Elektrownie wiatrowe - przyjazność dla środowiska -część 1/2
- 1. FORUM EKOLOGICZNE Elektrownie wiatrowe C z ę ś ć I – e f e k t y w n o ś ć e ko n o m i c z n a HENRYK WOJCIECHOWSKI Energia wiatru jest jednym z odnawialnych źródeł energii. Ocenia się, że 1–2% energii promieniowania słonecznego docierają- cego do powierzchni Ziemi przekształca się w energię kinetyczną powietrza, co daje w sumie moc 2700 TW, a po odjęciu mocy wiatrów wiejących na dużych wysokościach, nad otwartym morzem oraz w innych miejscach, w których nie jest możliwe zain- stalowanie siłowni wiatrowych, pozostaje potencjał energetyczny 40 TW. E Energię wiatru na jednostkę czasu i powierz- chni można obliczyć ze wzoru pA = 0,5 rv3, w którym r oznacza gęstość powietrza, stawowych potrzeb poszczególnych społecz- ności lub obywateli zarówno współczesnego pokolenia, jak i przyszłych pokoleń”. Jednostkowe koszty wytwarzania energii elektrycznej w elektrowniach wiatrowych zale- żą od przebiegu wartości prędkości powietrza a v – prędkość powietrza. Maksymalny stopień Realizacja przedsięwzięć gospodarczych w danej lokalizacji, co ma wpływ na stopień wy- wykorzystania energii wiatru do wytwarza- w rozwoju zrównoważonym wymaga, aby korzystania w ciągu roku mocy zainstalowanej. nia energii mechanicznej zgodnie z prawem były one zasadne ekonomicznie, przyjazne Prędkość powietrza jest czynnikiem zmiennym Betza wynosi 0,592 i występuje gdy wyha- dla środowiska, akceptowalne społecznie. i trudno przewidywalnym. Pomiar prędkości mowanie prędkości powietrza wlotowego Nakłady na realizację nowych lądowych i kierunku wiatru jest podstawową informacją, na łopaty wirnika wynosi 2/3. Lokalizacje elektrowni wiatrowych wynoszą od 1,0 do której należy dokonać w miejscu przyszłej loka- elektrowni wykorzystujących energię wiatru 1,8 mln euro za 1 MW mocy zainstalowanej, lizacji elektrowni wiatrowej. Powinien on być powinny być dobierane starannie pod kątem a koszty inwestycyjne realizacji morskich elek- przeprowadzony na co najmniej dwóch wyso- częstości występowania silnych wiatrów wie- trowni wiatrowych na obszarze południowego kościach, tak aby wyeliminować niekorzystne jących z niezmieniającą się prędkością. Bałtyku wyniosą około 3 mln euro za 1 MW zawirowania wiatru spowodowane obecnością Zrównoważony rozwój jest wtedy, gdy po- mocy zainstalowanej. Ministerstwo Gospodar- pagórków, zadrzewień, budynków tworzących trzeby obecnego pokolenia mogą być zaspo- ki podaje, że koszty budowy 1 MW mocy za- szorstkość terenu. Pomiary powinny być pro- kojone bez umniejszania szans przyszłych po- instalowanej w elektrowni jądrowej inwestor wadzone przez co najmniej rok. Po zebraniu koleń na ich zaspokojenie. Wymaga się zatem (PGE SA) szacuje na 3–3,5 mln euro (http:// danych, wyniki pomiarów należy poddać obrób- odpowiedniego i świadomego ukształtowania energetyka.wnp.pl). Strukturę kosztów inwesty- ce tak, aby ocenić energetyczne zasoby wiatru relacji pomiędzy wzrostem gospodarczym, dba- cyjnych dla elektrowni wiatrowych budowanych na badanym terenie. Przemysłowe elektrownie łością o środowisko przyrodnicze i wytworzo- na lądzie i w morzu zestawiono w tabeli 1. wiatrowe z trzema łopatami mogą rozpocząć ne przez człowieka oraz zdrowiem człowieka i zwierząt. W Polsce zasada zrównoważonego Tabela 1. Struktura kosztów inwestycyjnych elektrowni wiatrowych (TPA Horwath, Energetyka wiatrowa w Polsce, raport z listopada 2010 r.) rozwoju zyskała rangę konstytucyjną – została zapisana w art. 5. Konstytucji RP, a definicja Kategoria kosztów Elektrownie wiatrowe Elektrownie wiatrowe zrównoważonego rozwoju znalazła się w usta- inwestycyjnych lądowe morskie wie z 27 kwietnia 2001 r. Prawo Ochrony Śro- Turbiny wiatrowe 79% 49% dowiska (Dz. U. 2001, Nr 62, poz. 627): „taki Stacja transformatorowa i sieci elektryczne 6% 16% rozwój społeczno-gospodarczy, w którym nastę- puje proces integrowania działań politycznych, Fundamenty 7% 21% gospodarczych i społecznych, z zachowaniem Wewnętrzna sieć elektryczna 1% 5% równowagi przyrodniczej oraz trwałości pod- Koszty projektowe 4% 6% stawowych procesów przyrodniczych, w celu Koszty finansowe 3% 3% zagwarantowania możliwości zaspokajania pod- 6 ZIELONA PLANETA 4 (97)/2011
- 2. FORUM EKOLOGICZNE produkcję mocy elektrycznej, gdy prędkość wiatru będzie wyższa niż 4 m/s, a przy pręd- kości powietrza od 12 do 16 m/s osiągnąć moc nominalną. Prędkości powietrza wyższe niż nominalna prędkość powietrza dla danej kon- strukcji elektrowni wiatrowej (od 12 do 16 m/s), muszą być „wytracone”, dlatego oszacowanie rocznej produkcji energii elektrycznej przez elektrownie wiatrowe należy wykonać na pod- stawie charakterystyki energetycznej elektrow- ni wiatrowej i rozkładu prędkości powietrza w roku (rozkładu Weibulla). Przy obliczaniu średniej rocznej prędkości powietrza w danej lokalizacji należy mieć na uwadze, że genero- wana moc zależy od trzeciej potęgi prędkości powietrza, nie może to więc być średnia aryt- metyczna pomiarów. Elektrownie wiatrowe, poza Bałtykiem i wybrzeżem, nie są opcją dla Polski – śred- nioroczna prędkość powietrza jest poniżej 6 m/s. Co to oznacza dla produkcji mocy z elektrow- ni wiatrowych? Dla elektrowni o nominalnej prędkości wiatru 13 m/s (przy której uzyskuje moc nominalną), stopień wykorzystania mocy zainstalowanej w roku wynosi 9,8% (63/133), co oznacza, że elektrownia o mocy zainstalo- Rycina 1. Mapa poglądowa – zasoby energii wiatru w Europie, średnia prędkość wiatru na wysokości 80 m w 2000 r. (http://www.stanford.edu/group/efmh/winds/global_winds.html) wanej 2 tys. kW będzie produkować średnią roczną moc o wartości 196 kW. Zatem czas wykorzystania mocy zainstalowanej elektrowni wiatrowej wyniesie 860 godzin w roku. Na ryc. 2 przedstawiono wpływ czasu użytkowania mocy zainstalowanej elektrow- ni wiatrowej na jednostkowe koszty wytwa- rzania energii elektrycznej w elektrowniach wiatrowych. Do obliczeń przyjęto: – nakłady inwestycyjne elektrowni wia- trowej lądowej – 7 mln zł za MW, – nakłady inwestycyjne elektrowni wia- trowej morskiej – 12 mln zł za MW, – nakłady inwestycyjne elektrowni wia- trowej z demobilu – 1 mln zł za MW, – okres eksploatacji elektrowni wiatro- wych nowych – 20 lat, – okres eksploatacji elektrowni wiatro- wych z demobilu – 10 lat, – roczny odpis na remonty i obsługę ser- wisową – 2% od nakładów inwestycyjnych, – roczny odpis na remonty elektrowni wiatrowych z demobilu – 10%, – roczny odpis na płace, czynsze, ubezpie- czenie – 1% od nakładów inwestycyjnych, Rycina 2. Jednostkowe koszty wytwarzania energii elektrycznej w elektrowniach wiatrowych w zależności – stopa kapitałowa do obliczeń – 8%. od czasu użytkowania mocy zainstalowanej ZIELONA PLANETA 4 (97)/2011 7
