Niedawno nasz świeżo wybrany prezydent Karol Nawrocki zawetował kontrowersyjną ustawę, która skracała minimalną odległość siłowni wiatrowych od zabudowań mieszkalnych z obecnych 700 m do zaledwie 500 m. Niezrażona tym jednak, dzierżąca dzielnie stery władzy w Ministerstwie Klimatu wielce czcigodna ministra, opublikowała wkrótce po tym buńczuczną w swej treści zapowiedź, że bynajmniej nie będzie się tak wielce niekorzystną decyzją pana prezydenta w jakikolwiek sposób zrażać, ponieważ w efekcie i tak doprowadzi w ciągu zaledwie pięciu lat do podwojenia „mocy energii” z wiatru w naszym kraju, bo przede wszystkim trzeba „robić, a nie gadać”, zapewne w myśl znanego powszechnie przysłowia, że „pies, który dużo szczeka, nie gryzie”, co można zobaczyć na rys. 1.
(źródło: https://x.com/hennigkloska/status/1960608655981592712)
Szkoda tylko, że wspomniana pani ministra w swej wypowiedzi nie pokusiła się nawet o choćby jakieś krótkie wyjaśnienie występującego w niej wielce enigmatycznego terminu „moc energii”, ponieważ dla mnie pomimo obronienia swego czasu rozprawy doktorskiej w dyscyplinie nauk technicznych, a następnie prawie już 30 lat pracy na wiodącej w naszym kraju uczelni technicznej, pozostaje on całkowicie niezrozumiały, ponieważ zawsze uczono mnie, że „moc” to „moc”, a „energia” to „energia”. Są to przecież dwie całkowicie różne wielkości fizyczne, nota bene ze znaczeniem których każde polskie dziecko zaznajamiane jest jeszcze w podstawówce. W związku z tym „moc energii” to coś, co po prostu nie istnieje, podobnie zresztą, jak w wspomniana w tytule kwadratura koła.
Energia definiowana jest jako skalarna wielkość fizyczna, charakteryzująca stan układu fizycznego jako jego zdolność do wykonania pracy. Jednostką energii jest jeden dżul [J]. Z kolei stosunek energii do czasu, w którym energia ta została wydana ze swego źródła, nazywamy mocą. Jednostką mocy jest jeden wat [W]. Natomiast używając nieco bardziej fachowego języka, moc chwilowa jest pochodną energii wyznaczoną po czasie, zgodnie ze wzorem . Z kolei energia jest całką z mocy wyliczoną dla zadanego przedziału czasu [t1,t2], zgodnie z równaniem .
Co właściwie oznacza użyty przez szacowną panią ministrę termin „moc energii”, możemy się wyłącznie w tym wypadku domyślać. Skądinąd wydaje się, że zachodzą tutaj tylko dwie możliwości. Po pierwsze samo sformułowanie „moc energii” być może w ogóle nic nie znaczy, gdyż jest to po prostu swego rodzaju bełkot, który przez wybitnego filozofa ojca Józefa Marię Bocheńskiego został niegdyś zdefiniowany jako mowa ludzka pozbawiona jakiegokolwiek sensu.
Z kolei inna możliwość jest taka, że wspomniana „moc energii” jest swego rodzaju jakimś „skrótem myślowym”, czymś w stylu typowym raczej dla byłego prezydenta Lecha Wałęsy, który swego czasu sporo mówił między innymi o „plusach dodatnich i plusach ujemnych”, a także z groźną miną twierdził, że „nic nie ma »nie« dla Polski”. Spróbujmy zatem dokonać swoistej egzegezy rozpatrywanego tutaj pojęcia „moc energii”. W tym wypadku także prawdopodobnie mamy do wyboru dwie całkowicie różne możliwości.
„Moc energii”. Egzegeza
Po pierwsze być może pani ministrze chodziło po prostu o to, że w ciągu najbliższych pięciu lat moc zainstalowana w polskich wiatrakach ulegnie podwojeniu. Cel taki wydaje się jednak niezwykle ambitny i z pewnością będzie bardzo trudny do realizacji, ponieważ obecnie w siłowniach wiatrowych na terenie naszego kraju mamy już zainstalowane ponad 10 GW mocy elektrycznej, z czego wynika, że każdego roku należałoby w nowych wiatrakach instalować po jakieś 2 GW mocy, co wymusiłoby konieczność wybudowania rocznie około tysiąca potężnych wiatraków o mocy 2 MW każdy.
