W Polsce zacznie brakować... prądu! Czy uratuje nas import?

Według oficjalnych danych opublikowanych przez Polskie Sieci Elektroenergetyczne S.A., w nadchodzących latach przewidywane jest wystąpienie w krajowym systemie elektroenergetycznym (KSE) potężnego deficytu mocy dyspozycyjnej (patrz: rys. 1.).

Jak wynika z rys. 1., już w nadchodzącym roku 2026 przewidywany niedobór ma wynieść 3 500 MW, a w roku 2029 – sięgnąć wartości 6 000 MW. Taki stan rzeczy został wymuszony odpowiednimi rozporządzaniami prawnymi Unii Europejskiej. Jest bezpośrednią konsekwencją planowanego w nadchodzących latach odstawienia z ruchu pracujących dotychczas bloków elektroenergetycznych o mocy 200 MW. Pracuje ich w krajowym systemie elektroenergetycznym jeszcze około 40 (między innymi w elektrowniach Dolna Odra, Rybnik, Jaworzno, Połaniec, Kozienice i Ostrołęka), a najstarsze z nich były stawiane jeszcze w zamierzchłej epoce „towarzysza Wiesława”. Zresztą nawet gdyby Unia Europejska nie wymusiła ich zamknięcia, pozostaje aktualnym pytanie, jak długo mogłyby one jeszcze funkcjonować. Ich praca jest wysoce nieekonomiczna, ponieważ posiadają bardzo niską sprawność netto. Wynosi ona zaledwie około 30%. Tymczasem obecnie nowoczesne bloki nadkrytyczne dysponują sprawnością netto sięgającą nawet 47%. Dzięki temu z tej samej ilości węgla są w stanie wytworzyć ponad 1,5 x więcej energii elektrycznej.

Publikacja, którą czytasz, powstała z dobrowolnych datków

- czy dorzucisz się do wydania przez nas kolejnej?

50 zł Twoja kwota

Twoja kwota

Swego czasu postanowiono, że Polska ma odejść już na zawsze od spalania węgla w elektroenergetyce. Dziwnym trafem zapomniano jednak dodać, czym właściwie mamy sobie ten „niechciany” surowiec docelowo zastąpić. Chyba bowiem tylko kompletny szaleniec może na poważnie twierdzić, że ostatecznie zastąpią go wyłącznie panele fotowoltaiczne i wiatraki. Bądź co bądź, wiedza z fizyki na poziomie szkoły podstawowej całkowicie wystarcza do definitywnego stwierdzenia, że jest to w praktyce absolutnie niemożliwe. W podstawie każdego systemu elektroenergetycznego muszą bowiem koniecznie pracować przez 24 godziny na dobę stabilne i w pełni dyspozycyjne źródła energii. Cała reszta (zwłaszcza fotowoltaika i wiatraki) może być jedynie jakimś swego rodzaju uzupełnieniem potencjału mocy wytwórczych, zresztą w praktyce raczej bardzo kosztownym.

Igramy z blackoutem

Prawdziwy „armagedon” rozpocznie się po roku 2030. W elektrowni Bełchatów ruszy wówczas likwidacja 11 bloków elektroenergetycznych o mocy 360 MW. Pochodzą one jeszcze z lat 80. ubiegłego wieku. W roku 2036 ma zostać finalnie zakończona likwidacja całego zakładu. W związku z tym wyburzony zostanie także pochodzący z 2011 roku, w miarę jeszcze nowoczesny blok nadkrytyczny o mocy 858 MW. Przewidywany deficyt mocy dyspozycyjnej w roku 2033 ma osiągnąć niebotyczną wręcz wartość 10 000 MW. W kolejnych latach niedobór ma jeszcze szybko narastać, by w roku 2040 wynieść nawet 17 500 MW. Nie wiadomo tylko, czy w przedstawionych wyliczeniach uwzględniono dodatkowo moc hipotetycznie dostarczaną przez pierwszą polską elektrownię jądrową. Jeśli tak, to rozważany deficyt mocy dyspozycyjnej wynosił będzie wówczas nawet 21 000 MW, ponieważ nie jest rzeczą technicznie możliwą, aby przed rokiem 2040 z pierwszej polskiej elektrowni atomowej (o ile taka w ogóle powstanie) popłynął w ogóle jakikolwiek prąd.