- 3. FORUM EKOLOGICZNE Z wykresu wynika, że elektrownia wiatrowa oraz zagrożeniem skażenia radioaktywnego wo stawką w wysokości 4,5% (jako budowle nowa, zbudowana na lądzie, przy czasie użyt- w wyniku uszkodzenia reaktora, szczególnie mieszczące się w grupie 2 KŚT), natomiast kowania mocy zainstalowanej 1000 h na rok, w przypadku ataku terrorystycznego czy też część elektrotechniczna (jako urządzenie wytwarza energię elektryczną o jednostko- trzęsienia ziemi, co miało miejsce w Japonii z grupy 3 KŚT) stawką 7% (metoda linio- wym koszcie 920 zł za MWh, dofinansowana w 2011 roku (Morski wiatr kontra atom, ra- wa) lub 14% (metoda degresywna). Spotyka w 30% do nakładów inwestycyjnych – 650 zł port Greenpeace, lipiec 2011). się także skrajne stanowiska, jakoby turbiny za MWh, a elektrownia wiatrowa z demobilu Opodatkowaniu podatkiem od nierucho- wiatrowe w całości stanowiły obiekt z gru- to koszt 260 zł za MWh. Elektrownie wia- mości podlegają wyłącznie części budowlane py 2 KŚT, podlegający amortyzacji liniowej trowe morskie charakteryzują się wyższymi elektrowni wiatrowych, czyli fundament z pier- stawką 4,5%. nakładami inwestycyjnymi, ale ich czas użyt- ścieniem oraz wieża. Pomimo jednorodnego Na etapie przygotowywania inwestycji kowania mocy zainstalowanej wynosi od 3,5 podejścia zarówno władz podatkowych, jak wiatrowej powszechną praktyką współpra- do 4,0 tys. godzin na rok, a jednostkowe kosz- i inwestorów do opodatkowania podatkiem cy z władzami lokalnymi dla uzyskiwania ty wytwarzania energii elektrycznej wynoszą od nieruchomości jedynie części budowlanych niezbędnych pozwoleń jest przekazanie daro- około 400 zł za MWh. elektrowni wiatrowej, w praktyce dochodzi do wizny na wspólnie określony cel, ale umożli- Produkcja energii elektrycznej przez elek- znacznych różnic wartościowych w opodat- wiający inwestorowi możliwość zmniejszenia trownie wiatrowe uzależniona jest od warun- kowaniu farm podatkiem od nieruchomości. podstawy opodatkowania poprzez zaliczenie ków pogodowych. Wymusza to na tradycyjnej Wynikają one głównie z różnic technologicz- umówionego świadczenia do kosztów uzy- energetyce utrzymywanie rezerwy mocy w sys- nych w zakresie konstrukcji i montażu wieży. skania przychodów. temie elektroenergetycznym, tak aby w każ- W większości przypadków wartość budowla- dej chwili można było zastąpić lub uzupełnić spadek mocy dostarczanej przez elektrownie wiatrowe. Uwarunkowania techniczne elek- na elektrowni wiatrowej (fundament z wieżą) nie przekracza 15–20% wartości inwestycji, w tym fundament stanowi około 6% wartości K Koszty przyłączenia do sieci energetycznej wynikają z przepisów prawa energetycz- nego (art. 7, ust. 8, pkt 3) i zależą głównie trowni cieplnych sprawiają, że muszą pracować inwestycji. Podatek od nieruchomości wynosi od nakładów inwestycyjnych na budowę sie- w „gorącej rezerwie” z pewną mocą, mimo rocznie do 2% wartości fundamentu z wieżą, ci oraz wnioskowanej mocy przyłączeniowej. że moc w nich produkowana nie jest potrzeb- a wartość fundamentu z wieżą zmienia się Dokładna wartość opłaty znana jest w mo- na. W nocy spada znacznie zapotrzebowanie co roku wraz z odpisem amortyzacyjnym. mencie wydania technicznych warunków na moc w systemie elektroenergetycznym, Przy odpisie amortyzacyjnym 14%, wartość przyłączenia do sieci i ustalana w oparciu a wysokie minimum techniczne elektrowni fundamentu z wieżą po siedmiu latach eks- o Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pra- cieplnych zmusza do wyłączania elektrowni ploatacji elektrowni wiatrowej będzie wyno- cy i Polityki Społecznej z 23 kwietnia 2004 r. wiatrowych, choć wieje wiatr. siła zero i podatek od wartości fundamentu w sprawie szczegółowych zasad kształtowa- z wieżą również będzie wynosił zero. nia i kalkulacji taryf oraz rozliczeń w obrocie J Jednym z argumentów na rzecz budowania elektrowni