Zeroemisyjność bez stopni zasilania, czyli rola stabilnej generacji energii w dekarbonizacji Polski

Abstract

Przeprowadzenie udanej transformacji energetycznej, która umożliwi całkowite odejście od paliw kopalnych przy jednoczesnym zapewnieniu bezpieczeństwa energetycznego, rozumianego także jako pewność zasilania energią o przewidywalnej cenie, wymaga wykorzystania pełnego spektrum źródeł niskoemisyjnych: energetyki jądrowej, wiatrowej, słonecznej oraz mocy w elektrowniach biometanowych. Artykuł przedstawia wyniki modelowania matematycznego z wykorzystaniem metody Monte Carlo, które doprowadziły do określenia optymalnego zeroemisyjnego miksu energetycznego dla Polski, łączącego odnawialne źródła energii oraz energetykę jądrową.

Full text

27
Mgr inż. Maciej Lipka
*
Zeroemisyjność
bez stopni zasilania,
czyli rola stabilnej generacji
energii wdekarbonizacji Polski
Polska, tak jak inne kraje świata, musi wnajbliższych latach prze-
prowadzić transformację energetyczną. Jej celem jest udział wświa-
towych wysiłkach zmierzających do zahamowania katastrofy
klimatycznej poprzez ograniczenie antropogenicznej emisji gazów
cieplarnianych, tak by osiągnąć zerowe emisje netto. Zobowiązanie
to ujęto m.in. wtzw. Porozumieniu paryskim
1
. WPolsce za ok. 40%
emisji gazów cieplarnianych odpowiada energetyka oparta wprze-
ważającej większości na spalaniu paliw kopalnych
2
. Drastyczna re-
dukcja emisyjności energetyki wymaga odejścia od użycia węgla,
gazu ziemnego, innych kopalnych węglowodorów oraz zastąpienie
ich źródłami niskoemisyjnymi. Wpolskich warunkach, wobec braku
istnienia potencjału do rozwoju energetyki wodnej
3
, zaliczyć można
do nich: słońce, wiatr (lądowy imorski), energię jądrową oraz pewną
ilość pozyskiwanych wsposób zrównoważony biometanu ibiomasy.
Emisyjności różnych źródeł energii, wraz zzaznaczonymi niepew-
nościami imedianą, wcałym cyklu ich życia prezentuje rysunek 1,
prezentujący dane Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu
* Mgr inż. Maciej Lipka – kierownik Działu Analiz iPomiarów Reaktorowych, Na-
rodowe Centrum Badań Jądrowych.
1 Porozumienie paryskie do Ramowej konwencji Narodów Zjednoczonych wspra-
wie zmian klimatu, sporządzonej wNowym Jorku dnia 9 maja 1992 r., przyjęte
wParyżu dnia 12 grudnia 2015 r. (Dz.U. z2017 r. poz. 36).
2 K. Bebkiewicz et al., Krajowy Raport Inwentaryzacyjny 2022. Inwentaryzacja
emisji ipochłaniania gazów cieplarnianych w Polsce dla lat 1988–2020, Mini-
sterstwo Klimatu iŚrodowiska, Warszawa 2022.
3 K. Kowalczyk, R. Cieśliński, Analiza potencjału hydroenergetycznego oraz moż-
liwości jego wykorzystania wwojewództwie pomorskim, „Woda – Środowisko –
Obszary Wiejskie” 2018, t. 18, z. 1, s. 69–86.

28
Rys. 1. Emisyjność źródeł energii elektrycznej wg IPCC. Zaznaczono wartość środkową
oraz minimum i maksimum oszacowania.
Rys. 2. Prognozy wzrostu polskiego zapotrzebowania na energię elektryczną EUA –
uprawnienia do emisji CO
2
w ramach europejskiego systemu EU-ETS