To są jednak i tak wszystko wyłącznie czyste fantasmagorie. Przy typowym obecnie zapotrzebowaniu mocy w KSE na poziomie około 20 000 MW (a w przyszłości przewiduje się przecież jeszcze większy popyt), aż tak wielki niedobór mocy dyspozycyjnej już za kilka lat sprawi, że funkcjonowanie krajowego systemu elektroenergetycznego stanie się po prostu fizycznie niemożliwe. Każda próba podjęcia pracy przez KSE w warunkach tak wielkiego deficytu mocy zakończy się natychmiastowym blackoutem na terenie całej Polski.

Jeśli coś w rozważanej materii nie ulegnie w najbliższym czasie zmianie, wówczas już na początku lat 30. Polska zostanie praktycznie pozbawiona możliwości dostaw energii elektrycznej za pośrednictwem elektroenergetycznych sieci przesyłowych. Z drugiej strony trudno jest wyobrazić sobie sytuację, aby wszyscy mieszkańcy naszego kraju w przypadku tego rodzaju katastrofalnej sytuacji mieli tylko i wyłącznie przejść na własne agregaty prądotwórcze. W krótkim czasie zabrakłoby dla nich paliwa na stacjach benzynowych. O ich wysoce nieekonomicznej pracy, o związanych z tym horrendalnych kosztach, a także o powszechnie panującym hałasie i wszechobecnym odorze spalin to nawet lepiej już tutaj w ogóle nie wspominać.

W obiegowej opinii można spotkać się powszechnie ze stwierdzeniem, że w takiej sytuacji będziemy po prostu importować brakującą nam energię elektryczną z krajów sąsiednich. W wyobraźni laika skutecznie rozwiąże to opisane tutaj problemy, aczkolwiek byłaby to bardzo kosztowna opcja. Niestety nie jest to ani proste, ani technicznie wykonalne przy obecnym stanie krajowych elektroenergetycznych sieci przesyłowych najwyższych napięć. Ponadto kraje ościenne musiałby same dysponować sporą nadwyżką mocy we własnych systemach, aby mogły udzielić nam potrzebnego wsparcia w odpowiednej wielkości.

Na rys. 2. zamieszczono schemat sieci najwyższych napięć 220 kV i 400 kV przebiegających przez terytorium naszego kraju. Na mapie zaznaczono także elektroenergetyczne linie przesyłowe, które stanowią nasze połączenia transgraniczne z sąsiednimi państwami. Widać tam, że z Niemcami łączą nas dwie dwutorowe linie 400 kV. Z Czechami mamy połączenia za pośrednictwem dwutorowej linii 400 kV oraz dwutorowej linii 220 kV. Ze Słowacją łączy nas dwutorowa linia 400 kV. Z Ukrainą mamy połączenia za pośrednictwem jednotorowej linii 220 kV, a także i jednotorowej linii 400 kV. Ostatnia z wymienionych do początku lat 90. ubiegłego wieku pracowała pod napięciem 750 kV. Później została wyłączona z eksploatacji z powodów natury politycznej i ekonomicznej. Jej funkcjonowanie przywrócono w 2024 roku, ale już pod niższym napięciem 400 kV, ponieważ napięcia 750 kV obecnie w naszym kraju się już nie stosuje. Tego rodzaju linie przesyłowe przysparzają bowiem licznych problemów natury technicznej.