wiatrowych było zmniejszenie emisji dwutlenku węgla do atmosfery. Z rapor- Wydatki poniesione na turbiny wiatro- we podlegają zaliczeniu do kosztów podatko- wych poprzez odpisy amortyzacyjne. Przed- energią elektryczną. Dodatkowym ciężarem jest konieczność wniesienia zaliczki na poczet opłaty przyłączeniowej w wysokości 30 tys. tów organizacji Greenpeace wynika, że roz- miotem częstych sporów jest, czy dla celów zł za każdy 1 MW zainstalowanej mocy. wój energetyki wiatrowej jest jednym z naj- amortyzacji elektrownię wiatrową traktować Optymalne rozmieszczenie elektrowni droższych i wcale nie najefektywniejszych należy jako całość, czy też dokonać jej po- w parku wiatrowym wymaga 2–2,5 tys. m2 sposobów rozwiązywania tego problemu działu na część budowlaną i niebudowlaną, na jedną turbinę. Z uwagi na często nieure- (http://www.inwestycje24h.pl/energetyka- a do wydzielonych części zastosować przy- gulowaną sytuację prawną nieruchomości, wiatrowa-w-polsce.html). Znacznie tań- pisane im stawki amortyzacyjne. Zgodnie duże rozdrobnienie własnościowe oraz brak szym sposobem obniżenia emisji dwutlen- z Klasyfikacją Środków Trwałych (KŚT), miejscowych planów zagospodarowania ku węgla jest zastąpienie części elektrowni stanowiącą systemowe rozwinięcie ustawy przestrzennego, koszty związane z zabez- węglowych elektrowniami jądrowymi. Mamy podatkowej regulującej zasady amortyzacji, pieczeniem gruntów mogą stanowić istotny więc do wyboru droższą w produkcji ener- elektrownia wiatrowa stanowi jeden środek element kalkulacji i sięgać 1–2% wartości gię elektryczną ze źródeł odnawialnych i jej trwały obejmujący cały „zespół wiatrowo- projektu. Zabezpieczeniu podlegają nie tyl- niskie koszty środowiskowe, tańszą energię elektryczny” wraz z fundamentem. Zatem ko same grunty pod elektrownie wiatrowe, elektryczną ze spalania węgla obarczoną jed- jej amortyzacja powinna przebiegać według ale także grunty związane ze służebnością nak wysokimi kosztami środowiskowymi lub metody liniowej stawką 7% lub degresywnej przesyłu dla linii energetycznej i służebno- energetykę jądrową mającą zerową emisję ga- z zastosowaniem współczynnika 2,0 (stawka ścią śmigła, którego koniec w trakcie obrotu zów cieplarnianych i związków toksycznych 14%). Organy podatkowe często rozstrzyga- może wykraczać poza granice działki zajętej lecz z nierozwiązanym do końca problemem ją jednak, iż elementy budowlane elektrowni bezpośrednio pod inwestycję. Poza kosztami przechowywania odpadów radioaktywnych wiatrowej powinny być amortyzowane linio- zabezpieczenia gruntu inwestor zobowiązany 8 ZIELONA PLANETA 4 (97)/2011
- 4. FORUM EKOLOGICZNE jest do ponoszenia rocznych kosztów dzier- Właściciel elektrowni wiatrowej może – wysokie ryzyko techniczno-użytkowe żawy przez okres trwania projektu. W przy- otrzymać za wyprodukowanie 1 MWh ener- związane z podwyższonym zagrożeniem wy- padku nowych urządzeń i przy zapewnieniu gii elektrycznej 465,16 zł. Wartość 465,16 zł stąpienia awarii czy katastrofy budowlanej standardowych napraw i konserwacji, typo- za MWh można uzyskać, gdy czas użytko- farm „z demobilu”. wy okres użytkowania elektrowni wiatrowej wania mocy zainstalowanej w roku będzie Montaż elektrowni wiatrowych z „re- planuje się na około 20–25 lat. wynosił co najmniej (por. ryc. 2): poweringu” wynika z polityki producen- Farma wiatrowa generuje dwa typy przy- – 600 godzin dla elektrowni wiatrowych tów urządzeń dla energetyki wiatrowej. chodów: za sprzedaży energii elektrycznej z demobilu, Zainwestowano w