Od węgla do OZE. Strategia transformacji ciepłownictwa

Ponad 50% energii z odnawialnych źródeł, 5,5 GW w technologiach Power-to-Heat i wielomiliardowe inwestycje. Przedstawiamy najważniejsze założenia „Strategii transformacji ciepłownictwa do 2040 r.” oraz stanowisko Izby Gospodarczej Ciepłownictwo Polskie.

Z ciepła systemowego korzysta 45% gospodarstw domowych w Polsce. Rozwój kogeneracji oraz zwiększanie udziału odnawialnych źródeł energii ograniczają emisję zanieczyszczeń i wzmacniają bezpieczeństwo energetyczne kraju. Odchodzenie od węgla i inwestycje w rozwiązania niskoemisyjne wspiera m.in. Nysa (na zdjęciu). Rozwój kogeneracji gazowej, budowa ekociepłowni na paliwo alternatywne oraz działania w kierunku biomasy i geotermii wyznaczają strategiczne kierunki transformacji energetycznej miasta

Znamy już główne założenia długo oczekiwanej „Strategii transformacji ciepłownictwa do 2040 roku”. Dokument, którego publiczne konsultacje właśnie się zakończyły, wyznacza ramowe kierunki dla sektora odpowiedzialnego za dostawy ciepła do ponad połowy polskich gospodarstw domowych, a także dla instytucji publicznych i przedsiębiorstw. Z jednej strony nasz kraj jest europejskim liderem pod względem liczby podłączonych mieszkań, z drugiej – stoi przed technologicznym i finansowym wyzwaniem bez precedensu.

Punkt wyjścia nie jest łatwy. Polskie ciepło systemowe wciąż opiera się na paliwach kopalnych – węgiel przez cały czas odpowiada za 52,8% krajowej produkcji w tym sektorze (według raportu URE „Energetyka cieplna w liczbach 2025”). Tylko ok. 22% polskich systemów spełnia unijne kryteria „efektywnego systemu ciepłowniczego”. Postępująca eksploatacja infrastruktury w połączeniu ze stale rosnącymi wymaganiami regulacyjnymi Unii Europejskiej (dyrektywy: RED, EED, EPBD, EU ETS, a także normy dla obiektów spalania MCP i IED 2.0) tworzą potrzebę modernizacyjną.

Kluczowe liczby na 2040 rok - 52,2%. – docelowy udział OZE w produkcji ciepła systemowego - 5,5 GW – planowana moc w technologiach Power-to-Heat - 576 GWh – pojemność magazynów ciepła - 197–231 mld zł – szacowane całkowite nakłady inwestycyjne w sektorze

Nowoczesne technologie i integracja z energetyką

Transformacja ciepłownictwa nie będzie się opierać na jednej technologii. Strategia przewiduje stopniowe odchodzenie od wysokoemisyjnych źródeł ciepła na rzecz technologii nisko- i zeroemisyjnych. Wśród nich wskazano m.in. źródła gazowe w technologii kogeneracji, pompy ciepła, kotły elektryczne, magazyny ciepła, kolektory słoneczne, źródła biomasowe, geotermię, instalacje termicznego przekształcania odpadów oraz wykorzystanie ciepła odpadowego.

Zgodnie z założeniami do 2040 r. udział odnawialnych źródeł energii w ciepłownictwie systemowym ma wzrosnąć do 52,2% Docelowo choćby 100% ciepła systemowego będzie pochodzić ze źródeł czystych.

Jednym z najważniejszych kierunków zmian jest ścisła integracja z rynkiem elektroenergetycznym. Systemy ciepłownicze przestaną być autonomicznymi wyspami energetycznymi, a staną się elastycznym partnerem i stabilizatorem dla Krajowego Systemu Elektroenergetycznego (KSE). Strategia przewiduje intensywny rozwój instalacji Power-to-Heat (np. kotłów elektrycznych), których moc zainstalowana ma wynieść do 5,5 GW.

Dlaczego elektryfikacja jest tak istotna? Wynika to z rosnącej skali nierynkowego redysponowania energii z OZE – oceniając potocznie – nakazu ograniczenia produkcji (np. z farm wiatrowych i PV w momentach szczytowej produkcji przy niskim popycie). Według prognoz Polskich Sieci Elektroenergetycznych (PSE) skala tej nadwyżki może wzrosnąć do ok. 19 TWh w 2035 r. i choćby 34 TWh w 2040 r. Przy założeniu, iż ciepłownictwo skonsumowałoby połowę tej energii, można by wyprodukować 61,2 PJ ciepła, co zaspokoiłoby ponad jedną czwartą prognozowanego zapotrzebowania całego sektora za kilkanaście lat.

