Wiatr czy EJ
1
Czy w Polsce wiatr wystarczy zamiast elektrowni atomowych?
W zwi
ą
zku z ogłoszeniem przez rz
ą
d projektu Polityki Energetycznej Polski do 2030 roku
wykazuj
ą
cego potrzeb
ę
wprowadzenia energetyki j
ą
drowej, pojawiło si
ę
znów w
ś
ród
działaczy antynuklearnych hasło „Wiatraki zamiast atomu”. Twierdzi si
ę
,
ż
e „Du
ń
czykom
niepotrzebna jest energia j
ą
drowa, a mimo to maj
ą
zapewnione bezpiecze
ń
stwo energetyczne!”
Greenpeace twierdzi nawet,
ż
e „„Energia j
ą
drowa nie jest konkurencyjna w stosunku do energii
wiatrowej. ...przy takim samym poziomie inwestycji wiatr pozwala uzyska
ć
2,3 razy wi
ę
cej energii
ni
ż
reaktor j
ą
drowy
1
Czy to prawda? Przyjrzyjmy si
ę
faktom.
Sprawa zasługuje na rozwa
ż
enie, bo w gr
ę
wchodzi wysoka stawka – niezawodno
ść
dostaw
energii elektrycznej i jej niska cena warunkuj
ą
dobrobyt gospodarczy. Je
ś
li wybierzemy strategi
ę
energetyczn
ą
, która spowoduje utrat
ę
stabilno
ś
ci sieci i du
ż
y wzrost kosztów energii elektrycznej,
to nie tylko o rozwoju, ale nawet o utrzymaniu obecnej sytuacji nie ma co marzy
ć
. Tymczasem
cz
ę
ste zmiany siły wiatru – proponowanego nam jako najlepsze
ź
ródło energii - powoduj
ą
niestabilno
ść
mocy wiatraków, a to skutkuje niskim współczynnikiem wykorzystania ich mocy,
wysokimi kosztami wytwarzania energii i trudno
ś
ciami w zaspokojeniu potrzeb odbiorców.
Przykład Danii, podawanej jako wzór kraju skutecznie rozwijaj
ą
cego energetyk
ę
wiatrow
ą
, dobrze
ilustruje problemy, jakie czekaj
ą
nas w przypadku powa
ż
niejszego udziału elektrowni wiatrowej w
systemie wytwarzania energii elektrycznej.
Według powszechnej opinii, prawie 20% zapotrzebowania Danii na energi
ę
elektryczn
ą
pokrywaj
ą
turbiny wiatrowe, a przemysł produkcji turbin kwitnie. Informacje te jednak
przedstawiaj
ą
tylko cz
ęść
obrazu, a pomijaj
ą
spraw
ę
kosztów, dyspozycyjno
ś
ci,
ś
redniego
rocznego wykorzystania mocy zainstalowanej i trudno
ś
ci eksploatacyjnych. Przemilczaj
ą
istnienie
pot
ęż
nej sieci energetycznej w krajach skandynawskich i w Niemczech, pozwalaj
ą
cej
kompensowa
ć
falowanie dostaw energii wiatru. Przede wszystkim za
ś
nie wspomina si
ę
,
ż
e wiatr
jest zmienny, niepewny i nieprzewidywalny, podczas gdy odbiorcy energii elektrycznej potrzebuj
ą
dostaw energii dostarczanej niezawodnie, ci
ą
gle i tanio.
Problem okresowych zaników wiatru
Zmienno
ść
wiatru jest wr
ę
cz przysłowiowa. Wida
ć
j
ą
te
ż
wyra
ź
nie na wykresach zmienno
ś
ci siły
wiatru w ci
ą
gu roku
2
. Przy nominalnej mocy wiatraka np. 2 MW w praktyce daje on moc od 2 MW
do zera –
ś
rednio 0,4 MW, je
ś
li znajduje si
ę
w miejscowo
ś
ci o dobrych warunkach wiatrowych.
Ale nawet na t
ę
moc
ś
redni
ą
nie mo
ż
na liczy
ć
. S
ą
bowiem okresy, gdy cały system wiatrowy nie
dostarcza wcale energii elektrycznej. Tak było np. w sierpniu 2002 r. gdy przez tydzie
ń
moc
dostarcza przez elektrownie
wiatrowe była bliska zeru
(rys. 1 ). Ł
ą
cznie w 2002
roku było w Zachodniej
Danii 52 dni, gdy wiatr
dostarczał mniej ni
ż
1 %
zapotrzebowania. Tak wi
ę
c
moc systemu
energetycznego musi by
ć
wystarczaj
ą
ca dla pokrycia
potrzeb odbiorców
niezale
ż
nie od mocy
wiatraków
2
.
Rys. 1 Brak energii wiatru
w okresie słabych wiatrów
w Danii zachodniej.
1
Energia j
ą
drowa, Mit i Rzeczywisto
ść
, str 91, Heinrich Boll Stiftung, Warszawa, 2006.
2
Sharman, H. Why wind works for Denmark?
Civil Engineering 158 May 2005. Pages 66–72
Zapotrzebowanie i moc wiatru, Dania zach. 11-17.08.2002
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0
9
18
27
36
45
54
63
72
81
90
99 10
8
11
7
12
6
13
5
14
4
15
3
16
2
godziny
M
o
c
,
M
W
zapotrzebowanie
Moc wiatru
Wiatr czy EJ
2
Wg niemieckiej firmy EON, w której w ko
ń
cu 2005 r. pracowały wiatraki o ł
ą
cznej mocy
szczytowej 7,600 MW udział energii wiatrowej w pokryciu dziennego zapotrzebowania
szczytowego sieci energetycznej waha si
ę
od 0.1% do 32%. Do
ś
wiadczenie wykazało,
ż
e gdy
zapotrzebowanie energii elektrycznej było wysokie wskutek mrozów zimowych czy upałów
letnich, elektrownie wiatrowe dawały minimalny wkład w pokrycie tego zapotrzebowania
3
.
W 2004 roku przeprowadzono w Niemczech dwie du
ż
e prace studialne, które stwierdziły,
ż
e
wskutek niskiej dyspozycyjno
ś
ci wiatraków wzgl
ę
dne wykorzystanie ich mocy do pokrycia potrzeb
szczytowych maleje. Przewiduje si
ę
,
ż
e w 2020 r. przy planowanej mocy zainstalowanej w
wiatrakach wynosz
ą
cej ponad 48,000 MW
4
, mo
ż
na b
ę
dzie zast
ą
pi
ć
nimi tylko 2,000 MW
tradycyjnych
ź
ródeł energii”(EON raport 2005
5
).
A jakie s
ą
mo
ż
liwo
ś
ci wyrównania chwilowych spadków mocy wiatraków?
Szybkie zmiany pr
ę
dko
ś
ci wiatru
Zmiany siły wiatru zachodz
ą
zbyt szybko, by dało si
ę
je skompensowa
ć
wł
ą
czaj
ą
c lub wył
ą
czaj
ą
c
elektrownie w
ę
glowe. Przyznaje to nawet Greenpeace
6
, który gor
ą
co popiera wprowadzanie
wiatraków. Jednak
ż
e do
ś
wiadczenie wykazało,
ż
e nie tylko elektrownie w
ę
glowe, ale i znacznie
bardziej od nich elastyczne elektrownie gazowe nie daj
ą
si
ę
uruchomi
ć
dostatecznie szybko.
Wzrost pr
ę
dko
ś
ci wiatru od 9 do 11.5 metrów na sekund
ę
w morskiej farmie wiatrowej Homs Rev
mo
ż
e spowodowa
ć
podwojenie jej mocy z 80 do 160 MW w ci
ą
gu kilku minut
7
.
Rys. 2 Gwałtowny spadek mocy
wiatraków – przykład jeden z wielu.
Przykładów takich gwałtownych zmian
jest wiele. Np. firma EON pokazała w
swym raporcie, jak w wigili
ę
2004 r. o
9.15 moc wiatraków osi
ą
gn
ę
ła
maksimum roczne równe 6,024 MW, a
nast
ę
pnie spadła poni
ż
ej 2,000 MW w
ci
ą
gu zaledwie 10 godzin, co stanowiło
ró
ż
nic
ę
ponad 4,000 MW. W drugim
dniu
ś
wi
ą
t moc wiatru w sieci E.ON
spadła jeszcze bardziej - poni
ż
ej 40
MW."
