Maciej Bukowski

Instytut Badań Strukturalnych

Polski mix energetyczny w perspektywie lat 2030 i 2050

Analizy ekspertów i pola kompromisu

Plan

www.ibs.org.pl

2

Czym jest mix energetyczny?

Polski energy mix AD 2008

Jak projektuje się przyszłe mixy energetyczne?

Przegląd opracowań na temat przyszłego mixu energetycznego Polski

Prognozy dot. obecnych polityk

Opracowania ARE (załącznik do PEP 2030 oraz aktualizacja)

Alternatywna Polityka Energetyczna

„Scenariusz 450” MAE

Bank Światowy – transformacja w kierunku gospodarki niskoemisyjnej w Polsce

IBS dla WWF i PKE – niskoemisyjne dylematy

Greenpeace – [r]ewolucja energetyczna dla Polski

EnergSys – Raport 2030 i Raport 2050

Różnice w wynikach opracowań i ich źródła

Wnioski i rekomendacje

Czym jest mix energetyczny?

www.ibs.org.pl

3

Mix energetyczny (ang. energy mix) to struktura produkcji i
konsumpcji energii w podziale na jej nośniki i sposób
wytwarzania.

Wyróżnia się mixy opisujące:

•

zapotrzebowanie na energię pierwotną w
podziale na nośniki

•

zapotrzebowanie na energię finalną w podziale
na nośniki

•

produkcję energii elektrycznej w podziale na
paliwa lub rodzaje elektrowni

•

mix mocy produkcyjnych elektrowni w podziale
na ich rodzaje lub wykorzystywane paliwa

Źródła energii

pierwotnej

(węgiel, ropa, gaz,

OZE)

Konsumpcja

energii finalnej

(energia elektryczna,

ciepło, paliwa)

Produkcja energii

elektrycznej i ciepła

Moce produkcyjne

elektrowni

Polski energy mix AD 2008

www.ibs.org.pl

4

Konsumpcja energii finalnej

Źródło: MAE (2010)

Źródła energii pierwotnej

18%

34%

16%

15%

10%

7%

Węgiel

Ropa naftowa

Gaz

Energia elektryczna

Ciepło

Biomasa i odpady

65,5 Mtoe

56%

25%

13%

6%

Węgiel

Ropa naftowa

Gaz

Woda

Biomasa i odpady

Pozostałe OZE

98 Mtoe

Polski energy mix AD 2008

www.ibs.org.pl

5

Produkcja energii elektrycznej

Moce produkcyjne elektrowni

Źródło: ARE (2011)

45%

13%

26%

2%

5%

3%

4%

2%

Elektrownie - węgiel kamienny

Elektrociepłownie - węgiel kamienny

Elektrownie - węgiel brunatny

Elektrociepłownie przemysłowe

Elektrociepłownie gazowe

Elektrownie wodne

Elektrownie szczytowo-pompowe

Biomasa

Biogaz

Elektrownie wiatrowe na lądzie

Fotowoltaika

32 GW

43%

12%

35%

4%

3%

2%

1%

141 TWh

Jak projektuje się przyszłe mixy
energetyczne?

www.ibs.org.pl

6

Porównanie analizowanego scenariusza do scenariusza odniesienia – obecnych
polityk (current policies) lub braku interwencji (business as usual, BAU)

Możliwe podejście do modelowania:

top-down

(model całej gospodarki, uproszczony obraz energetyki)

bottom-up

(dokładny model sektora energetycznego, brak analizy makroekonomicznej)

podejście mieszane – moduły top-down i bottom-up

Cele modelowania:

prognoza warunkowana założeniami wyjściowymi (forecasting)

poszukiwanie najlepszej drogi do osiągnięcia z góry postawionego celu (backcasting)

Przegląd opracowań.
Prognozy dot. obecnych polityk

www.ibs.org.pl

7

Szereg prognoz pozwala ocenić wpływ obecnych polityk na energy mix w 2030 roku.

