Francja i Niemcy – porównanie dwóch kierunków rozwoju energetyki
Eksperckim okiem
Paweł Biegajski, specjalista z zakresu finansowania projektów energetycznych
Polska znajduje się w początkowej fazie transformacji energetycznej. Według danych fundacji Instrat, w marcu 2023 roku całkowita wytworzona energia elektryczna kraju sięgnęła 14,7 TWh, z czego aż 77% pochodziło ze spalania paliw emisyjnych (39% z węgla kamiennego).
Nie jest tajemnicą, że aktualnie Polska jest najbardziej uzależnionym od węgla państwem Unii Europejskiej. Zmiana jest zatem konieczna, a pierwsze pozytywne sygnały dostrzegamy w rozwoju OZE. To jednak za mało. W związku z tym pojawia się pytanie o to, na jakie źródła postawić? Gaz ziemny, wodór, atom, elektrownie fotowoltaiczne, spalarnie biomasy, magazyny bateryjne, a może jeszcze coś innego? Ciekawych wniosków może dostarczyć analiza niedawnych wydarzeń w dwóch kluczowych gospodarkach Europy: Niemczech i Francji.
Transformacje energetyczna gospodarki Niemiec
Drogę transformacji energetycznej w Niemczech określa słowo Energiewende. Początki zmian sięgają 1991 i wprowadzenia ustawy o sieciach elektroenergetycznych z gwarantowanymi przyłączeniami do sieci i taryfami gwarantowanymi.
Pierwsze lata nie cechowały się znacząco dynamiką. Dopiero po 2011 roku (katastrofa elektrowni jądrowej Fukushima) Energiewende nabrała tempa. Decyzja o stopniowym zamykaniu elektrowni atomowych wymusiła przeorientowanie i wdrożenie uruchomienie alternatywnego planu opartego na realizacji czterech faz:
- Faza 1 przypadająca na lata 1985-2015 to rozwój podstawowych technologii w celu zmniejszenia emisji o 25%.
- Faza 2 przypadająca na lata 2015-2024 to integracja systemu energii odnawialnych w celu redukcji emisji o 25-55%.
- Faza 3 przypadająca na lata 2025-2060 to rozwój paliw syntetycznych opartych na OZE w celu
- redukcji emisji o 55-85%.
- Faza 4 przypadająca na lata 2045-2080 to skuteczna dekarbonizacja przemysłu, której efektem ma być redukcja emisji na poziomie 85-100%.
Na koniec lat 80. miks energetyczny Niemiec zdominowały paliwa kopalne oraz energetyka jądrowa. Założeniem transformacji jest systematyczny wzrost znaczenia źródeł odnawialnych (głównie wiatr, fotowoltaika, biomasa i wodór). Wszystko szło zgodnie z nowym planem aż do momentu zbrojnej napaści Rosji na Ukrainę. Odcięcie od kluczowych surowców oraz zaplanowane na koniec 2022 roku wyłączenie ostatnich trzech elektrowni atomowych (które jak wiemy zostało przełożone w czasie) znacząco podniosły ceny energii elektrycznej.
Cała ta sytuacja stała się przyczynkiem do opracowania nowej koncepcji, złożonej z doraźnych inwestycji i długoterminowej perspektywy. „Zeitenwende”, bo tak nazwano program, zmodyfikował cel, zgodnie z którym do 2030 roku udział farm wiatrowych i paneli słonecznych, w zużyciu ma wynosić aż 80%.
Brzmi pięknie, niemniej póki co zgodnie z danymi Federalnego Urzędu Statystycznego, w minionych dwunastu miesiącach kalendarzowych to węgiel stał się kluczowym surowcem do produkcji energii elektrycznej w Niemczech (wzrost o 8,4% w stosunku do 2021 roku). Jednocześnie w pierwszej połowie 2023 roku 52,3% prądu pochodziło z energii odnawialnej.