Pompy ciepła i inteligentne sieci

Oprócz rozwiązań Power-to-Heat fundamentem nowego miksu energetycznego będą wielkoskalowe pompy ciepła, które do 2040 r. mogą osiągnąć ok. 2,5 GW mocy. To one pozwolą optymalnie wykorzystać energię z otoczenia oraz zagospodarować ciepło odpadowe, którego cel wykorzystania podniesiono w strategii do 10 PJ.

Instalacja Power-to-Heat (P2H) to system technologiczny służący do zamiany nadmiaru energii elektrycznej na ciepło, które można od razu wykorzystać lub zmagazynować. Główne elementy takich układów to kotły elektryczne oraz pompy ciepła.

Warunkiem sukcesu nowoczesnych technologii wytwarzania ciepła jest modernizacja ciepłowniczej infrastruktury przesyłowej i dystrybucyjnej. Wraz z ich wdrażaniem coraz większą rolę będą odgrywać sieci niskotemperaturowe. W konsekwencji może to oznaczać odwrócenie dotychczasowej filozofii standardów transportu ciepła. Aby uzyskać wymagane parametry nośnika w punkcie odbioru ciepła, nie będzie konieczne dostarczanie go o wysokiej temperaturze prosto ze źródła (tak jak ma to miejsce dzisiaj). Ten sam efekt można będzie uzyskać, wykorzystując w nowoczesnych węzłach hybrydowych małe pompy ciepła oparte na energii wody sieciowej, umożliwiające uzyskanie lokalnie wymaganych temperatur dla ogrzewania i potrzeb ciepłej wody użytkowej. Co więcej, nowoczesne sieci ciepłownicze pozwolą na wielokierunkowy przepływ ciepła – nadwyżki ciepła wytworzonego lokalnie zasilą obiekty sąsiednie, poprawiając efektywność i redukując straty przesyłowe.

Magazyny ciepła i źródła lokalne

Zarządzanie elastycznym systemem ciepłowniczym opartym na różnych źródłach energii będzie wymagało odpowiedniego magazynowania energii. Dlatego kluczowym elementem w nowoczesnym systemie ciepłowniczym staje się magazyn ciepła – i to znajdziemy w strategii transformacji. W połączeniu z wysokosprawną kogeneracją i technologiami Power‑to‑Heat pozwala on zarówno na zagospodarowanie nadwyżek ciepła wytworzonego z OZE, jak i na stabilizację pracy systemu elektroenergetycznego. Krótkoterminowe magazyny ciepła optymalizują pracę źródeł i ograniczają konieczność uruchamiania jednostek szczytowych, natomiast magazyny sezonowe umożliwiają wykorzystanie nadwyżek ciepła z okresu letniego w okresie grzewczym. Technologia magazynowania wyróżnia się relatywnie niskimi kosztami inwestycyjnymi i eksploatacyjnymi oraz wysoką sprawnością, co czyni ją jedną z najbardziej opłacalnych form magazynowania energii. Zgodnie z analizami KPEiK do 2040 r. pojemność magazynów ciepła w Polsce powinna osiągnąć poziom 576 GWh.

Klasyczne kolektory słoneczne znajdą zastosowanie głównie w hybrydowych ciepłowniach lokalnych ze względu na duże zapotrzebowanie przestrzenne kolektorów w obszarach zurbanizowanych.

Geotermia pozostanie bardzo pożądanym, całorocznym, stabilnym źródłem ciepła. Jej wykorzystanie zależy jednak od parametrów wód złożowych, efektywności technologicznej oraz struktury odbiorców ciepła, co wpływa na opłacalność inwestycji. najważniejsze znaczenie ma także odpowiednie projektowanie instalacji, w tym kaskadowe wykorzystanie energii, co pozwala zwiększyć efektywność takiego systemu.

Stabilne ceny i bezpieczeństwo

Transformacja ciepłownictwa systemowego na tak gigantyczną skalę – koszty inwestycji są szacowane na 197-231 mld zł – jest konieczna ze względu na rosnące koszty uprawnień do emisji dwutlenku węgla oraz wymagającą modernizacji infrastrukturę. Wiąże się jednak z ryzykiem obciążenia finansowego jego odbiorców. W strategii podkreślono więc, iż odejście od paliw kopalnych musi iść w parze z zapewnieniem akceptowalnych kosztów dla odbiorców i bezpieczeństwem dostaw.

Sprzedaż ciepła systematycznie spada ze względu na ocieplanie klimatu i postępującą termomodernizację budynków. Z kolei brak inwestycji w lokalne systemy ciepłownicze prowadzi do ucieczki odbiorców z sieci, co będzie zmniejszać rentowność infrastruktury ciepłowniczej. Aby temu zapobiec, dokument rządowy tworzy strategiczne ramy dla kierowania środkami publicznymi oraz lokalnego planowania energetycznego.