•

KE (2009) – scenariusz BAU, bez pakietu klimatyczno-energetycznego

•

MAE (2010) – obecnie działające regulacje

•

ARE (2009, aktualizacja 2011) – działania przewidziane w Polityce Energetycznej Polski do 2030 roku

141,1

215,8

224,7

193,3

0

50

100

150

200

250

2008

KE 2030 Baseline

MAE 2030

Obecne polityki

ARE 2030

Aktualizacja

TWh

Produkcja energii elektrycznej

Węgiel

Gaz

Jądrowe

Wodne

Biomasa

Wiatr

Inne

Źródła:

97,7

114,5

114,3

118,5

0

20

40

60

80

100

120

2008

KE 2030

Baseline

MAE 2030

Obecne polityki

ARE 2030

Mtoe

Zapotrzebowanie na energię pierwotną

Węgiel

Ropa naftowa

Gaz

Paliwo jądrowe

OZE

Przegląd opracowań.
Prognozy ARE

www.ibs.org.pl

8

Prognoza zapotrzebowania na paliwa i energię do 2030 roku,

załącznik do Polityki Energetycznej Polski do 2030 roku (2009)

Działania zaproponowane w Polityce Energetycznej Polski do 2030 roku pozwolą
Polsce spełnić wymagania pakietu klimatyczno-energetycznego

Dywersyfikacja mixu – pojawienie się energetyki jądrowej, rośnie rola OZE –
głównie biomasy oraz wiatru

Aktualizacja Prognozy zapotrzebowania na paliwa i energię do 2030 roku (2011)

Energetyka jądrowa – pożądany element polskiego mixu energetycznego. Stanowi
istotny instrument redukcji emisji, obniża ceny energii oraz łagodzi ich wahania w
razie wzrostu cen praw emisji CO

2

.

Przegląd opracowań.
InrE – Alternatywna Polityka Energetyczna
Polski do roku 2030.

www.ibs.org.pl

9

Poprawa efektywności energetycznej jako najskuteczniejsze narzędzie
redukcji emisji.

Postawienie na OZE oraz energetykę rozproszoną korzystniejszym kosztowo
rozwiązaniem niż elektrownie jądrowe.

Źródło: InrE (2009)

172,0

194,2

191,6

0

50

100

150

200

2020

2030

El. jądrowe

2030

Efektywność + OZE

TWh

Produkcja energii elektrycznej

Stare – węgiel kamienny

Modernizowane – węgiel kamienny

Nowe – węgiel kamienny

Nowe – węgiel kamienny +CCS

Stare – węgiel brunatny

Modernizowane – węgiel brunatny

Nowe – węgiel brunatny + CCS

Gaz CCGT

Atom

Biomasa

Biogaz

Wiatr onshore

Wiatr offshore

Przegląd opracowań.
MAE – scenariusz 450

www.ibs.org.pl

10

Scenariusz 450 – przykładowy zestaw rozwiązań, które pozwolą przejść gospodarce
światowej na niskoemisyjną ścieżkę rozwoju. Obejmuje on stopniowe rozszerzanie
systemu handlu emisjami w energetyce i przemyśle na kraje spoza UE oraz podjęcie
skoordynowanych działań redukcyjnych w innych sektorach.

Dla Polski – ambitniejsze polityki redukcji emisji, szczególnie w obszarze poprawy
efektywności paliwowej w transporcie. Wraz z redukcją emisji, przyniosą one też
znaczące oszczędności.

41%

215 TWh

11%

11%

16%

15%

Produkcja energii elektrycznej

Węgiel

Ropa naftowa

Gaz

Jądrowe

Wodne

Biomasa i odpady

Wiatr

Słoneczne

Geotermalne

Źródło: MAE (2010)

28%

23%

20%

6%

104 Mtoe

20%

3%

Źródła energii pierwotnej

Węgiel

Ropa naftowa

Gaz

Jądrowe

Wodne

Biomasa i odpady

Pozostałe OZE

Przegląd opracowań.
Bank Światowy – transformacja w kierunku
gospodarki niskoemisyjnej w Polsce (1)

www.ibs.org.pl

11

Raport Banku Światowego Transformacja w kierunku gospodarki niskoemisyjnej w
Polsce (2011) opiera się na szeregu narzędzi analitycznych. Są to:

zbiór opcji technologicznych redukcji emisji CO

2

przygotowany przez firmę

McKinsey&Company – krzywa MAC

model ROCA (Regional Options for Carbon Abatement) przygotowany przez Loch
Alpine Economics

zbiór narzędzi IBS CAST (Climate Assessment Simulation Toolbox) opracowany
przez Instytut Badań Strukturalnych – moduły BAU, MIND, MEMO

model sektora transportowego Tremove plus

Przegląd opracowań.
Bank Światowy – transformacja w kierunku
gospodarki niskoemisyjnej w Polsce (2)

www.ibs.org.pl

12

Krzywa krańcowych kosztów redukcji emisji MAC

koszty mikroekonomiczne (dla podejmujących działania podmiotów) i potencjał
poszczególnych rozwiązań technicznych redukujących emisje

działania poprawiające efektywność energetyczną przyniosą do 2030 roku oszczędności netto

inwestycje w niskoemisyjną elektroenergetykę wiążą się z kosztami netto

Model ROCA

oszacowanie skutków wprowadzenia pakietu klimatyczno-energetycznego

nieznaczne zmniejszenie się udziału węgla w wytwarzaniu energii elektrycznej, głównie na
rzecz gazu; większy udział OZE

2020 rok w porównaniu do scenariusza bez celu „3x20”

PKB niższe o 1,1-1,7 proc.

produkcja w energochłonnych sektorach – niższa o 1,9-4,4 proc.

stopa bezrobocia wyższa o 0,4-0,5 pp.

podkreślona szkodliwość sektorowego i terytorialnego rozdrobnienia celów redukcyjnych.

Przegląd opracowań.
Bank Światowy – transformacja w kierunku
gospodarki niskoemisyjnej w Polsce (3)

www.ibs.org.pl

13

Pakiet IBS CAST

pakiet złożony z 3 narzędzi

IBS-BAU – obliczanie scenariusza odniesienia

IBS-MIND – optymalizacja interwencji w sektorze elektroenergetycznym

IBS-MEMO – model DSGE oceniający makroekonomiczny wpływ narzędzi redukcji emisji

makroekonomiczna wersja krzywej MAC – część działań w elektroenergetyce przynosi
korzyści makroekonomiczne pomimo kosztów mikroekonomicznych

koszty makroekonomiczne dekarbonizacji mixu

wiążą się z wypychaniem inwestycji w innych sektorach gospodarki w czasie przebudowy energetyki

sięgają maksimum po roku 2020, w czasie nagromadzenia inwestycji (do 5 proc. odchylenia od BAU)

do 2030 zmniejszają się dzięki oszczędnościom z poprawy efektywności energetycznej do 0,7-1,3 proc.
PKB

duże znaczenia sposobu finansowania interwencji państwa w formowanie mixu

.

Przegląd opracowań.
Bank Światowy – transformacja w kierunku
gospodarki niskoemisyjnej w Polsce (4)

www.ibs.org.pl

14

IBS-MIND

Optymalny mix produkcji energii elektrycznej zależy od przyszłych cen gazu ziemnego.
Szersze wykorzystanie zarówno konwencjonalnych, jak i odnawialnych źródeł energii.