Transformacje energetyczna gospodarki Francji
Zupełnie inaczej do gospodarowania energią podchodzi Francja. Według Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej, udział energii jądrowej w miksie kraju wynosi obecnie około 70%. Takiej statystyki nie ma żadne państwo na świecie. W tej chwili w kraju nad Sekwaną istnieje 56 reaktorów komercyjnych, przy czym część z nich musiała zostać unieruchomiona z uwagi na korozję. Zmusiło to dostawców do czasowego transportu energii z Niemiec, czyli kraju, który był we Francji krytykowany za prowadzoną politykę energetyczną.
W odpowiedzi na te problemy francuskie władze podjęły decyzję o zamówieniu nowych reaktorów EPR2, które do 2035 roku mają zostać uruchomione. Jednocześnie rozwijana jest energetyka odnawialna, w tym w szczególności w sektorze morskiej energetyki wiatrowej (MEW) oraz fotowoltaiki. Według danych Agence France-Presse na koniec 2022 roku produkcja z OZE wyniosła około 66 GW (z czego 40% to energia wodna, 31% energia wiatrowa na lądzie i 24% fotowoltaika).
Jak to wszystko przekłada się na ceny energii elektrycznej?
Porównanie cen energii elektrycznej dla odbiorców hurtowych w Europie przynosi kilka ciekawych wniosków. Po pierwsze zauważalne jest, że mimo różnych miksów energetycznych trajektorie przyjmowane przez ceny nie różnią się od siebie znacząco. Po drugie badając okres do 2020 roku, zauważalna jest tańsza energia w Niemczech niż we Francji (i wielokrotnie znacznie tańsza niż w Polsce).
Nadejście trudnych do przewidzenia okoliczności z lat 2021-2022 zmieniły nieco ten układ. Nawet jednak wtedy, uzależnienie od energetyki jądrowej nie pozwoliło Francji osiągnąć dużej przewagi. Problemem były wspomniane wcześniej usterki infrastrukturalne reaktorów.
Czy przedstawione dane pozwalają wyciągnąć jednoznaczne wnioski? Niekoniecznie. Obraz wyłaniający się z tych statystyk jest zatarty. Warto pamiętać, że cenę energii elektrycznej wyznacza najdroższe sprzedawane źródło w systemie. Inną kwestią jest handel między krajami.
Skoro Francja importowała prąd z Niemiec, to sytuację na jej rynku definiowała cena energii u jej sąsiadów. Wreszcie te analizy zupełnie nie uwzględniają podatków, dotacji, rozkładu taryf czy chociażby umów z ceną gwarantowaną, które mają przecież kluczowe znaczenie dla odbiorców ostatecznych. Aby uzyskać lepszy obraz, należy zatem spojrzeć na rzeczywistą rentowność firm.
Ile faktycznie kosztuje prąd?
Koszty ponoszone na zakup energii elektrycznej przez firmy bardzo często znacząco różnią się od uśrednionych cen hurtowych. Analitycy wyliczyli, że cena prądu płacona przez francuskich klientów biznesowych była w latach 2008-2022 o 35-45% niższa od wartości hurtowej. Jest to możliwe, ponieważ elektrownie atomowe mają mniejsze koszty zmienne niż źródła konwencjonalne.
Właściwą miarą do porównania technologii jest wyrównany koszt energii elektrycznej. Definiuje się go jako średni przychód na jednostkę wytworzonej energii elektrycznej, który byłby wymagany do odzyskania kosztów budowy i eksploatacji elektrowni w założonym cyklu życia i pracy. Jest on obliczany jako stosunek wszystkich zdyskontowanych kosztów potrzebnych do wytworzenia energii elektrycznej (w tym budowy) podzielony przez zdyskontowaną sumę faktycznie dostarczonych ilości energii.
Wyrównany koszt energii z elektrowni węglowych wynosi 90-110 EUR za MWh, natomiast z elektrowni atomowych 70-80 EUR za MWh. Jeszcze niższe są realne wydatki związane z użytkowaniem paneli słonecznych (4-krotnie mniej niż elektrowni węglowych) i naziemnych turbin wiatrowych (2-krotnie mniej niż elektrowni węglowych).
Jaka będzie przyszłość?
Wyniki osiągane przez oba rozważane kraje w ostatnich latach dają dużo do myślenia, ale trzeba na nie patrzeć także z pewnym dystansem. Należy pamiętać, że polityki energetyczne zaplanowane są na kilka dekad do przodu. Ulegają także modyfikacjom w czasie, na skutek postępu technologicznego i rozwoju narzędzi do magazynowania energii.
Gospodarka Niemiec wybrała zielony kierunek. Radykalne zwiększenie potencjału mocy zainstalowanej w OZE może być zbawieniem w okresach sprzyjających warunków atmosferycznych. Powstałe w ten sposób nadwyżki mają być zamieniane w wodór za pomocą elektrolizerów, a następnie konwertowane na energię elektryczną. W tym samym czasie Francja zamierza uzyskać zbliżone efekty, ale za pomocą sprzężenia energii odnawialnej i jądrowej. Które z tych podejść będzie cechowało się większą racjonalnością w perspektywie długookresowej?
Odpowiedzieć na to pytanie spróbowali ekonomiści Banku Pekao. Wykorzystali do tego celu symulator systemu energetycznego przygotowany przez NCBiR. Narzędzie to pozwala zbadać, jaką moc musiałyby mieć różne źródła energii, aby zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na nią. Wyniki symulacji jasno pokazują, że oba scenariusze są teoretycznie wykonalne i możliwe do przełożenia także na rynek Polski.
Szacunkowy ich koszt ma przekroczyć 1,25 biliona złotych. Jest jednak pewien haczyk. O ile budowę większej liczby reaktorów jądrowych jesteśmy sobie w stanie wyobrazić (choć postęp technologiczny musiałby wpłynąć na zmniejszenie kosztów i skrócenie czasu dostawy), o tyle wygospodarowanie olbrzymich przestrzeni pod farmy wiatrowe i fotowoltaiczne już nie. Dodatkowo miks OZE z wodorem wymaga użycia trudno dostępnych pierwiastków (m.in. galu i germanu), co dodatkowo może skutkować wzrostem kosztów lub nawet niemożliwością eksploatacji.
Podsumowanie
Droga obrana przez Francję wydaje się być bezpieczniejsza dla stabilności energetycznej gospodarki. Oba Państwa mocno inwestują w odnawialne źródła energii, co jest spójne z globalną polityką walki ze zmianami klimatu. Jednocześnie uzupełnienie OZE w postaci elektrowni jądrowych, pozwala zbić wyrównany koszt energii elektrycznej.
Czy ta sytuacja utrzyma się także w przyszłości? Wiele zależy tu od postępu technologicznego. Jeśli projektanci i inżynierowie zbudują tańsze i szybsze w dostawie reaktory jądrowe, trudno będzie odnaleźć lepszy miks dla polskiej gospodarki. Nie można także jednoznacznie skreślać drogi niemieckiej. W tym wypadku wymagane będzie nie tylko przyspieszenie prac nad technologiami wodorowymi, ale także opracowanie skutecznych modeli inwestycji w OZE. Dotychczasowa dynamika budowy elektrowni opartych na źródłach odnawialnych jest z pewnością zbyt mała, aby z optymizmem patrzeć na bezpieczeństwo i elastyczność energetyczną gospodarki. Nie można także wykluczyć, że już niebawem objawią się nowe rozwiązania, które ponownie każą zrewidować globalną politykę energetyczną.
Paweł Biegajski
Absolwent Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. Specjalizuje się w zdobywaniu finansowania dla firm i instytucji realizujących projekty z zakresu zrównoważonego rozwoju oraz energetyki.