Opinia Izby Gospodarczej Ciepłownictwo Polskie

W ocenie IGCP „Strategia transformacji ciepłownictwa do 2040 r.” to bardzo potrzebny branży dokument, po raz pierwszy prezentujący kierunki transformacji ciepłownictwa systemowego do 2040 r. Niewątpliwą jego zaletą jest to, iż wreszcie pokazuje ciepłownictwo systemowe jako sektor strategiczny, a nie tylko techniczny dodatek do polityki energetyczno-klimatycznej. To uzasadnia traktowanie tego sektora jako infrastruktury krytycznej dla miast i bezpieczeństwa społecznego.

Realizacja strategii ma zapewnić bezpieczeństwo dostaw ciepła, jego stabilniejsze ceny, wykorzystanie nowoczesnych technologii i impuls inwestycyjny dla całej gospodarki. Dokument ten obejmuje m.in. rozwój nisko- i bezemisyjnych źródeł ciepła, integrację ciepłownictwa z elektroenergetyką, rozwój magazynów ciepła, wykorzystanie ciepła odpadowego, przewidywalne ramy regulacyjne i lokalne planowanie energetyczne. Istotne jest także to, iż nie opiera on transformacji na jednej technologii. Wskazuje ich wielorakość: kogenerację gazową docelowo z gazami odnawialnymi, wykorzystanie biomasy, geotermię, kolektory słoneczne, Power-to-Heat, pompy ciepła, kotły elektryczne, magazyny ciepła, ciepło odpadowe oraz narzędzia do optymalizacji w postaci cyfryzacji. To podejście jest znacznie bardziej racjonalne niż prosta teza, iż cała transformacja ma polegać wyłącznie na jednej technologii, np. elektryfikacji.

Izba pozytywnie ocenia również połączenie transformacji z akceptowalnymi cenami ciepła i bezpieczeństwem dostaw dla odbiorców. Strategia wskazuje, iż rdzeniem podejścia ma być równoważenie trzech priorytetów: szeroko rozumianego bezpieczeństwa, przystępności cenowej oraz realizacji procesu dekarbonizacji.

Mając świadomość wspomnianych powyżej pozytywnych aspektów tego dokumentu, Izba stoi jednak na stanowisku, iż „Strategia transformacji ciepłownictwa do 2040 r.” powinna odnosić się do całego sektora ciepła w Polsce, obejmując zarówno ciepłownictwo systemowe, jak i pozostałe formy ogrzewania budynków oraz wykorzystania ciepła w gospodarce. To pozwoli uniknąć sytuacji, w której modernizujemy jedną część sektora, a poza obszarem transformacji pozostają inne źródła kosztów, emisji czy też ubóstwa energetycznego.

Jednocześnie ciepłownictwo systemowe powinno zostać wskazane jako strategiczny filar tej transformacji, ze względu na jego znaczenie dla bezpieczeństwa dostaw, ochrony odbiorców, jakości powietrza i klimatu, efektywności energetycznej i integracji sektorowej.

Ujęcie w takim dokumencie strategicznym całego krajowego obszaru ciepłownictwa pozwoliłoby m.in. na uniknięcie bardzo niebezpiecznego zjawiska „kanibalizacji” środków publicznych czy też niekontrolowanej degradacji systemów ciepłowniczych. Takie zjawisko już występuje i polega na odłączaniu się odbiorców od systemów ciepłowniczych, choćby tych „efektywnych” i realizowaniu przedsięwzięć w zakresie indywidualnego ogrzewania (nawet na poziomie dużych odbiorców, czyli spółdzielni mieszkaniowych, wspólnot itp.) wspieranych środkami publicznymi. Dochodzi zatem nie tylko do marnowania środków publicznych, ale zagrożony jest również szereg celów zawartych w projekcie strategii.

Bardzo ważne jest również, aby strategia zawierała konkretne kierunki zmian legislacyjnych, tak by ułatwić podejmowanie decyzji inwestycyjnych. Sektor oczekuje, by taki dokument strategiczny zawierał m.in. konkretne narzędzia wykonawcze w zakresie finansowania, zmian taryfowych, stabilnych regulacji i jasnych zasad wsparcia inwestycji. Dlatego też w ramach merytorycznej konsultacji IGCP odniósł się do szeregu zagadnień wraz z propozycjami uzupełnień w przedmiotowym dokumencie.

Źródło: Izba Gospodarcza Ciepłownictwo Polskie