Inteligentne rozwiązania w energetyce

Jednocześnie Wspólnota Europejska wkracza w kolejny okres planowania z nowym bagażem doświadczeń, jakie przyniosła epidemia koronawirusa oraz z założeniami wynikającymi z po-stępów w rozwoju społeczno-gospodarczym w ostatnich latach. Jest to zatem dobry moment na dokonanie rewizji planów i ich faktycznej realizacji.

Punkt wyjścia dla POIS 2014–2020

W 2007 roku Polska uzyskała ponad 1 mld euro na finansowanie uzupełnienia i odnowy infrastruktury energetycznej, w szczególności gazowej, w skali ogólnokrajowej. Środki UE w tej materii zostały zakontraktowane w pierwszym Programie Infrastruktura i Środowisko (POIiŚ) na lata 2007–2013. Do końca 2016 roku (okres wydatkowania dofinansowania UE) zrealizowano i dofinansowano 42 projekty o wartości ogółem prawie 11 mld zł. Infrastruktura energetyczna została wzbogacona o:

- 1 mld m3 pojemności czynnej (co wówczas oznaczało wzrost pojemności do 2,06 mld m3) w ramach budowy i rozbudowy czterech magazynów gazu ziemnego,

- 1 tys. km gazowej sieci przesyłowej,

- 1,5 tys. km gazowej sieci dystrybucyjnej,terminal regazyfikacyjny skroplonego gazu ziemnego o możliwościach regazyfikacji 5 mld m3 na rok

oraz

- 460 km elektroenergetycznej sieci przesyłowych tworzących most elektroenergetyczny łączący Polskę z państwami bałtyckimi poprzez budowę połączenia z systemem elektro-energetycznym Litwy.

Wszystkie te inwestycje, realizowane w celu poprawy bezpieczeństwa energetycznego, dofinansowano z budżetu UE przeznaczając na nie 6,35 mld zł.

Z takim właśnie dorobkiem wystartowała kolejna perspektywa budżetowa UE – 2014–2020.

Cele i inwestycje POIS 2014–2020

Perspektywa 2014–2020 z jednej strony była kontynuacją działań polityki spójności z okresu 2007–2013, z drugiej zaś Komisja Europejska postawiła na większą innowacyjność w tych działaniach. Ta innowacyjność w działaniu przełożyła się na postawienie przed państwami członkowskimi bardziej ambitnych celów. Inwestycje w sektorze energetyki, w założeniu miały wpisać się w cel , którym miało być rozbudowanie, modernizacja i unowocześnienie infrastruktury energetycznej przy zapewnieniu wdrażania inteligentnych rozwiązań. W tym miejscu można już zauważyć wyzwania, jakie Unia Europejska stawia przed sektorem energetyki – zastosowanie rozwiązań inteligentnych. Dla energetyki ustalono priorytet inwestycyjny w następujący sposób: dofinansowanie będą mogły uzyskać projekty, których celem będzie zwiększenie efektywności energetycznej i bezpieczeństwa dostaw poprzez rozwój inteligentnych systemów dystrybucji, magazynowania i przesyłu energii oraz poprzez integrację rozproszonego wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych (OZE). Zatem oprócz inteligentnych systemów pojawia się kolejne wyzwanie, tym razem o korzystnym oddziaływaniu na środowisko – integracja rozproszonego wytwarzania energii z OZE.

POIS 2014–2020 jest kontynuacją programu realizowanego w latach 2007–2013. Jednak w związku z opisanymi warunkami konieczne stało się pogodzenie dążenia Polski do poprawy stanu infrastruktury sieci energetycznej wraz z unowocześnianiem pro-wadzonych działań (czyli wdrażanie w systemach energetycznych takich funkcjonalności, dzięki którym poprawi się efektywność dostaw i zużycia energii oraz obsługa odbiorcy), mając jednocześnie na uwadze osiąganie efektów prośrodowiskowych.

Inteligentna infrastruktura (smart)

Chociaż pojęcie inteligentnych sieci odnosi się zarówno do elektroenergetyki, jak i gazu, w każdej z tych branż jest zupełnie inaczej postrzegane. Być może dlatego, że technologie inteligentne (wspomagane zinformatyzowanymi procesami automatycznymi) w elektroenergetyce wdrażane są od lat. Natomiast w gazownictwie, do momentu ukazania się wytycznych UE w zakresie możliwości jego wsparcia, takie pojęcie praktycznie nie istniało. Dlatego w tym zakresie branżę elektroenergetyczną i gazowniczą należy rozpatrywać osobno.

