Czyste ciepło 2030 | Koszty i korzyści

Opinie

Nie będzie nadmierną przesadą stwierdzenie, że krajowe ciepłownictwo, zarówno systemowe jak i niesystemowe, znalazło się przed historycznym zakrętem. Jeśli dobrze w ten zakręt wejdzie odniesiemy duży sukces, jeżeli nie, skutki mogą być poważne.

O tym kluczowym momencie, w którym znalazło się ciepłownictwo świadczą trzy fundamentalne przyczyny:

  • spadająca podaż krajowych paliw (węgla, gazu) używanych dla celów grzewczych i stale rosnący import,
  • fatalna jakość powietrza, będąca w ogromnej części pochodną wadliwych źródeł ogrzewania,
  • zmiany technologiczne i materiałowe w budownictwie i ciepłownictwie.

Słowo ciepłownictwo cały czas jest utożsamiane z ciepłem systemowym, które odpowiada zaledwie za wycinek obszaru zaopatrzenia w ciepło. Pozostała ogromna część strumienia ciepła to ciepłownictwo niesystemowe lub ogrzewnictwo czyli indywidualne źródła ciepła, które konsumują nie tylko dwa razy więcej energii pierwotnej, ale również są główną przyczyną złej jakości powietrza (smogu). Powoli zaczyna przebijać się świadomość, że należy oba te obszary postrzegać jednocześnie. Jeżeli dołączymy jeszcze ciepło przemysłowe, to zobaczymy potężny sektor energetyczny odpowiedzialny za zużycie ok 30% energii końcowej w Polsce, a który nie doczekał się jeszcze własnej spójnej strategii.

Aby bardziej unaocznić wielkość całego obszaru zaopatrzenia w ciepło (bez ciepła przemysłowego) wystarczy powiedzieć, że dla celów ogrzewania i podgrzewania wody użytkowej rocznie zużywa on około 22-24 mln ton węgla kamiennego, 4,5-4,7 mld m3 gazu. Są to porównywalne strumienie paliwa do tych, które zużywa energetyka zawodowa do produkcji samej tylko energii elektrycznej (31 mln ton węgla kamiennego oraz 1,3 mld m3 gazu).

Biorąc pod uwagę rządowe deklaracje utrzymania zużycia węgla kamiennego przez energetykę na niezmienionym poziomie do 2040 r. i przy jednoczesnym braku modernizacji ciepłownictwa niezbilansowanie krajowego wydobycia węgla z popytem na ten surowiec będzie stale rosło (rys.1)

Rys. 1. Prognoza wydobycia węgla w Polsce na tle potrzeb sektorów energetyki i ciepłownictwa

Podobna sytuacja występuje na rynku gazu, gdzie popyt zaspokojony jest w niespełna 30% krajowym wydobyciem. Jeżeli zatem nie chcemy dalszego wzrostu uzależnienia Polski od importu paliw powinniśmy w pierwszej kolejności podjąć działania zmierzające do wyeliminowania paliw kopalnych z ciepłownictwa. W ten sposób, upieczemy dwie pieczenie na jednym ogniu. Poprawimy bezpieczeństwo energetyczne i jakość powietrza. Rosnąca zależność importowa przełoży się zapewne na zmiany legislacyjne,które zaczną wymuszać modernizację całego ciepłownictwa.

Drugą fundamentalną przyczyną, również znajdującą swoje odbicie w legislacji, wymuszającą transformację ciepłownictwa jest zanieczyszczenie powietrza i zmiany klimatu. Polityka klimatyczna i środowiskowa Unii Europejskiej oraz rządów krajów członkowskich będzie prowadziła do stałego zaostrzania standardów emisji zanieczyszczeń oraz ograniczenia emisji gazów cieplarnianych, co przełoży się na wzrost kosztów produkcji ciepła w przypadku zaniechań modernizacyjnych.

W przypadku Polski, modernizacja sektora jest dużym wyzwaniem, o czym świadczy struktura zużycia energii w ciepłownictwie w obszarze ciepła niesystemowego i systemowego.

Rys. 2. Struktura zużycia energii w budynkach ogrzewanych indywidualnie i ciepłem systemowym

Planując działania modernizacyjne należy obserwować czynniki fundamentalne, gdyż to one wdłuższym horyzoncie czasowym zdecydują, czy inwestycje dobrze wpisują się w nurt zmian czy generują tzw. koszty utopione. Może z perspektywy indywidualnego gospodarstwa domowego i okresu żywotności urządzenia grzewczego nie ma to wielkiego znaczenia, ale z perspektywy dużych przedsiębiorstw ciepłowniczych o długim cyklu zwrotu zainwestowanego kapitału oraz z perspektywy decydentów tworzących strategię ciepłownictwa ważne jest uwzględnianie megatrendów i czynników fundamentalnych.

Transformacja ciepłownictwa

Cel modernizacji ciepłownictwa zostanie osiągnięty tylko wtedy gdy termomodernizacji towarzyszyć będzie wymiana źródeł ciepła. Wymiana źródeł ciepła bez termomodernizacji przyniesie poprawę jakości powietrza, ale okupioną, w większości przypadków, znaczącym wzrostem kosztów ogrzewania. I na odwrót. Wykonanie samej tylko termomodernizacji, bez wymiany źródeł ciepła zauważalnie obniży koszty ogrzewania, ale nie wpłynie na poprawę jakości powietrza, w stopniu, którego wszyscy oczekujemy. Dlatego ważne jest by programy pomocowe wspierające termomodernizację budynków były powiązane z obowiązkiem wymiany źródła ciepła (mowa oczywiście o budynkach ogrzewanych indywidualnie).

Ważne jest by termomodernizacja budynku, zwykle rozłożona w czasie, była kompleksowo przemyślana, a wykonane etapy prac nie blokowały następnych, uniemożliwiając osiągnięcie wymaganych parametrów energetycznych. Przykładowo, przy wymianie dachu należy pamiętać o takiej długości okapu, która w przyszłości pozwoli położyć grubszą warstwę styropianu podczas ocieplania ścian.

W ramach analiz wykonanych przez Forum Energii rozpatrzono trzy warianty termomodernizacji budynków, które różnią się od siebie liczbą budynków poddawanych rocznie termomodernizacji.

  • Wariant 1 to utrzymanie obecnego tempa termomodernizacji budynków.
  • Wariant 2 prowadzi do ocieplenia 70% budynków w Polsce do 2050 roku.
  • Wariant 3 prowadzi do docieplenia wszystkich budynków, z wyjątkiem tych, których nie opłaca się modernizować ze względu na wiek lub aspekty architektoniczne.

Wspólnym założeniem było osiągnięcie standardu energetycznego budynku po modernizacji zgodnie z warunkami technicznymi określonymi w przepisach dla roku 2021.

Analiza poniesionych nakładów wobec uzyskanych efektów energetycznych wskazała, że to wariant drugi jest optymalny. W wariancie trzecim następuje przeinwestowanie i uzyskany przyrost efektu energetycznego jest niewspółmierny do poniesionych nakładów. Mając to na uwadze przyjęto, że wariant drugi termomodernizacji będzie towarzyszył scenariuszom modernizacji źródeł wytwarzania ciepła, natomiast wariant pierwszy został sprzęgnięty ze scenariuszem referencyjnym (który zakłada brak zmian miksu wytwórczego źródeł ciepła) 1 . Na rysunku 3 zobrazowano wielkość nakładów rocznych w poszczególnych wariantach oraz kwoty zagregowane.

Rys. 3. Roczne oraz skumulowane nakłady na termomodernizację budynków

W rekomendowanym wariancie drugim skumulowane nakłady inwestycyjne do 2030 r. wynoszą 218 mld zł, a do 2050 r. – 502 mld zł. Dotyczą one budynków zarówno korzystających z indywidualnych źródeł ciepła, jak i podłączonych do sieci ciepłowniczych. W wyniku przeprowadzonej termomodernizacji skumulowana wartość oszczędności kosztów (w okresie 2016–2050), łącznie z kosztami zewnętrznymi, wyniesie 540 mld zł (dla porównania zastosowano jednostkowy poziom zużycia energii budynków jak w roku 2016). Oszczędności bilansują więc większość poniesionych nakładów inwestycyjnych wynoszących 720 mld złotych. Należy zauważyć, że w analizach bardzo ostrożnie oszacowano wartość kosztów zewnętrznych. Warto też pamiętać o efekcie mnożnikowym wywołanym wydatkami inwestycyjnymi w kraju i o wzroście zatrudnienia. Jak wskazują szacunki, na każde nowe miejsce pracy w budownictwie przypada jedno w usługach i branżach towarzyszących. Ponadto, powyższa analiza nie wycenia w wartościach pieniężnych zmniejszonej zależności od importu paliw (gazu i węgla) oraz zakupu uprawnień do emisji CO2 na rynkach zewnętrznych, co również powinno być brane pod uwagę w bilansie kosztów i korzyści.

Modernizacja źródeł ciepła

Opracowując scenariusze modernizacji źródełciepłastaraliśmy się utrzymać spójność z polityką klimatyczną UE i jednocześnie istotnie poprawić jakość powietrza w Polsce, głównie dzięki przyśpieszonym modernizacjom budynków ogrzewanych indywidualnie i zastąpieniu węgla innymi źródłami energii do 2030-2035 roku. Warto podkreślić, że jeżeli naprawdę zależy nam na poprawie jakości powietrza oraz na likwidacji smogu ten cel powinien znaleźć się w opracowywanej obecnie strategii dla ciepłownictwa. Przyjęty cel redukcji emisji CO2 o 80-100% (do roku 2050 vs 2016) determinuje miks technologiczny urządzeń wytwórczych, a tym samym i udział energii z OZE. Poszukując optymalnego wariantu termomodernizacji budynków wyliczyliśmy, że istnieje możliwość redukcji zużycia nieodnawialnej energii pierwotnej o 80% w 2050 r. w stosunku do scenariusza referencyjnego. Na wykonanie tego celu składają się dwa elementy: wzrost udziału energii z OZE do poziomu nie mniej niż 60% oraz zmniejszenie zużycia energii końcowej o 56%(w 2050 vs scenariusz referencyjny). Należy mieć nadzieję, że w przygotowywanej krajowej strategii termomodernizacji budynków znajdzie się cel redukcji zużycia nieodnawialnej energii pierwotnej na zbliżonym poziomie.

Byłby to bardzo silny bodziec dla modernizacji ciepłownictwa i impuls rozwojowy dla krajowego przemysłu „okołobudowlanego”. Rysunek 4 przedstawia efekty finansowe modernizacji ciepłownictwa w scenariuszu efektywnościowym (jednym z trzech analizowanych) w odniesieniu do scenariusza kontynuacji (referencyjnego).

Rys 4. Roczne i skumulowane (2016-2050) koszty zaopatrzenia w ciepło

Jak widać modernizacja ciepłownictwa wymaga w początkowym okresie wzmożonego wysiłku finansowego, ale już od początku lat trzydziestych łączne koszty zaopatrzenia w ciepło są niższe niż w scenariuszu referencyjnym, a zagregowane koszty do roku 2050 są niższe o ok. 15 %. Należy zaznaczyć, że koszty zaopatrzenia w ciepło uwzględniają również wydatki na termomodernizację budynków oraz koszty zewnętrzne, wynikające z zanieczyszczonego powietrza (koszty zdrowotne i zniszczeń infrastruktury). Autorzy analizy są przekonani, że koszt zewnętrzny związany z ogrzewaniem powinien być elementem składowym kosztu ciepła ponoszonego przez odbiorcę końcowego. Tak się dzieje w przypadku ciepła systemowego, poprzez opłaty środowiskowe oraz koszt zakupu uprawnień do emisji CO2. Natomiast w przypadku indywidualnych źródeł ciepła taki koszt nie jest ponoszony, prowadząc do zachwiania równowagi rynkowej cen ciepła systemowego i ciepła z indywidualnych źródeł.

Wprowadzenie zasady „zanieczyszczający płaci” w obszarze ciepłownictwa niesystemowego stworzyłoby naturalne bodźce rynkowe zachęcające do termomodernizacji budynków i wymiany źródeł ciepła na takie, które nie generują kosztów środowiskowych.

Jak widać na kolejnym wykresie, termomodernizacja budynków oraz wymiana źródeł ciepła prowadzi do znaczącego spadku zapotrzebowania w ciepło (rys.5). Jeżeli chcemy ograniczyć koszty ogrzewania przenoszone na gospodarstwa domowe i utrzymać je na akceptowalnym poziomie, ważne jest by wymiana źródła ciepła była połączona z termomodernizacją.

Rys. 5. Zapotrzebowanie na ciepło w scenariuszu referencyjnym oraz efektywnościowym

Efekty środowiskowe

Skuteczna walka ze smogiem powinna koncentrować się przede wszystkim na gospodarstwach domowych korzystających z indywidualnych źródeł ogrzewania na paliwo stałe, bowiem to właśnie ta grupa odpowiada za 90% emisji pyłów całego sektora ciepłownictwa. Jedynie przyjęcie ambitnego celu zastąpienia paliw stałych innymi nośnikami energii wraz z równoległą termomodernizacją budynków umożliwi osiągnięcie zauważalnych efektów środowiskowych (rys. 6).

