W popularnym przekazie pokutuje jakże powszechne obecnie przekonanie, że energia pochodząca prosto ze Słońca, a także energia kinetyczna wiatru dane są nam całkowicie za darmo, więc oczywiście należy z nich powszechnie korzystać. Na pierwszy rzut oka istotnie może się tak komuś wydawać, bo przecież nikt nie musi płacić Słońcu za to, że w dzień po prostu świeci.
Oczywiście, z zasady energia docierająca ze Słońca oraz energia kinetyczna gnanych wiatrem mas powietrza dane są nam za darmo, ponieważ nie musimy z tego tytułu uiszczać komukolwiek żadnych opłat. Jednak poskromienie tak potężnych ilości energii, a zwłaszcza jej przetworzenie w użyteczną dla nas postać uniwersalnej w swej istocie energii elektrycznej, wymaga przecież zastosowania odpowiednich środków technicznych, a te w żadnym wypadku darmowe już nie są.
Co więcej, aby tego rodzaju środki techniczne można było wytworzyć, a odpowiednie instalacje energetyczne dało się następnie wybudować, wpierw konieczne jest pozyskanie odpowiedniej ilości surowców, ich przetworzenie, przykładowo poprzez wytopienie metali i wyprodukowanie potrzebnych materiałów, a następnie wytworzenie z nich komponentów składowych i ich końcowy montaż. Z tym wszystkim wiążą się bez wątpienia spore nakłady energetyczne, co prowadzi nas ostatecznie do zdefiniowania tzw. stopy zwrotu energetycznego EROI (ang. Energy Return on Investment), która udziela odpowiedzi na pytanie, ile razy energia wytworzona przez źródło danego typu w całym cyklu jego życia jest większa od energii zainwestowanej uprzednio w jego budowę, a następnie w utrzymanie tego źródła energii w ruchu.
Niestety, w przypadku zarówno źródeł fotowoltaicznych i solarnych (systemów luster skupiających światło słoneczne), jak i siłowni wiatrowych uzyskiwane wartości wspomnianego współczynnika EROI są zdecydowanie niższe niż w przypadku klasycznych źródeł wytwarzania energii elektrycznej, takich jak elektrownie atomowe, węglowe, gazowe i wodne. W przypadku wspomnianych źródeł odnawialnych zużycie różnego rodzaju surowców i materiałów na jednostkę wytworzonej energii elektrycznej jest także wielokrotnie większe, przy czym niejednokrotnie są to cenne pierwiastki chemiczne, jak choćby metale ziem rzadkich, takie jak neodym i dysproz, wykorzystywane do budowy magnesów prądnic turbin wiatrowych, bądź lit, kobalt i nikiel, potrzebne do wytworzenia bateryjnych magazynów energii, czy też srebro, zużywane w dużych ilościach do produkcji paneli fotowoltaicznych.
Na marginesie warto wspomnieć, że energia kinetyczna wiatru w swej istocie nie jest niczym innym niż energią promieniowania słonecznego, która jedynie zmieniła swoją postać. Promieniowanie to, podgrzewając uprzednio masy powietrza i wywołując w ten sposób różnice ciśnień atmosferycznych panujących na różnych obszarach, wprawiło je w ruch, nadając im wspomnianą energię kinetyczną. Twierdząc zatem, że energia pochodząca ze Słońca jest całkowicie darmowa, równie dobrze można byłoby powiedzieć, że pokłady węgla (kamiennego – 65 miliardów ton, a brunatnego – 23 miliardy ton), które zalegają pod powierzchnią polskiej ziemi, są także dane nam całkowicie za darmo (Stwórcy Wszechświata nie musimy przecież za nie w jakikolwiek sposób płacić).
Zresztą energia chemiczna paliwa, zawarta w różnych gatunkach węgla, to również ostatecznie energia promieniowania słonecznego, która przed milionami lat została uwięziona w procesie fotosyntezy w postaci biomasy roślinnej. Biomasa ta następnie uległa powolnemu przekształceniu, zalegając na dnie zbiorników wodnych, najpierw w pokłady torfu, a później węgla brunatnego i kamiennego.
