Bloki 200 plus. Rezerwa strategiczna, czy schyłek eksploatacji?

Przebudowa krajowego systemu wytwarzania energii elektrycznej na niskoemisyjny, zaplanowana w polityce energetycznej z lutego 2021 r., zakładająca wykorzystanie gazu jako paliwa przejściowego, w związku z działaniami wojennymi na Ukrainie, musi ulec pilnej weryfikacji. O ile przyspieszenie inwestycji w źródła odnawialne nie jest dyskusyjne, to istotne zwiększanie ilości gazu do produkcji energii elektrycznej, w warunkach zatrzymania importu z Rosji od 2023 r., powinno ulec odwróceniu.

Bezpieczeństwo dostaw mocy do krajowego systemu energetycznego musi oprzeć się o krajowe zdolności wytwórcze, w szczególności o jednostki klasy 200 MW na węglu kamiennym, a także bloki energetyczne klasy 360 MW na węglu brunatnym, przy wykorzystaniu gry rynkowej w zakresie dostaw energii elektrycznej z połączonego europejskiego rynku energii. Na koniec lutego 2022 r. zakończyła się realizacja programu „Bloki 200+”, finansowanego przez NCBiR. W wyniku realizacji programu wdrożono programy modernizacyjne dla wybranych bloków klasy 200 MW, które umożliwiają ich dalszą eksploatację, jako jednostki regulacyjne w krajowym systemie, w perspektywie 2035 r. Należy pilnie podjąć decyzję o modernizacji ok. 5 GW mocy w jednostkach klasy 200 MW, które pełnić będą funkcję rezerwy strategicznej w KSE do 2035 r.

Rezerwa strategiczna Krajowego Systemu Energetycznego (KSE)
W 2016 r. na łamach czasopisma Energetyka Cieplna i Zawodowa nr 8 ukazał się artykuł „W od(budowie)” [ECiZ, 2016]. Autorzy zaproponowali, aby bloki klasy 200 MW, po przeprowadzeniu określonych modernizacji stały się rezerwą strategiczną, odpowiedzialną za bezpieczeństwo energetyczne okresu przejściowego.

W polskim systemie elektroenergetycznym zainstalowane były wówczas 44 bloki energetyczne klasy 200 MW, opalane węglem kamiennym, o łącznej mocy ponad 10 GW. Niektóre z tych bloków zostały zmodernizowane poprzez zwiększenie ich sprawności i mocy, a także dostosowanie do wymagań środowiskowych dyrektywy IED na dzień 1 stycznia 2016 r. Oprócz ww. bloków klasy 200 MW, w Zespole Elektrowni PAK funkcjonowało 6 takich jednostek na węgiel brunatny, w tym 2 zmodernizowane, w PGE Elektrowni Turów 6 jednostek tej klasy również opalanych węglem brunatnym, także zmodernizowanych. Jeden blok 200 MW z wymienionym kotłem węglowym na opalany biomasą pracował (i nadal pracuje) w Elektrowni Połaniec.

Kierunki technologiczne modernizacji proponowane wówczas i szacunki nakładów inwestycyjnych przedstawia tabela 1. Dane finansowe prezentowane są w pieniądzu 2016 r. Nakłady na modernizacje wydłużające okres eksploatacji ok. 10 GW mocy do 2035 r. porównywalne były z budową jednego, nowego bloku węglowego klasy 1000 MW (nakłady 6-7 mld).

Tab. 1. Zakres modernizacji i prognozowane nakłady inwestycyjne na realizację programu. Dane z [ECiZ, 2016]

Program NCBiR „Bloki 200+” i jego rezultaty
Pomysł modernizacji bloków klasy 200 MW został zauważony i poddany analizie w Narodowym Centrum Badań i Rozwoju (NCBiR). W wyniku decyzji NCBiR, 29 listopada 2017 r. ogłoszono nabór do Programu „Bloki 200+” [Bloki 200+], konkursu na wdrożenie przedkomercyjne najlepszych rozwiązań. Wymogi konkursu poszły w stronę takich modernizacji, które przyspieszą czasy rozruchu bloków, obniżą minima techniczne, zwiększą szybkości zmiany mocy i zwiększą sprawność w zakresie obciążenia 40-60%. Te funkcje miały zapewnić większą elastyczność bloków, które z roku na rok coraz bardziej przechodziły do roli jednostek rezerwujących nieciągłe źródła odnawialne.