29
(IPCC)
4
. Warto tu wspomnieć, że nowsze szacunki emisyjności ener-
getyki jądrowej są jeszcze niższe iwynoszą 2,5–6,0 g CO
2
eq/kWh
wcałym cyklu życia elektrowni
5, 6, 7
.
Transformacja energetyczna jest wyzwaniem. Wysoki poziom ży-
cia, czyli dostęp obywateli do usług publicznych takich jak sprawna
ochrona zdrowia, wygodna komunikacja zbiorowa czy sprawne pań-
stwo, wymaga nieprzerwanego zasilania, awięc możliwości dostoso-
wania produkcji energii elektrycznej do chwilowego popytu na nią, bez
względu na pogodę oraz porę dnia inocy. Jednocześnie według dostęp-
nych prognoz zaprezentowanych na rysunku 2
8, 9, 10, 11, 1 2
, zapotrzebowa-
nie na energię elektryczną będzie wPolsce rosło, tym bardziej, im więcej
gałęzi gospodarki będzie elektryfikowanych wcelu zmniejszenia emisji
gazów cieplarnianych. Są to m.in. transport iciepłownictwo, ale znacz-
nych ilości energii elektrycznej będzie też wymagała produkcja paliw
syntetycznych iodnawialnych substratów procesów chemicznych.
Zapotrzebowanie na energię cechuje się nie tylko dużą zmienno-
ścią dobową, ale też sezonową. Tradycyjnie źródła energii elektrycznej
dzielono na pracujące wpodstawie, podszczytowe iszczytowe. Pierw-
sze pracowały wsposób ciągły, jedynie nieznacznie zmieniając swoją
produkcję, drugie uruchamiano, gdy pierwsze nie były wstanie pokryć
4 S. Schlömer et al., Technology-specific Cost and Performance Parameters, [w:]
Climate Change 2014: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working
Group III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Clima-
te Change, ed. O. Edenhofer et al., Oxford – New York 2014, s. 1329–1356.
5 Life Cycle Assesment for Vattenfall’s electricity generation including acase study
for the Nordic countries Group Enviroment, Vattenfall 2021.
6 Technologies et recherche pour l’efficacite energetique modelisation, environment
et batiments, EdF, Moret-sur-Loing 2022.
7 Carbon Neutrality in the UNECE Region: Integrated Life-cycle Assessment of Elec-
tricity Sources, Organizacja Narodów Zjednoczonych, Genewa 2022.
8 H. Engel, M. Purta, E. Speelman, G. Szarek, P. van der Pluijm, Carbon-neutral
Poland 2050. Turning a challenge into an opportunity, McKinsey & Company,
2020.
9 I. Tatarewicz, M. Lewarski, S. Skwierz, M. Pyrka, J. Boratyński, R. Jeszke, J.Wi-
tajewski-Baltvilks, M. Sekuła, Polska net-zero 2050. Transformacja sektora ener-
getycznego Polski iUE do roku 2050, Krajowy Ośrodek Bilansowania iZarządza-
nia Emisjami – Instytut Ochrony Środowiska – Państwowy Instytut Badawczy,
Warszawa 2022.
10 Polityka energetyczna Polski do 2050 roku (projekt), Ministerstwo Gospodarki,
Warszawa 2015.
11 Polityka energetyczna Polski do 2040 r., stanowiąca załącznik do obwieszczenia
Ministra Klimatu iŚrodowiska zdnia 2 marca 2021 r. wsprawie polityki energe-
tycznej państwa do 2040 r. (M.P. poz. 264).
12 Energy, Electricity and Nuclear Power Estimates for the Period up to 2050,
Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej, Wiedeń 2020.

30
zapotrzebowania na energię elektryczną, zaś trzecie włączano wyłącznie
wczasie trwania szczytów obciążenia. Obecnie, wraz zrosnącą pene-
tracją systemów energetycznych przez moce zainstalowane wniestero-
walnych źródłach energii, takich jak wiatr isłońce, proponowana jest
następująca taksonomia
13
:
1. Źródła niesterowalne, które oszczędzają paliwo. Wpolskich wa-
runkach należą do nich pogodozależne odnawialne źródła energii
(OZE): energetyka wiatrowa oraz słoneczna, które generują czystą
energię, jednak wilościach zależnych od pogody oraz pory dnia.
2. Elastyczna podstawa, czyli sterowalne źródła generujące beze-
misyjną energię niezależnie od pogody, wspierające wten sposób
niesterowalne, odnawialne źródła energii.
3. Bilansujące źródła bardzo elastyczne stosowane wokresach nie-
doboru, wktórych generacja energii jest ograniczona ze wzglę-
du na zasoby stosowanego paliwa (np. pozyskiwany wsposób
zrównoważony biometan) lub inne uwarunkowania związane
zich dostępnością (np. skończony zapas energii wmagazynach
lub elektrowniach szczytowo-pompowych). Wograniczonym za-
kresie funkcję tę pełnić może również chwilowe, ograniczanie
popytu na energię (ang. demand side response – DSR).
Zastosowanie wszystkich powyższych typów źródeł energii jest jed-
nym zwarunków udanej transformacji energetycznej. Powodując zjed-
nej strony jej mniejszy koszt, zwłaszcza wobszarach oograniczonych
zasobach energii odnawialnej
14, 15, 16
, zdrugiej strony sprawia, że nie ma
jej niedoborów podczas Dunkelflaute, czyli trwających ponad dwadzie-
ścia cztery godziny okresach, kiedy jednocześnie nie wieje wiatr inie
świeci słońce. Miesięczną liczbę godzin występowania tego zjawiska dla
wybranych krajów europejskich przedstawiono na rysunku 3, dane za-
czerpnięto zENTSO-E Transparency Platform 17. Miesiąc ma średnio ok.
730 godzin, awmiesiącach jesienno-zimowych wPolsce Dunkelflaute
13 N.A. Sepulveda, J.D. Jenkins, F.J. de Sisternes, R.K. Lester, The Role of Firm
Low-Carbon Electricity Resources in Deep Decarbonization of Power Generation,
“Joule” 2018, t. 2, z. 11, s. 2403–2430.
14 Ibidem.
15 W. Jaworski, M. Kłos, K. Królikowski, A. Juchniewicz, K. Rogala, L. Jesień, Energy
Security in the Era of Climate Neutrality, Narodowe Centrum Analiz Energetycz-
nych, Warszawa 2020.
16 L. Duan, R. Petroski, L. Wood, K. Caldeira, Stylized least-cost analysis of flexible
nuclear power in deeply decarbonized electricity systems considering wind and
solar resources worldwide, “Nature Energy” 2020, nr 7, s. 260–269.
17 ENTSO-E Transparency Platform, https://transparency.entsoe.eu/ [dostęp: 1.07.2022].

