Biuletyn AGH
Magazyn Informacyjny Akademii Górniczo-Hutniczej
06 lipiec 2022
Strona GłównaBiuletyn AGHArchiwumKontakt
Perspektywy energetyki opartej na węglu a polityka Unii Europejskiej
07 kwiecień 2010

Długookresowa perspektywa wytwarzania energii elektrycznej z węgla kamiennego w warunkach polityki emisji Komisji Europejskiej to temat prezentacji, jaką przedstawił Prezes Południowego Koncernu Energetycznego SA, Jan Kurp, podczas styczniowej wizyty w Akademii Górniczo-Hutniczej. Wystąpienie było skierowane do studentów V roku wydziału Górnictwa i Geoinżynierii. W prezentacji uczestniczyło 36 studentów – cały piąty rok specjalności Technika Podziemnej Eksploatacji Złóż.

Prezes Kurp omówił udział paliw stałych w produkcji energii elektrycznej w wybranych krajach, a następnie przedstawił, przewidywane kształtowanie się światowej produkcji energii elektrycznej według podziału na źródła wytwarzania (rys. 1)

W prognozach tych węgiel zajmuje niezmiennie wysoką pozycję. Według szacunków, w perspektywie do roku 2030, zużycie węgla wzrośnie dwukrotnie.

Przedstawił także światowy rynek konsumpcji energii pierwotnej w perspektywie do roku 2030 [1].

Rysunek 2 wskazuje, że największy wzrost zużycia energii elektrycznej będzie w krajach spoza OECD, a więc w krajach rozwijających się.

Na wykładzie przeanalizowano także prognozowaną światową wielkość emisji CO2 – rys. 3.

Emisja w krajach OECD do 2030 roku będzie zwiększała się w stopniu nieznacznym, natomiast znaczny wzrost emisji prognozowany jest w krajach niezrzeszonych w OECD. Kraje te, a pośród nich także istotna część największych potęg gospodarczych świata, nie będą w stanie podjąć wyzwania klimatycznego Unii Europejskiej w oczekiwanym wymiarze, nawet przy niewyobrażalnym dzisiaj wsparciu finansowym. Także kraje UE, z racji specyfiki zależności energetycznej, będą prowadziły zróżnicowaną politykę klimatyczną.

W dalszej części prezentacji przedstawił słuchaczom obecne, dopuszczalne wielkości emisji dla instalacji spalania węgla kamiennego i brunatnego. Prowadził także rozważania na temat tego, czy obecny kształt Polityki Energetyczne Polski do 2030 roku, jaka została przyjęta 10 listopada 2009 roku, przynosi odpowiedź na temat znaczenia węgla w produkcji energii elektrycznej po 2030 roku.

Podkreślił, że w zakresie efektywności energetycznej, w dokumencie tym uwzględniono istotne dla prognozy cele polityki energetycznej tj. dążenie do utrzymania zeroenergetycznego wzrostu gospodarczego, to znaczy rozwoju gospodarki następującego bez wzrostu zapotrzebowania na energię pierwotną oraz konsekwentne zmniejszanie energochłonności polskiej gospodarki do poziomu UE-15.

Zgodnie z tym dokumentem, krajowe zasoby węgla kamiennego i brunatnego pozostaną ważnymi stabilizatorami bezpieczeństwa energetycznego kraju. Założono w nim także odbudowę wycofywanych z eksploatacji węglowych źródeł energii na tym samym paliwie. W dokumencie tym zawarto również szacunki dotyczące przewidywanego wzrostu finalnego zapotrzebowania na energię elektryczną na około 172 TWh w 2030 roku, to jest o 55% więcej niż w 2006 roku.

Osiągnięcie celów unijnych wymagać będzie produkcji energii elektrycznej brutto z OZE w 2020 roku w wielkości około 31 TWh, to jest 18,4% produkcji całkowitej, a w 2030 roku 39,5 TWh, co znaczy 18,2% produkcji całkowitej. Z założeń wynika, że największy udział będzie miała energia z elektrowni wiatrowych, bo aż 18 TWh w 2030 roku, to jest 8,2% produkcji całkowitej brutto.

