(na podstawie dokumentu Kierunki Rozwoju Innowacji Energetycznych – Innowacje dla Energetyki zaprezentowanego przez Ministerstwo Energii w maju 2017 roku)
Polski sektor energii powinien zwiększać swoją konkurencyjność, tworząc możliwie najbardziej atrakcyjną ofertę zarówno pod względem ceny energii i jej nośników, jak również zaawansowania technologicznego i procesowego. Polskie przedsiębiorstwa energetyczne muszą być gotowe na konkurowanie z innymi firmami z krajów Unii Europejskiej dysponującymi odmiennymi strukturami wytwórczymi, na nierzadko znacznie większą skalę, oraz zaawansowanymi modelami biznesowymi opartymi na nowoczesnych technologiach.
Ponieważ o konkurencyjności finalnego produktu decyduje poziom innowacyjności na każdym etapie jego wytworzenia, polski sektor energii musi się unowocześniać we wszystkich ogniwach łańcucha wartości. Począwszy od wydobycia surowca przez wytwarzanie, przesył, dystrybucję, sprzedaż, na zarządzaniu zużyciem energii kończąc, niezbędne jest stałe podnoszenie poziomu technologicznego i wdrażanie konkurencyjnych modeli biznesowych przy jednoczesnej optymalizacji wykorzystania zasobów. Inwestycje w sektorze energii, w szczególności te o charakterze innowacyjnym, mogą stanowić dźwignię rozwoju dla całej gospodarki i powinny być analizowane przez pryzmat maksymalizacji korzyści dla polskiej gospodarki – nie tylko pod względem standardowych parametrów ekonomicznych, ale także z perspektywy ich potencjału rozwojowego dla nauki i przemysłu.
Postawienie na właściwe innowacje energetyczne może przyczynić się do zwiększenia całościowej efektywności gospodarki, w tym zmniejszenia jednostkowego zużycia energii i innych zasobów, np. wody.
Cztery przedstawione poniżej segmenty rozwoju innowacji energetycznych wraz z wyszczególnionymi celami i wyzwaniami wychodzą naprzeciw różnym scenariuszom zmian w sektorze energetycznym w Polsce i na świecie.
1.Zintegrowany i połączony system energetyczny dający centralną rolę użytkownikowi energii
Wykorzystanie potencjału technologii informacyjno-komunikacyjnych (ICT) dla optymalizacji funkcjonowania sieci elektroenergetycznej i umożliwienie wdrożenia Internetu Rzeczy oraz ochrona sieci transportu energii, a zwłaszcza sieci elektroenergetycznych, w szczególności pod względem cyberbezpieczeństwa
– Celem jest uruchomienie w Polsce połączonej i inteligentnej sieci energetycznej (ISE) poprzez stworzenie warunków technicznych, organizacyjnych, prawnych i ekonomicznych do funkcjonowania i rozwoju systemu integrującego na bazie rozwiązań teleinformatycznych operacje wszystkich uczestników procesów generacji, przesyłu, dystrybucji i użytkowania energii umożliwiające dostarczenie energii w sposób niezawodny, bezpieczny i ekonomiczny, z uwzględnieniem wymogów ochrony środowiska.
– Dzięki powstaniu systemu inteligentnej sieci ISE konsument energii elektrycznej uzyska dodatkowe narzędzia i możliwości działania do optymalizacji zużycia i do wytwarzania energii elektrycznej. Inteligentna sieć energetyczna powinna również wspierać coraz powszechniejsze stosowanie rozwiązań Internetu Rzeczy umożliwiające każdemu obiektowi w świecie rzeczywistym automatyczną wymianę informacji z innymi obiektami za pośrednictwem internetu.
– Energetyka ze względu na strategiczne znaczenie dla bezpieczeństwa państwa staje się jednym z kluczowych celów cyberprzestępców. Zapewnienie bezpieczeństwa teleinformatycznego sieci energetycznej jest warunkiem koniecznym funkcjonowania nowoczesnej gospodarki, jak również uruchomienia w pełni inteligentnej sieci. Niezbędne jest w szczególności zapewnienie bezpieczeństwa funkcjonowania rozpowszechnionych w energetyce systemów takich jak SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) czy PLC (Programmable Logic Controllers).