Nawiasem mówiąc, najwyższa wartość napięcia, pod którym kiedykolwiek pracowała wybudowana elektroenergetyczna linia przesyłowa na świecie (było to w dawnym Związku Sowieckim), wynosiła aż 1150 kV. Na rys. 3 zamieszczono widok jej słupów o wysokości 60 metrów. Linię oddano do użytku w roku 1988. Przebiegała przez terytorium Kazachstanu (Jekybaztus-Kokczetaw). Uwagę zwraca fakt wykonania jej przewodów fazowych w postaci wiązki, dla zmniejszenia wartości panującego na powierzchni przewodów natężenia pola elektrycznego. Chodziło o to, by zmniejszyć prądy upływu.

Także z Litwą łączy nas dwutorowa linia pracująca pod napięciem 400 kV. Wszystkie z wymienionych połączeń transgranicznych mają charakter synchroniczny, ponieważ KSE oraz systemy elektroenergetyczne wymienionych sąsiednich państw pracują z taką samą częstotliwością (50 Hz). Działają też w zgodnej fazie, tworząc tym samym jeden wielki system elektroenergetyczny, rozciągający się od Ukrainy i Turcji aż po Portugalię.

Z kolei ze Szwecją łączy nas kabel podmorski, pracujący pod napięciem stałym 450 kV, posiadający maksymalną przepustowość około 600 MW. Główną przyczyną realizacji wymienionego połączenia na napięciu stałym jest brak wzajemnej synchronizacji systemów elektroenergetycznych obydwu krajów.

Łączna przepustowość wymienionych połączeń transgranicznych wynosi około 8 GW. Zależy przede wszystkim od temperatury powietrza. W okresie zimowym jest nieco większa niż latem, gdy – jeśli pracuje pod napięciem 220 kV – wynosi około 330 MW.

Z kolei przepustowość linii 400 kV jest większa ponad 3,5 raza. Ma w związku z tym wartość ponad 1200 MW. Wynika to nie tylko z większej wartości zastosowanego napięcia. W przypadku linii pracujących pod wskazanym tu napięciem stosowane są – w miejsce pojedynczego przewodu – przewody wiązkowe. Mają one większy sumaryczny przekrój. W pozostałych miesiącach roku podane wartości przepustowości są odpowiednio większe, w zależności od panującej wówczas temperatury powietrza.

Dodatkowo warto pamiętać, że cieplne straty przesyłowe powstające w przewodach linii są wprost proporcjonalne do kwadratu wartości przesyłanej nimi mocy. W związku z tym elektroenergetyczne linie przesyłowe łatwo mogą ulec termicznemu uszkodzeniu w przypadku ich przeciążenia. Przewody tego rodzaju linii mogą zaś maksymalnie rozgrzewać się nawet do temperatury około 70 stopni Celsjusza, co gwarantuje jeszcze ich bezpieczną pracę.

Obecnie linii 220 kV już więcej się w naszym kraju nie buduje. Docelowo wszystkie istniejące mają i tak zostać zamienione na linie pracujące pod napięciem 400 kV. To jednak potężne przedsięwzięcie inwestycyjne, które musi zostać rozpisane wręcz na kilka kolejnych dekad.

Niestety, suma przepustowości poszczególnych połączeń transgranicznych nie przekłada się w prosty sposób na maksymalną wartość mocy, którą można importować od naszych sąsiadów. W tym wypadku dodatkowe ograniczenie stanowią warunki rozpływu zaimportowanej mocy w krajowych sieciach najwyższych napięć, a także związane z tym możliwości jej dalszego przesyłu do poszczególnych obszarów naszego kraju. Tego rodzaju ograniczenia – wynikające między innymi stąd, że sporo linii 220 kV w Polsce nie zostało jeszcze zamienionych na linie 400 kV i mają one w związku z tym relatywnie niewielką przepustowość – ostatecznie sprawiają, że realne możliwości importu mocy z państw ościennych wynoszą maksymalne około 5 GW.