31
może trwać nawet kilka dni. Jest to zjawisko istotne zpunktu widzenia
stałości dostaw energii elektrycznej.
Kolejnym warunkiem jest niezależność od importu energii elek-
trycznej zzagranicy, wraz zrosnącym wcałej Unii Europejskiej udzia-
łem niesterowalnych OZE wsystemie, pojawią się okresy, kiedy albo we
wszystkich krajach będzie nadmiar energii albo jej niedobór, co unie-
możliwi ratowanie się interwencjami operatorskimi polegającymi na
przesyle transgranicznym energii elektrycznej na żądanie. Na rysun-
ku4 zobrazowano współczynnik korelacji generacji energii elektrycznej
zwiatru isłońca wkrajach europejskich na tle całego obszaru, tzn. im
bardziej na nim czerwono, tym bardziej źródła odnawialne wdanym
kraju pracują tak samo jak wcałej Europie; wybrano kraje oponad 1 GW
mocy zainstalowanej wanalizowanym źródle wytwórczym. Dla wiatru
dominują Niemcy, które posiadają niemal 60% mocy zainstalowanych
na rozważanym obszarze, stąd ich korelacja z całym obszarem bliska
jedności. Dla słońca dominujące znaczenie ma cykl dnia i nocy, stąd cały
obszar pracuje w czasie niemal tak samo. Zkolei rysunek 5 prezentuje
współczynniki korelacji pomiędzy europejską generacją energii elek-
trycznej ze słońca iwiatru dla każdej godziny roku, dane zaczerpnię-
to zENTSO-E Transparency Platform 18. Zzaprezentowanych danych
18 Ibidem.
Rys. 3. Miesięczne ponaddobowe okresy jednoczesnej ciszy ibraku słońca wwybranych
krajach europejskich w2019 r.

32
widać, że zjawiska pogodowe zachowują się wsposób losowy: występują
zarówno okresy, kiedy energii jest wnadmiarze (jednoczesna generacja
zwiatru isłońca), jak itakie, kiedy jej brakuje (jednoczesny brak wiatru
isłońca na terenie Europy). Współczynnik korelacji równy 1 oznacza jed-
noczesność generacji energii z wiatru i słońca. Współczynnik równy -1
oznacza, że źródła te pracują wyłącznie na przemian. Ta druga sytuacja
byłaby korzystna dla systemu elektroenergetycznego.
Rys. 4. Współczynnik korelacji Pearsona jednoczesności generacji energii z wiatru
(po lewej) isłońca (po prawej) danego kraju zcałym prezentowanym obszarem, 2019 r.
Rys. 5. Godzinowe współczynniki korela-
cji Pearsona pomiędzy produkcją energii
zwiatru isłońca na terenie Unii Euro-
pejskiej iWielkiej Brytanii wsystemach
omocy zainstalowanej tych źródeł po-
nad 1 GW, 2019 r.