Dostosowanie sieci elektroenergetycznych do optymalizacji wykorzystania energii elektrycznej przez użytkownika
– Celem działań podejmowanych w tym obszarze jest zapewnienie odbiorcy energii instrumentów optymalizacji zużycia i skorelowanie zużycia na poziomie użytkownika z potrzebami i możliwościami systemu elektroenergetycznego.
– Szczególną rolę odgrywa wdrożenie niezbędnych ram regulacyjnych oraz wypracowanie narzędzi w obszarze DSM (ang. Demand Side Management) i DSR (ang. Demand Side Response).
Stabilność funkcjonowania przesyłowej i dystrybucyjnych sieci Elektroenergetycznych
– Celem w tym zakresie jest poprawa wartości wskaźników SAIDI (System Average Interruption Duration Index) i SAIFI (System Average Interruption Frequency Index)5, a tym samym zapewnienie stabilnych dostaw energii.
2.Efektywne i elastyczne wytwarzanie energii oraz wykorzystanie surowców łączące ograniczenie wpływu na środowisko z bezpieczeństwem energetycznym
Zwiększenie elastyczności i efektywności wytwarzania energii z węgla i alternatywne sposoby jego wykorzystania
– Pakiet energetyczno-klimatyczny nakłada na systemy energetyczne państw członkowskich wyzwanie wymuszające podjęcie zakrojonych na szeroką skalę działań w zakresie innowacji technologicznej, regulacyjnej i biznesowej. W jego kontekście utrzymanie strategicznego znaczenia węgla kamiennego i brunatnego w polskim bilansie surowcowym i energetycznym, przy jednoczesnym ograniczeniu zanieczyszczeń powstających przy jego spalaniu oraz emisji dwutlenku węgla, wymaga nowych wysokoefektywnych, elastycznych i niskoemisyjnych technologii węglowych, innowacyjnych modeli biznesowych oraz regulacyjnych. W szczególności należy rozważać dostosowanie polskiego potencjału produkcji energii elektrycznej do spalania wielopaliwowego, wykorzystującego m.in. biomasę i odpady.
– Zwiększenie udziału OZE w systemie elektroenergetycznym powoduje konieczność zwiększenia elastyczności działania bloków energetycznych, w szczególności tych istniejących.
– Dostosowanie konwencjonalnych instalacji wytwarzania energii będzie również coraz bardziej kosztowne w kontekście nadchodzących standardów BREF-BAT6.
Nowe sposoby pozyskiwania oraz wykorzystania surowców energetycznych i źródeł energii
– Polska posiada niewykorzystany potencjał wydobycia metanu z pokładów węgla. Jego eksploatacja może znacząco przyczynić się do zwiększenia bezpieczeństwa pracy w górnictwie.
– Zwiększenie wykorzystania dostępnych w Polsce pokładów gazu ze złóż konwencjonalnych i niekonwencjonalnych pozwoli na wzrost bezpieczeństwa energetycznego i poprawienie konkurencyjności sektora.
– Złoża geotermalne stanowią istotne, a dotychczas niewykorzystane, źródło energii.
Doskonalenie technologii poszukiwawczych i wydobywczych węglowodorów
Wsparcie potencjału i wiedzy polskich przedsiębiorstw w zakresie poszukiwania i wydobycia węglowodorów w Polsce i poza granicami przyczyni się do podwyższenia ich konkurencyjności i zwiększy możliwości pozyskiwania surowców poprzez:
– coraz bardziej precyzyjne określanie obszarów występowania złóż surowców dających największą perspektywę ich ekonomicznego zagospodarowania;
– poprawę wskaźników sczerpania złoża (współczynnika wydobycia);
– obniżenie kosztów wydobycia
3.Dywersyfikacja technologii wytwarzania i wykorzystania energii
Upowszechnienie transportu elektrycznego, rozwój przemysłu elektromobilności oraz przejście do elastycznej sieci energetycznej z wykorzystaniem systemów magazynowania energii
– Możliwość zbudowania nowoczesnej gałęzi produkcyjnej;
– Ograniczenie emisji zanieczyszczeń w sektorze transportu przez wprowadzenie nisko- i zeroemisyjnego transportu, skutkujące zmniejszeniem niskiej emisji w miastach i poprawą jakości powietrza;
– Ograniczenie zależności od importu węglowodorów;
– Stabilizacja sieci elektroenergetycznej poprzez integrację pojazdów z siecią i zmniejszenie tzw. doliny nocnej, a także poprzez rozwój i wdrożenie technologii magazynowania energii;
– Wypromowanie Polski jako kraju innowacji i sukcesu gospodarczego.
„Program polskiej energetyki jądrowej” oraz projekt budowy reaktora wysokotemperaturowego (HTR)
– Zaangażowanie się Polski w projekt budowy elektrowni jądrowych będzie wzmocnione rozbudową polskiego potencjału badawczego i przemysłowego w obszarze technologii jądrowych.
– Budowa elektrowni jądrowych dużej mocy może zwiększyć innowacyjność krajowego przemysłu poprzez wdrożenie specjalnych reżimów technologicznych w produkcji przemysłowej i eksploatacji urządzeń.
– Powstanie pierwszego badawczego reaktora wysokotemperaturowego HTR 7 o niewielkiej mocy pozwoli stworzyć podwaliny pod budowę większego modelu zasilającego zakłady chemiczne w ciepło procesowe.
– Współpraca technologiczna z państwami posiadającymi rozwiniętą technologię reaktorów powinna wesprzeć zbudowanie w Polsce potencjału badawczego i przemysłowego pozwalającego na wykonanie i obsługę reaktora typu HTR.
Wsparcie energetycznej części gospodarki o obiegu zamkniętym (GOZ )
– Celem prowadzonych działań jest zwiększenie odzysku energii z odpadów, szczególnie w połączeniu produkcji energii elektrycznej i ciepła. Należy mieć w tym kontekście na uwadze, że odpady są paliwem substytucyjnym względem paliw kopalnych.
– Wykorzystanie obiegu zamkniętego umożliwia zachowanie użyteczności produktów i materiałów na rynku tak, aby zredukować konieczność pozyskiwania nowych zasobów, m.in. dzięki ponownemu wykorzystywaniu przetworzonych wcześniej materiałów. W konsekwencji prowadzi to do redukcji ilości wytwarzanych odpadów przy jednoczesnym zachowaniu pożądanego poziomu produkcji, zmniejszeniu zależności od importu surowców, jak również ograniczeniu wpływu na środowisko. W energetyce zawodowej i przemysłowej istotnym zagadnieniem jest również kwestia wykorzystania tzw. ubocznych produktów spalania.
4.Ekologiczne i efektywne energetycznie miasto
Modernizacja indywidualnych źródeł ciepła
– Celem jest znacząca poprawa jakości powietrza w Polsce uzyskana przez eliminację niskiej jakości źródeł spalania eksploatowanych w gospodarstwach domowych wykorzystujących niskogatunkowe paliwa oraz optymalizacja ekonomiczna polityki w zakresie produkcji i dystrybucji ciepła.
– W szczególności wymiana i modernizacja indywidualnych źródeł, zwiększenie wykorzystania paliw o wysokiej wartości opałowej oraz wprowadzenie alternatywnych sposobów ogrzewania indywidualnego przyczyni się do ograniczenia niskiej emisji.
Rozwój kogeneracji i sieci przesyłu ciepła/chłodu
– Ograniczenie zużycia energii pierwotnej w bilansie poszczególnego systemu, a także całego kraju.
– Lepsze wykorzystanie produkowanej energii elektrycznej i ciepła pozwalające na osiągnięcie celów środowiskowych oraz podniesienie ekonomiki systemu przy zapewnieniu energii elektrycznej i ciepła/chłodu dla odbiorców.
Zmniejszenie energochłonności budynków
– Obniżenie energochłonności budynków, przez wprowadzenie norm energetycznych dla materiałów budowlanych i całych budynków, połączone z rozwojem polskiej branży produkcji energooszczędnych materiałów budowalnych.
– Wprowadzenie innowacyjnych modeli biznesowych i narzędzi motywujących użytkowników do wykorzystania potencjału zwiększenia efektywności energetycznej budynków.
