Polski mix energetyczny w perspektywie lat 2030 i 2050
Analizy ekspertów i pola kompromisu
Maciej Bukowski
Instytut Badań Strukturalnych
Plan
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 z
ródła
Wnioski i rekomendacje
www.ibs.org.pl
2
Czym jest mix energetyczny?
Mix energetyczny (ang. energy mix) to struktura produkcji i
konsumpcji energii w podziale na jej nośniki i sposób
wytwarzania.
Konsumpcja
y
ródła energii
Wyróżnia się mixy opisujące:
energii finalnej
pierwotnej
" zapotrzebowanie na energię pierwotną w
(energia elektryczna,
(węgiel, ropa, gaz,
ciepło, paliwa)
OZE)
podziale na nośniki
" zapotrzebowanie na energię finalną w podziale
na nośniki
" produkcję energii elektrycznej w podziale na
paliwa lub rodzaje elektrowni Produkcja energii
elektrycznej i ciepła
" mix mocy produkcyjnych elektrowni w podziale
na ich rodzaje lub wykorzystywane paliwa
Moce produkcyjne
elektrowni
www.ibs.org.pl
3
Polski energy mix AD 2008
y
ródła energii pierwotnej Konsumpcja energii finalnej
6%
7%
18%
13% 10%
98 Mtoe
15% 65,5 Mtoe
56%
25%
34%
16%
Węgiel Ropa naftowa
Węgiel Ropa naftowa
Gaz Woda
Gaz Energia elektryczna
Biomasa i odpady Pozostałe OZE
Ciepło Biomasa i odpady
y
ródło: MAE (2010)
www.ibs.org.pl
4
Polski energy mix AD 2008
Produkcja energii elektrycznej Moce produkcyjne elektrowni
2%
3% 1%
2%
4%
4%
3%
5%
2%
45%
43%
141 TWh
32 GW
35%
26%
12%
13%
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
y
ródło: ARE (2011)
www.ibs.org.pl
5
Jak projektuje się przyszłe mixy
energetyczne?
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)
www.ibs.org.pl
6
Przegląd opracowań.
Prognozy dot. obecnych polityk
Szereg prognoz pozwala ocenić wpływ obecnych polityk na energy mix w 2030 roku.
Zapotrzebowanie na energię pierwotną TWh
Produkcja energii elektrycznej
Mtoe
250
118,5
114,5 114,3 224,7
120
215,8
97,7 193,3
200
100
80
150 141,1
60
100
40
50
20
0 0
2008 KE 2030 Baseline MAE 2030 ARE 2030
2008 KE 2030 MAE 2030 ARE 2030
Baseline Obecne polityki Obecne polityki Aktualizacja
Węgiel Gaz Jądrowe Wodne
Węgiel Ropa naftowa Gaz Paliwo jądrowe OZE
Biomasa Wiatr Inne
y
ródła:
" 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
www.ibs.org.pl
7
Przegląd opracowań.
Prognozy ARE
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 CO2.
www.ibs.org.pl
8
Przegląd opracowań.
InrE  Alternatywna Polityka Energetyczna
Polski do roku 2030.
Produkcja energii elektrycznej
172,0
2020
2030
194,2
El. jądrowe
2030
191,6
Efektywność + OZE
TWh
0 50 100 150 200
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
y
ródło: InrE (2009)
Poprawa efektywności energetycznej jako najskuteczniejsze narzędzie
redukcji emisji.
Postawienie na OZE oraz energetykę rozproszoną korzystniejszym kosztowo
rozwiązaniem niż elektrownie jądrowe.
www.ibs.org.pl
9
Przegląd opracowań.
MAE  scenariusz 450
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.
y
ródła energii pierwotnej Produkcja energii elektrycznej
Węgiel
Węgiel
3%
Ropa naftowa
Ropa naftowa
15%
20%
28% Gaz
Gaz
Jądrowe
41%
Jądrowe
215 TWh
Wodne
104 Mtoe
6%
16%
Wodne
Biomasa i odpady
Biomasa i odpady
Wiatr
23%
20%
Pozostałe OZE
11%
Słoneczne
11%
Geotermalne
y
ródło: MAE (2010)
www.ibs.org.pl
10
Przegląd opracowań.
Bank Światowy  transformacja w kierunku
gospodarki niskoemisyjnej w Polsce (1)
Raport Banku Światowego Transformacja w kierunku gospodarki niskoemisyjnej w
Polsce (2011) opiera się na szeregu narzędzi analitycznych. Są to:
zbiór opcji technologicznych redukcji emisji CO2 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
www.ibs.org.pl
11
Przegląd opracowań.
Bank Światowy  transformacja w kierunku
gospodarki niskoemisyjnej w Polsce (2)
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.
www.ibs.org.pl
12
Przegląd opracowań.
Bank Światowy  transformacja w kierunku
gospodarki niskoemisyjnej w Polsce (3)
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.
www.ibs.org.pl
13
Przegląd opracowań.
Bank Światowy  transformacja w kierunku
gospodarki niskoemisyjnej w Polsce (4)
IBS-MIND
Optymalny mix produkcji energii elektrycznej zależy od przyszłych cen gazu ziemnego.
Szersze wykorzystanie zarówno konwencjonalnych, jak i odnawialnych z
ródeł energii.
Suma 215,6 TWh
2030
Drogi gaz
2030
Tani gaz
0% 20% 40% 60% 80% 100%
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
y
ródło: Bank Światowy (2011)
www.ibs.org.pl
14
Przegląd opracowań.
IBS dla WWF i PKE  niskoemisyjne dylematy
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
www.ibs.org.pl
15
Przegląd opracowań.
EC BREC IEO, DLR IoTT, Greenpeace 
[r]ewolucja energetyczna dla Polski
y
ródła energii pierwotnej
Produkcja energii elektrycznej
PJ
Scenariusz alternatywny
Scenariusz referencyjny
PJ Scenariusz alternatywny
Scenariusz referencyjny
TWh
TWh
6000
6000
350
350
5000
5000 300
300
250
4000
4000
250
200
200
3000
3000
150
150
2000
2000
100
100
1000 50
1000
50
0
0
0 0
2005 2010 2020 2030 2040 2050
2005 2010 2020 2030 2040 2050
2005 2010 2020 2030 2040 2050 2005 2010 2020 2030 2040 2050
energia jądrowa węgiel kamienny węgiel brunatny
energia jądrowa węgiel kamienny węgiel brunatny
gaz i ropa naftowa biomasa energia wodna
ropa naftowa gaz energia wody
energia wiatru biomasa energia słoneczna
energia wiatrowa fotowoltaika efektywność
energia geotermalna efektywność
y
ródło: Greenpeace Polska (2008)
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.
www.ibs.org.pl
16
Przegląd opracowań.
EnergSys dla PKEE  Raport 2030
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
www.ibs.org.pl
17
Przegląd opracowań.
EnergSys dla PKEE  Raport 2050
y
ródła energii pierwotnej
Struktura mocy elektrowni
PJ
5000 Scenariusz dekarbonizacji
PJ
Scenariusz liberalny
Scenariusz liberalny
Scenariusz dekarbonizacji
4500
4500
100%
4000 100%
4000
3500
3500
80%
80%
3000
3000
2500
2500 60%
60%
2000
2000
40%
1500 40%
1500
1000
1000
20%
20%
500
500
0
0%
0
0%
2005 2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050
2005 2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050
2005 2010 2015 2020 2025 2030 2040 2050
węgiel kamienny węgiel brunatny gaz ziemny paliwo jądrowe OZE pozostałe paliwa
węgiel brunatny węgiel kamienny paliwa ciekłe gaz ziemny
paliwo jądrowe pozostałe paliwa OZE
y
ródło: EnergSys (2010)
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.
A
ączne 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.
www.ibs.org.pl
18
Różnice w wynikach opracowań i ich
z
ródła (1)
Obszar Różnice Wnioski/pytania
Czynniki zewnętrzne, Niewielkie Potwierdzenie znaczenia
modelowanie sektora rozbieżności efektywności energetycznej,
energetycznego bez interwencji  wzrost popytu na
energię i dalsza zależność od węgla.
Potencjał i koszty opcji Istotne rozbieżności Pytanie o miejsce energii jądrowej,
technologicznych OZE i innych opcji w przyszłym
mixie.
Oddziaływanie na Niewielkie Pytanie o realną cenę zmiany mixu.
gospodarkę rozbieżności, Koszty makroekonomiczne
wyjątek  EnergSys prawdopodobnie akceptowalne
www.ibs.org.pl
19
Różnice w wynikach opracowań i ich
z
ródła (2)
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 wyraz
niejszy
konsensus w ostatnich latach)
niepewność dot. rozwoju testowanych technologii (np. CCS)
www.ibs.org.pl
20
Różnice w wynikach opracowań i ich
z
ródła (3)
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).
www.ibs.org.pl
21
Wnioski i rekomendacje (1)
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.
www.ibs.org.pl
22
Wnioski i rekomendacje (2)
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 1. Ustalenie indykatywnego celu redukcyjnego do roku
redukcyjnych w okresie 10 i 20 letnim 2050
2. Wypracowanie wspólnej technologiczno- 2. Analiza związków między tym celem a celami na rok
ekonomicznej bazy kosztów i wykonalności 2030 i ew. uspójnienie obu celów
potencjalnych elementów mixu 3. Opracowanie założeń ramowych mixu (np.
3. Dokonanie strategicznego wyboru w obszarach dywersyfikacja, niezależność energetyczna,
spornych zeroemisyjność itp.)
4. Wyznaczenie mixu optymalnego przy tych 4. Opracowanie najbardziej prawdopodobnej ścieżki
założeniach zmian w uwarunkowaniach technologicznych i
5. Weryfikacja adaptacyjności mixu w związku z ekonomicznych składowych mixu
perspektywą lat 2030-2050 5. Wyznaczenie mixu optymalnego przy tych
6. Ewentualna modyfikacja mixu po tej weryfikacji. założeniach oraz nadanie mu statusu mixu
ramowego podlegającego adaptacji w przyszłości
www.ibs.org.pl
23
Obszary ryzyka systemowego
poszczególnych typów mixów
energetycznych
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
www.ibs.org.pl
24
Dywersyfikacja i zmniejszenie emisyjności 
kompromisowy i optymalny mix energetyczny
dla Polski do roku 2030 a perspektywa roku
2050 - propozycja IBS
Uśredniony (ekspercki) mix Zdywersyfikowany optymalny
energetyczny AD 2030 mix AD 2030 wg IBS
Węgiel Węgiel
Węgiel + CCS Węgiel + IGCC
Gaz Gaz
Atom Atom
Wodne Wodne
204 TWh
216 TWh
Biomasa Biomasa
Wiatr Wiatr
Słoneczne Słoneczne
Geotermalne Geotermalne
y
ródło: IBS na podstawie studiów ARE, MAE, IBS, y
ródło: obliczenia własne IBS
EnergSys, InrE, Greenpeace oraz Banku Światowego
www.ibs.org.pl
25
Dziękuję za uwagę
www.ibs.org.pl