33
Niezależność od importu nie oznacza oczywiście energetycznej au-
tarkii, lecz jedynie zabezpieczenie przed brakiem energii elektrycznej
– transgraniczne linie przesyłowe powinny być rozbudowywane tak, by
lepiej integrować sieci krajowe, co umożliwiłoby optymalizację bilan-
sowania popytu ipodaży na terenie europejskich regionów, bez wzglę-
du na granice państwowe, co do zasady bowiem optymalne obszarowe
systemy energetyczne nie muszą się pokrywać ztymi ostatnimi. Przy
czym nie oznacza to oczywiście, że sama integracja krajowych syste-
mów elektroenergetycznych jest odpowiedzią na bolączki transformacji.
Dodatkowo, wbrew dość rozpowszechnionemu mitowi energetyka ją-
drowa może elastycznie dostosowywać swoją moc do pozostałych źródeł
wytwórczych pracujących wsystemie elektroenergetycznym, sytuację taką
zaprezentowano na r ysunku 6, dane zaczerpnięto zENTSO-E Transparen-
cy Platform
19
. Oczywiście osobną kwestią pozostaje, które źródło zeroemi-
syjne powinno ustępować któremu ico ma decydować opierwszeństwie
pracy wsystemie: niższa emisyjność czy inny parametr.
Spełnienie obu powyższych wytycznych to conditio sine qua non
udanej transformacji energetycznej. Odejście od paliw kopalnych
19 Ibidem.
Rys. 6. Rzeczywista, zmienna generacja energii w niemieckich blokach jądrowych
1lutego2020r.

34
przeprowadzone wsposób sprawiedliwy, tak by nikomu nie zabrakło
energii elektrycznej wgniazdku zpowodu wysokich kosztów. Warun-
kiem trzecim jest taka optymalizacja miksu wytwórczego, by pokryć po
-
trzeby energetyczne Polaków wkażdej godzinie roku. Zpomocą wtakiej
optymalizacji przychodzą metody obliczeniowe stosowane m.in wfizyce
reaktorowej czy planowaniu radioterapii.
Wobliczeniach prezentowanych wtym artykule zastosowano me-
todę Monte Carlo, która pozwoliła losowo określić sto tysięcy scenariu-
szy przyszłego polskiego miksu energetycznego, anastępnie wybrać
spośród nich taki, który zapewnia pokrycie zapotrzebowania na ener-
gię elektryczną, jednocześnie minimalizując ilość marnowanej energii
ikonieczne okresy curtailmentu, czyli ograniczenia produkcji energii
zOZE. Na rysunku 7 zaprezentowano, jak niedobory energii zmniejszają
Rys. 7. Zmniejszanie godzinowych niedoborów energii elektrycznej dla różnych jej zero-
emisyjnych źródeł wfunkcji mocy zainstalowanej

35
się wmiarę budowy nowych źródeł wytwórczych wtechnologiach nisko-
emisyjnych. Jak widać, jeśli oparlibyśmy miks energetyczny wyłącznie
opogodozależne OZE, zabraknie energii elektrycznej. Zdrugiej jednak
strony budowa fotowoltaiki iwiatru lądowego jest szybsza niż atomu
(choć ogromnym wyzwaniem jest restrukturyzacja systemu przesyłu
idystrybucji energii elektrycznej, który pozwoli zintegrować produkcję
energii), co sprawia, że źródła te są rozwiązaniem komplementarnym.
Wynikiem symulacji są dwa zeroemisyjne miksy energetyczne:
oparty wyłącznie na pogodozależnych OZE oraz oparty na kombina-
cji OZE iatomu. Ich porównanie zaprezentowano na rysunku 8. Oba
wsparte są 15 GW instalacji opalanych biometanem, które pracowałyby
jedynie jako źródło szczytowe, wobu założono także ograniczony ikrót-
kotrwały DSR. Porównanie mocy zainstalowanej wróżnych źródłach
energii wobu tych miksach zaprezentowano na rysunku 8. Jak widać,
zapewnienie pokrycia zapotrzebowania na energię elektryczną wyłącz-
nie za pomocą OZE wymaga budowy znacznie większej ilości źródeł
wytwórczych, przy jednoczesnych znacznie większych inwestycjach
winfrastrukturę do przesyłu idystrybucji.
Na rysunkach 9–12 zaprezentowano wskali godzinowej wyniki sy-
mulacji funkcjonowania obu przedstawionych powyżej miksów zeroemi-
syjnych dla pierwszego tygodnia maja ipierwszego tygodnia stycznia
losowego roku. Przyjęto, za prognozami przedstawionymi wcześniej, że
Rys. 8. Porównanie miksów zeroemisyjnych tylko OZE (po lewej) oraz OZE+atom
(po prawej) wwarunkach polskich w2050 r.

