie obniżyć. Warto wspomnieć, że węgla kamiennego w polskiej ziemi mamy także całkiem sporo, przy czym bardzo perspektywicznym jest zagłębie lubelskie, gdzie takich kopalń jak właśnie Bogdanka można byłoby wybudować jeszcze co najmniej trzy.
Energia ze spalania gazu ziemnego i biomasy
Z wykresu 1 można dowiedzieć się jeszcze, że istotnie droższa energia elektryczna pochodzi ze spalania gazu ziemnego, której koszt wynosi 442,9 zł/MWh, a dodatkowo rozważany surowiec energetyczny musimy sprowadzać w dużych ilościach z zagranicy, uzależniając nasze bezpieczeństwo energetyczne od zawodnych ze swej natury odległych geograficznie łańcuchów dostaw (zawsze istnieje przecież ryzyko blokady Kanału Sueskiego bądź Cieśniny Ormuz). Niestety obecnie mamy do czynienia z wyraźnym trendem związanym z próbą przynajmniej częściowego przestawienia krajowej elektroenergetyki z węgla na gaz, dowodem czego jest budowa nowych bloków gazowych w elektrowniach Dolna Odra, Rybnik czy Ostrołęka.
Analizując rzeczony wykres, widać, że jeszcze wyższy jest koszt wytwarzania energii elektrycznej ze spalania biomasy, który wynosi 474,4 zł/MWh, co dowodzi, że wykorzystanie biomasy w elektroenergetyce to wyłącznie czysta ideologia, która jest całkowicie sprzeczna z naszym interesem ekonomicznym, ponieważ sucha biomasa powinna być wykorzystywana jedynie do celów ciepłowniczych, gdyż tylko w tym wypadku jest to opłacalne.
Skoro jest tak dobrze, to po co subwencje?
Z kolei trzy następne słupki na wykresie, przedstawione w kolorze zielonym, mają o wiele mniejszą wysokość i dotyczą tzw. źródeł bezemisyjnych (wiatr, woda i fotowoltaika). Według stojącej obecnie na czele Ministerstwa Klimatu i Środowiska pani ministry jest to oczywista wskazówka, w jakim kierunku powinien iść rozwój polskiej elektroenergetyki. Parafrazując nieco niegdysiejszą wypowiedź towarzysza Wiesława, można by zapewne powiedzieć: „jeszcze wincy wiatru, jeszcze wincy wody i jeszcze wincy słońca!”
Niestety z tą wodą to tak aby nie do końca, bo mamy jej w naszym nizinnym w swej większości kraju dosłownie jak „kot napłakał” i jej udział w polskim miksie energetycznym jest na poziomie zaledwie 1,5 proc., a co gorsze nie ma żadnego sposobu, aby tę wartość jakoś istotnie w przyszłości zwiększyć. Należałoby zatem, być może, bardziej trafnie rzecz ujmując, powiedzieć: „jeszcze wincy wiatraków i jeszcze wincy paneli fotowoltaicznych!”.
Jak by nie było, pojawiają się jednak wątpliwości, czy istotnie w przypadku OZE pochodząca z nich energia elektryczna jest doprawdy aż tak tania, jak twierdzi wspomniane ministerstwo? Jeśli by tak istotnie było, to po co te wszystkie rządowe programy wsparcia, po co te subwencje, ulgi, dotacje i dopłaty? Bo skoro to jest samo w sobie takie rewelacyjne, to przecież ludzie z własnej, nieprzymuszonej woli powinni te instalacje fotowoltaiczne kupować i to już bez żadnych specjalnych zachęt finansowych ze strony rządu.
Energia z fotowoltaiki
Wątpliwości może budzić zwłaszcza fotowoltaika, w przypadku której współczynnik EROI (ang. Energy Return on Investment) osiąga w naszym kraju bardzo mizerne wartości, co z góry wyklucza już na starcie jakąkolwiek ekonomiczną opłacalność tego rodzaju instalacji energetycznych.
Rozważany wskaźnik EROI mówi, ile razy energia, którą dane źródło wytworzyło w ciągu całego cyklu swego życia (Eout) jest większa od energii (Ein), którą zużyto w celu przede wszystkim wyprodukowania tego źródła energii oraz wydatkowano na jego późniejsze utrzymanie w ruchu (przeglądy serwisowe, konieczne naprawy, wymiana zużytych komponentów, potrzeby własne itp.), co pokazano na rysunku 2.