Źródło: Bank Światowy (2011)

Suma 215,6 TWh

0%

20%

40%

60%

80%

100%

2030

Tani gaz

2030

Drogi gaz

Węgiel konwencjonalny

Węgiel IGCC

Węgiel nowy CCS

Węgiel nowy CCS + EOR

Gaz konwencjonalny

Gaz nowy CCS

Gaz nowy CCS + EOR

Atom

Małe wodne

Geotermalne

Biomasa

Biomasa współspalanie

Biomasa nowa CCS

Wiatr onshore

Wiatr offshore

Fotowoltaika

Konwersja fototermiczna

Przegląd opracowań.
IBS dla WWF i PKE – niskoemisyjne dylematy

www.ibs.org.pl

15

analiza oparta na IBS CAST. Moduł IBS-MIND poszerzony o ocenę działań
proefektywnościowych

do 2030 roku możliwa jest redukcja emisji o 47 proc. względem roku 2008.

wśród mixów opartych na OZE i nie zawierających energii jądrowej optymalny jest
wariant bazujący na lądowych farmach wiatrowych oraz elektrowniach biomasa +
CCS.

ok. dwuprocentowy spadek PKB do 2030 roku względem BAU

duże znaczenie sposobu wydatkowania wpływów z obciążeń emitentów

Przegląd opracowań.
EC BREC IEO, DLR IoTT, Greenpeace –
[r]ewolucja energetyczna dla Polski

www.ibs.org.pl

16

głęboka redukcja emisji do 2050 roku wymaga zmiany paradygmatu polskiej energetyki

przestawienie energetyki na OZE, radykalna poprawa efektywności energetycznej,
wprowadzenie elektrycznych i hybrydowych aut, dekarbonizacja elektroenergetyki

koszty energii przejściowo wyższe, ale po 2040 roku działania zaczną przynosić oszczędności.

Źródła energii pierwotnej

Produkcja energii elektrycznej

Źródło: Greenpeace Polska (2008)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

2005

2010

2020

2030

2040

2050

PJ

Scenariusz referencyjny

energia jądrowa

węgiel kamienny

węgiel brunatny

ropa naftowa

gaz

energia wody

energia wiatru

biomasa

energia słoneczna

energia geotermalna

efektywność

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

2005

2010

2020

2030

2040

2050

PJ

Scenariusz alternatywny

0

50

100

150

200

250

300

350

2005

2010

2020

2030

2040

2050

TWh

Scenariusz referencyjny

energia jądrowa

węgiel kamienny

węgiel brunatny

gaz i ropa naftowa

biomasa

energia wodna

energia wiatrowa

fotowoltaika

efektywność

0

50

100

150

200

250

300

350

2005

2010

2020

2030

2040

2050

TWh

Scenariusz alternatywny

Przegląd opracowań.
EnergSys dla PKEE – Raport 2030

www.ibs.org.pl

17

ocena pakietu klimatyczno-energetycznego UE

analiza top-down/bottom-up – 3 zintegrowane moduły

PROSK-E – oszacowanie popytu na energię

EFOM-PL – modelowanie rozwoju sektora energetycznego

CGE-PL – ocena makroekonomicznego wpływu zmian w sektorze energetycznym

Wnioski

Pakiet zmienia polski energy mix, zwiększając w nim udział OZE i
wprowadzając do niego energię jądrową.

Poprzez wyższe ceny energii łączy się to jednak ze znacznymi kosztami dla
gospodarki – utratą PKB rzędu 15 proc. względem BAU w 2030 roku

Przegląd opracowań.
EnergSys dla PKEE – Raport 2050

www.ibs.org.pl

18

ocena propozycji dekarbonizacji polskiej gospodarki do 2050 roku – redukcja emisji o 75 proc.

metodologia jak w Rapocie 2030

Wnioski

Dekarbonizacja oznacza znaczący wzrost znaczenia energii jądrowej oraz OZE w mixie kosztem paliw
kopalnych, a także szerokie zastosowanie technologii CCS.

Łączne koszty polityki dekarbonizacji (wraz z kosztem zakupu uprawnień do emisji) to 13-15 mld rocznie
rosnące od 2020 roku do 71-87 mld zł w 2050 roku.

