Ciepłownictwo - zapomniany sektor energii

Wyjaśnienie: niniejszy tekst jest skrótem z dłuższego artykułu Andrzeja Rubczyńskiego w periodyku Nowa Energia w lutym 2022. Oryginalny arykuł w całości można pobrać jako plik pdf na dole strony. 

Mistrzowie derogacji

Opóźnienie technologiczne w krajowym ciepłownictwie i energetyce jest wynikiem nie tylko splotu wielu historycznych uwarunkowań polityczno-gospodarczych, ale również konsekwencją naszego zgubnego zwyczaju odkładania ważnych decyzji na później. W minionych dwóch dekadach decydenci poświęcili wiele wysiłku intelektualnego, nie na tworzenie koncepcji zmian, ale na tworzenie pomysłów, jak te zmiany odwlec (…).  Płacz nad rozlanym mlekiem oczywiście nie ma sensu. Powinniśmy z tej lekcji historii wyciągnąć właściwe wnioski i rozpocząć pilnie proces transformacji ciepłownictwa.  

Krok 1. Ambitna strategia ciepłownicza

Ciepłownictwo systemowe wraz z ogrzewaniem indywidualnym i ciepłem przemysłowym stanowi największy sektor energetyczny kraju. Zużywa około 1/3 energii pierwotnej w formie różnych paliw, odpowiada za 1/5 krajowych emisji CO2. Pomimo swych rozmiarów nie doczekało się kompleksowej strategii. Jedynie ciepłownictwo systemowe, jako mniejszy brat energetyki, bywało dostrzegane w kolejnych edycjach Polityki Energetycznej Polski. A szkoda, bowiem właściwie pokierowany sektor ciepłownictwa, oprócz zapewnienia komfortu cieplnego w akceptowalnej cenie, może przynieść szereg dodatkowych korzyści:

1. Poprawę jakości środowiska i ograniczenie kosztów zdrowotnych społeczeństwa
2. Ograniczenie rosnącej zależności Polski od importu paliw kopalnych
3. Zwiększenie PKB, dzięki aktywizacji krajowych instytucji naukowych oraz przemysłu powiązanego z obszarem ogrzewania i budownictwa (…).

Krok 2. Wzrost udziału energii odpadowej i z OZE

System wsparcia ciepła z OZE zawiódł, a tak naprawdę nigdy nie zadziałał bo zielonego ciepła systemowo nie wspierano. W Polsce mechanizmy wsparcia OZE zawsze kierowane były w stronę produkcji energii elektrycznej ze źródeł OZE. (…) Brakuje systemu wsparcia operacyjnego dla zielonego ciepła na wzór stosowanego w przypadku energii elektrycznej z OZE. Warto też rozważyć możliwość inwestowania, przez przedsiębiorstwa ciepłownicze w aktywa podmiotów trzecich. Budowa indywidualnych instalacji cieplnych wykorzystujących OZE mogłaby być zaliczona do obowiązkowego wzrostu udziału ciepła z OZE w strumieniu ciepła systemowego. Propozycje dyrektyw w pakiecie Fit for 55 stawiają wysoki (49%) wymóg udziału ciepła z OZE dla nowych budynków od 2030 roku. Potrzebne są pilne decyzje jak ten cel osiągać. Niestety cele zapisane w Polityce Energetycznej Polski 2040 są bardzo zachowawcze (28,4% OZE w cieple do 2030). Odpowiednia polityka wsparcia mogłaby zwiększyć liczbę projektów skierowanych na wykorzystanie energii odpadowej i z OZE. Jak pokazują projekty duńskie, systemy ciepłownicze mogą być w 100% OZE, a w niektórych przypadkach sam udział energii cieplnej ze słońca wynosi 50%. Farmy solarne, instalacje PV, pompy ciepła oraz akumulatory energii, powinny stać się naturalną opcją w krajowym ciepłownictwie, a nie ciekawostką, jak to jest obecnie.