36
Rys. 9. Wynik modelowania miksu energetycznego tylko OZE dla pierwszego tygodnia
stycznia. Widoczne niedobory energii po 140. godzinie miesiąca
Rys. 10. Wynik modelowania miksu energetycznego OZE+atom dla pierwszego tygodnia
stycznia

37
Rys. 11. Wynik modelowania miksu energetycznego OZE dla pierwszego tygodnia maja
Rys. 12. Wynik modelowania miksu energetycznego OZE+atom dla pierwszego tygodnia
maja

38
zapotrzebowanie na energię wumownym roku 2049 wyniesie 250TWh.
Obliczenia wskazują, że pomimo niemal dwukrotnie większej mocy za-
instalowanej wmodelu 100% OZE, wstyczniu występują zpowodu nie-
korzystnych warunków pogodowych ponaddwunastogodzinne niedobory
energii. Zkolei iwstyczniu, iwmaju znaczna część energii ulega zmarno-
waniu, amagazyny energii wobu tych sytuacjach mogą pomóc wbardzo
ograniczonym zakresie. Wpraktyce dają jedynie czas na uruchomienie
biometanowych źródeł bilansujących, magazynując energię na pojedyncze
godziny, choć oczywiście im więcej magazynów, tym mniejsze całościowe
zużycie biometanu. Według prognoz Komisji Europejskiej
20
, w2049 r. na
terenie całej Unii Europejskiej będzie zainstalowane ok. 50–450 GWh
bateryjnych magazynów energii. Skalując wartość środkową zprzedzia-
łu przez udział Polski wunijnej produkcji energii elektrycznej idodając
potencjał budowy wPolsce nowych elektrowni szczytowo-pompowych,
można bezpiecznie przyjąć, że w2049 r. na terenie naszego kraju mogą
być zainstalowane magazyny energii ołącznej mocy ok. 7 GW ipojemno-
ści 20 GWh, wpostaci bateryjnych magazynów energii oraz elektrowni
szczytowo-pompowych.
Wprezentowanych przypadkach widać, że wmiksie łączącym OZE
iatom wtym samym okresie brak jest niedoborów oraz zużywane jest
mniej biometanu do bilansowania szczytów zapotrzebowania imoże
on być wykorzystany winnych sektorach gospodarki, np. przemyśle
chemicznym, tak jak przewidziano m.in. w„Wodorowej Mapie Drogowej
UE”
21
. Wmiksie tym marnuje się również znacznie mniej energii, która
nie może być skutecznie zagospodarowana wsytuacji, kiedy jej produk-
cja znacznie przewyższa potencjalne zużycie. Jej część zapewne będzie
mogła być przeznaczona na produkcję wodoru ipaliw syntetycznych,
nie istnieje jednak obecnie infrastruktura pozwalająca nie tylko na jego
masową produkcję, ale również na przesył iwykorzystanie 22, dodatkowo
trudno sobie wpraktyce wyobrazić włączanie iwyłączanie instalacji
przemysłowych, których CAPEX (nakłady inwestycyjne) przewyższa
OPEX (koszt utrzymania urządzenia wruchu)
23
, na życzenie. Wodór
20 Impact assessment report accompanying the document: Proposal for aRegulation
of the European Parliament and of the Council concerning batteries and waste bat-
teries, repealing Directive 2006/66/EC and amending Regulation (EU) 2019/1020,
Komisja Europejska, Bruksela 2020.
21 Hydrogen Roadmap Europe, Hydrogen Europe – Publications Office of the Euro-
pean Union, Luxembourg 2019.
22 Assessment of Hydrogen Delivery Options, Wspólne Centrum Badawcze, 2021.
23 S. Herwartz, J. Pagenkopf, C. Streuling, Sector coupling potential of wind-based
hydrogen production and fuel cell train operation in regional rail transport

39
może stać się oczywiście wprzyszłości częścią zeroemisyjnej układanki
wniektórych sektorach gospodarki obok atomu iOZE, sam wsobie nie
stanowi jednak rozwiązania bolączek transformacji energetycznej
24
.
Komentując wyniki porównawczego modelowania obu systemów,
należy na koniec zauważyć, że model 100% OZE jest wpolskich warun-
kach konstruktem czysto teoretycznym. Krajowy potencjał OZE jest
niższy niż wymagany do zaplanowanej ciągłości dostaw energii elek-
trycznej: 30 GW wiatru morskiego wymagane do implementacji miksu
100% OZE to więcej niż wynoszący 28 GW
25
szacowany maksymalny
polski potencjał dla tego źródła energii. Podobnie lądowe farmy wia-
trowe, których potencjał woptymistycznych scenariuszach szacowa-
ny jest na 44 GW
26, 27
, wobec wymaganych 70 GW. Powyższe wielkości
in Berlin and Brandenburg, “International Journal of Hydrogen Energy” 2021, t.
46, z. 57, s. 29597–29615.
24 M.C. Clarke, Can the hydrogen economy concept be the solution to the future ener-
gy crisis?, “Australian Journal of Multi-Disciplinary Engineering” 2022, t. 18.
25 Wizja dla Bałtyku. Wizja dla Polski. Rozwój morskiej energetyki wiatrowej wba-
senie Morza Bałtyckiego, Polskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej, raport,
wrzesień 2020.
26 P. Czyżak, M. Sikorski, A. Wrona, Co po węglu? Potencjał OZE wPolsce, Instrat –
Fundacja Inicjatyw Strategicznych, Warszawa 2021.
27 Polska Energetyka Wiatrowa 4.0, Baker Tilly TPA – Polskie Stowarzyszenie
Energetyki Wiatrowej – Kancelaria prawna DWF, 2022.
Rys. 13. Porównanie mocy źródeł pogodozależnych wymaganych do implementacji miksu
100% OZE wPolsce zkrajowym potencjałem

40
zobrazowano na rysunku 13. Dodatkowo, żeby dorównać pewności za-
silania miksu atom+OZE, konieczna byłaby instalacja dodatkowych
150 GWh magazynów energii ponad założone wobliczeniach 20 GWh.
Byłaby to ilość odpowiadająca ok. 1/3 całkowitej, maksymalnej progno-
zowanej ich pojemności na terenie Unii Europejskiej w2049 r.,
28
co
wpraktyce trudno sobie wyobrazić.
Rysunek 14 wykonany na podstawie danych Komisji Europejskiej
29
prezentuje redukcję emisyjności energetyki krajów europejskich na prze-
strzeni ostatnich 30 lat. Zwraca na nim uwagę to, że już teraz najniższą
emisyjność energetyki wEuropie mają, oprócz Norwegii zniesłychanie
korzystnymi warunkami umożliwiającymi korzystanie zhydroenerge-
tyki, te kraje, które wdużej mierze oparły swoją energetykę na atomie:
Francja, która w2019 r. czerpała ponad 70% energii elektrycznej ztego
28 Impact assessment report accompanying the document: Proposal for aRegulation
of the European Parliament and of the Council concerning batteries and waste bat-
teries, repealing Directive 2006/66/EC and amending Regulation (EU) 2019/1020,
Komisja Europejska, Bruksela 2020.
29 Greenhouse gas emission intensity of electricity generation by country, https://www.eea.
europa.eu/data-and-maps/daviz/co2-emission-intensity-7 [dostęp: 1.06.2022].
Rys. 14. Redukcja emisyjności energetyki krajów europejskich

41
źródła, Szwecja – 33%, Finlandia – 34% iBelgia – 47%.
30
Jednocześnie
widać, że państwa zdużym udziałem pogodozależnych OZE: Niemcy
(33%) iDania (67%)
31
, które zapewniają pozostałą część energii dzięki
paliwom kopalnym
32
(awpierwszym wypadku stopniowo rezygnując
zenergii jądrowej) pomimo redukcji emisyjności wostatnich latach, nie
mogą się pochwalić równie dobrym wynikiem. Uwagę zwraca fakt, że
większej od pierwszego ztych krajów redukcji emisyjności dokonała
m.in. Wielka Brytania, która również rozwinęła OZE, zachowując jed-
nocześnie swoje moce jądrowe.
Rysunek 15, wykonany na podstawie danych systemowych
zENTSO-E Transparency Platform
33
oraz emisyjności źródeł wytwór-
czych wg IPCC
34, 35
prezentuje chwilowe emisyjności energetyki krajów
30 The Database on Nuclear Power Reactors, https://pris.iaea.org/PRIS/home.aspx
[dostęp: 1.06.2022].
31 Countries and regions, https://www.iea.org/countries [dostęp: 3.06.2022].
32 Ibidem.
33 ENTSO-E Transparency Platform, https://transparency.entsoe.eu/ [dostęp:
1.07.2022].
34 S. Schlömer et al., Technology-specific Cost and Performance Parameters, op. cit.
35 W. Moomaw et al., Annex II: Methodology, [w:] IPCC Special Report on Renewable
Energy Sources and Climate Change Mitigation, ed. R. Pichs-Madruga et al., Cam-
bridge University Press, Cambridge – New York 2011, s. 973–1000.
Rys. 15. Chwilowa godzinowa emisyjność energetyki wybranych krajów europejskich
w2019 r. oraz przewidywana emisyjność polskiego miksu OZE+atom wroku 2049

europejskich wujęciu godzinowym za rok 2019, znałożonym propono-
wanym polskim miksem niskoemisyjnym umownie określony na rok
2049, łączącym odnawialne źródła energii ienergię jądrową. Energe-
tyka taka byłaby najczystsza wEuropie, jednocześnie zapewniając, że
wwyniku transformacji energetycznej nikomu nie zabraknie energii
elektrycznej, czy to wwyniku braku zpowodu pogody, czy to zpowodu
nieprzewidywalnej ceny, zbyt wysokiej dla odbiorcy końcowego. Była-
by również, zpowodu uniezależnienia od paliw kopalnych, odporna na
światowe zawirowania gospodarcze ipolityczne.
Odejście od paliw kopalnych jest koniecznością zarówno ze wzglę-
du na widmo katastrofy klimatycznej, jak irosnące uzależnienie Polski
od ich importu. Jednocześnie cywilizacyjnym wyzwaniem jest takie
przeprowadzenie transformacji energetycznej, by zapewnić stabilne
ipewne dostawy energii elektrycznej wrozsądnych cenach. Wpolskich
warunkach musi być oparta na odnawialnych źródłach energii idużych,
sprawdzonych blokach jądrowych. Dodatkowymi elementami układan-
ki, koniecznymi do odniesienia sukcesu, są elektrownie szczytowo-
pompowe i inne rodzaje magazynów energii oraz zeroemisyjne
szczytowe źródła energii elektrycznej, takie jak na przykład elektrownie
wykorzystujące pozyskiwany wsposób zrównoważony biometan. Wy-
padnięcie zpuli rozwiązań któregokolwiek zelementów układanki
spowoduje fiasko transformacji, którego skutkiem będą braki energii
elektrycznej ijej galopujące ceny.

43
Bibliografia
Akty prawne iinne
Porozumienie paryskie do Ramowej konwencji Narodów Zjednoczonych wsprawie
zmian klimatu, sporządzonej wNowy m Jorku dnia 9 maja 1992 r., przyjęte wPa-
ryżu dnia 12 grudnia 2015 r. (Dz.U. z2017 r. poz. 36).
Obwieszczenie Ministra Klimatu iŚrodowiska zdnia 2 marca 2021 r. wsprawie poli-
tyki energetycznej państwa do 2040 r. (M.P. poz. 264).
Polityka energetyczna Polski do 2050 roku (projekt), Ministerstwo Gospodarki, War-
szawa 2015.
Literatura
Assessment of Hydrogen Delivery Options, Wspólne Centrum Badawcze, 2021.
Bebkiewicz K. et al., Krajowy Raport Inwentaryzacyjny 2022. Inwentaryzacja emisji
ipochłaniania gazów cieplarnianych wPolsce dla lat 1988–2020, Ministerstwo
Klimatu iŚrodowiska, Warszawa 2022.
Carbon Neutrality in the UNECE Region: Integrated Life-cycle Assessment of Electricity
Sources, Organizacja Narodów Zjednoczonych, Genewa 2022.
Clarke M.C., Can the hydrogen economy concept be the solution to the future energy crisis?,
“Australian Journal of Multi-Disciplinary Engineering” 2022, t. 18.
Czyżak P., Sikorski M., Wrona A., Co po węglu? Potencjał OZE wPolsce, Instrat – Fun-
dacja Inicjatyw Strategicznych, Warszawa 2021.
Duan L., Petroski R., Wood L., Caldeira K., Stylized least-cost analysis of flexible nu-
clear power in deeply decarbonized electricity systems considering wind and solar
resources worldwide, “Nature Energy” 2020, nr 7.
Energy, Electricity and Nuclear Power Estimates for the Period up to 2050, Międzyna-
rodowa Agencja Energii Atomowej, Wiedeń 2020.
Engel H., Purta M., Speelman E., Szarek G., Pluijm P. van der, Carbon-neutral Poland
2050. Turning achallenge into an opportunity, McKinsey & Company, 2020.
Herwartz S., Pagenkopf J., Streuling C., Sector coupling potential of wind-based hy-
drogen production and fuel cell train operation in regional rail transport in Berlin
and Brandenburg, “International Journal of Hydrogen Energy” 2021, t. 46, z. 57.
Hydrogen Roadmap Europe, Hydrogen Europe – Publications Oce of the European
Union, Luxembourg 2019.
Impact assessment report accompanying the document: Proposal for aRegulation of the
European Parliament and of the Council concerning batteries and waste batteries,
repealing Directive 2006/66/EC and amending Regul ation (EU) 2019/1020, Komisja
Europejska, Bruksela 2020.