W przypadku gdy EROI wynosi jeden, oznacza to, że dane źródło energii w czasie całego cyklu swego życia wytwarza dokładnie tyle samo energii, ile uprzednio zużyto jej w celu jego wyprodukowania i późniejszego utrzymania w ruchu. Nie trzeba chyba nikomu specjalnie tłumaczyć, że budowa tego rodzaju źródła energii o EROI równym jeden byłaby po prostu czystym nonsensem i wręcz swego rodzaju szaleństwem, ponieważ niczego byśmy na tym absolutnie nie zyskali – to dokładnie tak, jakby ktoś po prostu przełożył sobie pieniądze z lewej do prawej kieszeni. Wynika stąd, że sens ma budowa tylko takich źródeł energii, w przypadku których EROI jest większy od jedności.
Jednak nadal pozostaje aktualne pytanie, jak duży powinien być wspomniany wskaźnik, aby budowa źródła energii danego typu mogła być uznana za ekonomicznie opłacalną? Przykładowo w przypadku elektrowni węglowych EROI wynosi około 30, a największe wartości, które przekraczają 70, przybiera w przypadku siłowni jądrowych. Literatura przedmiotu podaje, że próg opłacalności ekonomicznej stosowania danego typu źródła energii ma miejsce dopiero w przypadku, gdy EROI przekracza wartość 7. Wynika stąd, że próba budowy źródeł energii o EROI mniejszym od 7, to wyłącznie swego rodzaju zawracanie głowy, a także, co gorsze, karygodne wręcz marnotrawstwo potrzebnych do tego sił i środków.
Tymczasem w przypadku fotowoltaiki wskaźnik EROI wynosi w najlepszym wypadku (ogniwa fotowoltaiczne wykonane z krzemu polikrystalicznego i umieszczone na dachu budynku) zaledwie 4 w przypadku umiejscowienia instalacji fotowoltaicznych na terytorium Bawarii (czterdziesty ósmy równoleżnik), co wyklucza ich jakąkolwiek ekonomiczną opłacalność. W przypadku naszego kraju wartość współczynnika EROI jest jeszcze mniejsza, ponieważ większość terytorium Polski położona jest powyżej pięćdziesiątego równoleżnika.
Zatem jakim cudem Ministerstwo Klimatu i Środowiska może twierdzić, że koszt produkcji energii za pośrednictwem instalacji fotowoltaicznych jest prawie dwukrotnie niższy niż ma to miejsce w przypadku wykorzystania w tym celu polskiego węgla brunatnego. To jest po prostu fizycznie niemożliwe.
Realny koszt energii z fotowoltaiki
Policzmy zatem, ile w rzeczywistości kosztuje jedna megawatogodzina pochodząca z prywatnej instalacji fotowoltaicznej. Załóżmy, że nasza instalacja fotowoltaiczna ma moc zainstalowaną w wielkości 10kW. Koszt brutto wybudowania tego rodzaju instalacji fotowoltaicznej przyjmiemy na poziomie 80 tysięcy złotych (w rzeczywistości zależy on mocno od jakości użytych w tym celu komponentów i w związku z tym może być jeszcze odpowiednio wyższy, a pójście w tym wypadku „na taniochę” nie jest bynajmniej najlepszym pomysłem, gdyż w skrajnym przypadku może zakończyć się nawet pożarem budynku, na dachu którego posadowiono kiepskiej jakości panele fotowoltaiczne).
Z opublikowanego przez Polskie Sieci Elektroenergetyczne S.A. (PSE) wykresu, który zamieszczono na wykresie 3, wynika, że naturalny współczynnik mocy NCF (ang. Natural Capacity Factor) wynosi dla instalacji fotowoltaicznych wybudowanych na terytorium Polski (obszar położony powyżej pięćdziesiątego równoleżnika) nieco powyżej 800 godzin (zależy on ponadto od stopnia zachmurzenia w danym roku). Ponieważ rzeczywisty współczynnik mocy CF (ang. Capacity Factor) jest zawsze od niego nieco niższy, ponieważ żadna instalacja energetyczna nie jest w stanie pracować dokładnie przez 8760 godzin w ciągu roku (zawsze są jakieś nieuniknione przestoje, związane choćby z koniecznymi pracami serwisowymi), przyjmiemy w związku z tym, że nasza instalacja fotowoltaiczna o mocy 10 kW wytwarza w ciągu jednego roku 8000 kWh energii elektrycznej.