Obecnie przygotowywany jest kolejny projekt – ocena propozycji Komisji Europejskiej (Roadmap 2050) redukcji
emisji o 80 proc. Wyniki zbliżone jakościowo. PKB poniżej BAU o ok. 11 proc. po 2030 roku.

Źródła energii pierwotnej

Struktura mocy elektrowni

Źródło: EnergSys (2010)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

2005

2010

2015

2020

2025

2030

2040

2050

PJ

Scenariusz liberalny

węgiel brunatny

węgiel kamienny

paliwa ciekłe

gaz ziemny

paliwo jądrowe

pozostałe paliwa

OZE

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

2005

2010

2015

2020

2025

2030

2040

2050

PJ

Scenariusz dekarbonizacji

0%

20%

40%

60%

80%

100%

2005

2010

2015

2020

2025

2030

2040

2050

Scenariusz liberalny

węgiel kamienny

węgiel brunatny

gaz ziemny

paliwo jądrowe

OZE

pozostałe paliwa

0%

20%

40%

60%

80%

100%

2005

2010

2015

2020

2025

2030

2040

2050

Scenariusz dekarbonizacji

Różnice w wynikach opracowań i ich
źródła (1)

www.ibs.org.pl

19

Obszar

Różnice

Wnioski/pytania

Czynniki zewnętrzne,

modelowanie sektora

energetycznego

Niewielkie

rozbieżności

Potwierdzenie znaczenia

efektywności energetycznej,

bez interwencji – wzrost popytu na

energię i dalsza zależność od węgla.

Potencjał i koszty opcji

technologicznych

Istotne rozbieżności

Pytanie o miejsce energii jądrowej,

OZE i innych opcji w przyszłym

mixie.

Oddziaływanie na

gospodarkę

Niewielkie

rozbieżności,

wyjątek – EnergSys

Pytanie o realną cenę zmiany mixu.

Koszty makroekonomiczne

prawdopodobnie akceptowalne

Różnice w wynikach opracowań i ich
źródła (2)

www.ibs.org.pl

20

Czynniki zewnętrzne, modelowanie sektora energetycznego

zbliżone prognozy dot. czynników zewnętrznych (demografia, trendy gospodarcze BAU)

pomimo stosowania różnych modeli, przy podobnych założeniach otrzymywane są
zbliżone wyniki dot. popytu na energię, wymaganych nakładów inwestycyjnych, struktury
mixu

Potencjał i koszty opcji technologicznych

największe wątpliwości dotyczące realnych kosztów budowy elektrowni jądrowych
(zgłaszane przez ekologów) oraz realnego potencjału rynkowego OZE (coraz wyraźniejszy
konsensus w ostatnich latach)

niepewność dot. rozwoju testowanych technologii (np. CCS)

Różnice w wynikach opracowań i ich
źródła (3)

www.ibs.org.pl

21

Oddziaływanie na gospodarkę

Analizy z raportu Banku Światowego, oceny skutków regulacji KE – kilkuprocentowe
tymczasowe odchylenie PKB od ścieżki BAU.

Prognoza EnergSys – kilkunastoprocentowe trwałe odchylenie PKB od ścieżki BAU.

Skąd bierze się ta różnica?

Gospodarka w modelu makroekonomicznym EnergSys (CGE-PL) ma znacznie mniejszą
możliwość realokacji zasobów i adaptacji do zmieniającego się otoczenia niż np. w modelu
IBS-MEMO.

Przekłada się to na dużą wrażliwość modelowanej gospodarki na szoki zewnętrzne, takie jak
wzrost kosztów wytwarzania energii

Obserwacja realnego zachowania gospodarki w Polsce i na Zachodzie wskazuje, że tak daleko
idąca statyczność jej struktury wobec szoków zewnętrznych nie występuje, szczególnie w
długim okresie

Uwaga:
koszty mikroekonomiczne

(nakłady inwestycyjne, wyższe ceny, a więc realokacja)

≠

koszty makroekonomiczne

(utrata produkcji, spadek zatrudnienia, wzrost bezrobocia)

.

