"Energetyka w okresie transformacji"

Spis treści

Od autorów 12

Podziękowania 13

Wprowadzenie. Dokąd zmierzamy? 14

A. ASPEKTY TECHNICZNE 18

1. Wytwarzanie energii elektrycznej 19

1.1. Konwencjonalne źródła energii 21

1.1.1. Węgiel brunatny i kamienny 21

1.1.2. Gaz ziemny 25

1.1.3. Elektrownie jądrowe 27

1.1.4. Małe reaktory modułowe 30

1.2. Odnawialne źródła energii 32

1.2.1. Biomasa i biogaz 32

1.2.2. Elektrownie wodne 33

1.2.3. Elektrownie słoneczne 35

1.2.4. Elektrownie wiatrowe 36

1.3. Wykorzystanie wodoru 37

1.4. Najlepsze źródło energii 41

2.1. Energia elektryczna jako towar 42

2. Bezpieczeństwo energetyczne 42

2.2. Konieczność ciągłych dostaw 43

2.3. Jakość i niezawodność energii elektrycznej 43

2.4. Sektor elektroenergetyczny w Europie 44

2.5. Sektor elektroenergetyczny w Polsce 45

2.5.1. Wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną 45

2.5.2. Wytwarzanie energii elektrycznej w Polsce 47

2.6. Rola odnawialnych źródeł energii 48

2.7. Bezpieczeństwo energetyczne 50

2.8. Dyspozycyjność i sterowalność 51

2.9. Ciągłość zasilania i adekwatność 52

2.10. Bilanse mocy i energii elektrycznej 53

2.10.1. Bilans mocy 53

2.10.2. Bilans energii elektrycznej 55

2.11. Samobilansowanie się źródeł odnawialnych 56

2.12. OZE w transformacji energetycznej 57

2.13. Wymuszone wyłączenia OZE 58

2.14. Nieefektywne wykorzystanie źródeł odnawialnych 61

2.15. Kiedy przychodzi flauta 62

2.16. Magazynowanie energii z OZE 64

2.17. Możliwe braki energii elektrycznej 65

2.18. Prognozy dla polskiego systemu elektroenergetycznego 66

2.19. Braki energii i stopnie zasilania 69

2.20. Możliwy udział OZE w produkcji energii elektrycznej 71

2.20.1. Przykłady godzinowych profili mocy 72

2.20.2. Założenia prowadzonych analiz 74

2.20.3. Wypełnianie celów OZE 75

2.20.4. Wymagane moce źródeł odnawialnych 76

2.20.5. Konieczne inwestycje 77

2.20.6. OZE w bilansowaniu zapotrzebowania na energię 78

2.20.7. Magazynowanie energii odnawialnej 79

3.1. Systemy przesyłowe 81

3. Przesyłanie energii elektrycznej 81

3.1.1. Sterowania przepływami energii elektrycznej 83

3.1.2. Praca linii w stanach normalnych 84

3.1.3. Wpływ generacji rozproszonej na system przesyłowy 85

3.2. Systemy dystrybucyjne 87

3.2.1. Schematy zastępcze linii niskiego i średniego napięcia 87

3.2.2. Straty napięcia, mocy i energii 88

3.3. Odziaływanie OZE na rozpływy energii 89

3.3.1. Wojny prosumenckich falowników 89

3.3.2. Nowe warunki pracy sieci dystrybucyjnej 90

3.3.3. Przyłączanie nowych źródeł 93

3.3.4. Zasady przyłączania źródeł energii elektrycznej 94

3.3.5. Moce przyłączeniowe w systemie przesyłowym 94

3.3.6. Moce przyłączeniowe w systemach dystrybucyjnych 95

3.3.7. Odmowy przyłączeń 96

3.3.8. Przyłączanie prosumentów 97

3.3.9. Możliwości działania operatorów sieci 98

3.4. Jakość i niezawodność energii elektrycznej 99