Podobnie jak bezpośrednia zamiana energii promieniowania słonecznego w energię elektryczną czy też zamiana energii kinetycznej wiatru w energię elektryczną wymaga zastosowania odpowiednich środków technicznych, tak samo zamiana energii chemicznej węgla we wspomnianą energię elektryczną również wymaga zastosowania tego rodzaju środków technicznych. Tyle że w tym przypadku uzyskiwane wartości współczynnika EROI są znacznie większe, natomiast nakłady materiałowe na wytworzenie jednostki energii elektrycznej są o wiele niższe. Co istotne, nie musimy w tym wypadku sięgać po drogocenne pierwiastki chemiczne, takie jak lit, kobalt, nikiel, neodym czy dysproz, których przecież w naszym kraju w ogóle nie posiadamy.
System tradycyjny
Tradycyjny system elektroenergetyczny składał się wyłącznie ze stabilnych i w pełni dyspozycyjnych źródeł energii, do których należą elektrownie węglowe, olejowe, gazowe i atomowe. Dodatkowo powszechnie występowały w nim elektrownie wodne oraz elektrownie szczytowo-pompowe, których zasadnicza rola sprowadzała się do poprawy zdolności regulacyjnych krajowego systemu elektroenergetycznego. Są one także cennym źródłem mocy szczytowej oraz tzw. mocy interwencyjnej, ponieważ w relatywnie krótkim czasie są w stanie uzupełnić lukę w mocy dyspozycyjnej powstałą w wyniku nieprzewidzianej awarii dużego bloku energetycznego.
System tradycyjny został przedstawiony po lewej stronie na rys. 1. W przypadku naszego kraju, aby można było samodzielnie pokryć zapotrzebowanie na energię elektryczną w okresie zimowym, wystarczy zainstalować przynajmniej 30 GW mocy w stabilnych i dyspozycyjnych źródłach, do których zalicza się właśnie elektrownie węglowe, gazowe i atomowe. Dawniej rolę tę spełniały w Polsce wyłącznie elektrownie opalane węglem kamiennym i brunatnym, natomiast w ostatnich latach powstają w naszym kraju również bloki gazowo-parowe, w których zainstalowano już około 6 GW mocy. Niewątpliwą zaletą rozważanych bloków gazowo-parowych jest ich bardzo wysoka sprawność (najwyższa spośród wszystkich typów elektrowni cieplnych), sięgająca nawet 60 proc. Tak wysoki wynik jest możliwy do osiągnięcia dzięki zastosowaniu w blokach gazowo-parowych dwóch odrębnych obiegów termodynamicznych. Gorące spaliny, pochodzące z wylotu turbiny gazowej pracującej w pierwszym obiegu termodynamicznym, wykorzystywane są do podgrzania wody, a następnie przekształcenia jej w parę wodną w drugim obiegu termodynamicznym, w którym pracuje już zwykła turbina parowa.
W kolejnych latach udział bloków gazowo-parowych będzie z pewnością wzrastał, ale całkowite zastąpienie nimi bloków węglowych jest nierealne, gdyż wymagałoby ponad 20 lat potężnych inwestycji. Na przeszkodzie stoją również odnotowywane obecnie gigantyczne niedobory turbin gazowych na rynku. Istnieje bowiem tylko trzech liczących się światowych producentów (Siemens, General Electric i Mitsubishi), a czas oczekiwania na realizację nowych zamówień u każdego z nich przekracza już pięć lat.
Ponadto oparcie krajowej elektroenergetyki na węglu w minionych latach było ze wszech miar słusznym posunięciem, ponieważ bazowaliśmy wówczas przede wszystkim na rodzimych złożach surowców. Obecnie natomiast uzależniamy się w coraz większym stopniu od dostaw gazu ziemnego z odległych od nas kierunków, które są wysoce niepewne i w znacznej mierze nieprzewidywalne (czego przykładem jest konflikt w Zatoce Perskiej).