8
Te zmiany mocy wiatraków
musiały wyrówna
ć
elektrownie systemowe opalane gazem lub w
ę
glem, albo – import energii z
Norwegii (hydroelektrownie) i Szwecji (elektrownie j
ą
drowe).
Mo
ż
liwo
ś
ci przewidywania zmian siły wiatru
Do
ś
wiadczenie du
ń
skie wskazuje,
ż
e przewidywanie zmian pr
ę
dko
ś
ci wiatru jest zbyt mało
trafne, by na tej podstawie dało si
ę
planowa
ć
uruchomienie lub wył
ą
czenie elektrowni
9
. W
Niemczech wiod
ą
ca firma E.ON Netz wykorzystuje skomplikowany system oparty na danych
Niemieckiej Słu
ż
by Meteorologicznej, ale wyniki nie s
ą
lepsze ni
ż
w Danii. Jak wszystkie
prognozy pogody, prognoza pr
ę
dko
ś
ci wiatru jest tylko cz
ęś
ciowo trafna.
W 2003 r.
ś
redni bł
ą
d ujemny prognozowania w rejonie obsługiwanym przez E.ON wynosił - 370
MW, a
ś
redni bł
ą
d dodatni + 477 MW. Jednak
ż
e podczas poszczególnych godzin odchylenia były
3
E_ON Netz Wind Report 2004 [AWEO_org].htm
4
dena grid study
5
www.eon-energie.de/bestellsystem/frameset_eng.php?choosenBu=eonenergie&choosenId=1725
6
Greenpeace- Energia j
ą
drowa – mit a rzeczywisto
ść
, s.47, Heirich Boll Stiftung, Warszawa, 2006
7
Eltra, 2005: Annual Report 2004. (In English)
8
www.eon-energie.de/bestellsystem/frameset_eng.php?choosenBu=eonenergie&choosenId=1725
9
Sharman, H. Why wind works for Denmark?
Civil Engineering 158 May 2005. Pages 66–72
Moc wiatraków, Dania zachodnia, 18-21.11.2002
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
43
46
50
54
58
62
66
70
godziny
M
o
c
(
M
W
)
Wiatr czy EJ
3
du
ż
o wi
ę
ksze i si
ę
gały w 2004 roku –2,532 MW, +3,999 MW. Bł
ę
dy te były równe połowie
zainstalowanej mocy szczytowej wiatraków
10
.
Operator sieci przesyłowej musi wyrówna
ć
ró
ż
nice mi
ę
dzy moc
ą
przewidywan
ą
a rzeczywi
ś
cie
generowan
ą
przez wiatr wykorzystuj
ą
c zakres regulacji i moc rezerwow
ą
.
Decyduj
ą
ce znaczenie dla okre
ś
lenia zapotrzebowania na moc rezerwow
ą
maj
ą
c
ą
zrównowa
ż
y
ć
wahania siły wiatru jest oczekiwane maksymalne odchylenie prognozy, a nie
ś
redni bł
ą
d
prognozy. Jest tak dlatego,
ż
e nawet je
ś
li moc dostarczana do sieci jest mniejsza od
prognozowanej cho
ć
by przez kilka dni w roku, to operator musi by
ć
przygotowany na t
ę
ewentualno
ść
i mie
ć
dostateczny zapas mocy dla zapewnienia niezawodnego zasilania
odbiorców.
Konieczne jest wi
ę
c utrzymywanie w systemie rezerwy wiruj
ą
cej, to jest elektrowni pracuj
ą
cych
na biegu luzem lub na malej mocy. Niestety, utrzymywanie elektrowni w rezerwie wiruj
ą
cej
oznacza,
ż
e pracuj
ą
one bardzo daleko od swych parametrów optymalnych (co skutkuje
wzrostem kosztów wytwarzania energii oraz emisji gazów i pyłów) wi
ę
c i korzy
ś
ci ekologiczne, do
jakich d
ąż
ymy buduj
ą
c wiatraki, w du
ż
ej mierze znikaj
ą
przy rozpatrywaniu ł
ą
czenia systemu
wiatraków i elektrowni rezerwowych. Natomiast wysokie koszty inwestycyjne na budow
ę
wiatraków i koszty inwestycyjne na niezb
ę
dne dla ich rezerwowania elektrownie systemowe -
pozostaj
ą
.
A co zrobi
ć
z nadmiarem produkowanej przez wiatraki energii elektrycznej?
Ponad 70% tej energii nie jest przydatne na potrzeby odbiorców krajowych. Dlatego chocia
ż
produkcja energii wiatrowej w Danii odpowiada wielko
ś
ci 20% jej potrzeb, to w rzeczywisto
ś
ci
wiatr pokrywa tylko około 6% zapotrzebowania odbiorców du
ń
skich. Reszt
ę
energii wiatrowej
trzeba usun
ąć
poza granice du
ń
skiej sieci energetycznej
11.
W 2004 r w Danii jako cało
ś
ci eksport
stanowił 70.5% ogólnej generacji elektryczno
ś
ci wiatrowej i była ona sprzedawana ze strat
ą
12
Na szcz
ęś
cie Dania jest poł
ą
czona pot
ęż
nym mostem energetycznym o przepustowo
ś
ci 5 GW z
krajami skandynawskimi i z Niemcami
13
.Szczególnie wa
ż
ne dla eksportu energii wiatrowej jest
poł
ą
czenie ze Skandynawi
ą
, bo do kompensacji waha
ń
mocy turbin wiatrowych najlepiej nadaj
ą
si
ę
hydroelektrownie. Rozruch elektrowni opalanych paliwami organicznymi nast
ę
puje zbyt wolno
by pokry
ć
ubytek mocy powodowany nagłym spadkiem pr
ę
dko
ś
ci wiatru.
Norwegia czerpie sw
ą
energi
ę
elektryczn
ą
niemal wył
ą
cznie z hydroelektrowni, a Szwecja z
elektrowni wodnych i j
ą
drowych. Ł
ą
czna produkcja energii elektrycznej z samych hydroelektrowni
w tych krajach wynosi 178 TWh, a z j
ą
drowych w Szwecji – 60 TWh. Dania ma wiatraki o ł
ą
cznej
mocy 3 GW, które rocznie produkuj
ą
około 10 TWh. Jest to mała cz
ęść
, około 5,6% energii
produkowanej w hydroelektrowniach Szwecji i Norwegii. Kraje te mog
ą
wi
ę
c przyj
ąć
do swej sieci
chwilowy nadmiar energii otrzymywanej z elektrowni wiatrowych, zmniejszaj
ą
c moc
hydroelektrowni albo pompuj
ą
c wod
ę
do zbiorników górnych by odzyska
ć
energi
ę
, gdy b
ę
dzie
ona potrzebna. Ale trzeba za to płaci
ć
.
Zamiast z eksportu elektryczno
ś
ci mie
ć
zysk, Dania sprzedaje j
ą
poni
ż
ej kosztów własnych. W
2003 suma otrzymana przez rz
ą
d ze sprzeda
ż
y tej energii za granic
ę
była o miliard DKK, to jest o
500 milionów PLN MNIEJSZA ni
ż
opłaty przekazane przez rz
ą
d producentom energii wiatrowej
14.
Innymi słowy, du
ń
ski obywatel płaci Szwecji i Norwegii za przywilej eksploatacji farm wiatrowych
około 500 mln. PLN. Jak na kraj licz
ą
cy tylko 5,4 mln mieszka
ń
ców, jest to wydatek znacz
ą
cy. A
jak zobaczymy, odbija si
ę
on te
ż
na cenie energii elektrycznej płaconej przez odbiorców
10
www.eon-energie.de/bestellsystem/frameset_eng.php?choosenBu=eonenergie&choosenId=405;
11
Sharman, H., 2004: “Electrolysis for Energy Storage & Grid Balancing in West Denmark.” Work Group
Report prepared for Energistyrelsen [Danish Energy Authority], August.
12
Vestergaard, F., 2005: “Bistand til Tyskland.” “[Aid for Germany].” Weekend Avisen, 4 th November.