3.4.1. Kategorie odbiorników 100

3.4.2. Wpływ jakości energii na odbiorców 100

3.5. Linie prądu stałego 102

3.6. Elektryczne sprzęgła back-to-back 104

3.7. Wielotorowe, wielonapięciowe linie napowietrzne 105

3.8. Linie bezpośrednie 106

3.9. Klastry energii 107

3.10. Energetyka rozproszona w systemie elektroenergetycznym 110

3.11. Połączenie z sąsiednimi systemami 112

3.12. Przepływy kołowe 114

4. Magazyny energii 115

4.1. Kategorie magazynów energii 116

4.2. Magazyny wodorowe 117

4.3. Przyszłość magazynów energii 118

4.4. Wykorzystanie magazynów energii 118

4.5. Magazyny energii w systemie przesyłowym 120

4.6. Magazyny energii w systemie dystrybucyjnym 125

4.6.1. Magazyny energii przy farmach wiatrowych 125

4.6.2. Magazyny energii w przemyśle 126

4.7. Prosumenckie magazyny energii 127

B. ASPEKTY EKONOMICZNE 134

5.1. Taryfowanie energii elektrycznej 135

5. Koszt energii elektrycznej 135

5.2. Składniki opłat za energię elektryczną 137

5.2.1. Koszty produkcji energii elektrycznej 137

5.2.2. Opłaty przesyłowe 138

5.3. Składowe kosztów wytwarzania energii elektrycznej 139

5.3.1. Koszty stałe 140

5.3.2. Wpływ czasu pracy na koszty energii elektrycznej 142

5.3.3. Koszty operacyjne w elektrowniach konwencjonalnych 143

5.3.4. Koszty energii jądrowej 147

5.3.5. Koszt odnawialnych źródeł energii 147

5.3.6. Koszty magazynów energii 149

5.4. Koszty przesyłania energii elektrycznej 153

5.4.1. Składniki G i L w taryfach 153

5.4.2. Struktura kosztów przesyłania energii elektrycznej 154

5.4.3. Zniekształcenie stawek przesyłowych 154

5.4.4. Opłata przejściowa 155

5.5. Odnawialne źródła energii 156

5.5.1. Zielone certyfikaty 156

5.5.2. System taryfowy dla źródeł odnawialnych – aukcje OZE 158

5.5.3. Inne subsydia 160

5.6. Rynki mocy 161

5.7. Podatki i akcyza 164

5.7.1. Podatek VAT 164

5.7.2. Akcyza na energię elektryczną 165

5.8. Koszty zakupu pozwoleń na emisje dwutlenku węgla 166

5.9. Wartość rynkowa energii z OZE 169

5.10. OZE na Rynku Dnia Następnego 173

5.11. Błędy prognoz OZE 175

5.12. Koszty rezerw mocy 176

5.13. Rezerwy mocy dla OZE 178

5.13.1. Kontraktowanie rezerw mocy 178

5.13.2. Płatności za kontrakty mocy 179

5.13.3. Działanie OZE z kontraktami na rezerwy mocy 180

6. Rynki energii elektrycznej 183

6.1. Rynek hurtowy 184

6.2. Rynek detaliczny 185

6.3. Zasięg rynków 185

6.4. Reakcje rynków na zmienność podaży i popytu 186

6.4.1. Ceny gazu ziemnego w Europie 186

6.4.2. Ceny węgla kamiennego w Europie 187

6.4.3. Ceny energii elektrycznej w Polsce 189

6.5. Główne struktury rynków energii elektrycznej 191

6.5.1. Rynek energii elektrycznej typu pool 191

6.5.2. Rynek bilateralny 193

6.6. Zasady handlu energią elektryczną 193

6.6.1. Miedziana płyta 193

6.6.2. Cechy energii jako towaru 194

6.6.3. Rynki tylko energii 196

6.6.4. Cena krańcowa czy cena ofertowa? 197

6.7. Giełdy energii 198