Problem elektrowni atomowych
Jeżeli chodzi natomiast o wykorzystanie energii jądrowej w naszym kraju, to jest to zapewne kwestia bardzo odległej, a także wysoce niepewnej, czy wręcz mglistej przyszłości, bowiem obecnie nie ma żadnych szans na to, aby prąd z pierwszej polskiej elektrowni jądrowej popłynął przed 2040 rokiem. Dobrą nauczką w tym względzie może być dla nas los francuskiego bloku jądrowego trzeciej generacji typu EPR-1600, którego budowę rozpoczęto jeszcze w 2007 roku w Normandii, na terenie istniejącej już elektrowni Flamanville (od wielu lat działają tam dwa starsze bloki jądrowe należące do drugiej generacji). Blok ten uruchomiono dopiero w grudniu 2024 roku, czyli po przeszło 17 latach od rozpoczęcia jego budowy, po czym wyłączył się on w trybie awaryjnym zaledwie po kilku godzinach pracy. W 2025 roku wznowiono jego pracę, jednak pojawiły się poważne problemy z dostrojeniem parametrów eksploatacyjnych, ponieważ do chwili obecnej nie udało się osiągnąć przez ten blok jego maksymalnej mocy, wynoszącej 1600 MW. Według ostatnich doniesień wspomniany blok Flamanville 3 ma zostać w najbliższym czasie wyłączony na co najmniej rok, gdyż konieczne okazało się przeprowadzenie prac związanych z jego przebudową. Nie ma jednak pewności, czy podjęte działania zakończą się ostatecznie sukcesem.
Bilion złotych na transformację energetyczną
Od kilku lat nasz kraj doświadcza tzw. transformacji energetycznej, której skutki widoczne są po prawej stronie na rys. 1. Otóż obok istniejącego tradycyjnego systemu, w którym elektrownie węglowe i gazowe dysponują łączną mocą elektryczną wynoszącą około 30 GW, budowany jest kolejny, równoległy system obejmujący instalacje fotowoltaiczne, farmy wiatrowe (lądowe i morskie) oraz bateryjne magazyny energii. Jednocześnie trwa potężna rozbudowa elektroenergetycznych sieci przesyłowych, głównie na potrzeby wyprowadzenia mocy z farm wiatrowych posadowionych na wodach Bałtyku.
Skutek wybudowania drugiego, równoległego systemu jest taki, że w tym pierwszym, tradycyjnym, zużywać będziemy nieco mniej węgla i gazu ziemnego. Warto jednak zastanowić się, ile kosztuje w tym przypadku zaoszczędzony węgiel, a jakie będą koszty wybudowania wspomnianego drugiego systemu. Otóż koszty te będą wręcz astronomiczne, ponieważ według oficjalnych zapowiedzi rządowych w ciągu najbliższych 10 lat na transformację energetyczną w Polsce mamy wydać okrągły bilion złotych (1 000 000 000 000 PLN). Na tym zapewne nie koniec, zważywszy, że przewidywany czas eksploatacji akumulatorów litowo-jonowych instalowanych w bateryjnych magazynach energii wynosi zaledwie kilkanaście lat. W związku z tym nieuchronnie wpadamy w tym przypadku w tzw. permanentny cykl odtworzeniowy, który nigdy się nie skończy.
Żeby sprawa była jasna: niezależnie od tego, ile mocy zainstalujemy w panelach fotowoltaicznych i farmach wiatrowych, wspomniany system tradycyjny, w którym mamy zainstalowane w stabilnych źródłach co najmniej 30 GW mocy, jest nam nadal bezwzględnie potrzebny. Powody są oczywiste, gdy tylko spojrzy się na rys. 2.
Mianowicie 17 lutego 2026 roku o godz. 19:33 zapotrzebowanie na moc w krajowym systemie elektroenergetycznym wynosiło 25 307 MW, przy czym elektrownie cieplne (przede wszystkim opalane węglem kamiennym i brunatnym) generowały 21 069 MW, pokrywając tym samym 83,3 procent zapotrzebowania. Na uwagę zasługuje bardzo wysoki import energii elektrycznej, którego saldo wynosiło 2782 MW, co odpowiadało 11,0 procent krajowego zapotrzebowania na moc. Dodatkowo 886 MW (3,5 procent) generowały elektrownie wodne, aczkolwiek do tej kategorii zaliczane są także elektrownie szczytowo-pompowe. To właśnie one dostarczały większość mocy uwzględnionej w podanej wartości. Należy przy tym pamiętać, że elektrownie szczytowo-pompowe nie są w istocie źródłem energii, lecz stanowią swoisty magazyn energii. Oznacza to, że energia ta pochodzi pierwotnie przede wszystkim z elektrowni cieplnych opalanych węglem, ponieważ woda jest pompowana do zbiorników górnych przeważnie podczas tzw. nocnej doliny obciążenia, gdy wspomniane elektrownie pracują w podstawie krajowego systemu elektroenergetycznego.