Polityka Energetyczna Polski zakłada, iż do 2030 roku, produkcja energii elektrycznej w wysokosprawnej kogeneracji będzie się zwiększać z wielkości 24,4 TWh w 2006 roku do 47,9 TWh w 2030 roku. Udział produkcji energii elektrycznej w wysokosprawnej kogeneracji w zapotrzebowaniu na energię elektryczną brutto wzrośnie z 16,2% w 2006 roku do 22% w 2030 roku.

Przedstawił również, jak według Polityki Energetycznej Polski do 2030 roku, będzie kształtowała się struktura produkcji energii elektrycznej netto w podziale na paliwa, rys. 4 (przy przyjęciu zerowego salda wymiany energii elektrycznej z zagranicą).

Polityka energetyczna Polski do 2030 roku opiera bezpieczeństwo energetyczne kraju na paliwach stałych, między innymi dlatego, że posiadamy najbogatsze w UE rozeznane złoża węgla brunatnego, znaczące zasoby węgla kamiennego i ogromne doświadczenia w ich eksploatacji. Zdaniem prezesa Kurpa, wobec możliwości najnowszych, wysoko sprawnych technologii wytwarzania energii elektrycznej z paliw stałych, produkcja z węgla brunatnego i kamiennego może być atrakcyjna rynkowo także z uwzględnieniem kosztów ekologicznych. Podkreślił, że polska energetyka paliw stałych może być i będzie atrakcyjnym dostawcą energii na rozwijającym się rynku energii elektrycznej.

W kolejnej części prezentacji, przedstawiono wykres ilustrujący polski system energetyczny, z uwzględnieniem zainstalowanych mocy w podziale na lata uruchomienia (rys. 5).

Prelegent zwrócił uwagę na fakt, iż niemal 60% mocy wytwórczych w Polsce pochodzi sprzed co najmniej 30 lat, co oznacza, że jednostki te pracują w oparciu o przestarzałe, a co za tym idzie nieekonomiczne technologie. Analiza techniczna polskich bloków energetycznych wykazała zużycie zasobów technicznych pracy urządzeń bloków w ponad 50% (około 200 tys. godzin pracy). Dalej zajęto się sprawą obniżenia mocy elektrycznej w polskich elektrowniach, które z pewnością nastąpi jeżeli energetyka w Polsce pozostanie bez inwestycji (rys. 6).

Według Jana Kurpa rozwiązaniem dla polskiego sektora energetycznego są inwestycje mające na celu rozwój nowej generacji konwencjonalnych bloków energetycznych w technologii SCPC – na parametry nadkrytyczne i ultra nadkrytyczne dla uzyskania zdecydowanie wyższej sprawności netto wytwarzania energii elektrycznej oraz technologie umożliwiające wychwytywanie i składowanie CO2 (technologie CCS – Carbon Capture and Storage).

Południowy Koncern Energetyczny SA Grupa Tauron
– mariaż energetyki i górnictwa

W drugiej części wystąpienia, Prezes PKE przedstawił Grupę Tauron oraz Południowy Koncern Energetyczny. Grupa Tauron, to druga co do wielkości w Polsce grupa energetyczna. Posiada 4 mln klientów. Jej sieci dystrybucyjne obejmują 17% powierzchni Polski. Moc zainstalowana to 5500 MW. Grupę tworzą 94 firmy połączone kapitałowo, zatrudniające 27 800 pracowników. Grupa Tauron osiągnęła największą wartość sprzedaży energii elektrycznej dla odbiorców detalicznych w Polsce w 2007 i 2008 roku, a w swoich zasobach posiada 20 proc. węgla energetycznego Polski. Południowy Koncern energetyczny jest częścią łańcucha wartości Grupy Tauron. Jest to spółka zajmująca się wytwarzaniem. W jej skład wchodzą elektrownie: Jaworzno III, Łagisza, Łaziska, Siersza, Blachownia, Halemba oraz elektrociepłownia Katowice i zespół elektrociepłowni Bielsko – Biała. Udział PKE w krajowym rynku energii elektrycznej wynosi 14%. Udział w lokalnym rynku ciepła osiągnął 16%. Moc elektryczna zainstalowana koncernu wynosi 4 952,7 MWe, a moc ciepłownicza osiągalna 2 167,1 MWt. Profil wytwórczy koncernu przedstawiono na rys. 7 (według stanu na 31.01.2010).