Wnioski i rekomendacje (1)

www.ibs.org.pl

22

Konsensus: duża rola efektywności energetycznej; bez
interwencji Polska nadal będzie uzależniona od węgla

Osie dyskusji: miejsce energetyki jądrowej w mixie
(pytanie o jej realne koszty), potencjał rynkowy OZE,
energetyka rozproszona vs systemowa

Efekty makroekonomiczne zmian w mixie –
prawdopodobne tymczasowe odchylenie od ścieżki
wzrostu PKB o kilka procent. Scenariusze dużych
odchyleń od BAU wydają się zbyt pesymistyczne.

Wnioski i rekomendacje (2)

www.ibs.org.pl

23

Duża niepewność prognoz po 2030 roku

optymalny mix energetyczny

optymalna strategia zmiany mixu energetycznego

Mix energetyczny 2030

Mix energetyczny 2050

1.

Wypracowanie

konsensusu

co

do

celów

redukcyjnych w okresie 10 i 20 letnim

2.

Wypracowanie

wspólnej

technologiczno-

ekonomicznej

bazy

kosztów

i

wykonalności

potencjalnych elementów mixu

3.

Dokonanie strategicznego wyboru w obszarach

spornych

4.

Wyznaczenie

mixu

optymalnego

przy

tych

założeniach

5.

Weryfikacja adaptacyjności mixu w związku z

perspektywą lat 2030-2050

6.

Ewentualna modyfikacja mixu po tej weryfikacji.

1.

Ustalenie indykatywnego celu redukcyjnego do roku

2050

2.

Analiza związków między tym celem a celami na rok

2030 i ew. uspójnienie obu celów

3.

Opracowanie

założeń

ramowych

mixu

(np.

dywersyfikacja,

niezależność

energetyczna,

zeroemisyjność itp.)

4.

Opracowanie najbardziej prawdopodobnej ścieżki

zmian w uwarunkowaniach technologicznych i

ekonomicznych składowych mixu

5.

Wyznaczenie

mixu

optymalnego

przy

tych

założeniach

oraz

nadanie

mu

statusu

mixu

ramowego podlegającego adaptacji w przyszłości

Obszary ryzyka systemowego
poszczególnych typów mixów
energetycznych

www.ibs.org.pl

24

Mixy głównie:

Węglowe

Gazowe

Nuklearne

Odnawialne

Ryzyko budowy i finansowania

+

+

++/+++

++/+++

Ryzyko zmienności cen paliwa

(eksploatacji)

+++

++/+++

+

+

Ryzyko zmiany cen uprawnień do

emisji

+++

++

+

+

Ryzyko polityczne dostaw

surowca

+

+++

+

+

Ryzyko regulacyjne

+++

+++

+++

+++

Ryzyko rozbudowy i stabilizacji

sieci

+

+

++

+++

Ryzyko postępu technicznego

+

+

+

++

Ryzyko utraty akceptacji

społecznej

+/++

+

+++

+

Razem ryzyka

14-15

14-15

14-15

14-15

Dywersyfikacja i zmniejszenie emisyjności –
kompromisowy i optymalny mix energetyczny
dla Polski do roku 2030 a perspektywa roku
2050 - propozycja IBS

www.ibs.org.pl

25

204 TWh

Węgiel

Węgiel + CCS

Gaz

Atom

Wodne

Biomasa

Wiatr

Słoneczne

Geotermalne

Uśredniony (ekspercki) mix

energetyczny AD 2030

Zdywersyfikowany optymalny

mix AD 2030 wg IBS

Źródło: IBS na podstawie studiów ARE, MAE, IBS,
EnergSys, InrE, Greenpeace oraz Banku Światowego

Źródło: obliczenia własne IBS

216 TWh

Węgiel

Węgiel + IGCC

Gaz

Atom

Wodne

Biomasa

Wiatr

Słoneczne

Geotermalne

Dziękuję za uwagę

www.ibs.org.pl