Dodatkowo siłownie wiatrowe generowały 528 MW (2,1 procent), podczas gdy ich łączna moc zainstalowana przekracza obecnie 11 000 MW. Nawet gdyby moc zainstalowana w polskich siłowniach wiatrowych została zwiększona dziesięciokrotnie — co jest po prostu fizycznie niemożliwe, ponieważ w całej Polsce nie byłoby gdzie postawić aż tylu wiatraków — to w sytuacji braku silniejszych wiatrów, gdy pracują one na poziomie zaledwie około 5 procent swojej mocy zainstalowanej, niewiele by to zmieniło. Bez elektrowni cieplnych brakowałoby nam bowiem ponad 20 GW mocy, co w praktyce oznaczałoby całkowity blackout na terytorium całego kraju. Na nic zdałyby się również nawet najbardziej pojemne bateryjne magazyny energii, ponieważ w przypadku braku elektrowni cieplnych nie byłoby czym ich naładować. Na koniec warto wspomnieć, że w rozpatrywanym czasie źródła fotowoltaiczne nie generowały ani jednego wata, co powinno być oczywiste nawet dla średnio rozgarniętego dziecka w wieku przedszkolnym.
Jak dużo OZE? 10, 20, 30, 40 – a może 50 proc.?
Jak już wspomniano, wybudowanie obok niezbędnego przecież nadal systemu tradycyjnego drugiego, równoległego systemu opartego na fotowoltaice i siłowniach wiatrowych będzie skutkowało pewnymi oszczędnościami w zużyciu paliw kopalnych. Pozostaje jednak otwarte pytanie, jak duży powinien być udział tego drugiego systemu w krajowym miksie energetycznym. Problem polega na tym, że ani fotowoltaika, ani siłownie wiatrowe nie pracują w sposób ciągły, lecz okresowo – w przypadku fotowoltaiki, przy dodatkowym silnym udziale czynnika stochastycznego – albo w sposób czysto losowy, jak ma to miejsce w przypadku siłowni wiatrowych. Nie ma przy tym żadnego sposobu, aby energia wytwarzana przez tego typu źródła w relatywnie wąskich przedziałach czasu mogła zostać następnie w jakiś cudowny sposób równomiernie „rozsmarowana”, czy wręcz „rozwałkowana”, dosłownie jak ciasto, na cały okrągły rok.
Jeżeli udział fotowoltaiki i siłowni wiatrowych w krajowym miksie energetycznym wynosi zaledwie 10 procent, to nie stanowi to praktycznie żadnego problemu, gdyż krajowy system elektroenergetyczny jest jeszcze w stanie wchłonąć taką ilość energii pojawiającej się w sposób losowy, bez wyraźnego pogorszenia własnych zdolności regulacyjnych. Udział wspomnianych odnawialnych źródeł energii na takim poziomie byłby jeszcze dopuszczalny, pod jednym wszakże warunkiem: źródła te zostałyby wybudowane wyłącznie za pieniądze prywatnych inwestorów (jeśli chcą się tym zajmować, niech po prostu ponoszą związane z tym ryzyko i koszty), a państwo polskie (czyli w istocie polski podatnik) nie powinno dokładać do tego interesu nawet złamanego grosza.
Tego rodzaju podejście można traktować jako swego rodzaju energetyczny „agnostycyzm”, co w praktyce powinno sprowadzać się do tego, że nie preferujemy żadnego typu źródeł energii elektrycznej, kierując się przy tym jakąś ideologią czy wręcz rodzajem „świeckiej religii”. Z punktu widzenia końcowego odbiorcy energii elektrycznej jest bowiem wszystko jedno, skąd ona ostatecznie pochodzi – istotna jest wyłącznie jej cena, którą ów odbiorca musi zapłacić. Możemy zatem wprowadzać do krajowego systemu elektroenergetycznego energię elektryczną pochodzącą z dowolnego rodzaju źródeł, wszakże pod warunkiem, że jest to ekonomicznie uzasadnione. Cena energii elektrycznej, którą ostatecznie muszą zapłacić przedsiębiorcy, ma bowiem decydujący wpływ na opłacalność prowadzonej przez nich działalności gospodarczej, związanej z produkcją różnego rodzaju dóbr bądź świadczeniem usług.
