Strona główna Analizy Czy energia z wiatru się opłaca? Analizujemy

Czy energia z wiatru się opłaca? Analizujemy

Czy energia z wiatru się opłaca? Analizujemy

Fot. Zbynek Burival / Unsplash / Modyfikacje: Demagog

Czy energia z wiatru się opłaca? Analizujemy

Polskie farmy wiatrowe w 2021 roku pracowały przez ok. 26 proc. roku. Działanie odnawialnych źródeł energii jest uzależnione od pogody, więc nie mogą nam zapewniać prądu 24 godziny na dobę. Czy w takim razie energia z wiatru jest opłacalna? Okazuje się, że tak, ale warunkiem jej wydajności jest inwestowanie w nowe technologie.

  • Zgodnie z danymi Agencji Rynku Energii w 2021 roku polskie farmy wiatrowe pracowały przez 2 278 godzin, czyli przez ok. 26 proc. roku (8 760 godzin).
  • Według Polskiego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej źródła wiatrowe mogą wytwarzać energię nawet przez jedną trzecią roku – czyli przez 2 890 godzin. Prezes organizacji Janusz Gajowiecki wskazuje, że ten czas może wynosić nawet 4 000 godzin.
  • Warunkiem zwiększenia wydajności energetyki wiatrowej jest inwestowanie w nowe technologie.
  • Ponieważ odnawialne źródła energii są uzależnione od pogody, nie mogą zapewnić nam prądu 24 godziny na dobę. W związku z tym są one uzupełniane przez elektrownie konwencjonalne w ramach rynku mocy. W 2021 roku koszt funkcjonowania tego mechanizmu wyniósł 5,5 mld zł. Opłatę mocową pokrywają konsumenci.

[Aktualizacja 04.12.2023] Czytelnik zwrócił nam uwagę na zdania, w których określaliśmy, przez ile godzin w roku pracują polskie farmy wiatrowe. Jego zdaniem można te treści zrozumieć tak, że farmy wytwarzają prąd przez określoną liczbę godzin, a przez pozostałe nie wytwarzają. Nie zdecydowaliśmy się na zmianę użytych w tym artykule sformułowań, ponieważ stosują je eksperci w dziedzinie energetyki wiatrowej. Uznaliśmy jednocześnie, że warto dodać do artykułu wyjaśnienie „czasu wykorzystania mocy zainstalowanej”. Można je znaleźć pod śródtytułem „Jak obliczyć efektywność wiatraków?”.

W Sejmie trwają prace nad nowelizacją tzw. ustawy wiatrakowej. Zmiany mają umożliwić instalowanie farm wiatrowych w bliższych odległościach od budynków. Uregulowanie zasad dotyczących lokalizacji elektrowni wiatrowych jest jednym z kamieni milowych, po których spełnieniu Polska otrzyma środki z KPO.

Zmianom w przepisach sprzeciwiają się jednak politycy Solidarnej Polski. Partia postuluje pozostać przy polityce węglowej oraz wskazuje na konsekwencje energetyki wiatrowej. Michał Wójcik mówił np. o wzroście cen prądu i domniemanym zagrożeniu dla ptaków. Innym przeciwnikiem energetyki wiatrowej jest Janusz Kowalski, który zwraca uwagę na nieopłacalność tej metody oraz postuluje zastąpienie wiatru biomasą.

Postanowiliśmy zebrać najważniejsze informacje na temat kosztów i korzyści płynących z zastąpienia energetyki konwencjonalnej wiatrem.

[Aktualizacja 04.12.2023]

Jak obliczyć efektywność wiatraków?

Jak wyjaśniają prof. dr hab. inż. Józef Paska z Politechniki Warszawskiej i Tomasz Surma z grupy energetycznej CEZ Polska, do oceny stopnia wykorzystania zdolności wytwórczej elektrowni stosowany jest wskaźnik „czasu wykorzystania mocy zainstalowanej” (s. 4). Oblicza się go, dzieląc energię wytworzoną przez jednostkę w określonym czasie przez jej maksymalne zdolności produkcyjne (czyli moc zainstalowaną).

Znając ilość energii wytworzonej przez farmy wiatrowe w ciągu roku oraz ich moc zainstalowaną, możemy więc obliczyć liczbę godzin, przez które farmy musiałyby pracować na pełnych obrotach, żeby tę ilość energii wytworzyć. Jednocześnie cechą charakterystyczną elektrowni wiatrowych jest zmienność wytwarzanej energii w czasie – nie pracują one zawsze z pełną mocą, bo zależy ona od aktualnej mocy wiatru (s. 1).

Mimo to w tekstach na temat efektywności farm wiatrowych w uproszczeniu podaje się czas wykorzystania mocy zainstalowanej jako liczbę godzin pracy farmy wiatrowej w ciągu roku (1, 2). Na takie uproszczenie pozwoliliśmy sobie także w tym artykule.

[Koniec aktualizacji 04.12.2023]

Przez jaką część roku pracują polskie wiatraki?