Jednak tego rodzaju wyliczenia dotyczą wyłącznie fabrycznie nowych paneli fotowoltaicznych, które wszak wraz z upływem czasu (w wyniku procesów związanych ze starzeniem się materiałów) doświadczają istotnego ubytku ich mocy zainstalowanej, sięgającego nawet ponad 2 proc. w ciągu tylko jednego roku. Jeżeli czas życia naszej instalacji fotowoltaicznej przyjmiemy jako równy 20 lat, to w ostatnim roku jej pracy maksymalna moc generowana przez panele będzie aż o 40 proc. mniejsza od ich mocy znamionowej. W związku z tym po upływie 20 lat nasze panele fotowoltaiczne nadawać się będą już wyłącznie do utylizacji. Gdyby ktoś miał tu jeszcze jakiekolwiek wątpliwości, to proszę sobie odpowiedzieć samemu na pytanie, czy dana osoba w swym gospodarstwie domowym posiada i wciąż użytkuje w pełni sprawną ponad dwudziestoletnią lodówkę, pralkę, kuchenkę elektryczną, zmywarkę do naczyń, odkurzacz bądź elektryczny czajnik do podgrzewania wody. Jak widać, przeciętny czas życia tego rodzaju urządzeń technicznych jest zwykle mocno ograniczony i po najwyżej kilkunastu latach pracy trzeba je ponownie wymieniać na nowe.
Uwzględniając ubytek mocy paneli fotowoltaicznych, postępujący w miarę upływu czasu na przestrzeni wspomnianych 20 lat, otrzymujemy, że średnio rzecz biorąc, każdego roku uzyskamy tej energii o 20 proc. mniej, niż wynikałoby to bezpośrednio z podanych danych fabrycznych. W związku z powyższym przyjmiemy, że średnio w ciągu jednego roku nasza instalacja fotowoltaiczna o mocy 10 kW wytworzy jedynie 6400 kWh energii elektrycznej.
To jednak jeszcze nie wszystko, ponieważ uwzględnić należy dodatkowo, że panele fotowoltaiczne generują wyłącznie prąd stały, który dopiero w falowniku (półprzewodnikowe układy tyrystorowe) zamieniany jest na prąd zmienny o odpowiedniej częstotliwości i dodatkowo musi on być jeszcze zsynchronizowany z przebiegami sinusoidalnymi poszczególnych faz elektroenergetycznej sieci przesyłowej. W związku z tym należy uwzględnić spore straty termiczne, powstające nieuchronnie w falowniku oraz straty przesyłowe w przewodach, a także energię elektryczną zużywaną na potrzeby własne tego rodzaju instalacji (zasilanie mikroprocesorowych sterowników). Przyjmijmy zatem na okrągło, że tego rodzaju straty sięgają 10 proc. wytworzonej pierwotnie w panelach fotowoltaicznych energii, w związku z czym otrzymujemy, że nasza instalacja fotowoltaiczna o mocy 10 kW wytworzy w ciągu jednego roku średnio 5760 kWh energii elektrycznej.
W związku z powyższym można wyliczyć, że po 20 latach użytkowania nasza instalacja fotowoltaiczna o mocy 10 kW wytworzy około 115 MWh energii elektrycznej. Dzieląc następnie wydatkowane na początku 80 tysięcy złotych przez 115 MWh, otrzymujemy ostateczną cenę wytworzonej przez naszą instalację fotowoltaiczną energii na poziomie około 695 złotych za jedną megawatogodzinę.
Gdy uwzględnimy dodatkowo koszty związane z koniecznym okresowym serwisowaniem naszej instalacji fotowoltaicznej, koszty niezbędnych przeglądów (również termowizyjnych) i napraw, a także dodatkowo koszty finalnej utylizacji naszej fotowoltaiki po upływie 20 lat (tego nie będzie można ot tak po prostu wyrzucić sobie na śmietnik), to rzeczywista cena jednej megawatogodziny może być ostatecznie jeszcze sporo wyższa i przekraczać nawet 800 zł/MWh, czy wręcz ponad 1000 zł/MWh, na przykład w przypadku konieczności wcześniejszej wymiany przepalonego falownika (ich średni czas życia wynosi zaledwie około 10 lat) bądź uszkodzonego panelu fotowoltaicznego, w obrębie którego utworzyły się tzw. hot spoty, co grozi już wręcz pożarem budynku, na dachu którego znajdują się tego rodzaju uszkodzone panele fotowoltaiczne. Uwzględnić wypadałoby także podwyższone koszty ubezpieczania budynku z fotowoltaiką na dachu (towarzystwa ubezpieczeniowe szacują przecież ryzyko zaistnienia pożaru).
Jak widać, przedstawione powyżej wyliczenia mają się nijak do podanej przez Ministerstwo Klimatu i Środowiska wartości 227 złotych za megawatogodzinę energii elektrycznej, która jest co najmniej trzykrotnie zaniżona w stosunku do jej rzeczywistej wartości. W powyższym kontekście powstaje niezwykle istotne pytanie, jaka jest przyczyna występowania w tym wypadku aż tak wielkich rozbieżności?