6.7.1. Rynki dnia następnego i bieżącego 199

6.7.2. Rynki kontraktowe 200

6.7.3. Kontrakty hedgingowe 201

6.7.4. Obligo giełdowe 203

6.7.5. Mechanizm tworzenia się wysokich cen 203

6.8. Rynki bilansujące 204

6.8.1. Zasady działania rynku bilansującego 204

6.8.2. Struktura rynku bilansującego 206

6.8.3. Bilansowanie handlowe 207

6.8.4. Oferty bilansujące 209

6.8.5. Równoważenie rzeczywistego zapotrzebowania z produkcją 211

6.8.6. Ograniczenia w przesyłaniu i ich usuwanie 212

6.9. Rynek detaliczny 213

6.9.1. Uprzywilejowana pozycja odbiorcy – TPA 213

6.9.2. Podmiot bilansujący 214

6.9.3. Sprzedawca zobowiązany 215

6.9.4. Umowy na energię elektryczną 216

7.1. Podstawy ekonomicznej efektywności inwestycji 218

7.1.1. Prosty okres zwrotu 218

7. Koszty funkcjonowania systemu elektroenergetycznego 218

7.1.2. Net Present Value – NPV 219

7.1.3. Metody zdyskontowane obliczania czasu zwrotu z inwestycji 219

7.2. Koszty niedostarczonej energii elektrycznej 222

7.2.1. Ceny maksymalne i minimalne 222

7.2.2. Koszty niedostarczonej energii 222

7.2.3. Opłacalność stosowania magazynów energii 226

7.3. Koszty transformacji energetycznej 228

7.3.1. Wyniki analiz 229

7.3.2. Główne składniki kosztów 229

7.3.3. Nakłady skumulowane 230

7.3.4. Podsumowanie kosztów transformacji energetycznej 230

C. ASPEKTY SPOŁECZNE, ŚRODOWISKOWE I REGULACYJNE 232

8.1. Zmiany klimatu 233

8. Energetyka a klimat 233

8.2. Czynniki wpływające na zmianę klimatu 235

8.3. Antropogeniczne źródła emisji 237

8.4. Polityka klimatyczno-energetyczna na świecie 241

8.5. Polityka klimatyczno-energetyczna w Unii Europejskiej 243

8.6. Normy emisji 245

9.1. Zatrudnienie w energetyce 247

9. Energetyka a społeczeństwo 247

9.1.1. Zatrudnienie w branży OZE 248

9.1.2. Sprawiedliwa transformacja 249

9.2. Społeczna odpowiedzialność energetyki (CSR i ESG) 253

9.3. Wpływ społeczeństwa na energetykę 254

9.4. Niezależność energetyczna państw 258

9.4.1. Zależność od wiedzy i technologii 259

9.4.2. Zależność od paliw 262

9.4.3. Zależność od importu energii elektrycznej 266

10.1. Energetyka konwencjonalna 268

10. Energetyka a środowisko 268

10.2. Energetyka wiatrowa 270

10.2.1. Rozwój energetyki wiatrowej 270

10.2.2. Protesty i ustawa 10H 271

10.2.3. Hałas farm wiatrowych 271

10.2.4. Stanowisko Narodowego Instytutu Zdrowia Publicznego – Państwowego Zakładu Higieny 272

10.2.5. Migotanie cienia 273

10.2.6. Propozycje regulacji prawnych 273

10.2.7. Wiatraki morskie 274

10.3. Panele PV 275

10.4. Biogazownie 275

10.5. Spalanie biomasy 275

10.6. Elektrownie wodne 276

10.7. Energetyka jądrowa 277

10.7.1. Three Mile Island 277

10.7.2. Czarnobyl 277

10.7.3. Fukushima 278

10.8. Rekultywacja i recykling 278

10.8.1. Energetyka konwencjonalna 279

10.8.2. Energetyka odnawialna 281

Podsumowanie 283

Bibliografia 284

Spis rysunków 292

Spis tabel 295