Z kolei druga możliwość jest taka, że pani ministra miała na myśli podwojenie w ciągu zaledwie pięciu lat udziału energetyki wiatrowej w krajowym miksie energetycznym. Jednak jest to jeszcze trudniejsze zadanie niż rozważane uprzednio samo li tylko podwojenie mocy zainstalowanej, wziąwszy dodatkowo pod uwagę, że obecnie udział energetyki wiatrowej w krajowym miksie energetycznym wynosi już prawie 15 proc., co można zobaczyć na rys. 2.
Niestety wydaje się, że wciąż uparcie pokutuje w tym obszarze bardzo naiwne rozumowanie, w myśl którego samo podwojenie wartości mocy zainstalowanej w siłowniach wiatrowych będzie miało automatycznie natychmiastowe przełożenie również na dokładnie takie samo podwojenie udziału energetyki wiatrowej w krajowym miksie energetycznym. Gdyby istotnie tak było, to idąc dalej tym tropem, można byłoby wywnioskować, że siedmiokrotne zwiększenie mocy zainstalowanej w polskich wiatrakach powinno skutkować już nieco ponad stuprocentowym ich udziałem w krajowym miksie energetycznym. Zatem wystarczyłoby w tych wiatrakach zainstalować około 70 GW mocy elektrycznej, aby cała konsumowana w naszym kraju energia elektryczna pochodziła tylko i wyłącznie z wiatru.
Ograniczenia wiatraków
Niestety ale w tak prosty sposób to wszystko nie działa i podwojenie mocy zainstalowanej w polskich wiatrakach nie będzie w żadnym wypadku skutkowało również podwojeniem ich udziału w krajowym miksie energetycznym. Nie będzie to zatem oczekiwane około 30 proc., ale znacznie mniej, może nawet zaledwie niewiele więcej niż 20 proc.
Przyczyną takiego stanu rzeczy jest sześcienna zależność mocy siłowni wiatrowej od prędkości wiatru, w związku z czym dwukrotne zmniejszenie prędkości wiatru powoduje aż ośmiokrotne zmniejszenie mocy elektrycznej generowanej przez wiatrak. W związku z tym, jeżeli mamy do czynienia z farmą wiatrową, w której wiatraki ustawione są w kilku rzędach, to wiatraki stojące w pierwszym rzędzie będą doznawały większej prędkości wiatru niż te stojące w rzędzie kolejnym, z zatem im w dalszym rzędzie będzie posadowiony wiatrak, tym mniejszą moc będzie generował. Będzie to skutkowało tym, że podwojenie liczby wiatraków w tego rodzaju farmie wiatrowej (poprzez dodawanie kolejnych ich rzędów) nie będzie przekładało się automatycznie na podwojenie wartości generowanej przez nią mocy elektrycznej.
Ponadto, patrząc na zamieszczoną na rys. 3 mapę wietrzności Polski, widać, że w naszym kraju najlepsze warunki do posadowienia siłowni wiatrowych występują jedynie na wybrzeżu Bałtyku oraz na Suwalszczyźnie. Generalnie im bardziej na południe, tym obserwowane warunki wietrzności są gorsze i przykładowo właśnie z tego powodu w mojej rodzinnej Małopolsce elektrownie wiatrowe na szczęście w zasadzie nie występują, dzięki czemu nie szpecą nam powszechnie pięknego krajobrazu atrakcyjnych turystycznie ziem górskich.
Ponieważ w Polsce w wiatrakach lądowych zainstalowano już ponad 10 GW mocy, to jest rzeczą jak najbardziej logiczną, że w pierwszym rzędzie wykorzystano w tym celu jak najbardziej korzystne lokalizacje. Zatem zainstalowanie w krajowych wiatrakach kolejnych 10 GW mocy elektrycznej z konieczności będzie wymagało sięgnięcia po lokalizacje już o wiele mniej korzystne pod względem wietrzności, a to oczywiście oznacza, że posadowione tam wiatraki będą doznawały znacznie mniejszych prędkości wiatrów, w związku z czym generowana przez nie moc będzie także o wiele mniejsza niż tych posadowionych w bardziej korzystnych lokalizacjach (wspomniana sześcienna zależność mocy siłowni wiatrowej od prędkości wiatru).