W PKE pracuje łącznie 36 bloków energetycznych. Z czego: jeden blok klasy 460 MW, 10 bloków typu 200 – z kotłami pyłowymi, 10 bloków typu 120 – z kotłami pyłowymi, 6 bloków średnich z kotłami fluidalnymi oraz 9 pozostałych bloków i układów kolektorowych a także 4 kotły wodne, rys. 7 (według stanu na 31.01.2010).

Podczas prezentacji podkreślono, że inwestycje związane z ochroną środowiska od zawsze były w PKE sprawą priorytetową. Do największych z nich należy budowa instalacji odsiarczania spalin, odazotowania spalin, odwadniania żużli i zagospodarowanie produktów spalania węgla (rys.8 i 9).

Działania związane z ochroną środowiska są ściśle powiązane z polityką odbudowy mocy PKE. Nowy blok 460 MW, jaki powstał w Elektrowni Łagisza jest tego doskonałym przykładem. Nowy blok osiąga bardzo wysoką sprawność, taką jak obecnie budowane nowoczesne jednostki energetyczne, spełnia wymogi Najlepszych Dostępnych Technologii (BAT). Osiągane efekty ekologiczne są zgodne z celami określonymi m.in. w Dyrektywach Unii Europejskiej: 2001/80 (LCP), 2003/87 (ETS), 96/01 (IPPC) i innymi.

Przedstawiono także działania, jakie podejmuje spółka, by wspierać rozwój czystych technologii węglowych. W ramach konkursu ogłoszonego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBiR), PKE SA uczestniczy w następujących projektach badawczych wraz z krajowymi jednostkami naukowymi:

• Opracowanie technologii spalania tlenowego dla kotłów pyłowych i fluidalnych zintegrowana z wychwytem CO2.

• Badanie wpływu zastosowania roztworu kwasu cytrynowego jako dodatku do zawiesiny absorbera na osiągi mokrej instalacji odsiarczania spalin, w tym obniżenie poziomu stężenia SOx.

• Opracowanie technologii dla wysokosprawnych „zero-emisyjnych” bloków węglowych zintegrowanych z wychwytem CO2 ze spalin oraz wykonanie przewoźnej instalacji pilotowej do wychwytu CO2 ze spalin.

• Opracowanie założeń oraz budowa prototypu węglowego ogniwa paliwowego (ogniwo DCFC) zasilanego węglem (kamiennym, brunatnym, pozyskiwanym z biomasy i paliw odpadowych). Realizacja badań będzie w ramach Konsorcjum przemysłowo-naukowego „Węglowe Ogniwa Paliwowe”.

• Opracowanie wysokoefektywnej technologii złoża fluidalnego CFB dla zapewnienia elastycznego spalania w atmosferze powietrznej/tlenowej elektrowni z CCS w skrócie FLEXI BURN CFB.

• Małopolskiego-Podkarpackiego Klastera Czystej Energii.

• Polskiej Platformy Czystych Technologii Węglowych (PPCTW).

Południowy Koncern Energetyczny SA w swojej grupie kapitałowej posiada 24 spółki. Największe z nich to Południowy Koncern Węglowy SA oraz Kopalnia Wapienia Czatkowice Sp. z o.o. (według stanu na 31.01.2010).

Jan Kurp przypomniał, że to 10 lat temu jaworzniccy energetycy, wspólnie z górnikami rozpoczęli proces budowy pierwszej w kraju grupy paliwowo-energetycznej. Kiedy podejmowano decyzję o powiązaniu Elektrowni Jaworzno III z przeznaczoną do likwidacji Kopalnią Jaworzno, pomysł ten dość często był krytykowany. A jednak po czasie okazało się, iż była to słuszna decyzja. Wykorzystano istniejący potencjał, a dzięki dokapitalizowaniu oraz gruntownej restrukturyzacji technicznej i organizacyjnej, a także wielkiemu zaangażowaniu pracowników i związków zawodowych, powstał nowoczesny Zakład Górniczo – Energetyczny Sobieski Jaworzno III.

Prezes PKE podkreślił, że śmiałe, niestandardowe i pionierskie decyzje są czasem konieczne, bo to one stanowią motor postępu. W 2004 roku, bazując na wcześniejszych doświadczeniach, powołano do życia Zakład Górniczo-Energetyczny Janina w Libiążu. W 2005 roku powstał Południowy Koncern Węglowy, którego części składowe stanowią utworzone wcześniej zakłady górniczo-energetyczne w Jaworznie i Libiążu. Zaznaczył, że integracja obu sektorów – górnictwa i energetyki – stała się faktem, a PKW jest dzisiaj największą spółką Grupy Kapitałowej Południowego Koncernu Energetycznego.