Pozostaje jeszcze pytanie, czy w okresie zimowym, w warunkach wystąpienia silnych mrozów, podczas trwania w systemie elektroenergetycznym tzw. wieczornego szczytu obciążenia, nasi sąsiedzi będą w ogóle dysponowali stosowanym zapasem mocy we własnych jednostkach wytwórczych, aby móc przesłać do nas wspomniane 5 GW. Można mieć odnośnie tego poważne wątpliwości. Są one związane choćby z faktem ostatecznego zamknięcia przez naszego zachodniego sąsiada wszystkich działających dotychczas elektrowni jądrowych. Niemcy bazują w dużym stopniu na wysoce zawodnej, nieprzewidywalnej energetyce wiatrowej.

Ponadto warto mieć świadomość, że już obecnie, czyli przed ostateczną likwidacją wspomnianych uprzednio bloków o mocy 200 MW, podczas trwania wieczornych szczytów obciążenia skazani jesteśmy i tak na pokaźny import mocy elektrycznej z krajów ościennych, co zostało przedstawione na rys. 4.

Na rys. 4 widać, że podczas trwania wieczornego szczytu obciążenia w dniu 3 czerwca 2025 roku o godz. 20:17 importowaliśmy moc elektryczną od wszystkich naszych sąsiadów, z którymi tylko posiadamy połączenia transgraniczne. Wartość salda rozważanego importu wynosiła 3.406 MW. Biorąc zatem pod uwagę czysto techniczne ograniczenia wielkości rozważanego importu mocy elektrycznej, wyraźnie widać, że zostało nam stosunkowo niewiele zapasu potencjalnej wartości mocy (około 1.500 MW), którą ewentualnie moglibyśmy jeszcze dodatkowo z krajów ościennych zaimportować, gdyby oczywiście zaszła taka konieczność.

Niestety import mocy szczytowej odbywa się zawsze po bardzo wysokich cenach rynkowych, co możemy z kolei zobaczyć na rys. 5., gdzie w okolicy godz. 19:00 giełdowa cena energii elektrycznej dosłownie wystrzeliła w górę z poziomu około 300 złotych za megawatogodzinę do prawie 900 złotych.

Jak wynika z rys. 1, prognozowany na rok 2029 niedobór mocy dyspozycyjnej w krajowym systemie elektroenergetycznym na poziomie 6.000 MW spowoduje, że z przyczyn czysto technicznych nie będziemy mogli pokryć go tylko i wyłącznie importem energii elektrycznej od naszych sąsiadów. Byłoby to po prostu fizycznie niemożliwe. W takiej sytuacji konieczne stanie się ponowne wprowadzenie w KSE stopni zasilania, co dobrze pamiętamy jeszcze z czasów komuny. Pojawi się również konieczność wprowadzania stosownych limitów zużycia energii elektrycznej i limitów pobieranej mocy, zwłaszcza w przypadku zakładów przemysłowych. W oczywisty sposób zmniejszy się produkcja. To z kolei spowoduje drastyczny spadek produktu krajowego brutto, a w konsekwencji – istotne powiększenie się relacji naszego zadłużenia do PKB. Skutkiem może być załamanie się systemu finansów publicznych państwa polskiego i związany z tym potężny spadek kursu rodzimej waluty.

Jednym słowem, brniemy zawzięcie w potężną katastrofę, która wydaje się już nieunikniona, ponieważ jest rezultatem wieloletnich wręcz karygodnych zaniedbań w całym sektorze krajowej elektroenergetyki, a także obrania swego czasu zupełnie nierealistycznego celu. Sprowadza się on do całkowitego odejścia od spalania węgla w elektroenergetyce, co musi ostatecznie doprowadzić do potężnej zapaści całego sektora. Tego rodzaju zaszłości i zaniechań nie da się bowiem ot tak, po prostu nadrobić w stosunkowo krótkim czasie. Wszelkie procesy inwestycyjne w energetyce rozpisane są zawsze przynajmniej na okres jednej dekady.

Dr inż. Mirosław Gajer, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie