Czarno-białe barwy energii

W Polsce zjawisko to po raz pierwszy zaszło w latach 90. Najbliższe lata z całą pewnością pokażą, czy wyciągnęliśmy jakiekolwiek wnioski z poprzednich kryzysów.

Rekordowo wysokie koszty energii przyprawiają producentów o ból głowy. Ci zapowiadają nie tylko podwyżki cen, ale obawiają się nawet ograniczania produkcji. Jeśli dynamika wzrostu kosztów się utrzyma, mogą nie wytrzymać rywalizacji z zagraniczną, nierzadko pozaeuropejską konkurencją. Rosnące koszty energii sprawiły, że przemysł znalazł się pod ścianą. Dotychczas można było je rekompensować podnoszeniem cen, jednak wraz z wyhamowywaniem koniunktury pole manewru się zmniejsza.

Dane o produkcji przemysłowej w czasie pisania tego artykułu jeszcze są dobre. Schładzanie światowej gospodarki może jednak w dłuższej perspektywie tłumić popyt. W tej sytuacji trudniej będzie rywalizować z zagraniczną konkurencją. Producenci biorą pod uwagę ograniczanie produkcji, która tylko w lipcu spadła o 6,5 proc. w porównaniu z poprzednimi miesiącami, ale ceny produkcji przemysłowej w lipcu rok do roku wzrosły o 24,9 proc. Ekonomiści ostrzegają, że Polska wchodzi w fazę spowolnienia gospodarczego i prawdopodobny staje się scenariusz recesji.

Od kilku miesięcy przemysłowcy z coraz większym niepokojem obserwują to, co się dzieje z cenami energii i gazu. O ile gaz potrzebny jest tylko części przemysłu, o tyle prąd już niemal wszystkim zakładom. Trudno sobie wyobrazić maszyny działające bez energii elektrycznej. Tymczasem ceny poszybowały w górę o niemal 400 proc., a kontrakty oferowane na przyszły rok sięgają niemal 1,2 tysiąca zł za MWh (w zeszłym roku było to około 300–400 zł).

Według Głównego Urzędu Statystycznego polski przemysł zużywa około 50 TWh energii elektrycznej (cały kraj ponad 160 TWh). Połowę z tych 50 TWh w przemyśle zużywają pompy, sprężarki i wentylatory. Niestety, nadal w około 70 proc. wypadków są to pompy stare, zużyte, źle dobrane, bez sprawnych układów regulacyjnych bądź bez optymalizacji układów regulacji. W tym wypadku możliwe jest zmniejszenie zużycia energii nawet o 20–30 proc. Podobne możliwości dosłownie szumią w wentylatorach – znaczna część z nich to urządzenia stare, zużyte, przewymiarowane, bez regulacji czy po prostu za duże. Dla wielkiego odbiorcy energii jedną ze strategii, w warunkach ciągłego wzrostu jej cen, staje się racjonalizacja jej zużycia lub obniżenie kosztów jej zakupu. Proces poszanowania energii można rozpatrywać pod kątem:

• ekonomicznym – w warunkach rynkowych wyższe ceny energii prowadzą w dłuższym okresie do obniżenia jej zużycia. Wprowadzenie opłat za użytkowanie środowiska pozwala na wspieranie technologii energetycznych mniej obciążających środowisko. System preferencji finansowych dla przedsiębiorstw stosujących odnawialne surowce energetyczne może torować drogę procesom przekształcania gospodarki energetycznej,
• prawnym – przez regulacje prawne (standardy techniczne dotyczące urządzeń i obiektów zużywających energię, audyty i certyfikaty, pozwolenia i koncesje),
• kulturowym – przez kształtowanie świadomości zagrożeń związanych z użytkowaniem paliw kopalnych dla środowiska naturalnego, zdrowia osób, rozwoju gospodarki i poziomu życia ludzi, można teoretycznie wpłynąć na poszanowanie energii.

Zmniejszenie kosztów energii uzyskuje się przez: stosowanie urządzeń o wysokiej sprawności (kotły, pompy, sprężarki, silniki elektryczne), zagospodarowanie energii odpadowej, skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej, stosowanie systemów wspomagających zarządzanie energią. Zwiększenie sprawności urządzeń uzyskuje się w wyniku: substytucji paliw węglowych paliwami węglowodorowymi w kotłach i urządzeniach technologicznych, wytwarzania energii elektrycznej w układach parowo-gazowych, monitoringu procesów produkcyjnych w celu prowadzenia ciągłej kontroli przebiegu procesów, wprowadzenia elektronicznej regulacji prędkości obrotowej napędów, stosowania termoizolacyjnych materiałów włóknistych w przemysłowych piecach grzewczych, wykorzystania metanu z pokładów węgla.

Typowymi przykładami przedsięwzięć charakterystycznych dla pierwszej grupy są również przedsięwzięcia niskonakładowe i średnionakładowe, które wynikają w zasadzie z dążenia do zmniejszenia kosztów energii przez ograniczenia jej zużycia. Do drugiej grupy można zaliczyć techniki produkcji, przy których modernizacja prowadzi w pierwszym rzędzie do poprawy jakości i zwiększenia konkurencyjności wyrobów, ale również do znacznego zmniejszenia zużycia energii.

Efektywne wykorzystanie energii w gospodarce jest istotnym czynnikiem wpływającym na wysokość kosztów produkcji, zyski przedsiębiorstw i konkurencyjność wyrobów czy usług. W konsekwencji nieefektywna gospodarka przekłada się na większe zapotrzebowanie na paliwa i surowce energetyczne oraz zanieczyszczenie środowiska naturalnego. Poprawę efektywności energetycznej można osiągnąć w sektorach zużywających najwięcej energii, m.in. w przemyśle i budownictwie, w których to sektorach istnieje bardzo duży potencjał przedsięwzięć modernizacyjnych.

Wiele zakładów produkcyjnych w ogóle nie ma jednostek organizacyjnych odpowiedzialnych za racjonalizację zużycia energii oraz za wprowadzanie efektywnych i energooszczędnych rozwiązań technicznych. Polityka Unii Europejskiej jest zdecydowanie ukierunkowana na poprawę efektywności wykorzystania energii, nawet od 20 do 40 proc., co zawarto m.in. w dyrektywie o Ekoprojekcie (Eco-design) i dyrektywie w sprawie efektywności końcowego użytkowania energii oraz usług energetycznych. Wprowadzenie bardziej zaawansowanych metod zarządzania energią wymaga oceny sposobu użytkowania paliw i energii u odbiorcy, połączonej z identyfikacją sposobów racjonalizacji jej zużycia, czyli audytu energetycznego. W wypadku braku środków na sfinansowanie zewnętrznej oceny wielu użytkowników energii staje przed problemem zmobilizowania służb energetycznych do bardziej wnikliwej analizy prowadzonej gospodarki oraz wypracowania własnych efektywnych sposobów bieżącego jej użytkowania. Procedurę taką określa się jako autoaudyt energetyczny, którego podstawowym celem jest bieżąca ocena procesów energetycznych i wczesne eliminowanie nieracjonalnego zużycia energii.

W Polsce potencjał oszczędności energii jest wciąż duży i możliwy do wykorzystania przy zaangażowaniu mniejszych środków, niż jest to konieczne w innych rozwiniętych krajach. Szansa ta powinna być wykorzystana, jakkolwiek doświadczenia z ostatnich lat pokazują, że nie podejmuje się znacznych i skutecznych działań w tym zakresie. Poprawa efektywności energetycznej jest procesem złożonym, który przy założonych celach powinien być realizowany w przemyślany i spójny sposób. Efektywność energetyczna powinna być jednym z elementów rynku energii. Chodzi tu m.in. o stosowanie nakazów wynikające z obowiązującego prawa i wymuszające podejmowanie odpowiednich działań, które w konsekwencji powodują wzrost efektywności energetycznej i promują zachowania ukierunkowane na poprawę efektywności zużycia energii.

Ogółem dzięki modernizacji urządzeń elektrycznych w przemyśle można oszczędzić ponad 23 TWh prądu, czyli ponad  15 proc. krajowego zużycia. Odpowiada to 3 tysiącom MW mocy w nowych elektrowniach konwencjonalnych. Innymi słowy, gdybyśmy w porę zainwestowali w efektywność energetyczną, moglibyśmy sobie odpuścić budowę kilku nowych bloków gazowych planowanych w ramach rynku mocy.

Unia Europejska za pomocą swojej polityki wymusza i propaguje określone działania zmierzające do poprawy efektywności energetycznej instalacji i urządzeń, dążąc do tego, aby na podwyższaniu efektywności energetycznej zaczęło zależeć wszystkim uczestnikom rynku energetycznego. Starania Unii Europejskiej są kierunkowane na to, aby efektywność energetyczna była trwałym elementem wewnętrznego rynku energii. Ze wzrostem efektywności energetycznej wiąże się pojawienie nowych nisz biznesowych dla innowacyjnych usług oraz produktów i w perspektywie rozwój związanego z nimi rynku. W polityce energetycznej Unii Europejskiej w części dotyczącej zmniejszenia zapotrzebowania na energię można dostrzec nacisk na działania w budownictwie. Jest to uzasadnione wieloma czynnikami, m.in. zużyciem energii w tym sektorze na poziomie 40 proc. całej Unii Europejskiej, wysoką rentownością działań podejmowanych w budynkach, rozwojem lokalnych rynków usług termomodernizacyjnych i wysoką akceptacją społeczną. Potwierdzeniem tego stwierdzenia jest, poświęcona budownictwu, dyrektywa o wydajności energetycznej budynków oraz liczne zapisy w dyrektywie o efektywności energetycznej.