Zgodnie z danymi Agencji Rynku Energii (ARE) w 2021 roku polskie farmy wiatrowe pracowały przez 2 278 godzin, czyli przez prawie 95 dni (s. 103). Rok nieprzestępny liczy 8 760 godzin. Oznacza to, że elektrownie wiatrowe były wykorzystywane 26 proc. godzin w roku.

ARE nie opublikowała jeszcze pełnego raportu za 2022 rok. Dysponujemy jedynie cząstkowymi raportami za poszczególne miesiące, brakuje w nich jednak informacji o czasie wykorzystania instalacji wiatrowych.

Wiemy natomiast, że w ciągu roku zwiększyła się moc zainstalowana turbin. W grudniu 2021 roku wynosiła ona 7 118,6 MW, a rok później – już 8 255,9 MW (s. 14). W ciągu roku doszło więc do wzrostu mocy zainstalowanej wiatraków o 16 proc.

Przez jaką część roku polskie wiatraki mogłyby pracować?

Zdania ekspertów są podzielone. Według Polskiego Stowarzyszenia Energetyki Wiatrowej (PSEW) źródła wiatrowe mogą wytwarzać energię przez jedną trzecią roku – czyli przez 2 890 godzin (s. 11).

Prezes PSEW Janusz Gajowiecki w rozmowie z portalem Noizz.pl wskazuje, że ten czas może wynosić nawet 4 000 godzin.

Innego zdania jest prof. Władysław Mielczarski z Politechniki Łódzkiej. W 2021 roku Mielczarski w tekście dla Polskiej Akademii Nauk pisał, że wykorzystanie mocy zainstalowanych w farmach wiatrowych na lądzie nie przekracza 2 300 godzin rocznie. Szacunki te są zgodne danymi ARE za 2021 rok.

Dalej Mielczarski wskazał, że w farmach morskich czas pracy turbin może wynosić od 3 500 godzin rocznie (Bałtyk) do 4 500 godzin rocznie (Morze Północne). Polska nie ma jeszcze farm na morzu, jednak rząd prowadzi inwestycje w tym zakresie. Planowo do 2030 roku wiatraki na Bałtyku mają zapewniać energię dla 8 mln polskich domów.

Czy Polska ma warunki do stawiania wiatraków?

Jak pisaliśmy w jednej z naszych analiz, średnia roczna prędkość wiatru na obszarze Polski wynosi 3,24 m/s. Według raportu „Mapa wietrzności Polski” taka prędkość jest wystarczająca dla farm wiatrowych, których minimalny próg działania wynosi od 2,5 do 3 m/s.

Specjaliści od energetyki wiatrowej z firmy Brasit wskazują, że ok. 70 proc. obszaru Polski spełnia minimalne warunki do wykorzystania wiatru dla celów energetycznych.

Co zatem ogranicza możliwości polskiej energetyki wiatrowej?

W Polsce dominują wiatraki w znacznej części importowane z Europy Zachodniej. Ze względu na jeszcze ciągle obowiązującą zasadę 10H – czyli zakaz budowania wiatraków w odległości mniejszej niż 10-krotność wysokości turbiny od zabudowań mieszkalnych – instalowanie nowych farm było przez lata utrudnione.

Według PSEW zasada 10H wykluczała z inwestycji wiatrowych 99 proc. obszaru Polski. Wraz z nowelizacją tzw. ustawy wiatrakowej stawianie turbin będzie możliwe prawdopodobnie w odległości 700 metrów od zabudowań (ustawę musi jeszcze przyjąć Senat i podpisać prezydent).

Jak można usprawnić pracę polskich farm wiatrowych?

Odejście od zasady 10H pozwoli instalować w Polsce więcej wiatraków nowszej generacji. Lepsze rozwiązania technologiczne zapewniają większy wskaźnik średniego wykorzystania mocy zainstalowanej (tzw. współczynnik wydajności, capacity factor). Dzięki temu nowsze wiatraki mogą pracować dłużej.

Według danych Departamentu Energetyki USA w 2021 roku średni współczynnik wydajności wszystkich amerykańskich wiatraków wynosił 35 proc., ale w przypadku instalacji wybudowanych po 2014 roku było to już 39 proc. Dla Polski dane wyglądają jeszcze bardziej obiecująco.

Organizacja WindEurope szacuje współczynnik wydajności dla nowo budowanych instalacji wiatrowych w naszym kraju na nawet 43 proc. Warunkiem uzyskania tak wysokiego wykorzystania mocy turbin jest jednak inwestowanie w nowoczesne instalacje wiatrowe.

Jak rynek radzi sobie z niestabilnością OZE?

Pod koniec 2017 roku weszła w życie ustawa o rynku mocy, która ma zapobiegać niedoborom energii elektrycznej. Niedobory te wynikają z niestabilności OZE, które zaczynają stanowić coraz większą część polskiego miksu energetycznego (w 2021 roku udział OZE w produkcji energii nieznacznie spadł).

Jak działa rynek mocy? Do systemu energetycznego w pierwszej kolejności trafia prąd wyprodukowany przez jednostki o najniższym koszcie wytwarzania, a więc właśnie przez odnawialne źródła energii (więcej o tym mechanizmie przeczytasz w innej naszej analizie).