Ostateczna Lista Wykonawców zakwalifikowanych i rekomendowanych przez NCBiR do Fazy III Programu oraz jednostek, w których zrealizowano wdrożenia przedkomercyjne:
– Przedsiębiorstwo Usług Naukowo-Technicznych „Pro Novum” Sp. z o.o. – Realizacja projektu na bloku nr 1 w ENEA Elektrownia Połaniec. Dofinansowanie 12,4 mln zł,
– Konsorcjum: Politechnika Warszawska – Lider Konsorcjum, Transition Technologies, Energoprojekt Warszawa i Polimex-Mostostal S.A. – Realizacja projektu na bloku nr 5 w ENEA Elektrownia Połaniec. Dofinansowanie 62,46 mln zł.,
– Rafako Racibórz S.A. – Realizacja projektu na bloku nr 6 w TAURON Wytwarzanie – Elektrownia Jaworzno III. Dofinansowanie 86,55 mln zł.

Rezultaty uzyskane w Projekcie przedstawiają tabele 2 i 3. Dane pomiarowe wskazują na osiągnięcie założonych parametrów w zakresie zadań obowiązkowych. Wykonawcy nie podjęli się realizacji większości zadań fakultatywnych, z zakresu obniżenia emisyjności jednostek.

Tab. 2. Rezultaty Programu – zadania obowiązkowe. Źródło: [Prezentacja dr inż. K Sadowski, NCBiR]

Tab. 3. Rezultaty Programu – zadania fakultatywne. Źródło: [Prezentacja dr inż. K. Sadowski, NCBiR]

Co zatem z sukcesem osiągniętym w ramach realizacji programu „Bloki 200+”? Czy najlepsze doświadczenia programu powinny być wykorzystane w modernizacji bloków 200 MW, a może także przeniesione na bloki 360 MW na węglu brunatnym?

Bloki 200 MW rezerwą strategiczną w warunkach zagrożenia bezpieczeństwa dostaw energii
Wracając do idei zbudowania rezerwy strategicznej dla krajowego systemu energetycznego na okres transformacji zakładanej Polityką energetyczną [PEP 2040], a opisaną pierwotnie w tabeli 1, należy dokonać rewizji potrzeb krajowego systemu co do wielkości zapotrzebowanych sterowalnych mocy w okresie do 2040 r. i podjąć modernizacje zgodnie z najlepszymi praktykami osiągniętymi w programie „Bloki 200+”. Tabela 4 przedstawia autorską prognozę zapotrzebowania KSE na moc bloków klasy 200 MW w perspektywie 2035 r.

Tab. 4. Funkcje bloków 200 MW i zakres ich modernizacji wraz z szacunkiem nakładów inwestycyjnych. Prognoza własna

Podjęcie decyzji o kwalifikacji bloków i modernizacji bloków 200 MW jest pilne. Pozwoli na uzyskanie rezerwy strategicznej (przede wszystkim mocy) i jednostek regulacyjnych, które mogą pracować w rynku energii. Łączna moc zmodernizowanych jednostek może osiągnąć 7-8 GW i pozostać w dyspozycji do 2035 r. (wg potrzeb PSE).

Niezależnie od działań modernizacyjnych konieczne jest zapewnienie finansowania, zwłaszcza dla bloków pozostających w rezerwie strategicznej. Możliwe są dwa modele. W modelu pierwszym, jednostki rezerwy strategicznej funkcjonują poza rynkiem energii i są uruchamiane przez PSE – jak interwencyjnej rezerwie zimnej (IRZ), jednostki regulacyjne objęte są usługą systemową. W modelu drugim, niezbędna była by modyfikacja zasad rynku mocy, w tym przedłużenie jego działania dla jednostek emitujących powyżej 550 kg/MWh do 2035 r.