Jak wspomniano, smart w sieciach elektroenergetycznych nie jest niczym nowym. Jednakże ciągle także dąży się do zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego, czyli stanu, w którym każdy będzie miał dostęp do energii elektrycznej bez względu na miejsce i czas. Aby ten stan osiągnąć, konieczna jest optymalizacja sieci i optymalizacja ruchu w sieci w taki sposób, aby przy jak najmniejszych stratach energii oraz kosztach operacyjnych dotrzeć z energią tam, gdzie akurat jest potrzebna. W związku z tym dla potrzeb POIS 2014–2020 uzgodniono, że sieć powstała w wyniku realizacji dofinansowanego projektu będzie miała znamiona sieci inteligentnej, jeżeli zastosowana w nim technologia pozwoli uzyskać co najmniej dwa spośród wymienionych w tabeli 1 inteligentnych funkcjonalności.

W gazownictwie natomiast konieczne stało się zdefiniowanie infrastruktury smart na potrzeby POIiS.

Za gazową sieć inteligentną uważa się taką infrastrukturę, która spełni jedną z czterech następujących funkcjonalności:

1. Elastyczność – możliwość takiego operowania ciśnieniem, aby możliwa była optymalizacja dostaw surowca.
2. Akceptacja innego rodzaju gazu (w tym biogazu).
3. Inteligentne wykorzystanie gazu – w szczególności wy-korzystanie tego paliwa w produkcji energii w wysoko sprawnej kogeneracji czy trigeneracji.
4. Kosztowo efektywna i bezpieczna eksploatacja – oznaczająca zastosowanie takich elementów elektronicznego sterowania siecią i jej monitorowanie, która przyczyni się do optymalizacji pracy oraz szybkiego wykrywania usterek, uchybień czy błędów, które mogą zostać stosunkowo szybko, a dzięki temu – niedrogo – usunięte. Szybka interwencja nie narazi również właściciela infrastruktury na straty, a użytkowników gazu na brak jego dostępności.

Przedsiębiorstwa gazownicze musiały zatem przygotować projekty na nieco wyższym poziomie technologicznego za-awansowania, których realizacja jest kosztowniejsza. Zaznaczyć w tym miejscu należy, że podmioty te powinny działać niejako w interesie publicznym. Uzyskują bowiem publiczne wsparcie na rozwój infrastruktury, która będzie w przyszłości z jednej strony generować przychody, z drugiej zaś będzie stanowić bazę wyjściową dla innowacyjnego rozwoju sieci (obecnie już wiadomo, że rozwój ten dotyczył będzie domieszek wodoru).

Efekty wdrażania POIS 2014–2020

Tak opisane uwarunkowania nałożone na sektor energetyki, wy-dawać by się mogło – trudne, choć nie niemożliwe do spełnienia, były wyzwaniem dla wnioskodawców, a następnie beneficjentów POIS. Instytucją, która bezpośrednio realizuje działania mające na celu wybór i finansowanie projektów oraz ma bezpośredni kontakt z beneficjentami funduszy, jest Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy. To tu, po uprzednich szkoleniach, konsultacjach i wsparciu w przygotowaniu inwestycji do ubiegania się o dofinansowanie, złożone zostały projekty. Do dofinansowania wybrano 61 projektów realizowanych na obszarze całego kraju. Na rysunkach 1 i 2 pokazano rozkład przestrzenny w układzie powiatowym inwestycji gazowych i elektroenergetycznych.

Jak można zauważyć, znakomita większość inwestycji elektro-energetycznych realizowana jest w Polsce zachodniej. Budowa i modernizacja sieci dystrybucyjnej koncentruje się głównie na inwestowaniu w technologie wykorzystywane na stacjach elektro-energetycznych. Dzięki ich unowocześnieniu zastosowanie znajdują inteligentne funkcjonalności. Również tworzenie możliwości przyłączania nowych mocy z OZE oznacza rozbudowę i dostosowanie takiej stacji do przyjęcia mocy i jej dalszej dystrybucji. Inwestycje te realizowane są w dużych miastach (Rzeszów – 3 stacje, Poznań, Wrocław – po 2 stacje), oraz w mniejszych miejscowościach. Celem nadrzędnym jest konieczność zapewnienia niezawodności dostaw prądu do odbiorców końcowych, którymi są także podmioty użyteczności publicznej (szpitale, szkoły) oraz przedsiębiorstwa. Rozmieszczenie tych inwestycji wynika poniekąd ze struktury urbanizacyjnej oraz stanu infrastruktury energetycznej w Polsce. Z kolei sieć przesyłowa jest związana z dalszą rozbudową systemu wysokich napięć, głównie 400 kV, dzięki której energia będzie mogła zostać dostarczona w różne obszary kraju, minimalizując ryzyko przerw w zasilaniu. Na budowanych odcinkach również powstają duże stacje elektroenergetyczne. Wszystkie te inwestycje wdrażają nowe funkcjonalności inteligentne. Do końca 2023 roku ma powstać 51 stacji elektroenergetycznych oraz prawie 1400 km sieci elektroenergetycznej (w 95% przesyłowej).