13
Mason V. C. Wind power in Denmark, 2006. (March 2007) ©
http://www.countryguardian.net/vmason.htm
14
Vestergaard, F., 2005: “Bistand til Tyskland.” “[Aid for Germany].” Weekend Avisen, 4 th November
.
Wiatr czy EJ
4
indywidualnych. Wynosi ona w Danii 0.8 PLN/kWh, co stanowi jedn
ą
z najwy
ż
szych stawek
płaconych w Europie
15
.
Czy wiatraki s
ą
małe i tanie?
W Danii
16
, wolnostoj
ą
ca turbina wiatrowa o mocy 2 MW mo
ż
e wytwarza
ć
energi
ę
elektryczn
ą
po
cenie 0.49 DKK/kWh (0.25 PLN/kWh), a wi
ę
c znacznie wy
ż
szej ni
ż
ś
rednia cena dla Unii
Europejskiej, a ponad 2 razy wy
ż
szej ni
ż
w przypadku elektrowni j
ą
drowych.
Wg firmy Vattenfall
17
, produkuj
ą
cej energi
ę
elektryczn
ą
w krajach skandynawskich, w Niemczech
i w Polsce z elektrowni wiatrowych, wodnych, w
ę
glowych i j
ą
drowych, koszt produkcji 1 kWh
liczony w eurocentach dla nowych elektrowni oceniano jak pokazuje tablica 1
Tablica 1 Koszty wytwarzania energii elektrycznej w nowych elektrowniach wg firmy
Vattenfall (€c/kWh)
Elektrownie
J
ą
drowe
Hydro
elektrownie
Elektrownie
w
ę
glowe
kondensacyjne
Gaz ziemny
w cyklu
skojarzonym
Biopaliwa w
cyklu
skojarzonym
Energia
wiatrowa
3,7-4,4
4,4-6,6
4,9-5,6
5,6-6,5
6,0-6,6
7,3-9,1
Dane publikowane dla Unii Europejskiej potwierdzaj
ą
wysokie koszty energii wiatrowej. Z rysunku
3 wida
ć
,
ż
e najwy
ż
sze ceny dla odbiorców indywidualnych wyst
ę
powały w dniu 1.1.2007 w Danii i
we Włoszech
18
, w a wi
ę
c w dwóch krajach Unii które programowo wyrzekły si
ę
energii j
ą
drowej.
Ceny elektrycznosci UE 2007, odbiorcy indyw.
0
5
10
15
20
25
30
Li
t
R
O
S
lv
e
C
Z
Fi
n
P
L
Fr
a
E
U
-2
7
N
or
N
ie
m
H
ol
D
an
E
u
ro
/1
0
0
k
W
VAT
podatki
podst
Rys. 3 Koszty energii elektrycznej dla odbiorców indywidualnych w krajach Unii
Europejskiej w dniu 1.1.2007. dla typowego odbiorcy zu
ż
ywaj
ą
cego rocznie 3500 kWh. (dane
zaczerpni
ę
to z Eurostatu
19
15
Wind power in Denmark, 2006. Dr V.C. Mason (March 2007 )
http://www.countryguardian.net/vmason.htm
16
Sharman, H., 2005: “Why wind power works for Denmark.” Proc. of ICE. Civil Engineering, 158, 66-72
.
17
Vattenfall, Anual Report 2006, p.19
18
Electricity prices for EU households and industrial consumers on 1 January 2007 Statistics in focus,
ENVIRONMENT AND ENERGY 80/2007 Energy.
19
Jw.
Wiatr czy EJ
5
Tak wysokie koszty energii wiatrowej, której składnik eksploatacyjny jest niewielki, powodowane
s
ą
ogromnym nakładem materiałów i pracy potrzebnej do zbudowania wiatraków i zwi
ą
zanej z
nimi infrastruktury, a nast
ę
pnie z nisk
ą
ich dyspozycyjno
ś
ci
ą
. W przypadku Danii uderza ogromny
wkład „innych podatków”, po
ś
wi
ę
canych na wspieranie energii wiatrowej i jej eksportu.
Czemu na wiatraki potrzeba tyle materiału? Obrazy pokazywane przez przemysł wiatrowy
pokazuj
ą
smukłe wie
ż
e l
ś
ni
ą
ce jasno na tle krajobrazu lub prze
ś
wituj
ą
ce w odległych mgłach,
pi
ę
knie otoczone białymi obłokami. Ale wie
ż
a o wysoko
ś
ci 100 m, na której znajduje si
ę
turbina o
wielko
ś
ci autobusu i trzy 50-metrowe łopaty wirnika tn
ą
ce powietrze z pr
ę
dko
ś
ci
ą
ponad 150
km/h wymagaj
ą
na pocz
ą
tek du
ż
ych i solidnych fundamentów. W przypadku wiatraka o mocy 1.5
MW waga turbiny wynosi ponad 56 ton, zestaw łopatek wirnika wa
ż
y ponad 35 ton, a cała wie
ż
a
ponad 160 ton
20
. Wg danych ameryka
ń
skich, podstaw
ę
ka
ż
dej 100 metrowej wie
ż
y tworzy
o
ś
miok
ą
t o
ś
rednicy 13 m który wypełnia 12 ton stali zbrojeniowej i 180 m
3
betonu. Fundamenty
farmy Buffalo Mountain w stanie Tennessee maj
ą
9 m gł
ę
boko
ś
ci i zawieraj
ą
3500 m
sze
ś
ciennych betonu. A pami
ę
tajmy,
ż
e produkcja cementu jest jednym z powa
ż
nych
ź
ródeł
emisji CO
2
.
21
.
Na tle tych danych o rzekomo lekkich i małych elektrowniach wiatrowych łatwiej b
ę
dzie
czytelnikowi pogodzi
ć
si
ę
z obiektywnymi porównaniami charakterystyk elektrowni wiatrowych i
j
ą
drowych przytoczonymi poni
ż
ej na podstawie studiów przeprowadzonych w Instytucie
Racjonalnego U
ż
ytkowania Energii na Uniwersytecie w Stuttgarcie w Niemczech
22
i w
Politechnice w Szczecinie
23
Do porówna
ń
zespołu Politechniki w Szczecinie przyj
ę
to,
ż
e elektrownia j
ą
drowa pracuje przy
współczynniku wykorzystania mocy równym 0,88 co daje 7700 godzin pracy na pełnej mocy
rocznie, a w elektrowniach wiatrowych zainstalowane s
ą
wiatraki o mocy szczytowej 2.5 MWe, o
wysoko
ś
ci 60 m i
ś
rednicy
ś
migła 80 m, pracuj
ą
ce ze współczynnikiem wykorzystania mocy 0,34
na l
ą
dzie (co daje 3000 h rocznie) a 0,45 na morzu (4000 h rocznie). S
ą
to zało
ż
enia bardzo
korzystne dla wiatraków, osi
ą
galne przy bardzo dobrych warunkach wiatrowych w Danii
zachodniej, ale z pewno
ś
ci
ą
nieosi
ą
galne w Polsce, gdzie realne wykorzystanie mocy mo
ż
e
si
ę
ga
ć
0,16.
Jako wielko
ść
odniesienia przyj
ę
to całkowit
ą
ilo
ść
energii wytworzonej w ci
ą
gu
ż
ycia
elektrowni, ocenianego na 40 lat dla elektrowni j
ą
drowej i 20 lat dla elektrowni wiatrowej. Po
przeliczeniu na jednostk
ę
energii elektrycznej ˛charakterystyczne wska
ź
niki dla obu typów
elektrowni okre
ś
lone przez Politechnik
ę
w Szczecinie przedstawiaj
ą
si
ę
nast
ę
puj
ą
co
24:
Zapotrzebowanie powierzchni jest ponad 28 razy wi
ę
ksze dla elektrowni wiatrowej.
Emisja CO
2
przy uwzgl
ę
dnieniu całego cyklu budowy i likwidacji elektrowni jest dwukrotnie
wi
ę
ksza dla energii wiatrowej.
Zapotrzebowanie materiałowe odniesione do całkowitej ilo
ś
ci energii wytworzonej w trakcie
cyklu
ż
ycia w elektrowni jest ponad dwukrotnie MNIEJSZE dla elektrowni j
ą
drowej! Zaskakuj
ą
cy
wynik: cho
ć
uwa
ż
a si
ę
,
ż
e elektrownia j
ą
drow
ą
jest „ogromna i ci
ęż
ka” potrzebuje ona na
jednostk
ę
wytworzonej energii elektrycznej niecał
ą
połow
ę
masy materiałów zu
ż
ywanych na
„lekkie” i „przyjazne
ś
rodowisku” elektrownie wiatrowe.
Stosunek całkowitej ilo
ś
ci energii wytworzonej w ci
ą
gu całego cyklu
ż
ycia elektrowni do
skumulowanych nakładów energetycznych poniesionych w fazie jej budowy jest 4,5 razy
20
http://www.aweo.org/ProblemWithWind.html
21
Eric Rosenbloom: A Problem With Wind Power, September 5, 2006
www.aweo.org/
22
T. Marheineke, W. Krewitt, J. Neubarth, R. Friedrich, A. Voß: Ganzheitliche Bilanzierung der Energie- und
Stoffströme von Energieversorgungstechniken, Universität Stuttgart, Institut für Energiewirtschaft und
Rationelle Energieanwendung Band 74, August 2000
23
J. Eliasz, A. Biwan: Analiza porównawcza siłowni j
ą
drowej z siłowni
ą
wiatrow
ą
– przykład praktycznego
zastosowania.“ Energetyka 2006” – Politechnika Wrocławska; 8 – 10 listopada 2006 r.
24
j.w.
Wiatr czy EJ
6
WI
Ę
KSZY dla elektrowni j
ą
drowej ni
ż
dla wiatrowej. Twierdzenie Greenpeace’u jakoby
elektrownie wiatrowe dawały 2,3 razy wi
ę
cej energii elektrycznej na jednostk
ę
nakładów
inwestycyjnych, jest wi
ę
c sprzeczne z bezstronnymi ocenami niemieckiego instytutu i polskiej
politechniki.
Zapotrzebowanie aluminium odniesione do całkowitej mocy zainstalowanej elektrowni jest 75
RAZY WI
Ę
KSZE dla elektrowni wiatrowej. Wynika to st
ą
d,
ż
e ka
ż
da z wielu siłowni wiatrowych
jest wyposa
ż
ona w turbogenerator oraz systemy sterowania i wyprowadzenia mocy, podczas gdy
w elektrowni j
ą
drowej pracuje tylko jeden taki system, chocia
ż
z rezerwowaniem, którego brakuje
w elektrowniach wiatrowych
25
. Takich porówna
ń
jest wi
ę
cej, a wszystkie podobnie niekorzystne
dla energii wiatru. Aluminium za
ś
warto zapami
ę
ta
ć
, bo z jego produkcj
ą
wi
ążą
si
ę
znaczne
emisje zanieczyszcze
ń
powietrza – przed laty w Polsce doprowadziły one do zamkni
ę
cia huty
aluminium Skawina. Jest to dobra ilustracja znaczenia emisji wyst
ę
puj
ą
cych jeszcze przed
rozpocz
ę
ciem pracy przez elektrowni
ę
wiatrow
ą
.
A jakie s
ą
nakłady inwestycyjne na elektrownie wiatrowe i elektrownie j
ą
drowe?.
Najpowa
ż
niejszym i uznanym mi
ę
dzynarodowo studium ekonomicznym kosztów dla ró
ż
nych
ź
ródeł energii jest praca OECD z 2005 roku
26.
. Dla energetyki j
ą
drowej koszty wg tego studium
wahaj
ą
si
ę
od 1100 do 2150 USD/kWe. Przyjmuj
ą
c jako reprezentatywne koszty najwy
ż
sze, to
jest 2150 USD/kWe, otrzymamy po przeliczeniu na euro koszty równe 1550 €/kW mocy
zainstalowanej.
Rys. 4. Jednostkowe
nakłady inwestycyjne na EJ,
USD/kWe mocy
zainstalowanej, bez
uwzgl
ę
dnienia
oprocentowania kapitału w
czasie budowy
27
.
Rys. 5 Nakłady na jednostk
ę
mocy zainstalowanej dla
elektrowni wiatrowych
(moc szczytowa) bez
oprocentowania
kapitału w czasie
budowy
28
Wg. danych OECD (rys.
5) koszty inwestycyjne
dla wiatraków s
ą
najni
ż
sze w Danii.
Według danych
du
ń
skich s
ą
one
jeszcze ni
ż
sze ni
ż
wg
OECD i wynosz
ą
25
T. Marheineke, W. Krewitt, J. Neubarth, R. Friedrich, A. Voß Ganzheitliche Bilanzierung der Energie- und
Stoffströme von Energieversorgungstechniken, Universität Stuttgart, Institut für Energiewirtschaft und
Rationelle Energieanwendung Band 74, August 2000
26
OECD Projected Costs of Generating Electricity, 2005 update
27
j.w.
28
j.w
Nakłady inw estycyj ne na el. w iatr. OECD 2005
0
500
1000
1500
2000
2500
USA
Aus
Bel
Cze
Dan
Gre
Hol
Nie
Prt
W ło
U
S
D
/k
W
e
Jednostkowe koszty inwestycyjne dla EJ, OECD 2005
0
500
1000
1500
2000
2500
Kan
USA
Cze
Fin
Fra
Nie
Hol
Szw
Jpn
Kor
Rum
U
S
D
/k
W
e
Wiatr czy EJ
7
obecnie 910 €/kW
29
(w Niemczech o około 30% wy
ż
sze)
.
Te dane du
ń
skie przejmiemy jako
najbardziej korzystne dla energii wiatrowej do dalszych porówna
ń
. Trzeba doda
ć
,
ż
e s
ą
to dane
dla farm wiatrowych na l
ą
dzie. W przypadku farm na morzu nakłady inwestycyjne s
ą
około 30-
50% wy
ż
sze.
Oczywi
ś
cie nie ma sensu porównywanie nakładów z punktu widzenia produkcji energii
elektrycznej, je
ś
li nie uwzgl
ę
dni si
ę
,
ż
e elektrownie wiatrowe pracuj
ą
tylko przez cz
ęść
czasu,
podobnie jak przyj
ę
to w metodyce niemieckiej pokazanej powy
ż
ej i w metodyce Politechniki
Szczeci
ń
skiej. B
ę
dziemy wi
ę
c odnosili nakłady inwestycyjne do iloczynu
ś
redniej mocy
wykorzystywanej w ci
ą
gu roku i ł
ą
cznego czasu pracy elektrowni. Dla wiatru przyjmiemy
najkorzystniejsze obecnie istniej
ą
ce warunki, mianowicie
ś
redni współczynnik wykorzystania
mocy 0,24 rocznie (jak w Danii zachodniej) i 20 lat pracy, a dla elektrowni j
ą
drowej współczynnik
wykorzystania mocy zainstalowanej równy 0.9 i 60 lat pracy. Oznacza to,
ż
e przy mocy 1000
MWe budowana obecnie elektrownia wiatrowa dostarczy w ci
ą
gu
ż
ycia 42 TWh, a a elektrownia
j
ą
drowa 473 TWh.
St
ą
d otrzymujemy nakłady inwestycyjne przypadaj
ą
ce na jednostk
ę
energii elektrycznej
•
na wiatr w wysoko
ś
ci 21.6 MEuro/TWh,
•
na elektrowni
ę
j
ą
drow
ą
3.3 MEuro/TWh.
Dla porównania przykład praktyczny z USA: w proponowanej elektrowni wiatrowej w zatoce koło
Cape Cod koszty inwestycyjne przekrocz
ą
miliard USD za turbiny o mocy nominalnej 400 MWe
30
,
co przy współczynniku wykorzystania mocy zainstalowanej 0.3 daje moc
ś
redni
ą
około 120 MWe.
W przeliczeniu na jednostk
ę
energii produkowanej w ci
ą
gu 20-letniego
ż
ycia oznacza to
jednostkowe nakłady inwestycyjne w wysoko
ś
ci 47 MUSD/TWh lub 33.2 M€/TWh.
Rys. 6 Jednostkowe nakłady
inwestycyjne odniesione do
całkowitej ilo
ś
ci energii
elektrycznej produkowanej w
ci
ą
gu całego
ż
ycia przez
elektrownie: wiatrow
ą
na
l
ą
dzie (w Danii), wiatrow
ą
na
morzu (Cape Cod w USA) i
elektrowni
ę
j
ą
drow
ą
, M€/TWh.
To chyba wyja
ś
nia
wystarczaj
ą
co, czemu pr
ą
d z
energii wiatrowej jest znacznie
dro
ż
szy od pr
ą
du z elektrowni
j
ą
drowych, i z innych typów elektrowni.
A twierdzenie Greenpeace, jakoby elektrownie wiatrowe dawały 2.3 razy wi
ę
cej energii
elektrycznej na jednostk
ę
nakładów inwestycyjnych,
31
mo
ż
na traktowa
ć
tylko jako ilustracj
ę
jak
mało wiarygodne s
ą
twierdzenia tej organizacji.
Poza kosztami samych farm wiatrowych trzeba tu doda
ć
,
ż
e niepewno
ść
dostaw energii
elektrycznej z farm wiatrowych wywołuje potrzeb
ę
równoległej – i pozornie zb
ę
dnej - rozbudowy
mocy z elektrowni systemowych innych typów oraz rozbudow
ę
sieci przesyłowych. Poci
ą
ga wi
ę
c
ona dalsze nadmierne wydatki inwestycyjne, koszty
ś
rodowiskowe i społeczne zwi
ą
zane z ich
budow
ą
. Jednocze
ś
nie mniejsze ni
ż
mogło by by
ć
wykorzystanie zainstalowanych mocy
elektrowni systemowych – które s
ą
zmuszone przez system nakazowy ust
ę
powa
ć
z rynku
29
Wind Energy, Fact sheets, Vol. 2. Costs and prices, Riso, Denmark, 2006
30
Cape Cod Wind Farm Dealt Sour Blow
,
07.10.19,
http://abcnews.go.com/Technology/story?id=3752405
31
GREENPEACE: Energia j
ą
drowa, Mit i Rzeczywisto
ść
, str. 91, Heinrich Boll Stiftung, Warszawa, 2006
0
10
20
30
40
MEURO/TWh
Wiatr l
ą
d
Cape Cod
EJ
Koszty inw estycyjne na jednostk
ę
energii
Wiatr czy EJ
8
producentów energii, gdy wieje wiatr - wywołuje wzrost kosztów produkowanej w nich energii.
Paradoksalnie – rosn
ą
w ten sposób koszty wszystkich rodzajów energii elektrycznej.
Koszty przesyłu energii do u
ż
ytkowników
Zwolennicy energii wiatrowej twierdz
ą
,
ż
e pozwala ona na mniejsze koszty sieci przesyłowej. Jest
to niezgodne z twardymi faktami
ż
yciowymi. Firma EON prowadz
ą
ca rozbudow
ę
wiatraków
podaje,
ż
e „Energia wiatru wymaga odpowiedniej infrastruktury sieci przesyłowej. Rejony
nadbrze
ż
ne w Niemczech s
ą
obszarami, na których sieci osi
ą
gn
ę
ły ju
ż
kres swych mo
ż
liwo
ś
ci
przesyłowych. Dlatego obecnie firma EON planuje rozbudow
ę
sieci i dodanie 300 km nowych linii
wysokiego i super wysokiego napi
ę
cia by powi
ę
kszy
ć
mo
ż
liwo
ś
ci przesyłu energii wiatrowej”.
Znaczna rozbudowa elektrowni wiatrowych zwi
ę
kszyła potrzebne moce rezerwowe dla wsparcia
energii wiatrowej w Niemczech. W 2003 r. koszty poniesione na ten cel tylko przez EON Netz
wyniosły około 100 mln €.
Koszty dodatkowe zwi
ą
zane z integracj
ą
elektrowni wiatrowych w sieci energetycznej oceniono w
studium SCAR – System Costs of Additional Renewables
32
wykonanym w 2002 roku na zlecenie
brytyjskiego Ministerstwa Handlu i Przemysłu DTI, prowadz
ą
cego w owym czasie polityk
ę
intensywnego rozwoju energii wiatrowej. Studium wykazało,
ż
e dla scenariusza z wiatrakami
ulokowanymi w rejonach o najsilniejszym wietrze i dostarczaj
ą
cymi 20% mocy dodatkowe koszty
wynios
ą
570 mln Ł rocznie, co odpowiada narzutowi w wysoko
ś
ci około 14 Euro/MWh
elektryczno
ś
ci z energii wiatrowej
33
.
Podobne koszty, wynosz
ą
ce 11 Euro/MWh dla zrównowa
ż
enia sieci przy pracy w niej energii
wiatrowej, podała niemiecka firma EON
34
.
Bezpiecze
ń
stwo
Awaria zdarzyła si
ę
bez ostrze
ż
enia. Nagły
podmuch wiatru oderwał z hukiem cz
ęść
łopatki
wirnika. Ci
ęż
ki, 10-metrowy fragment łopatki
ś
wisn
ą
ł w powietrzu i wbił si
ę
w ziemi
ę
o 200 m
dalej. Awaria tego wiatraka o wysoko
ś
ci 100 m
zdarzyła si
ę
w listopadzie 2006 r. w rejonie
Oldenburga w Niemczech, ale z jej skutków dla
energetyki wiatrowej dopiero teraz zdajemy sobie
spraw
ę
.
Rys. 7. Cz
ęś
ci połamanego wiatraka, które
upadły niebezpiecznie blisko autostrady
35
Zaskoczone wypadkiem władze miejscowe
nakazały sprawdzenie stanu sze
ś
ciu innych wiatraków tego typu. Wyniki bada
ń
zaalarmowały
zarz
ą
d okr
ę
gu, który nakazał zamkn
ąć
cztery dalsze wiatraki ze wzgl
ę
du na zagro
ż
enie
bezpiecze
ń
stwa. Stwierdzono,
ż
e był to ju
ż
drugi wypadek tego typu w tym okr
ę
gu, a oceny
ekspertów wykazały defekty i nieprawidłowo
ś
ci w wykonawstwie wiatraków. Okazuje si
ę
,
ż
e
wiatraki nie s
ą
wcale tak niezawodne i bezpieczne, jak twierdzi przemysł budowy wiatraków.
W
ś
wietle tysi
ę
cy doniesie
ń
o awariach i wypadkach w ostatnich latach trudno
ś
ci wydaj
ą
si
ę
rosn
ąć
z roku na rok. Skrzynki przekładniowe umieszczone na szczycie masztów maj
ą
krótki
okres u
ż
ytecznej pracy, cz
ę
sto psuj
ą
si
ę
zanim minie pi
ęć
lat. W pewnych przypadkach pojawiaj
ą
si
ę
p
ę
kni
ę
cia wirników, a nawet fundamentów ju
ż
po krótkim okresie pracy. Zwarcia elektryczne
32
Strbac, G. and ILEX Consulting (2002), Quantifying the System Costs of Additional Renewables in 2020,
London: Department of Trade and Industry,
www.dti.gov.uk/energy/developep/080scar_report_v2_0.pdf
,
33
International Energy Agency, Variability of wind power and other renewables, June 2005
34
j.w.
35
http://www.wind-watch.org/documents/category/locations/europe/germany/
August 24, 2007 •
Germany
Wiatr czy EJ
9
lub przegrzanie
ś
migieł powoduj
ą
po
ż
ary. I to wszystko pomimo obietnic producentów,
ż
e turbiny
wiatrowe b
ę
d
ą
pracowa
ć
co najmniej przez 20 lat
36
. Równie
ż
i łopatki wirników maj
ą
wady.
Nawet firmy ubezpieczeniowe uwa
ż
aj
ą
obecnie wiatraki za ryzykowne przedsi
ę
wzi
ę
cie. W
samym 2006 roku firma Alianz musiała wypłaci
ć
odszkodowania za 1000 awarii. Jej eksperci
oceniaj
ą
,
ż
e operator wiatraka musi liczy
ć
si
ę
z uszkodzeniem go
ś
rednio raz na 4 lata, nie licz
ą
c
usterek i awarii nie obj
ę
tych ubezpieczeniem
37
.
Wiele firm ubezpieczeniowych podwy
ż
sza obecnie wymagania i wpisuje do kontraktu obowi
ą
zek
wymiany skrzynki przekładniowej raz na 5 lat. Ale skrzynka przekładniowa kosztuje około 10%
ceny wiatraka, co sprawia,
ż
e inwestorów mo
ż
e czeka
ć
nieprzyjemna niespodzianka.
Protesty mieszka
ń
ców.
Rys. 8 Widok farmy wiatrowej na
l
ą
dzie (Dania).
Ludzie, którzy czytaj
ą
o „parkach
wiatrowych”, mog
ą
prze
ż
y
ć
szok
widz
ą
c, jak naprawd
ę
wygl
ą
da farma
wiatrowa na l
ą
dzie. Rys. 8 udowadnia,
ż
e o
ż
adnym „parku” nie ma mowy,
jest to produkt industrializacji, brutalnie niszcz
ą
cy estetyk
ę
krajobrazu. Zespół wiatraków z oddali
wygl
ą
da jak drut kolczasty rozci
ą
gni
ę
ty na wzgórzach. Nic dziwnego,
ż
e mieszka
ń
cy protestuj
ą
i
nie dopuszczaj
ą
do budowy nowych wiatraków.
Obro
ń
cy
ś
rodowiska pisz
ą
o przejmuj
ą
cym hałasie,
uniemo
ż
liwiaj
ą
cym normalne
ż
ycie, o
ś
wistaniu pot
ęż
nych
skrzydeł, o migotaniu cieni, o tym jak opustoszały zielone
przedtem tereny, w których obecnie nie ma
ż
adnych
zwierz
ą
t, wreszcie - o ptakach, które gin
ą
przecinane
ś
migłami.
Rys. 9 Fragment demonstracji przeciw budowie
wiatraków w Cape Cod, USA
38
Ruch protestacyjny obejmuje coraz nowe okolice Danii,
Niemiec i Wielkiej Brytanii. Protesty nie ograniczaj
ą
si
ę
do
farm wiatrowych na l
ą
dzie. Próba zbudowania wiatraków w
zatoce Cape Cod (USA) doprowadziła do masowych
protestów ludno
ś
ci, która nie chciała zgodzi
ć
si
ę
z utrat
ą
walorów widokowych pi
ę
knej zatoki i
obawiała si
ę
mo
ż
liwego po
ż
aru ogromnego transformatora olejowego (10 pi
ę
ter, 150 000 litrów),
który ma znajdowa
ć
na morzu i stanowi
ć
element farmy wiatrowej.
„Najstraszniejszy koszmar dla Cape
Cod” – głosiły plakaty obro
ń
ców
ś
rodowiska. Ale przy wysokich subwencjach zapewnionych przez Kongres USA wiatraki s
ą
dochodowe, wi
ę
c naciski przemysłu wiatrowego trwaj
ą
–niezale
ż
nie od oporu mieszka
ń
ców, ju
ż
od 7 lat
walcz
ą
cych o uratowanie swej zatoki.
Subsydia rz
ą
dowe na elektrownie wiatrowe
Chocia
ż
Dania cytowana jest jako
ś
wietlany przykład osi
ą
gni
ęć
w rozwoju energetyki wiatrowej,
rz
ą
d du
ń
ski zapowiedział wstrzymanie lub zmniejszenie subsydiów dla istniej
ą
cych farm, co
36
j.w.
37
j.w.
38
No wind in cape cod - Wind stop 2004t.htm
Wiatr czy EJ
10
natychmiast odbiło si
ę
na tempie budowy wiatraków. Z tysi
ę
cy megawatów energii wiatrowej,
jakie zainstalowano w 2006 r. na
ś
wiecie, tylko 14 megawatów zainstalowano w Danii.
Poza problemami politycznymi i ekonomicznymi, Dania stan
ę
ła tak
ż
e wobec problemów
technicznych zwi
ą
zanych z budow
ą
ogromnych wiatraków na morzu. Np. w 2004 r w farmie
wiatraków w Homs Reef, w odległo
ś
ci 16 km od wybrze
ż
y Danii, wyst
ą
piły awarie wskutek
uszkodzenia kluczowych elementów wyposa
ż
enia przez sztormy i słon
ą
wod
ę
. Pracuje tam 80
turbin wiatrowych o mocy nominalnej 2 MW ka
ż
da. Naprawy wymagały demonta
ż
u wszystkich
turbin i przewiezienia ich na l
ą
d celem napraw
39
. Du
ń
ski producent wiatraków Vestas
przeprowadził naprawy za cen
ę
38 milionów euro, ale przedstawiciel tej firmy ostrzegł,
ż
e wiatraki
na morzu s
ą
nie tylko dro
ż
sze inwestycyjnie ale te
ż
i wi
ążą
si
ę
ze znacznie wi
ę
kszymi kosztami
utrzymania i napraw. „Wiatraki na morzu nie niszcz
ą
pi
ę
kna krajobrazu, - o
ś
wiadczył – ale koszty
ich utrzymania b
ę
d
ą
wielkim rozczarowaniem dla polityków w ró
ż
nych krajach”.
40
Wobec tego jednak,
ż
e firmy du
ń
skie dominuj
ą
w przemy
ś
le turbin wiatrowych, rz
ą
d poddawany
jest silnemu naciskowi przemysłu, który
żą
da, by wznowi
ć
program subsydiów. Według
oficjalnych planów, Dania b
ę
dzie nadal rozwija
ć
przemysł wiatrowy.
Trudno
ś
ci wyst
ę
puj
ą
równie
ż
w Niemczech, a niezale
ż
ni eksperci zwracaj
ą
uwag
ę
na wysokie
koszty subwencji dla wiatraków. Koszty bilansowania sieci rosn
ą
wraz ze wzrostem mocy
energetyki wiatrowej. Niemiecka Agencja Energii opublikowała w lutym 2005 studium
stwierdzaj
ą
ce,
ż
e wskutek wzrostu udziału energii wiatrowej w systemie energetycznym koszty
dla odbiorców mog
ą
wzrosn
ąć
do 3.7 razy, a obni
ż
enie emisji gazów cieplarnianych mo
ż
na
osi
ą
gn
ąć
ta
ń
szymi metodami
41
. Dodatkowe koszty poł
ą
czenia farm wiatrowych do sieci
energetycznej wynios
ą
1,1 mld €, je
ś
li zrealizowany zostanie cel postawiony przed niemieck
ą
energetyk
ą
, to jest podniesienie produkcji energii elektrycznej z energii wiatrowej do 20% ł
ą
cznej
produkcji w Niemczech. Trzeba b
ę
dzie poło
ż
y
ć
lub ulepszy
ć
1300 km sieci, a elektrownie musz
ą
by
ć
zast
ą
pione nowymi lub przebudowane tak by mogły poradzi
ć
sobie z wielkimi fluktuacjami
mocy wiatraków
.
42
Opłaty dla operatorów wiatraków w Niemczech maj
ą
wg tego studium wzrosn
ąć
z 2,1 mld € w
2003 roku do 5,4 mld € w 2015 roku. Za energi
ę
otrzymywan
ą
z wiatraków, które b
ę
d
ą
zbudowane od 2003 do 20125 roku odbiorcy b
ę
d
ą
musieli zapłaci
ć
od 1,4 do 2,1 miliarda Euro
WI
Ę
CEJ ni
ż
za energi
ę
z innych
ź
ródeł. W sumie z wydatkami na inne formy energii odnawialnej
oraz na istniej
ą
ce ju
ż
wiatraki gospodarstwo domowe zu
ż
ywaj
ą
ce około 4 000 kWh rocznie
b
ę
dzie musiało zapłaci
ć
dodatkowo od 36 do 44 Euro pocz
ą
wszy od 2015 roku.
Ze wzgl
ę
du na niestabilno
ść
pracy sieci, jak
ą
wywołuj
ą
wiatraki, Irlandia wstrzymała w 2003 roku
podł
ą
czanie jakichkolwiek nowych farm wiatrowych do sieci energetycznej. Moratorium to, które
utrzymano w mocy do maja 2005,
43
spowodowało nagłe zahamowanie budowy nowych farm
wiatrowych w Irlandii i zmusiło przemysł wiatrowy do podj
ę
cia kroków zmniejszaj
ą
cych wahania
dostaw energii elektrycznej pochodzenia wiatrowego. W 2004 r. w Irlandii opracowano analiz
ę
wpływu wiatru na ekonomik
ę
generacji energii elektrycznej. Stwierdzono,
ż
e wysoka penetracja
wiatru na rynek energetyczny silnie zwi
ę
ksza liczb
ę
wł
ą
cze
ń
i korekt mocy turbin gazowych
pracuj
ą
cych w sieci, a koszty wykorzystania wiatru do obni
ż
enia emisji CO
2
w irlandzkim
systemie energetycznym wynosz
ą
€120/ton
ę
44
.
39
Troubled Wind Farm Undergoes Dismantling
www.solaraccess.com/news/story?storyid=7116
40
J.Kanter: Across the Atlantic, Slowing Breezes March 7, 2007
http://www.nytimes.com/2007/03/07
/business/businessspecial2/07europe.html?ref=businessspecial2&pagewanted=all
41
DENA : Planning of the grid integration of wind energy in Germany onshore and offshore up to the year
2020 (dena Grid study). Deutsche EnergieAgentur Dena, March 2005.
42
Report doubts future of wind power
http://www.guardian.co.uk/international/story/0,,1425850,00.html
43
Commission for Energy Regulation 2004 Resuming Connection Offers to Wind Generators – Proposed
Direction to System Operators CER 04381.
44
ESB National Grid, Impact of wind power generation in Ireland on the operation of conventional plant and
theeconomic implications, February 2004.
Wiatr czy EJ
11
W USA pracuj
ą
wiatraki o ł
ą
cznej mocy 9,100 MWe, z czego 2400 MWe zainstalowano w 2005 r.
Był to skutek uchwalenia przez Kongres zwolnienia podatkowego dla producentów energii
wiatrowej, wynosz
ą
cego obecnie 1.9 ¢/kWh.
W 2004 Australia zredukowała poziom obowi
ą
zkowych zakupów energii odnawialnej dla firm
energetycznych, co dramatycznie zahamowało rozwój energii wiatrowej.
Jak wida
ć
elektrownie wiatrowe rozwijaj
ą
si
ę
tam, gdzie s
ą
odpowiednie subwencje rz
ą
dowe,
gdzie kosztami bilansowania sieci obci
ąż
a si
ę
firmy energetyczne, gdzie odbiór pr
ą
du z
wiatraków w chwili gdy akurat zawieje wiatr jest obowi
ą
zkowy, a cena pr
ą
du odbieranego z
wiatraków jest gwarantowana przez rz
ą
d i zapewnia producentom zysk. Gdy takich gwarancji
zysku zabraknie, rozwój wiatraków ustaje.
W Polsce lobbystom energetyki wiatrowej udało si
ę
wprowadzi
ć
do ustawy Prawo Energetyczne
zapisy, umo
ż
liwiaj
ą
ce przerzucanie cało
ś
ci kosztów bilansowania
ź
ródeł wiatrowych na
odbiorców (poprzez taryfy przedsi
ę
biorstw elektroenergetycznych). Przepisy te obowi
ą
zuj
ą
(na
razie) do ko
ń
ca 2010. Tak wi
ę
c wła
ś
ciciele
ź
ródeł wiatrowych nie tylko korzystaj
ą
z
nadzwyczajnych preferencji dotycz
ą
cych sprzeda
ż
y energii wytwarzanej z OZE, ale te
ż
nie
ponosz
ą
ż
adnego ryzyka zwi
ą
zanego z nieprzewidywalno
ś
ci
ą
tych
ź
ródeł, a dodatkowe koszty z
tym zwi
ą
zane pokrywaj
ą
odbiorcy energii.
Natomiast dla polskich niezamo
ż
nych odbiorców energia elektryczna jest ju
ż
obecnie i tak droga
(uwzgl
ę
dniaj
ą
c sił
ę
nabywcz
ą
) i nie s
ą
oni skłonni akceptowa
ć
nadmiernego jej wzrostu, tylko
dlatego
ż
e pochodzi
ć
ma ona z OZE. Dowodz
ą
tego porównania cen na podstawie danych
Eurostat’u
45
i wyniki bada
ń
opinii publicznej wykonane przez Eurobarometr w krajach UE.
Jak pisze Gazeta Prawna: „Ceny energii s
ą
dla Polaków spraw
ą
kluczow
ą
. Jeste
ś
my na tym
punkcie bardziej wyczuleni ni
ż
unijna
ś
rednia. … Polacy wol
ą
zu
ż
ywa
ć
mniej pr
ą
du ni
ż
dro
ż
ej za
niego płaci
ć
. Nie godzimy si
ę
na kupowanie bardziej kosztownej energii ze
ź
ródeł odnawialnych.”
46
Elektrownie wiatrowe a redukcja efektu cieplarnianego
Wpływ rozwoju elektrowni wiatrowych na zmniejszenie emisji CO
2
jest w
ą
tpliwy. Je
ś
li elektrownie
wiatrowe maj
ą
zast
ą
pi
ć
elektrownie wodne, to oczywi
ś
cie nie eliminuj
ą
one
ż
adnej emisji CO2.
Je
ś
li za
ś
współpracuj
ą
one z elektrowniami opalanymi paliwem organicznym, to do
ś
wiadczenie
wskazuje,
ż
e zmiany pr
ę
dko
ś
ci wiatru nast
ę
puj
ą
zbyt szybko, by mo
ż
na było po spadku
pr
ę
dko
ś
ci wiatru uruchomi
ć
elektrownie. Trzeba wi
ę
c mie
ć
cały czas rezerw
ę
wiruj
ą
c
ą
. Jednak
ż
e
pracuj
ą
ce na biegu luzem elektrownie emituj
ą
znacznie wi
ę
cej CO
2
/kWh ni
ż
elektrownie
pracuj
ą
ce pełn
ą
moc
ą
, przy optymalnych parametrach.
Dodatkowa emisja zwi
ą
zana jest z procesami produkcji, instalacji, konserwacji I ostatecznego
demonta
ż
u pot
ęż
nych fundamentów betonowych, elementów turbin, pylonów, dróg dojazdowych i
towarzysz
ą
cego tym przedsi
ę
wzi
ę
ciom wyposa
ż
enia. Dlatego wła
ś
nie wiod
ą
cy ekspert du
ń
skiej
firmy ELSAM rozwijaj
ą
cej energetyk
ę
wiatrow
ą
w Jutlandii, przyznał w 2004 r.
ż
e rozwój
wiatraków nie ma wpływu na redukcj
ę
emisji CO2
47
, Podobne o
ś
wiadczenie zło
ż
yła firma ELSAM
dnia 27 maja 2006 roku na spotkaniu Danish Wind Energy Association z rz
ą
dem du
ń
skim.
Kierownik sieci energetycznej Irlandii w lutym 2004 r. o
ś
wiadczył: „Koszt redukcji emisji CO2
przez wprowadzanie na du
żą
skal
ę
energii wiatrowej jest wysoki w porównaniu z innymi
mo
ż
liwo
ś
ciami”.
48
45
Polska energia nale
ż
y do najdro
ż
szych w Europie”, Gazeta Prawna Nr 252, z dnia 29-31.12.2006 r
46
Energia ze
ź
ródeł odnawialnych jest ci
ą
gle zbyt droga dla odbiorców”, GP Nr 83, z dnia 27-28.04.2007 r
.
47
Nissen, F., 2004: “ Hvordan kan vindkraft styrke danske energiselskaber på det europæiske marked?”
“[How can wind power strengthen Danish energy companies in the European market]?” Elsam presentation
at a conference “Vind eller forsvind”, held at the Dansk Design Center, Copenhagen, on 27 th May 2004
.
http://www.windpower.org/media(254,1030)/ELSAMFlemmingNissen.ppt
48
http://www.wind-watch.org/documents/category/locations/europe/germany/
: August 24, 2007
Germany
.
Wiatr czy EJ
12
Ocena kosztów wdra
ż
ania wiatraków w Polsce.
