Content uploaded by Maciej Lipka
Author content
All content in this area was uploaded by Maciej Lipka on Jun 09, 2023
Content may be subject to copyright.
27
Mgr inż. Maciej Lipka
*
Zeroemisyjność
bez stopni zasilania,
czyli rola stabilnej generacji
energii wdekarbonizacji Polski
Polska, tak jak inne kraje świata, musi wnajbliższych latach prze-
prowadzić transformację energetyczną. Jej celem jest udział wświa-
towych wysiłkach zmierzających do zahamowania katastrofy
klimatycznej poprzez ograniczenie antropogenicznej emisji gazów
cieplarnianych, tak by osiągnąć zerowe emisje netto. Zobowiązanie
to ujęto m.in. wtzw. Porozumieniu paryskim
1
. WPolsce za ok. 40%
emisji gazów cieplarnianych odpowiada energetyka oparta wprze-
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. Wpolskich warunkach, wobec braku
istnienia potencjału do rozwoju energetyki wodnej
3
, zaliczyć można
do nich: słońce, wiatr (lądowy imorski), energię jądrową oraz pewną
ilość pozyskiwanych wsposób zrównoważony biometanu ibiomasy.
Emisyjności różnych źródeł energii, wraz zzaznaczonymi niepew-
nościami imedianą, wcałym cyklu ich życia prezentuje rysunek 1,
prezentujący dane Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu
* Mgr inż. Maciej Lipka – kierownik Działu Analiz iPomiarów Reaktorowych, Na-
rodowe Centrum Badań Jądrowych.
1 Porozumienie paryskie do Ramowej konwencji Narodów Zjednoczonych wspra-
wie zmian klimatu, sporządzonej wNowym Jorku dnia 9 maja 1992 r., przyjęte
wParyżu dnia 12 grudnia 2015 r. (Dz.U. z2017 r. poz. 36).
2 K. Bebkiewicz et al., Krajowy Raport Inwentaryzacyjny 2022. Inwentaryzacja
emisji ipochłaniania gazów cieplarnianych w Polsce dla lat 1988–2020, Mini-
sterstwo Klimatu iŚrodowiska, Warszawa 2022.
3 K. Kowalczyk, R. Cieśliński, Analiza potencjału hydroenergetycznego oraz moż-
liwości jego wykorzystania wwojewództwie 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 iwynoszą 2,5–6,0 g CO
2
eq/kWh
wcałym 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, awięc możliwości dostoso-
wania produkcji energii elektrycznej do chwilowego popytu na nią, bez
względu na pogodę oraz porę dnia inocy. Jednocześnie według dostęp-
nych prognoz zaprezentowanych na rysunku 2
8, 9, 10, 11, 1 2
, zapotrzebowa-
nie na energię elektryczną będzie wPolsce rosło, tym bardziej, im więcej
gałęzi gospodarki będzie elektryfikowanych wcelu zmniejszenia emisji
gazów cieplarnianych. Są to m.in. transport iciepłownictwo, ale znacz-
nych ilości energii elektrycznej będzie też wymagała produkcja paliw
syntetycznych iodnawialnych substratów procesów chemicznych.
Zapotrzebowanie na energię cechuje się nie tylko dużą zmienno-
ścią dobową, ale też sezonową. Tradycyjnie źródła energii elektrycznej
dzielono na pracujące wpodstawie, podszczytowe iszczytowe. Pierw-
sze pracowały wsposób ciągły, jedynie nieznacznie zmieniając swoją
produkcję, drugie uruchamiano, gdy pierwsze nie były wstanie 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 acase 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 iUE do roku 2050, Krajowy Ośrodek Bilansowania iZarządza-
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 iŚrodowiska zdnia 2 marca 2021 r. wsprawie 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
wczasie trwania szczytów obciążenia. Obecnie, wraz zrosnącą pene-
tracją systemów energetycznych przez moce zainstalowane wniestero-
walnych źródłach energii, takich jak wiatr isłońce, proponowana jest
następująca taksonomia
13
:
1. Źródła niesterowalne, które oszczędzają paliwo. Wpolskich wa-
runkach należą do nich pogodozależne odnawialne źródła energii
(OZE): energetyka wiatrowa oraz słoneczna, które generują czystą
energię, jednak wilościach zależnych od pogody oraz pory dnia.
2. Elastyczna podstawa, czyli sterowalne źródła generujące beze-
misyjną energię niezależnie od pogody, wspierające wten sposób
niesterowalne, odnawialne źródła energii.