Czy to się opłaca?
Czy zielona część przedstawionego na rysunku 1 wykresu słupkowego to wręcz czyjaś radosna twórczość, jakieś urojenia bądź fantasmagorie? Równie dobrze można byłoby ten zielony słupek, pod którym widnieje napis „słońce”, zrobić jeszcze nieco niższym i wpisać tam przykładowo wartość równą 208 zł/MWh bądź nawet 189 zł/MWh – wyglądałoby to przecież jeszcze bardziej atrakcyjnie.
Inne wytłumaczenie jest takie, że zaprezentowane na rys. 1 liczby zostały uzyskane po uwzględnieniu dotacji państwowych do prosumenckich instalacji fotowoltaicznych. Ale w takim razie tego rodzaju postępowanie nie jest uczciwe, bo w skrajnym wypadku można byłoby przecież sprzedać komuś taką instalację fotowoltaiczną wręcz za symboliczną złotówkę (za resztę oczywiście zapłaciłoby państwo polskie) i później twierdzić wręcz, że energia z fotowoltaiki jest w naszym kraju całkowicie za darmo. Jednak takie porównanie nie byłoby i tak w żadnym wypadku miarodajne, ponieważ równie dobrze można byłoby dotować węgiel, aby obniżyć cenę energii elektrycznej. A tymczasem jest dokładnie na odwrót, ponieważ to właśnie spalanie węgla zostało w ostatnich latach obłożone wręcz horrendalnie wysokim podatkiem ETS tylko po to, aby energia wytworzona w panelach fotowoltaicznych była w stosunku do niego konkurencyjna cenowo.
Na koniec należy poczynić jeszcze jedno istotne zastrzeżenie, mianowicie zaprezentowane powyżej wyliczenia dotyczą wyłącznie przypadku, gdy cała wytworzona w instalacji fotowoltaicznej energia elektryczna zużywana jest w całości wyłącznie na potrzeby własne prosumenta. W swej istocie jest to bardzo optymistyczne założenie, które może być spełnione jedynie w wypadku posiadania przez prosumenta przykładowo jakiegoś warsztatu produkcyjnego, gdzie w godzinach okołopołudniowych pracują ciągle różnego typu maszyny elektryczne, pobierające nieustannie z sieci moc co najmniej kilku kilowatów. W przeciwnym przypadku prosument zmuszony będzie wprowadzać wytworzone przez jego instalację fotowoltaiczną spore nadwyżki mocy elektrycznej do sieci rozdzielczej niskiego napięcia, w nadziei, że moc ta zostanie odebrana przez jego sąsiadów, co też nie jest bynajmniej łatwe, ponieważ w domach jednorodzinnych w godzinach popołudniowych najczęściej z reguły nikogo po prostu nie ma (z rzadka włącza się tam jedynie lodówka lub zamrażarka).
Można zadać retoryczne pytanie, kto niby będzie specjalnie zwalniał się z pracy, żeby w owym czasie prać, piec, smażyć, gotować, odkurzać bądź prasować, tylko po to, aby wykorzystać energię elektryczną generowaną przez panele fotowoltaiczne. To jest całkowicie nierealne, a nawet gdyby, to i tak nie rozwiązałoby do końca problemu wykorzystania tak dużych ilości energii generowanych w okolicy południa słonecznego.
Ostatecznie nasz prosument za energię sprzedaną do sieci elektroenergetycznej będzie otrzymywał najczęściej wyłącznie jakieś marne grosze, gdyż obecnie prosumenci rozliczani są po cenach rynkowych, które przez pewien okres mogą spadać nawet do wartości ujemnych (wtedy do tego interesu trzeba dopłacać), czego przykład pokazano na wykresie 4, gdzie cena energii elektrycznej osiągnęła chwilowo wartość równą nawet minus 1200 zł/MWh.
(źródło: https://raporty.pse.pl/report/bpci-energy-and-prices)
Jednak możliwość sprzedaży energii elektrycznej wytworzonej przez prosumenta może być niekiedy rozpatrywana w kategoriach li tylko pobożnych życzeń, ponieważ w okolicy południa słonecznego nader często w przypadku tego rodzaju instalacji dochodzi do samoczynnego odłączania się od sieci elektrycznej falowników, w przypadku gdy napięcie widziane od strony zacisków falownika przekroczy dopuszczalny poziom, a w takim wypadku prosument za energię, która hipotetycznie mogłaby zostać sprzedana przez niego do sieci niskiego napięcia, nie otrzyma nawet przysłowiowego złamanego centa.