Jaworski W., Kłos M., Królikowski K., Juchniew icz A., Rogala K., Jesień L., Energy Secu-
rity in the Era of Climate Neutrality, Narodowe Centrum Analiz Energetycznych,
Warszawa 2020.
Kowalczyk K., Cieśliński R., Analiza potencjału hydroenergetycznego oraz możliwości
jego wykorzystania wwojewództwie pomorskim, „Woda – Środowisko – Obszary
Wiejskie” 2018, t. 18, z. 1.
Life Cycle Assesment for Vattenfall’s electricity generation including acase study for the
Nordic countries Group Enviroment, Vattenfall 2021.
Moomaw W. et al., Annex II: Methodology, [w:] IPCC Special Report on Renewable Energy
Sources and Climate Change Mitigation, ed. R. Pichs-Madruga et al., Cambridge
University Press, Cambridge – New York 2011.
Polska En ergetyka Wiat rowa 4.0, Baker Til ly TPA – Polskie Stowarzyszenie Energet yki
Wiatrowej – Kancelaria prawna DWF, 2022.
Sepulveda N.A., Jenkins J.D., Sisternes F.J. de, Lester R.K., The Role of Firm Low-Car-
bon Electricity Resources in Deep Decarbonization of Power Generation, “Joule”
2018, t. 2, z. 11.
Schlömer S. et al., Technology-specific Cost and Performance Parameters, [w:] Climate
Change 2014: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to
the Fif th Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, ed.
O. Edenhofer et al., Oxford – New York 2014.
Tatarewicz I., Lewarski M., Skwierz S., Pyrka M., Boratyński J., Jeszke R., Witajew-
ski-Baltvilks J., Sekuła M., Polska net-zero 2050. Transformacja sektora energe-
tycznego Polski iUE do roku 2050, Krajowy Ośrodek Bilansowania iZarządzania
Emisjami – Insty tut Ochrony Środowiska – Pań stwowy Instytut Badawczy, 2022.
Technologies et recherche pour l’ecacite energetique modelisation, environment et ba-
timents, EdF, Moret-sur-Loing 2022.
Wizja dla Bałtyku. Wizja dla Polski. Rozwój morskiej energetyki wiatrowej wbasenie
Morza Bałtyckiego, Polskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej, raport, wrze-
sień 2020.
Źródła internetowe
Countries and regions, https://www.iea.org/countries.
ENTSO-E Transparency Platform, https://transparency.entsoe.eu/.
Greenhouse gas emission intensity of electricity generation by country, https://www.eea.
europa.eu/data-and-maps/daviz/co2-emission-intensity-7.
The Database on Nuclear Power Reactors, https://pris.iaea.org/PRIS/home.aspx.

Streszczenie
Zeroemisyjność bez stopni zasilania, czyli rola stabilnej generacji
energii wdekarbonizacji Polski
Przeprowadzenie udanej transformacji energetycznej, która umożli-
wi całkowite odejście od paliw kopalnych przy jednoczesnym zapewnie-
niu bezpieczeństwa energetycznego, rozumianego także jako pewność
zasilania energią oprzewidywalnej cenie, wymaga wykorzystania peł-
nego spektrum źródeł niskoemisyjnych: energetyki jądrowej, wiatro-
wej, słonecznej oraz mocy welektrowniach biometanowych. Artykuł
przedstawia wyniki modelowania matematycznego zwykorzystaniem
metody Monte Carlo, które doprowadziły do określenia optymalnego
zeroemisyjnego miksu energetycznego dla Polski, łączącego odnawialne
źródła energii oraz energetykę jądrową.
Słowa kluczowe: mitygacja zmian klimatycznych, dekarbonizacja
energetyki, niskoemisyjne źródła energii, planowanie systemów ener-
getycznych, energetyka jądrowa, metoda Monte Carlo.
Summary
Net-zero without electricity rationing, or the role of firm energy ge-
neration in decarbonising Poland
Conducting asuccessful energy transformation, which will enable
acomplete departure from fossil fuels while ensuring energy security,
also understood as the certainty of energy supply at apredictable pri-
ce, requires using the full spectrum of low-emission sources: nuclear,
wind, solar and biomethane power plants. The article presents the re-
sults of mathematical modelling using the Monte Carlo method, which
determined the optimal zero-emission energy mix for Poland, which is
combining renewable energy sources and nuclear power.
Key words: climate change mitigation, electric power systems de-
carbonization, low-carbon power sources, power systems planning,
nuclear power, Monte Carlo method.