W tabelach 1 i 2 zawarto podstawowe wskaźniki techniczno-ekonomiczne dla obu zakładów górniczych (odpowiednio ZG „Sobieski” oraz ZG „Janina”) z danymi z 2009 roku (stan szacunkowy na 31.01.2010), w porównaniu z ostatnim rokiem funkcjonowania danej kopalni przed zmianami organizacyjnymi.

Tabela 1. Podstawowe wskaźniki techniczno-ekonomiczne
dla ZG „Sobieski” [3]

Lp.

Wyszczególnienie

Jednostka miary

KWK „Jaworzno”

ZG Sobieski

Rok 2003

Rok 2009

1.

Produkcja węgla handlowego

tony

1 412 052

2 733 224

2.

Średnie dzienne wydobycie węgla handlowego z 1 ściany

tony / przodkodni

1 604,9

4 437,2

3.

Wydajność na jednego zatrudnionego (w węglu handlowym)

t/1 zatr./rok

314,0

845,2

4.

Nakłady inwestycyjne

mln zł

9,9

64,1

* ostatni rok funkcjonowania KWK „Jaworzno”

* ZG Sobieski po zakończonym procesie restrukturyzacji

Tabela 2. Podstawowe wskaźniki techniczno-ekonomiczne
dla ZG „Janina” [3]

Lp.

Wyszczególnienie

Jednostka miary

KWK „Janina”

ZG Sobieski

Rok 2003

Rok 2009

1.

Produkcja węgla handlowego

tony

1 908 000

2 205 585

2.

Średnie dzienne wydobycie węgla handlowego z 1 ściany

tony / przodkodni

2 862,0

3 462,4

3.

Wydajność na jednego zatrudnionego (w węglu handlowym)

t/1 zatr./rok

666,0

770,6

4.

Nakłady inwestycyjne

mln zł

14,9

65,3

* ostatni rok funkcjonowania KWK „Janina”

* ZG Sobieski po zakończonym procesie restrukturyzacji

Prezes Kurp podkreślił, że dzięki restrukturyzacji i położeniu nacisku na inwestycje, obydwa zakłady górnicze rok 2009 zamknęły z zyskiem. Jak pokazuje tabela 3, Południowy Koncern Węglowy SA jest firmą, której nie tylko udało się osiągnąć zyskowność produkcji, ale również osiągane zyski zwiększać (dane za 2009 rok – stan szacunkowy na 31.01.2010).

Tabela 3. Zysk netto w stosunku do produkcji węgla handlowego [zł/t] [3]

Lp.

Wyszczególnienie

2007

2008

2008

1.

Zysk netto / Produkcji węgla handlowego [zł/tonę]

-10,0

12,6

26,3

W związku z tym PKW cieszy się coraz lepszymi wskaźnikami ekonomicznymi, co jest szczególnym powodem do radości dla osób, które przyczyniły się do skonsolidowania sektora energetycznego z górnictwem, ponieważ potwierdza to słuszność podjętych 10 lat temu decyzji. Dla Południowego Koncernu Węglowego rysują się obecnie jasne perspektywy na przyszłość.

Konkludując Prezes Kurp omówił ryzyka związane z energetyką węglową. Do najważniejsze z nich zaliczył brak szybkich decyzji dotyczących odbudowy mocy opartych o paliwa stałe, co zagraża bezpieczeństwu energetycznemu Polski po 2016 roku oraz ciągłą niepewność dotycząca przyszłości energetyki opartej na węglu, która wynika z polityki ekologicznej UE.

Zwrócił również uwagę, że należy wykorzystać ogromną wiedzę polskich naukowców – energetyków i górników – oraz dzisiejszy, sprzyjający pracom naukowym klimat, tak aby po roku 2020 możliwe było zastosowanie przyjaznych środowisku technologii spalania.

dr inż. Jacek Postawa

Literatura:

[1] International Energy Outlook May 2009 – Energy Information Administration Office of Integrated Analysis and Forecasting U.S. Departament of Energy, Washington

[2] PKE SA

[3] PKW SA