Krok 3. Określenie roli gazu w ciepłownictwie

Dzisiejszy trend zastępowania węgla gazem ziemnym, jest prostym i tym samym najpopularniejszym kierunkiem działania w ciepłownictwie. Kocioł węglowy zastępowany jest kogeneracją gazową z ewentualnym dopełnieniem kotłem na biomasę. Szybko zostaje osiągnięta istotna redukcja emisji CO2 i uzyskanie statusu systemu efektywnego energetycznie. Tylko czy w skali makro nie uciekamy z deszczu pod rynnę uzależniając ciepłownictwo od gazu - dzisiaj gazu ziemnego, a w przyszłości zielonego gazu (np. wodoru, biometanu). Podążając ścieżką gazową ciepłownictwo może się zderzyć z dwoma problemami. Pierwszy to rosnący import gazu do Polski. Wystawia to sektor na ryzyko fluktuacji cen i ograniczeń podażowych. Widzimy to właśnie dzisiaj i nie ma powodów by sądzić, że się nie powtórzy. Drugi problem, chyba jeszcze nieuświadamiany, to brak możliwości przejścia z gazu ziemnego na zielony wodór. Powodem może być niedostępność tego paliwa w przyszłości, ze względu na brak wystarczającej ilości energii elektrycznej do zasilenia elektrolizerów (…).

Krok 4. Zdefiniowanie roli biomasy

Biomasa i odpady biodegradowalne mogą stanowić zauważalny strumień energii pierwotnej w systemach ciepłowniczych. Potrzebna jest jednak pewna pomoc instytucjonalna i klarowniejsza polityka. W świetle korekt polityki unijnej w zakresie szerokorozumianej frakcji „bio”, należy na nowo nakreślić wizję wykorzystania biomasy w ciepłownictwie systemowym i ogrzewaniu indywidualnym. Czy dekarbonizacja i walka ze smogiem będzie oznaczała odchodzenie od spalania biomasy w domowych piecach i kotłach, na rzecz pomp ciepła i ogrzewania solarnego? Jeżeli zostanie przyjęty taki kierunek, to czy automatycznie pojawi się znaczący strumień paliwa dla ciepłownictwa systemowego? Ale biomasa dla celów energetycznych powinna być wykorzystywana w sposób zrównoważony. Czy w konsekwencji ciepłownictwo może liczyć na wzrost podaży tego surowca, czy spadek? (…) Czy biomasa nie będzie to tylko drobnym uzupełnieniem produkcji z innych nieemisyjnych źródeł? 

Krok 5. Wsparcie rozwoju wysokosprawnej kogeneracji

Nowe jednostki wysokosprawnej kogeneracji mogą w znaczący stopniu wypełnić lukę wytwórczą po wycofaniu zdekapitalizowanych bloków energetycznych z Krajowego Systemu Elektroenergetycznego. Jak wskazują prognozy PSE do roku 2035, deficyt mocy w systemie może sięgnąć nawet do 15 GWe. Obecnie budowane jednostki tej luki nie wyeliminują. Należy sięgać po wszystkie sensowne opcje poprawy bezpieczeństwa KSE. Pewnej pomocy można szukać w sektorze ciepłowniczym. Nowe jednostki kogeneracyjne mogłoby zmniejszyć ryzyko niedoborów energii, a dzięki elastycznej pracy również wspierać bilansowanie KSE. Potrzebna jest jednak skuteczna polityka wsparcia ich rozwoju. Dotychczasowa nie daje oczekiwanych rezultatów. (…).

Krok 6. Elektryfikacja ciepła - integracja sektorów ciepła i energii

Elektryfikacja ciepła, czyli wykorzystanie energii elektrycznej do produkcji ciepła (w pompach ciepła, czy kotłach elektrodowych) jest kolejnym obszarem, który warto zauważyć i wspomóc jego rozwój, gdyż niesie ze sobą szereg wymiernych korzyści:

• niski koszt produkcji ciepła
• możliwość oferowania usług bilansowania KSE - usługa DSR
• wytwarzanie ciepła z energii odnawialnej i odpadowej

Atrakcyjność kosztowa ogrzewania przy pomocy pomp ciepła wynika z wysokiej sprawności energetycznej oraz z możliwości elastycznej pracy, dostosowanej do cen bieżących na rynku energii elektrycznej (…).

Upowszechnienie wielkoskalowych pomp ciepła oznacza również możliwość wykorzystania dużego strumienia taniej energii odnawialnej oraz odpadowej w systemach ciepłowniczych. Do tej pory to źródło energii pierwotnej nie było przedmiotem specjalnego zainteresowania ciepłownictwa. Rosnące koszty CO2 powinny jednak zmienić to nastawienie. Wypadku ciepłownictwa systemowego budowa rozwiązań źródłowych w oparciu o odnawialne źródłach energii szczególnie atrakcyjna może być w sytuacji wykorzystania synergii dyscyplin gospodarki komunalnej, które znajdują się w rękach samorządów lokalnych. Rozpowszechnione na całym świecie rozwiązania pomp ciepła z dolnym źródłem w postaci wody z ujęć czy ścieków komunalnych mogą być atrakcyjnym rozwiązaniem w polskich warunkach, ich rozwój w kraju jest niewidoczny.

Krok 7. Zmiana modelu biznesowego ciepłownictwa

(…) Funkcjonowanie sektora należy zacząć układać od nowa. Należy stworzyć warunki, w których przedsiębiorstwa ciepłownicze będą zarabiać nie na sprzedaży gigadżuli, ale na uzyskanych oszczędnościach energii. Czyli krótko mówiąc funkcjonowanie w ramach modelu ESCO (ang. Energy Saving Company), czy EPC (ang. Energy Performance Company). Jeżeli ta zmiana nie nastąpi i ciepłownictwo nie zacznie inaczej patrzeć na swoją misję, pojawi się przed wieloma (głównie małymi) przedsiębiorstwami perspektywa upadku, w wyniku wejścia w spiralę śmierci. Drożejące ciepło spowoduje odłączenia grup odbiorców w celu znalezienia atrakcyjniejszych opcji. Cena ciepła będzie rosła jeszcze bardziej, gdyż pozostali odbiorcy będą musieli brać na swoje barki coraz większą porcję kosztów stałych przedsiębiorstwa. To skłoni kolejne grupy do odłączenia.

Zmiana modelu biznesowego ciepłownictwa systemowego winna zakładać odejście od obrony własnych źródeł wytwórczych. Dostępna na rynku lokalnym energia odpadowa z procesów produkcyjnych gospodarki komunalnej i energetyki zawodowej stanowić powinna mix rozwiązań zaopatrzenia odbiorców końcowych, a kosztowne źródła własne winny stanowić przede wszystkim gwarancje bezpieczeństwa przy zminimalizowanym do opłacalnego ich udziale (…).

Krok 8. Termomodernizacja budynków

Zużycie energii przez krajowe budynki jest wysokie. Jedynie 5% budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej osiąga taki standard energetyczny na jaki pozwalają współczesne technologie budowlane i grzewcze. Tempo termomodernizacji w Polsce jest niższe niż wynosi średnia unijna. Odbiorcy ciepła przepłacają za energię, rośnie import paliw i traci na tym środowisko.

Na ten stan rzeczy złożyły się cztery fundamentalne przyczyny:

• Bariera finansowa – brak długoterminowego finasowania i skutecznych programów pomocowych
• Brak bodźców rynkowych - wysoki koszt ocieplenia i brak opłacalności ekonomicznej
• Niewystarczające kompetencje inwestorów – brak kompleksowego wsparcia (one stop shop)
• Brak wykwalifikowanej kadry w budownictwie – złe szkolenie zawodowe, emigracja zarobkowa

Od kilku lat przygotowywana jest krajowa strategia renowacji budynków. To ważny dokument, nie tylko dlatego, że jest wymagany przez dyrektywę o efektywności energetycznej budynków, ale również dla tego, że bez właściwie przeprowadzonej modernizacji budynków zostanie stracona szansa na efektywną kosztowo transformację ciepłownictwa i ogrzewnictwa. Bowiem tempo i głębokość termomodernizacji budynków oraz planowy sposób przeprowadzenia tego procesu będą rzutowały na dobór technologii grzewczych, możliwość zastosowania niskotemperaturowych sieci ciepłowniczych oraz możliwość wykorzystania taniej energii odnawialnej i odpadowej. Biorąc pod uwagę, że ciepłownictwo krajowe znalazło się w krytycznej sytuacji i potrzebuje pilnych działań naprawczych, taki dokument, prezentujący politykę Państwa widzianą od strony odbiorcy ciepła, powinien pojawić się bez dalszej zwłoki. Niestety jest ciągle w przygotowaniu.

Krok 9. Właściwa polityka przemysłowa

Potrzebujemy strategii sektorowych, przemyślanych celów gospodarczych i planów działań. Przemysł oraz szkolnictwo wyższe i zawodowe potrzebują jednoznacznych sygnałów, które technologie będą oczekiwane, a które będą schodzące. Czego oczekujemy od nauki krajowej, na co kierować wysiłek intelektualny w programach B+R. Które zawody będą potrzebne, a które schodzące. Jeżeli zostaną określone długoterminowe cele, rozpoznane wyzwania i ograniczenia, to  będzie czas na przygotowanie kadr, stosownego parku maszynowego oraz produktów. Działanie ad hoc, bez wizji i planu wystawia kraj na ryzyko wypływu gotówki szerokim strumieniem. Zamiast specjalistycznych, wysokomarżowych stanowisk pracy i wzrostu lokalnej produkcji, będziemy kupować potrzebne komponenty na rynkach światowych.

Krok 10. Wzmocnienie planowania energetycznego na szczeblu lokalnym

Transformacja ciepłownictwa będzie procesem złożonym, w którym szereg czynności musi zostać wykonanych równolegle. Modernizacji źródeł wytwórczych będzie towarzyszyła modernizacja sieci ciepłowniczych, która powinna prowadzić do obniżania ich parametrów pracy. Równolegle powinna być prowadzona głęboka termomodernizacja budynków, zsynchronizowana z planami przedsiębiorstw ciepłowniczych. Osiągnięcie założonych celów będzie wymagało ścisłej  koordynacji prac realizowanych przez przedsiębiorstwa energetyczne, gestorów budynków i władze samorządowe. Nie będzie to łatwe w sytuacji dzisiejszego rozdrobnienia właścicielskiego w ciepłownictwie.  (…)  Dopiero ostatnie lata i presja społeczna związana z likwidacją niskiej emisji spowodowały większe zainteresowanie ze strony samorządów planowaniem energetycznym. Zjawisko to dotyczy głównie większych miast. Małe gminy nadal patrzą na planowanie w energetyce jak na zło konieczne. (…) Przemiany w ciepłownictwie i ogrzewnictwie, przyspieszenie procesu termorenowacji budynków rewitalizacja przestrzeni publicznej, poprawa jakości powietrza w miastach oraz zmniejszenie wpływu na klimat wymagają zwiększenia roli władz lokalnych. Wyposażone w odpowiednie narzędzia legislacyjne powinny stać się centrum planistycznym transformacji energetycznej na szczeblu lokalnym.

Podsumowanie

Transformacja szeroko pojętego ciepłownictwa i budownictwa jest nieunikniona. Niestety nie wykorzystano czasu, kiedy można to było robić względnie spokojnie. Teraz wysokie koszty klimatyczne, kryzys cenowy na rynku paliw wymagają podejmowania szybkich działań. Niestety odnosi się wrażenie, że ponownie wysiłek intelektualny niektórych decydentów idzie w kierunku zaklinania rzeczywistości i negowania megatrendów, zamiast w stronę nowoczesności. Szkoda by było zmarnować ten kryzys na odtworzenie starych rozwiązań.

Autor: Andrzej Rubczyński, Dyrektor ds. Strategii Ciepłownictwa, Forum Energii
Data publikacji: 21 lutego 2022.

Wyjaśnienie: tekst jest skrótem z dłuższego artykułu Andrzeja Rubczyńskiego w periodyku Nowa Energia w lutym 2022. Oryginalny arykuł w całości można pobrać jako plik pdf poniżej.