Natomiast dalsze zwiększanie udziału zarówno fotowoltaiki, jak i energii wiatrowej w krajowym miksie energetycznym powinno być dopuszczalne jedynie w przypadku zastosowania autonomicznych systemów o charakterze wyspowym, niemających żadnego połączenia z krajowym systemem elektroenergetycznym. Jeżeli ktoś uważa, że jest to dla niego opłacalne i chce wytwarzać energię elektryczną wyłącznie na własne potrzeby, to oczywiście nie ma w tym żadnego problemu. Niech jednak podejmuje tego rodzaju działania w ramach wspomnianego systemu wyspowego, odizolowanego od sieci elektroenergetycznej, i robi to wyłącznie na własny koszt. A od pieniędzy podatnika wara!
Z kolei gdy udział energii słonecznej i wiatrowej sięga 20 procent krajowego miksu energetycznego, nieuchronnie zaczynają okresowo pojawiać się pewne niekorzystne zjawiska, takie jak ujemne ceny energii elektrycznej, przymusowe wyłączenia przez operatora wybranych farm fotowoltaicznych i wiatrowych (za co trzeba wypłacać ich właścicielom rekompensaty za nieodebraną energię), a także konieczność organizowania tzw. awaryjnego eksportu energii elektrycznej po cenach ujemnych, do którego trzeba przecież sporo dopłacać. Obecnie doświadczamy tego wszystkiego już na własnej skórze, bowiem udział wspomnianych źródeł w polskim miksie energetycznym w 2025 roku osiągnął 25,6 procent (11,8 procent fotowoltaika i 13,8 procent siłownie wiatrowe).
Z kolei osiągnięcie 30-procentowego udziału fotowoltaiki i siłowni wiatrowych w krajowym miksie energetycznym jest możliwe jedynie w sytuacji potężnego przewymiarowania tego rodzaju instalacji. Nie pozostaje to bez wpływu na stabilność napięciową i częstotliwościową oraz bezpieczeństwo pracy krajowego systemu elektroenergetycznego, którego regulacja i sterowanie stają się w związku z tym coraz większym wyzwaniem dla dyspozytorów mocy.
Analogicznie, przekroczenie bariery 40-procentowego udziału fotowoltaiki i energetyki wiatrowej w krajowym miksie energetycznym jest możliwe jedynie w przypadku ekstremalnego przewymiarowania mocy zainstalowanej w tego typu źródłach, a także gigantycznych inwestycji w rozbudowę elektroenergetycznych sieci przesyłowych i instalację licznych bateryjnych magazynów energii, mających na celu zwiększenie zdolności regulacyjnych krajowego systemu elektroenergetycznego. W takim wypadku wzrasta jednak istotnie ryzyko nagłego wystąpienia rozległej awarii systemowej w postaci powszechnego blackoutu na terytorium całego kraju, jak miało to miejsce 28 kwietnia 2025 roku na Półwyspie Iberyjskim.
Z kolei próba przekroczenia granicy 50-procentowego udziału energii słonecznej i wiatrowej w krajowym miksie energetycznym wiązałaby się z wręcz ekstremalnymi kosztami inwestycji systemowych, które rosłyby wówczas wręcz wykładniczo. Konieczne byłoby także magazynowanie energii elektrycznej na ogromną skalę, co wiązałoby się z koniecznością budowy w kraju wielu potężnych elektrowni szczytowo-pompowych oraz wielkich bateryjnych magazynów energii. Jednak nawet w tym przypadku okresowe występowanie zjawiska głodu energetycznego stałoby się wręcz nieuchronne. W związku z tym energia elektryczna zaczęłaby być traktowana jako towar deficytowy, ponieważ nie byłaby już zawsze dostępna dla każdego, w wymaganych ilościach i w dowolnym czasie.