Alternatywą dla proponowanego scenariusza jest budowa bloków gazowych, które zapewniły by moc sterowalną w KSE po likwidacji bloków węglowych. W aktualnej sytuacji politycznej, związanej z zaprzestaniem importu gazu z Rosji, a także warunkami finansowania nowych projektów gazowych zgodnie z zasadami europejskiej taksonomii, jest mało prawdopodobne, aby decyzje o budowie kolejnych bloków gazowych były możliwe. Założyć należy, że w perspektywie średnioterminowej bezpieczeństwo krajowego sytemu oparte będzie o źródła węglowe, zmodernizowane wg przykładowego scenariusza zaproponowanego w tabeli 4. Dokładna ilość bloków klasy 200 MW kwalifikowana do danego rodzaju modernizacji lub likwidacji wynikać powinna z zapotrzebowania na moc sterowalną w krajowym systemie, przedstawioną przez PSE.

Podsumowanie
PEP 2040, przyjęty zaledwie rok temu, zakładał, że przebudowa krajowych źródeł wytwarzania energii w kierunku farm wiatrowych i fotowoltaiki oraz energetyki jądrowej, w okresie przejściowym wspierana będzie przez energetykę gazową. W realiach inwazji Rosji na Ukrainę w lutym 2022 r. i planu zaprzestania importu rosyjskich surowców energetycznych, zwiększanie generacji energii elektrycznej z gazu uznać należy za ryzykowne.

Stan techniczny węglowych bloków energetycznych klasy 200 MW, pomimo przekroczenia 300 tys. godz. pracy, uznać należy za dobry i uzasadniający dla części tych bloków dalszą eksploatację, nawet w perspektywie 2035 r. Przed kwalifikacją poszczególnych bloków konieczna będzie do przeprowadzenia inwentaryzacja techniczna wspólna z UDT oraz ekonomiczna, możliwa np. w ramach rządowego projektu utworzenia Narodowej Agencji Bezpieczeństwa Energetycznego (NABE).

Rezultaty programu „Bloki 200+” wskazują na możliwość wykorzystania części jednostek do pracy regulacyjnej w krajowym systemie, a części jako rezerwy strategicznej, uruchamianej poza rynkiem energii, na polecenie PSE.

Decyzje o kwalifikacji poszczególnych bloków do pracy regulacyjnej, modernizacji i pracy rynkowej, czy też pozostawieniu w rezerwie muszą być poprzedzone analizą na poziomie PSE. Operator systemu winien określić wielkość mocy sterowalnych, które muszą być utrzymane w perspektywie 2035 r. Dodatkowo konieczne jest zbilansowania krajowych zasobów wykonawczych dla szybkiego przeprowadzenia tych wszystkich modernizacji oraz zaktualizowania potencjalnych kosztów wykonawstwa.

Literatura:
1 [ECiZ, 2016] – Nowak W., Ściążko M., Tokarski S. – „W od(budowie)”, Energetyka Cieplna i Zawodowa, nr 8/2016.[Bloki 200+] – Ogłoszenie o wszczęciu postępowania publicznego nr 234/17/PU, NCBiR, 29.11.2017, ncbr.gov.pl>bloki-200, dostęp 03.04.2022.
2 [Prezentacja dr inż. K. Sadowski, NCBiR] – prezentacja: Program bloki 200+, przedstawiona przez dr inż. K. Sadowskiego podczas VIII Konferencji „Utrzymanie Ruchu – diagnostyka, remonty, modernizacje”, Nowa Energia, Kazimierz Dolny, 22-23 marca 2022 r.[PEP 2040] – Polityka energetyczna Polski do 2040 r., Ministerstwo Klimatu i Środowiska, 
3 Materiały konferencyjne, VIII Konferencja „Utrzymanie Ruchu – diagnostyka, remonty, modernizacje”, Nowa Energia, Kazimierz Dolny, 22-23 marca 2022 r., dostępne w redakcji Nowej Energii.

Autor: Dr inż. Stanisław Tokarski, Główny Instytut Górnictwa/Centrum Energetyki AGH

Artykuł ukazał się w wydaniu 2/2022 „Nowa Energia”