Oba elementy składowe ciepłownictwa (systemowe i niesystemowe) są źródłem podobnej wielkości emisji CO2, z tą różnicą, że ciepłownictwa niesystemowe nie ponosi (jeszcze) kosztu zakupu uprawnień do emisji CO2. Zaostrzająca się polityka klimatyczna UE zapewne doprowadzi do nałożenia coraz większych ograniczeń emisyjnych, również na obszar „nonETS”. Na rysunku 6 przedstawiono emisję całego ciepłownictwa w dwóch analizowanych scenariuszach oraz symulację (linia przerywana) redukcji przydziału uprawnień do emisji dla Polski, dla obszaru zaopatrzenia w ciepło od 2021 r. Bez działań modernizacyjnych nasz kraj nie będzie dysponował odpowiednią pulą uprawnień by pokryć potrzeby ciepłownictwa, wobec czego konieczny będzie import uprawnień z rynku europejskiego, co pogorszy saldo wymiany handlowej Polski.

Rys. 6. Emisje pyłów i CO2 z krajowego ciepłownictwa

Podsumowanie

  • Skuteczna walka ze smogiem wymaga postawienia ambitnych celów przed całym ciepłownictwem w zakresie redukcji emisji CO2 (30% do 2030 vs 2016), wzrostu udziału OZE (32% w 2030) i poprawy efektywności energetycznej budynków.
  • Największy nacisk oraz środki pomocowe należy skierować na obszar budynków ogrzewanych ze źródeł indywidulanych, tak aby doprowadzić do całkowitej eliminacji spalania węgla w okresie 2030-2035 r.
  • Wymiana źródeł ciepła na mniej emisyjne wiąże się zazwyczaj z wzrostem ceny ciepła. Należy dążyć by wraz z modernizacją źródła ciepła przeprowadzać termomodernizację budynku. Pozwoli to na utrzymanie kosztu ogrzewania gospodarstwa domowego na akceptowalnym poziomie.
  • Transformacja całego ciepłownictwa pozwala na obniżenie całkowitych kosztów związanych z zaopatrzeniem w ciepło Polaków o ok. 500 mld PLN w okresie 2020-2050 r.
  • Zaniechanie modernizacji ciepłownictwa oraz efektywnej termomodernizacji budynków zwiększy zależność Polski od importu paliw. Szacunki wskazują, że do roku 2050 poziom importu węgla dla pokrycia potrzeb energetyki i ciepłownictwa (bez przemysłu) wyniesie około 30 mln ton rocznie.

 

Autor: Andrzej Rubczyński
Data publikacji: 20 maja 2019 roku

 

Artykuł opracowano na podstawie raportu wykonanego przez Forum Energii we współpracy z Krajową Agencją Poszanowania Energii i Instytutem Badań Strukturalnych pt. „Czyste ciepło 2030. Strategia ciepłownictwa”.

1. Aby wypracować ostateczne rekomendacje, przeanalizowaliśmy, z perspektywy krajowej, skutki czterech scenariuszy modernizacji ciepłownictwa:

  • Scenariusz referencyjny BAU (business as usual), zwany dalej scenariuszem I, zakładający utrzymanie obecnej struktury paliw i stały udział OZE na poziomie 16%.
  • Scenariusz minimum (scenariusz II), czyli 27-procentowy udział OZE w 2030 r. i kontynuacja trendu wzrostowego. Poziom redukcji emisji CO2 jest wynikiem udziału OZE, a nie założonym celem.
  • Scenariusz efektywnościowy (scenariusz III), czyli 32-procentowy udział OZE i redukcja emisji CO2 o 30% do 2030 r. oraz min. 60-procentowy udział OZE oraz redukcja emisji CO2 o 80% do 2050 r.
  • Scenariusz dekarbonizacji (scenariusz IV), czyli całkowita redukcja CO2 w całym ciepłownictwie do 2050 r.

Zobacz także

  • Czyste ciepło 2030 | Strategia dla ciepłownictwa

    17.4.2019
  • Transformacja ciepłownictwa 2030 | Małe systemy ciepłownicze

    23.11.2017
  • Dobre praktyki ciepłownicze z Danii i Niemiec. Wnioski dla Polski

    23.1.2019