Kolejna kwestia to zarządzanie popytem na energię w przemyśle (demand side response, DSR), które istnieje w Polsce od kilku lat. W dużym uproszczeniu działa to tak: krajowe zapotrzebowanie na prąd nie jest stałe, ma swoje doliny (np. w nocy) i szczyty. Można budować elektrownie, które przez większą część roku będą stały bezczynnie i spełnią swoją funkcję tylko kilkadziesiąt dni czy nawet godzin, gdy zapotrzebowanie będzie najwyższe, ale to drogie rozwiązanie. Można także w trakcie szczytu, gdy energii w systemie zaczyna brakować, zachęcić firmy, aby wyłączyły na określony czas urządzenia. Zachęta musi być oczywiście finansowa, jednak i tak to znacznie tańsze rozwiązanie niż nowe elektrownie. Coraz więcej firm uczestniczy w programach DSR. Pojawili się także tzw. agregatorzy, czyli firmy skupiające kilkadziesiąt czy kilkaset przedsiębiorstw. Agregatorzy łączą zebrane firmy w porcje po kilkadziesiąt MW i startują w aukcjach na rynku mocy.

Zarządzanie popytem na energię daje systemowi energetycznemu tak potrzebną dziś elastyczność, ale jego potencjał wciąż jest niewykorzystany. Według prognoz Międzynarodowej Agencji Energii DSR będzie największym „dostawcą” elastyczności w światowym systemie energetycznym. Jego udział jako źródła elastyczności wzrośnie z niecałych 5 proc. w 2020 r. do około 15 proc. w 2030 r. To właśnie DSR wraz z magazynami energii zastąpi w dużej mierze bloki gazowe i węglowe, które dziś podjeżdżają i zjeżdżają z mocą, gdy spada lub maleje generacja z OZE.

W Polsce około 10 proc. mocy szczytowych jest wykorzystywanych tylko przez 100–150 godzin w roku. Czas wykorzystania tych mocy maleje wraz ze wzrostem udziału źródeł odnawialnych, dzięki czemu DSR może je łatwiej zastąpić, przyczyniając się do ograniczenia kosztów utrzymania rezerw mocy, emisji CO2 i strat sieciowych.

To szczególnie istotne z punktu widzenia zbliżającej się ekspansji odnawialnych źródeł energii, do czego przyczyni się konieczność osiągnięcia unijnych celów klimatycznych, ale także odejścia od rosyjskich węglowodorów i paliw. 29 marca 2022 r. polski rząd przyjął założenia do aktualizacji Polityki energetycznej Polski 2040 r., mające wzmocnić bezpieczeństwo i niezależność energetyczną państwa. Krajowe moce wytwórcze mają być rozbudowane i zdywersyfikowane technologicznie. Ma również nastąpić dalszy rozwój OZE – w perspektywie 2040 r. około połowa produkcji energii elektrycznej ma pochodzić z odnawialnych źródeł.

Przy rosnących kosztach gospodarowania odpadami, ich składowania i związanym z tym wzrostem zużycia energii poszukiwanie możliwości zmniejszenia ilości odpadów generowanych w procesach produkcyjnych jest uzasadnionym podejściem do problemu. Celem jest również analiza możliwości całkowitej eliminacji odpadów bezpośrednio w miejscach ich powstawania. Możliwości usprawnień poszukuje się również przez substytucję materiałów, stosowanie recyklingu oraz przez zagospodarowanie odpadów. Analiza możliwości zmniejszenia ilości odpadów już w miejscach ich powstawania jest bezpośrednim odruchem przy poszukiwaniu rozwiązań problemu generowania odpadów, np. zmniejszenie zużycia wody czy chłodziwa w procesach obróbki metali. Substytucja materiałów jest zalecana zwłaszcza wtedy, gdy materiały toksyczne zastępuje się materiałami nietoksycznymi lub o znacznie mniejszym stopniu uciążliwości dla środowiska. Stosowanie recyklingu ma znaczenie w celu zmniejszenia zarówno ilości odpadów, jak i zużycia energii oraz w celu zmniejszenia kosztów produkcji wyrobów. Można wyróżnić następujące przykłady zastosowania recyklingu w przemyśle przetwórczym: odzyskiwanie płynu chłodzącego w obróbce metali, odzyskiwanie rozpuszczalnika i jego powtórne użycie, odzyskiwanie rozpuszczalnika i jego destylacja, powtórne użycie wody, recykling w celu wykorzystania poza przedsiębiorstwem.

Gospodarka odpadami wymaga uwzględnienia wielu czynników, m.in. potrzeb i problemów ochrony środowiska. Producenci jednak są w coraz większym stopniu zobowiązani do zajmowania się takimi problemami, jak oczyszczanie wody, emisje zanieczyszczeń do atmosfery, zanieczyszczenie gleby i wód gruntowych, składowanie odpadów stałych i ich wpływ na zdrowie oraz bezpieczeństwo pracowników (odparowanie substancji szkodliwych). W zakres gospodarki odpadami może wchodzić również segregacja odpadów przy obróbce metali, tworzyw sztucznych, drewna. Innym przykładem, który należy brać pod uwagę, jest segregacja odpadowych rozpuszczalników i odpadów w formie osadów. Może również wystąpić separacja olejów odpadowych.

Aleksander Doliński

---

Artykuł ukazał się w nr 5(41) październik – listopad 2022 czasopisma „Production Manager”.