W gazownictwie natomiast można dostrzec linię biegnącą z północnego zachodu w kierunku południowo-wschodnim. Jest to część większego planu budowy korytarza Północ–Południe, dzięki któremu ułatwiony zostanie transport gazu ziemnego pomiędzy Polską (od terminalu regazyfikacyjnego w Świnoujściu) na południe do Czech i Słowacji oraz dalej przez Węgry do Chorwacji. Taki system umożliwi faktyczną dywersyfikację dostaw gazu oraz pozwoli zapewnić solidarność energetyczną w państwach Europy Środkowej i Środkowo-Wschodniej. Natomiast w zakresie dystrybucji w dalszym ciągu koncentrowano się na obszarach niezgazyfikowanych i likwidacji tzw. wąskich gardeł w dosyle gazu. Wiele odcinków sieci zostało zaplanowanych również w taki sposób, aby pełnić rolę przesyłania paliwa i stanowić tzw. by pass w razie konieczności wyłączenia jakiegoś odcinka gazociągu przesyłowego.

Jednak głównym celem programu jest zaopatrzenie odbiorców w gaz ziemny i umożliwienie producentom biogazu (po dostosowaniu go do norm) jego transportu i wykorzystania w gospodarce. Konieczność zapewnienia inteligentnych funkcjonalności w wielu inwestycjach, oprócz akceptacji gazów alternatywnych, pozwoliło, w miejscach realizacji projektów, na unowocześnienie sieci w szczególności w zakresie automatyzacji sterowania prze-pływem. To z kolei otwiera możliwości rozwoju tzw. smart grid, dzięki czemu powstają m.in. automatyczne systemy odczytu liczników (elektroniczny, zdalny odczyt liczników; zebrane dane są przekazywane do centrali, gdzie następuje automatyczne generowanie faktury w systemach informatycznych). Według obecnych wyliczeń, do końca okresu rozliczania POIS 2014–2020 przy udziale Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego po-wstanie ponad 1,5 tys. km sieci gazowej (735 km dystrybucyjnej i 778 km przesyłowej).

Swoistą "perłą w koronie" w kontekście finansowania infrastruktury energetycznej jest rozbudowa terminalu regazyfikacyjnego w Świnoujściu. Tzw. gazoport został wybudowany w ramach perspektywy 2007–2013. Jego zdolności regazyfikacyjne wy-nosiły do tej pory 5 mld m3 rocznie. Obecnie trwa rozbudowa, która oprócz zwiększenia tych możliwości do 7,5 mld m3 rocznie (ok. 40% krajowego zapotrzebowania), poprawi również zdolności transportowania do innych punktów odbioru (tankowanie cystern, bunkrowanie mniejszych tankowców) oraz pozwoli tankować jednostki pływające napędzane gazem ziemnym.

Jednak się udało

Patrząc na uwarunkowania wdrażania POIS 2014–2020 (założenia, cele) oraz efekty realizacji poszczególnych projektów można z całą pewnością stwierdzić, że dostępne środki dla "dużej" infrastruktury energetycznej – 1 mld euro – uda się wykorzystać do końca rozliczania tej perspektywy finansowej, czyli do końca 2023 r.

Oznacza to, że w ciągu ośmiu lat, dzięki realizacji inwestycji energetycznych, do gospodarki wpłynie przeszło 14,5 mld zł (wynagrodzenia dla wykonawców, zakupy materiałów i usług), z czego 4,2 mld zł pokryte zostanie z funduszy unijnych. Jest to dobry prognostyk przed wkraczającą kolejną perspektywą finansową UE 2020–2027 i programem FEnIKS.

Autor: Szymon Kawa – pracownik Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego, zaangażowany w realizację zadań Instytutu jako Instytucji Wdrażającej Programy Infrastruktura i Środowisko

Artykuł jest współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Funduszu Spójności w ramach Pomocy Technicznej Programu Infrastruktura i Środowisko 2014-2020