Jednak tym, co w całej tej układance jest w sposób zdecydowany kluczowym elementem, są ograniczenia bilansowe krajowego systemu elektroenergetycznego, który przez cały czas musi znajdować się w stanie równowagi mocy, tzn. sumaryczna moc generowana przez wszystkie źródła energii elektrycznej musi być zawsze równa mocy zapotrzebowanej przez odbiorców. Naruszenie wspomnianego stanu równowagi mocy w skrajnym wypadku może doprowadzić nawet do blackoutu, czyli totalnego rozpadu systemu elektroenergetycznego (wypadniecie generatorów z trybu pracy synchronicznej) i w efekcie wyłączenia wszystkiego na terytorium całego kraju.
Przy typowym zapotrzebowaniu na moc w krajowym systemie elektroenergetycznym rzędu 20 GW z wiatraków nie można będzie i tak odebrać znacznie więcej niż około 10 GW, więc nawet jeśli tych wiatraków będziemy mieć dużo więcej, to i tak nadmiarowe farmy wiatrowe trzeba będzie niejednokrotnie od elektroenergetycznych sieci przesyłowych odłączać, aby nie spowodować ostatecznie blackoutu. Wynika stąd, że zawsze istnieje pewna graniczna wartość mocy zainstalowanej, której przekroczenie nie będzie miało po prostu już jakiegokolwiek sensu, ponieważ podczas silniejszych wiatrów i tak te nadmiarowe wiatraki nie będą mogły w ogóle pracować.
Zresztą w okresie od marca do września, gdy dzień jest dłuższy od nocy i poziom nasłonecznienia jest relatywnie wysoki, w godzinach okołopołudniowych wszelkie siłownie wiatrowe są i tak skutecznie zablokowane przez fotowoltaikę i w związku z tym odbiór od nich większej mocy nie jest już w ogóle możliwy. Przykład tego rodzaju sytuacji możemy zobaczyć na rys. 4.
W dniu 24 sierpnia 2025 roku o godz. 10:02 instalacje fotowoltaiczne generowały łącznie 7.102 MW, a siłownie wiatrowe 2.087 MW, przy czym łączna moc elektrowni cieplnych opalanych węglem kamiennym i brunatnym została obniżona do zaledwie 7.078 MW, czyli do swego technicznego minimum, zapewniającego jeszcze dostateczny poziom inercji mechanicznej systemu elektroenergetycznego (zejście poniżej tej granicy groziłoby już blackoutem). W takich warunkach pojawił się znaczny nadmiar generowanej mocy, który musiał zostać wyeksportowany poza granice naszego kraju do państw ościennych, takich jak Litwa (168 MW), Szwecja (221 MW), Niemcy (865 MW), Czechy (1087 MW) i Słowacja (474 MW). Bez tego rodzaju eksportu awaryjnego, którego saldo wynosiło wówczas aż 2.815 MW, uzyskanie zbilansowania mocy w krajowym systemie elektroenergetycznym nie byłoby w ogóle możliwe, tyle że rozważany eksport przez kilka kolejnych godzin odbywał się po cenach mocno ujemnych (sięgających nawet minus 1000 złotych za megawatogodzinę), co można zobaczyć na rys. 5.
Rys. 5. Giełdowe ceny energii elektrycznej w dniu 24 sierpnia 2025 roku (źródło: https://www.pse.pl/home)
Energia z wiatraków nie będzie tania!
Obecnie toczą się dyskusje dotyczące prognozowanych cen energii elektrycznej wytworzonej w siłowniach wiatrowych, przy czym często podawane są tutaj mocno rozbieżne dane. Tymczasem prawda jest taka, że ceny tej po prostu nie sposób z góry przewidzieć, ponieważ w tym wypadku mamy do czynienia z układem wielu nieliniowych równań, w których na dodatek jest zbyt wiele niewiadomych. W szczególności nikt nie jest w stanie zawczasu powiedzieć, przez ile dni w danym roku ogłaszane będzie tzw. nierynkowe redysponowanie mocy źródeł wiatrowych, sprowadzające się do konieczności wyłączenia wybranych farm wiatrowych, a także jak wysokie rekompensaty będą za ten fakt ich właścicielom wypłacane, a przecież ma to niebagatelny wpływ na finalny koszt pozyskiwanej z wiatraków energii. Nie można także przewidzieć, po jakich cenach będzie się odbywał w danych dniach awaryjny eksport nadmiarowej energii pochodzącej ze źródeł wiatrowych.
Jedno natomiast jest pewne, że energia wytworzona w siłowniach wiatrowych z pewnością w żadnym wypadku nie będzie tania, a powiększanie wartości mocy zainstalowanej, czyli stawianie kolejnych wiatraków będzie powodowało tylko jej nieuchronny wzrost. Zjawisko to wywołane będzie tym, że im więcej wiatraków w naszym kraju będzie przybywać, tym częściej podczas występowania silnych wiatrów będą musiały być coraz to liczniej odstawiane w ogóle z ruchu i odłączane tym samym od elektroenergetycznych sieci przesyłowych, a to automatycznie będzie powodowało spadek stopnia wykorzystania mocy w nich zainstalowanej, czyli koszt pozyskania energii wiatrowej będzie tym samym nieuchronnie wzrastał. To nie ma przecież żadnego sensu, bo właściwie po co budować coś, co i tak będzie musiało zostać wyłączone, w sytuacji gdyby potencjalnie mogłoby pracować ze swą pełną mocą. Toż to jest czysty absurd!
Przykładowo reprezentujący Politechnikę Łódzką prof. dr hab. inż. Władysław Mielczarski twierdzi, że koszt jednej megawatogodziny pozyskanej z wiatraków morskich może sięgać nawet tysiąca złotych. Uważam, że i tak jest to bardzo optymistyczna wersja, ponieważ bazuje ona na wysoce nierealistycznym założeniu, że cała wytworzona w wiatrowych farmach morskich energia będzie mogła zostać zawsze od nich odebrana przez krajowy system elektroenergetyczny. Tymczasem, jak już uprzednio wspomniano, rozważane wiatrowe farmy morskie w godzinach okołopołudniowych będą skutecznie blokowane przez absurdalnie przewymiarowaną w naszym kraju fotowoltaikę (zwłaszcza prosumencką), w której zainstalowano już ponad 23 GW mocy. Ponadto podczas przechodzenia silniejszych frontów atmosferycznych morskie farmy wiatrowe będą musiały konkurować z farmami lądowymi, które mogą generować blisko 10 GW mocy, a w takich warunkach po podwojeniu mocy zainstalowanej w polskich wiatrakach (do wartości ponad 20 GW) z pewnością nie cała moc w nich generowana będzie mogła zostać od nich odebrana, co będzie powodowało istotny spadek stopnia wykorzystania mocy zainstalowanej w tych wiatrakach morskich, czyli spowoduje to finalnie znaczne podwyższenie kosztów ich funkcjonowania.
Do tego wszystkiego doliczyć trzeba także i inne koszty, związane przede wszystkim z koniecznością rezerwowania mocy zainstalowanej w siłowniach wiatrowych, ponieważ w sytuacji prawie całkowitego zaniku wiatru (tzw. flauta) rozważane wiatraki trzeba będzie przecież czymś zastąpić, a to oznacza konieczność zainstalowania w krajowym systemie elektroenergetycznym co najmniej kilku kolejnych gigawatów mocy w turbinach gazowych, które można będzie relatywnie szybko uruchomić z ich pełną mocą, w sytuacji gdy prędkość wiatru zacznie gwałtownie maleć (tutaj znów warto mieć na uwadze wspomnianą sześcienną zależność mocy wiatraka od prędkości wiatru). Oczywiście wiążą się z tym niebagatelne wydatki rzędu wielu dziesiątek miliardów złotych.
To jednak nie wszystko, ponieważ moc elektryczną wygenerowaną przez morskie farmy wiatrowe trzeba będzie następnie przesłać w głąb kraju i z tego powodu planowana jest budowa kilku dwutorowych elektroenergetycznych linii przesyłowych pracujących pod napięciem 400 kV. Warto przy tym wspomnieć, że koszt budowy zaledwie jednego kilometra tego rodzaju dwutorowej elektroenergetycznej linii przesyłowej sięga nawet kilkunastu milionów złotych, a będziemy musieli wybudować ich w sumie aż kilka tysięcy kilometrów.
Niestabilne źródło energii
Ponieważ moc siłowni wiatrowej zależy aż od trzeciej potęgi prędkości wiatru, która jest przecież zmienną o charakterze losowym, to w rzeczywistości mamy do czynienia z bardzo niestabilnym źródłem energii elektrycznej, którego podaż mocy zmienia się szybko w szerokich granicach, co prowadzi niejednokrotnie do powstania poważnych zaburzeń w pracy krajowego systemu elektroenergetycznego. Taki stan rzeczy wymusza podejmowanie działań zaradczych, prowadzących w efekcie do stabilizacji reżimu pracy systemu elektroenergetycznego, które sprowadzają się w praktyce do budowy licznych akumulatorowych magazynów energii, ponieważ można je bardzo szybko uruchomić, aby pokryć w ten sposób deficyt mocy w systemie elektroenergetycznym, powstały w skutek nagłego spadku prędkości wiatru.
W przyszłości, w miarę wzrostu wartości mocy zainstalowanej w wiatrakach, konieczne okazać się może także wybudowanie w naszym kraju kolejnych elektrowni szczytowo-pompowych, a koszty tego rodzaju działań sięgać będą zapewne wielu dziesiątków miliardów złotych.
Wiatraki to nie remedium na nasze problemy!
Reasumując, instalowanie kolejnych gigawatów w siłowniach wiatrowych naszych problemów energetycznych, które czekają nas już w najbliższych latach, w żaden sposób nie rozwiąże. Wręcz przeciwnie, narazi nas wyłącznie na konieczność finansowania wielu zbędnych inwestycji (rezerwowanie mocy, dodatkowe linie przesyłowe i magazyny energii), które inaczej nie miałby żadnej racji bytu i bez wspomnianych wiatraków byłby nam zupełnie niepotrzebne.
Siłownie wiatrowe nie są w żaden sposób w stanie zastąpić w krajowym systemie elektroenergetycznym stabilnych źródeł energii, które pracują z zadaną przez operatora wartością mocy przez 24 godziny na dobę. Do tego rodzaju źródeł energii elektrycznej należą w naszym kraju przede wszystkim elektrownie węglowe, których systematyczna likwidacja już w najbliższych latach spotęguje gigantyczne wręcz problemy z podażą energii elektrycznej w naszym kraju, a likwidacja największej polskiej elektrowni na węgiel brunatny w Bełchatowie wywoła prawdziwą katastrofę. Tymczasem to właśnie energia pozyskiwana z polskiego węgla brunatnego, którego rozpoznane geologicznie zasoby szacowane są na co najmniej 25 miliardów ton (wystarczyłoby nam na kilkaset lat eksploatacji), jest właśnie najtańsza, ponieważ samo Ministerstwo Klimatu podaje, że techniczny koszt wytworzenia jednej kilowatogodziny z węgla brunatnego wynosi jedynie 0,396 groszy. Problemem natomiast jest horrendalny podatek ETS płacony od każdej tony spalonego w elektrowni węgla, co ostatecznie winduje cenę energii elektrycznej niebotycznie w górę.
Zresztą techniczny koszt wytworzenia jednej kilowatogodziny z polskiego węgla kamiennego (mamy go jeszcze w ziemi ponad 65 miliardów ton) jest także niewiele wyższy i wynosi 0,414 groszy, a byłby z pewnością jeszcze znacznie niższy, gdyby podlegał spalaniu w nowoczesnych blokach nadkrytycznych o sprawności netto sięgającej prawie 47 proc., a nie, jak ma to miejsce obecnie, w starych blokach o mocy 200 MW i sprawności netto około 30 proc., które budowane były w epoce Gierka, a nawet i niektóre jeszcze w czasach późnego Gomułki.