3. Bilansujące źródła bardzo elastyczne stosowane wokresach nie-
doboru, wktórych generacja energii jest ograniczona ze wzglę-
du na zasoby stosowanego paliwa (np. pozyskiwany wsposób
zrównoważony biometan) lub inne uwarunkowania związane
zich dostępnością (np. skończony zapas energii wmagazynach
lub elektrowniach szczytowo-pompowych). Wograniczonym 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 zwarunków udanej transformacji energetycznej. Powodując zjed-
nej strony jej mniejszy koszt, zwłaszcza wobszarach oograniczonych
zasobach energii odnawialnej
14, 15, 16
, zdrugiej strony sprawia, że nie ma
jej niedoborów podczas Dunkelflaute, czyli trwających ponad dwadzie-
ścia cztery godziny okresach, kiedy jednocześnie nie wieje wiatr inie
świeci słońce. Miesięczną liczbę godzin występowania tego zjawiska dla
wybranych krajów europejskich przedstawiono na rysunku 3, dane za-
czerpnięto zENTSO-E Transparency Platform 17. Miesiąc ma średnio ok.
730 godzin, awmiesiącach jesienno-zimowych wPolsce 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 zpunktu widzenia
stałości dostaw energii elektrycznej.
Kolejnym warunkiem jest niezależność od importu energii elek-
trycznej zzagranicy, wraz zrosnącym wcałej Unii Europejskiej udzia-
łem niesterowalnych OZE wsystemie, 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-
ku4 zobrazowano współczynnik korelacji generacji energii elektrycznej
zwiatru isłońca wkrajach europejskich na tle całego obszaru, tzn. im
bardziej na nim czerwono, tym bardziej źródła odnawialne wdanym
kraju pracują tak samo jak wcałej Europie; wybrano kraje oponad 1 GW
mocy zainstalowanej wanalizowanym 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. Zkolei rysunek 5 prezentuje
współczynniki korelacji pomiędzy europejską generacją energii elek-
trycznej ze słońca iwiatru dla każdej godziny roku, dane zaczerpnię-
to zENTSO-E Transparency Platform 18. Zzaprezentowanych danych
18 Ibidem.
Rys. 3. Miesięczne ponaddobowe okresy jednoczesnej ciszy ibraku słońca wwybranych
krajach europejskich w2019 r.
32
widać, że zjawiska pogodowe zachowują się wsposób losowy: występują
zarówno okresy, kiedy energii jest wnadmiarze (jednoczesna generacja
zwiatru isłońca), jak itakie, kiedy jej brakuje (jednoczesny brak wiatru
isłońca 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) isłońca (po prawej) danego kraju zcałym prezentowanym obszarem, 2019 r.
Rys. 5. Godzinowe współczynniki korela-
cji Pearsona pomiędzy produkcją energii
zwiatru isłońca na terenie Unii Euro-
pejskiej iWielkiej Brytanii wsystemach
omocy 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 ipodaży na terenie europejskich regionów, bez wzglę-
du na granice państwowe, co do zasady bowiem optymalne obszarowe
systemy energetyczne nie muszą się pokrywać ztymi 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 wsystemie elektroenergetycznym, sytuację taką
zaprezentowano na r ysunku 6, dane zaczerpnięto zENTSO-E Transparen-
cy Platform
19
. Oczywiście osobną kwestią pozostaje, które źródło zeroemi-
syjne powinno ustępować któremu ico ma decydować opierwszeństwie
pracy wsystemie: 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
1lutego2020r.
34
przeprowadzone wsposób sprawiedliwy, tak by nikomu nie zabrakło
energii elektrycznej wgniazdku zpowodu wysokich kosztów. Warun-
kiem trzecim jest taka optymalizacja miksu wytwórczego, by pokryć po
-
trzeby energetyczne Polaków wkażdej godzinie roku. Zpomocą wtakiej
optymalizacji przychodzą metody obliczeniowe stosowane m.in wfizyce
reaktorowej czy planowaniu radioterapii.
Wobliczeniach prezentowanych wtym artykule zastosowano me-
todę Monte Carlo, która pozwoliła losowo określić sto tysięcy scenariu-
szy przyszłego polskiego miksu energetycznego, anastępnie wybrać
spośród nich taki, który zapewnia pokrycie zapotrzebowania na ener-
gię elektryczną, jednocześnie minimalizując ilość marnowanej energii
ikonieczne okresy curtailmentu, czyli ograniczenia produkcji energii
zOZE. Na rysunku 7 zaprezentowano, jak niedobory energii zmniejszają
Rys. 7. Zmniejszanie godzinowych niedoborów energii elektrycznej dla różnych jej zero-
emisyjnych źródeł wfunkcji mocy zainstalowanej
35
się wmiarę budowy nowych źródeł wytwórczych wtechnologiach nisko-
emisyjnych. Jak widać, jeśli oparlibyśmy miks energetyczny wyłącznie
opogodozależne OZE, zabraknie energii elektrycznej. Zdrugiej jednak
strony budowa fotowoltaiki iwiatru lądowego jest szybsza niż atomu
(choć ogromnym wyzwaniem jest restrukturyzacja systemu przesyłu
idystrybucji 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 iatomu. Ich porównanie zaprezentowano na rysunku 8. Oba
wsparte są 15 GW instalacji opalanych biometanem, które pracowałyby
jedynie jako źródło szczytowe, wobu założono także ograniczony ikrót-
kotrwały DSR. Porównanie mocy zainstalowanej wróżnych źródłach
energii wobu 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
winfrastrukturę do przesyłu idystrybucji.
Na rysunkach 9–12 zaprezentowano wskali godzinowej wyniki sy-
mulacji funkcjonowania obu przedstawionych powyżej miksów zeroemi-
syjnych dla pierwszego tygodnia maja ipierwszego tygodnia stycznia
losowego roku. Przyjęto, za prognozami przedstawionymi wcześniej, że
Rys. 8. Porównanie miksów zeroemisyjnych tylko OZE (po lewej) oraz OZE+atom
(po prawej) wwarunkach polskich w2050 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 wumownym roku 2049 wyniesie 250TWh.
Obliczenia wskazują, że pomimo niemal dwukrotnie większej mocy za-
instalowanej wmodelu 100% OZE, wstyczniu występują zpowodu nie-
korzystnych warunków pogodowych ponaddwunastogodzinne niedobory
energii. Zkolei iwstyczniu, iwmaju znaczna część energii ulega zmarno-
waniu, amagazyny energii wobu tych sytuacjach mogą pomóc wbardzo
ograniczonym zakresie. Wpraktyce 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
, w2049 r. na
terenie całej Unii Europejskiej będzie zainstalowane ok. 50–450 GWh
bateryjnych magazynów energii. Skalując wartość środkową zprzedzia-
łu przez udział Polski wunijnej produkcji energii elektrycznej idodając
potencjał budowy wPolsce nowych elektrowni szczytowo-pompowych,
można bezpiecznie przyjąć, że w2049 r. na terenie naszego kraju mogą
być zainstalowane magazyny energii ołącznej mocy ok. 7 GW ipojemno-
ści 20 GWh, wpostaci bateryjnych magazynów energii oraz elektrowni
szczytowo-pompowych.
Wprezentowanych przypadkach widać, że wmiksie łączącym OZE
iatom wtym samym okresie brak jest niedoborów oraz zużywane jest
mniej biometanu do bilansowania szczytów zapotrzebowania imoże
on być wykorzystany winnych sektorach gospodarki, np. przemyśle
chemicznym, tak jak przewidziano m.in. w„Wodorowej Mapie Drogowej
UE”
21
. Wmiksie tym marnuje się również znacznie mniej energii, która
nie może być skutecznie zagospodarowana wsytuacji, kiedy jej produk-
cja znacznie przewyższa potencjalne zużycie. Jej część zapewne będzie
mogła być przeznaczona na produkcję wodoru ipaliw syntetycznych,
nie istnieje jednak obecnie infrastruktura pozwalająca nie tylko na jego
masową produkcję, ale również na przesył iwykorzystanie 22, dodatkowo
trudno sobie wpraktyce wyobrazić włączanie iwyłączanie instalacji
przemysłowych, których CAPEX (nakłady inwestycyjne) przewyższa
OPEX (koszt utrzymania urządzenia wruchu)
23
, na życzenie. Wodór
20 Impact assessment report accompanying the document: Proposal for aRegulation
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 wprzyszłości częścią zeroemisyjnej układanki
wniektórych sektorach gospodarki obok atomu iOZE, sam wsobie nie
stanowi jednak rozwiązania bolączek transformacji energetycznej
24
.
Komentując wyniki porównawczego modelowania obu systemów,
należy na koniec zauważyć, że model 100% OZE jest wpolskich 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 woptymistycznych 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 wba-
senie Morza Bałtyckiego, Polskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej, raport,
wrzesień 2020.
26 P. Czyżak, M. Sikorski, A. Wrona, Co po węglu? Potencjał OZE wPolsce, 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 wPolsce zkrajowym 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 wobliczeniach 20 GWh.
Byłaby to ilość odpowiadająca ok. 1/3 całkowitej, maksymalnej progno-
zowanej ich pojemności na terenie Unii Europejskiej w2049 r.,
28
co
wpraktyce 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 wEuropie mają, oprócz Norwegii zniesłychanie
korzystnymi warunkami umożliwiającymi korzystanie zhydroenerge-
tyki, te kraje, które wdużej mierze oparły swoją energetykę na atomie:
Francja, która w2019 r. czerpała ponad 70% energii elektrycznej ztego
28 Impact assessment report accompanying the document: Proposal for aRegulation
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% iBelgia – 47%.
30
Jednocześnie
widać, że państwa zdużym udziałem pogodozależnych OZE: Niemcy
(33%) iDania (67%)
31
, które zapewniają pozostałą część energii dzięki
paliwom kopalnym
32
(awpierwszym wypadku stopniowo rezygnując
zenergii jądrowej) pomimo redukcji emisyjności wostatnich latach, nie
mogą się pochwalić równie dobrym wynikiem. Uwagę zwraca fakt, że
większej od pierwszego ztych 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
zENTSO-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
w2019 r. oraz przewidywana emisyjność polskiego miksu OZE+atom wroku 2049
europejskich wujęciu godzinowym za rok 2019, znałożonym propono-
wanym polskim miksem niskoemisyjnym umownie określony na rok
2049, łączącym odnawialne źródła energii ienergię jądrową. Energe-
tyka taka byłaby najczystsza wEuropie, jednocześnie zapewniając, że
wwyniku transformacji energetycznej nikomu nie zabraknie energii
elektrycznej, czy to wwyniku braku zpowodu pogody, czy to zpowodu
nieprzewidywalnej ceny, zbyt wysokiej dla odbiorcy końcowego. Była-
by również, zpowodu uniezależnienia od paliw kopalnych, odporna na
światowe zawirowania gospodarcze ipolityczne.
Odejście od paliw kopalnych jest koniecznością zarówno ze wzglę-
du na widmo katastrofy klimatycznej, jak irosnące uzależnienie Polski
od ich importu. Jednocześnie cywilizacyjnym wyzwaniem jest takie
przeprowadzenie transformacji energetycznej, by zapewnić stabilne
ipewne dostawy energii elektrycznej wrozsądnych cenach. Wpolskich
warunkach musi być oparta na odnawialnych źródłach energii idużych,
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 wsposób zrównoważony biometan. Wy-
padnięcie zpuli rozwiązań któregokolwiek zelementów układanki
spowoduje fiasko transformacji, którego skutkiem będą braki energii
elektrycznej ijej galopujące ceny.
43
Bibliografia
Akty prawne iinne
Porozumienie paryskie do Ramowej konwencji Narodów Zjednoczonych wsprawie
zmian klimatu, sporządzonej wNowy m Jorku dnia 9 maja 1992 r., przyjęte wPa-
ryżu dnia 12 grudnia 2015 r. (Dz.U. z2017 r. poz. 36).
Obwieszczenie Ministra Klimatu iŚrodowiska zdnia 2 marca 2021 r. wsprawie 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
ipochłaniania gazów cieplarnianych wPolsce dla lat 1988–2020, Ministerstwo
Klimatu iŚrodowiska, 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 wPolsce, 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 achallenge 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 Oce of the European
Union, Luxembourg 2019.
Impact assessment report accompanying the document: Proposal for aRegulation 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 wwojewództwie pomorskim, „Woda – Środowisko – Obszary
Wiejskie” 2018, t. 18, z. 1.
Life Cycle Assesment for Vattenfall’s electricity generation including acase 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 iUE do roku 2050, Krajowy Ośrodek Bilansowania iZarządzania
Emisjami – Insty tut Ochrony Środowiska – Pań stwowy Instytut Badawczy, 2022.
Technologies et recherche pour l’ecacite energetique modelisation, environment et ba-
timents, EdF, Moret-sur-Loing 2022.
Wizja dla Bałtyku. Wizja dla Polski. Rozwój morskiej energetyki wiatrowej wbasenie
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 wdekarbonizacji 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 oprzewidywalnej cenie, wymaga wykorzystania peł-
nego spektrum źródeł niskoemisyjnych: energetyki jądrowej, wiatro-
wej, słonecznej oraz mocy welektrowniach biometanowych. Artykuł
przedstawia wyniki modelowania matematycznego zwykorzystaniem
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 asuccessful energy transformation, which will enable
acomplete departure from fossil fuels while ensuring energy security,
also understood as the certainty of energy supply at apredictable 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.