Dostępność OZE zależy jednak od wielu czynników, na które nie mamy wpływu – przede wszystkim od pogody. Wraz z niedoborem wiatru lub promieni słonecznych mogą pojawić się problemy z dostępnością prądu w godzinach szczytu. W takiej sytuacji obowiązek pokrycia zapotrzebowania spada na elektrownie konwencjonalne, czyli gazowe i węglowe.

Ile kosztuje nas „stabilizacja” OZE?

Jak podaje Urząd Regulacji Energetyki, koszt rynku mocy w 2021 roku wyniósł 5,5 mld zł. Dane za 2022 rok nie zostały jeszcze podane, ale według prognozy URE koszt zakontraktowanych obowiązków mocowych miał wynieść 5,3 mld zł (taką samą kwotę przewidziano na 2023 rok).

Kosztami rynku mocy obciążeni są odbiorcy. Wysokość opłaty mocowej zależy od zużycia energii. W 2023 roku wynosi od 2,38 do 13,35 zł netto miesięcznie. Wysokość indywidualnej opłaty można sprawdzić na swoim rachunku za prąd.

Czy OZE się nam opłaca?

Ministerstwo Klimatu i Środowiska wskazuje, że realizacja 6 GW dodatkowych mocy wytwórczych w energetyce wiatrowej wiąże się z nakładami 30 mld zł. Gdybyśmy chcieli wyprodukować 12,5 GW, nakłady rosną do 62 mld zł (s. 76). Dla porównania nakłady na nowe elektrownie węglowe w latach 2016–2020 wyniosły około 30 mld zł. Utrzymywanie elektrowni konwencjonalnych oznacza jednak konieczność zapewniania im paliwa, a także koszty uprawnień do emisji CO2. Odnawialne źródła natomiast nie mają takich wymagań. W zależności od wielkości nowo wyprodukowanej energii z OZE (s. 77) koszty paliwa w latach 2020–2040 mogą spaść o:

  • 27 mld zł (scenariusz „6 GW”),
  • 49 mld zł (scenariusz „11 GW”),
  • 56 mld zł (scenariusz „12,5 GW”).

Natomiast jeśli chodzi o uprawnienia do emisji (więcej o systemie opłat za emisję przeczytasz w innej naszej analizie), ministerstwo szacuje oszczędności na poziomie:

  • 35 mld zł (scenariusz „6 GW”),
  • 58 mld zł (scenariusz „11 GW”),
  • 65 mld zł (scenariusz „12,5 GW”).

Ile Polska może zarobić na OZE?

Polskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej szacuje, że do 2030 roku nowe farmy wiatrowe mogą Polsce zagwarantować:

  • 70–133 mld zł przyrostu PKB,
  • 490–935 mln zł dodatkowych wpływów do samorządów oraz
  • ok. 80 mld zł zamówień na produkty i usługi w łańcuchu dostaw.

Budowa nowych instalacji może też zapewnić od 51 do 97 tys. nowych miejsc pracy. Jak podaje rząd, budowa samych farm wiatrowych na morzu będzie wymagać zapewnienia ok. 34 tys. etatów. Natomiast obsługa gotowych instalacji zapewni w przyszłości 29 tys. miejsc pracy.

Co z biomasą?

Wspomniana przez Janusza Kowalskiego biomasa to stała lub płynna mieszanina substancji pochodzenia roślinnego albo zwierzęcego, mająca właściwości biodegradacji (rozkład związków organicznych na związki nieorganiczne). Biomasę można przekształcać na biogaz, który nie emituje CO2 do atmosfery. Ze względu na nieuciążliwe metody pozyskiwania energii, prostą i efektywną produkcję oraz niski poziom inwestycji biomasa jest najmniej kosztownym źródłem energii odnawialnej.

Biomasa ma jednak liczne minusy. Marcin Popkiewicz z „Nauki o Klimacie” w wywiadzie dla SmogLabu ostrzega, że nadmierne wykorzystywanie biomasy wiąże się ze zbyt dużą wycinką lasów.

– Zanim ten rezerwuar węgla zapełni się w takim samym czy zbliżonym stopniu minie kolejnych 100 lat. W międzyczasie, przez te 100 lat, mamy więcej dwutlenku węgla w atmosferze i w oceanach – wskazuje ekspert.

Poza tym samo wycinanie drzew powoduje „wyrzucenie” nagromadzonego w nich dwutlenku węgla do atmosfery. Więcej na ten temat znajdziesz w naszej analizie wypowiedzi Marii Kurowskiej o tym, że stare drzewa rzekomo nie produkują tlenu.

*Jeśli znajdziesz błąd, zaznacz go i wciśnij Ctrl + Enter

Pomóż nam sprawdzać, czy politycy mówią prawdę.

Nie moglibyśmy kontrolować polityków, gdyby nie Twoje wsparcie.

Wpłać

Dowiedz się, jak radzić sobie z dezinformacją w sieci

Poznaj przydatne narzędzia na naszej platformie edukacyjnej

Sprawdź!