Porównuj
ą
c Dani
ę
i Polsk
ę
nale
ż
y przede wszystkim zwróci
ć
uwag
ę
na ró
ż
nice w pr
ę
dko
ś
ciach
wiatrów, a nast
ę
pnie na potencjalne mo
ż
liwo
ś
ci wykorzystania sieci elektrowni wodnych do
amortyzowania waha
ń
produkcji energii wiatrowej.
W Danii zachodniej
ś
rednie pr
ę
dko
ś
ci wiatru w skali rocznej przekraczaj
ą
znacznie 7,5 m/s
49
.
Dzi
ę
ki temu stosunek mocy
ś
redniej do mocy szczytowej wynosi tam około 0.24 w skali rocznej.
W Polsce
ś
rednia energia wiatru jest ni
ż
sza ni
ż
w Danii, która ma zupełnie wyj
ą
tkowe poło
ż
enie
geograficzne na półwyspie otoczonym z obu stron morzem. Dla Polski bardziej reprezentatywny
jest współczynnik rocznego wykorzystania mocy rz
ę
du 16%, tak jak w Niemczech. Oznacza to,
ż
e przy tej samej mocy maksymalnej moc
ś
rednia wiatraka b
ę
dzie w Polsce mniejsza, a straty
finansowe na utrzymanie stabilno
ś
ci sieci – wi
ę
ksze.
W Polsce najlepsze warunki do instalacji elektrowni wiatrowych s
ą
na wybrze
ż
u, Jak jednak
wida
ć
z rys. 10, nawet w rejonie Łeby
ś
rednia roczna pr
ę
dko
ść
wiatru jest znacznie ni
ż
sza ni
ż
w
Danii i waha si
ę
wokoło 5 m(/s,
Rys. 10 Roczne
ś
rednie pr
ę
dko
ś
ci
wiatru w Łebie (linia
górna –niebieska) i w
Nowym S
ą
czu (linia
dolna, czerwona).
(Dane z o
ś
rodka
meteorologii IMGW
50
)
Wobec tego,
ż
e
współczynnik
wykorzystania mocy
nominalnej
(szczytowej) maleje z
kwadratem pr
ę
dko
ś
ci
ś
redniej wiatru,
mo
ż
na oczekiwa
ć
,
ż
e ilo
ść
energii elektrycznej uzyskiwanej w Łebie z takiej samej turbiny
wiatrowej jak zainstalowana w Danii zachodniej b
ę
dzie przynajmniej dwukrotnie mniejsza.
Oznacza to,
ż
e opłacalno
ść
inwestycji w wiatraki w Polsce b
ę
dzie dwa razy ni
ż
sza ni
ż
w Danii.
Przy układaniu planów strategicznych dla Polski trzeba te
ż
zwróci
ć
uwag
ę
na fakt,
ż
e Dania
mo
ż
e opiera
ć
si
ę
na sieci elektrowni wodnych w Skandynawii wytwarzaj
ą
cych ponad 170 TWh
rocznie. Pozwala to skompensowa
ć
wahania siły wiatru w systemie elektrowni wiatrowych o
mocy 3 GW, przy czym jak widzieli
ś
my na przykładzie Danii, powoduje to straty rz
ę
du miliarda
koron rocznie. W Polsce ł
ą
czna energia wytwarzana w hydroelektrowniach pracuj
ą
cych na
przepływie naturalnym wynosi około 1,8TWh, a wi
ę
c mniej ni
ż
jedn
ą
setn
ą
tego, co w
Skandynawii. Przy tym mamy zaledwie kilka elektrowni wodnych, które mog
ą
by
ć
wykorzystane
do regulacji obci
ąż
enia, s
ą
to elektrownie szczytowo-pompowe (
ś
arnowiec, Por
ą
bka-
ś
ar,
ś
ydowo) i elektrownie z członem pompowym (Solina, Dychów i Niedzica), o ł
ą
cznej mocy
osi
ą
galnej 1754 MW.
Nie mamy te
ż
tak du
ż
ych przepustowo
ś
ci naszych poł
ą
cze
ń
z sieciami energetycznymi za
granic
ą
, ani nie ma du
ż
ych kompleksów hydroelektrowni w s
ą
siednich krajach. Droga
ewentualnego eksportu do Skandynawii byłaby bardzo długa.
49
Troen I And Petersen E. L. European Wind Atlas. Risø National Laboratory, Roskilde, Denmark,1989
.
50
Xinxin- walory wiatru w Polsce,
www.xinxin.pl/index.html
Ro czne
ś
rednie pr
ę
dko
ś
ci wiatru
0
1
2
3
4
5
6
7
66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99
m/s
Wiatr czy EJ
13
Tak wi
ę
c Polska nie ma takich mo
ż
liwo
ś
ci kompensacji skoków produkcji energii wiatrowej jak
Dania. Jakie b
ę
d
ą
straty przy utrzymywaniu rezerwy wiruj
ą
cej w elektrowniach opalanych
paliwem organicznym? I jakie to da efekty w bilansie emisji CO
2
?
Pami
ę
tajmy przy tym,
ż
e nawet bez uwzgl
ę
dniania problemu utrzymywania stabilno
ś
ci systemu,
koszty wytwarzania energii elektrycznej z wiatraków nawet przy doskonałych warunkach
wiatrowych w Danii s
ą
około dwukrotnie wi
ę
ksze ni
ż
koszty dla elektrowni j
ą
drowych
51
. W Polsce
b
ę
d
ą
te koszty wi
ę
ksze, bo pr
ę
dko
ś
ci wiatru mamy mniejsze, a koszty wyrównywania waha
ń
napi
ęć
w sieci b
ę
d
ą
te
ż
du
ż
o wy
ż
sze ni
ż
w Danii. W Polsce jednostkowe koszty zakupu energii
elektrycznej z OZE na rynkach hurtowych obecnie 3-krotnie przekraczaj
ą
ś
rednie ceny energii
elektrycznej. Ponadto:
energetyka wiatrowa praktycznie nie generuje nowych miejsc pracy (urz
ą
dzenia s
ą
w
znakomitej wi
ę
kszo
ś
ci produkowane za granic
ą
, a elektrownie wiatrowe s
ą
niemal
bezobsługowe),
inwestorami s
ą
z reguły du
ż
e firmy zachodnie – jest to wi
ę
c po prostu eksport dochodu
narodowego, gdy
ż
pieni
ą
dze pochodz
ą
ce od polskich (niezamo
ż
nych na ogół) odbiorców
energii s
ą
transferowane do bogatych zagranicznych korporacji.
Pi
ę
kne obietnice,
ż
e wiatr da bezpłatn
ą
energi
ę
elektryczn
ą
, trzeba traktowa
ć
podobnie jak inne
hasła reklamowe i zdawa
ć
sobie spraw
ę
,
ż
e kryj
ą
si
ę
za nimi korzy
ś
ci polityczne i finansowe – ale
nie dla odbiorców energii elektrycznej, a raczej dla przemysłu produkcji turbin wiatrowych i
deweloperów.
Do planowania rozwoju wiatraków w Polsce trzeba podchodzi
ć
z rozwag
ą
, wykluczaj
ą
c czynniki
ideologiczne, oraz wyci
ą
gaj
ą
c nauk
ę
z bardzo kosztownych bł
ę
dów i do
ś
wiadcze
ń
innych krajów.
Nie chodzi wcale o to aby z energetyki wiatrowej rezygnowa
ć
, jednak nie nale
ż
y forsowa
ć
jej
rozwoju za wszelk
ą
cen
ę
oszukuj
ą
c jednocze
ś
nie społecze
ń
stwo polskie co do rzeczywistych
kosztów tej energii (a wielu tzw. „zwykłych” ludzi jest przekonanych,
ż
e jest ona darmowa) i jej
wpływu na
ś
rodowisko.
Trzeba zaprojektowa
ć
polityk
ę
energetyczn
ą
dla Polski w sposób pragmatyczny, uwzgl
ę
dniaj
ą
c
wszystkie aspekty, tak aby uzyska
ć
optymalny układ i skład
ź
ródeł wytwórczych.
51
Vattenfall Annual Report for 2006.