produkcję najnowszych oraz ze sprzedaży świadectw pochodzenia – 1400 godzin dla elektrowni wiatrowych elektrowni wielkiej skali i teraz w ten spo- energii („zielonych certyfikatów”). (nowych) budowanych na lądzie, dofinanso- sób stara się odzyskać poniesione koszty. wanych w 30%, Nie produkuje się mniejszych maszyn, któ- D Doświadczenia międzynarodowe wskazują, iż inwestorzy starają się zawierać długo- terminowe umowy z zakładami energetycz- – 2000 godzin dla elektrowni wiatrowych (nowych) budowanych na lądzie, – 3300 godzin dla elektrowni wiatro- re mogłyby być wstawiane w miejsca naj- większego zatłoczenia sieci. Obecnie trud- no jest ograniczyć administracyjnie montaż nymi na określony poziom cen, indeksowany wych morskich. przestarzałych elektrowni wiatrowych, gdyż o wskaźnik inflacji. Brak takich umów nara- Brak odpowiednich warunków wiatrowych w ramach rynku UE nie można stosować ża inwestora na dodatkowe ryzyko związane nad lądem w Polsce powoduje, że około 80% barier celnych. Można wykorzystać prze- z wahaniem poziomu cen w całym okresie wniosków o przyłączenie do sieci dotyczy pisy o złomowaniu i recyklingu, ale akurat inwestycji. Ceny energii w Polsce zostały przestarzałych elektrowni wiatrowych, spro- w przypadku elektrowni wiatrowych sku- ustalone przez URE w 2010 roku na pozio- wadzanych z zagranicy (głównie z Niemiec tek nie będzie duży ani szybki. Najlepszym mie 197,21 zł za MWh. Na rentowność pro- i Danii), które posiadają relatywnie niską jed- rozwiązaniem jest objęcie systemem wspar- jektów wiatrowych istotny wpływ ma system nostkową moc znamionową i sprawność (TPA cia tylko fabrycznie nowych urządzeń, nie wsparcia odnawialnych źródeł energii oparty Horwath, Energetyka wiatrowa w Polsce, ra- uwzględniając w nim regenerowanych elek- na świadectwach pochodzenia energii, czyli port z listopada 2010 r.). Problemy związa- trowni wiatrowych. tzw. „zielonych certyfikatach”. Prawa mająt- ne z montowaniem przestarzałych elektrowni Morskie elektrownie wiatrowe są bardziej kowe wynikające ze świadectw pochodzenia wiatrowych to: efektywne niż lądowe, gdyż na morzu istnie- energii są przedmiotem obrotu na wolnym – niska sprawność wytwarzania energii ją lepsze warunki wietrzności. Budowa elek- rynku (Towarowa Giełda Energii). Cena cer- elektrycznej; trowni wiatrowych morskich wymaga jednak tyfikatów uzależniona jest głównie od wyso- – nieefektywne wykorzystanie lokali- znacznie wyższych nakładów inwestycyjnych kości opłaty zastępczej oraz czynników ko- zacji dostępnych pod budowę farm wia- i odpowiedniego zaplecza technicznego. niunkturalnych. Wartość opłaty zastępczej trowych, jako że lokalizacje o dobrych w roku 2010 została ustalona przez prezesa lub bardzo dobrych warunkach wietrznych DOC. DR INŻ . H ENRYK WOJCIECHOWSKI URE na poziomie 267,95 zł za MWh. System i infrastrukturalnych stanowią dobro coraz I NSTYTUT ENERGOELEKTRYKI certyfikacji pochodzenia jest stopniowo wy- trudniej dostępne; POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ pierany w Europie przez system taryf gwa- fot. Krystyna Haladyn Farmy wiatrowe powstają już rantowanych (feed-in-tariffs), poszczególne także na Dolnym Śląsku kraje UE mają bowiem swobodę w wybo- rze odpowiednich instrumentów wsparcia. W przypadku systemu taryf gwarantowa- nych cena, którą przedsiębiorstwa energe- tyczne płacą wytwórcom, zostaje ustalona przez regulatora, a rynkowi pozostawia się decyzję co do wielkości wytworzonej energii ze źródeł odnawialnych. Także polski sys- tem wsparcia spotyka się z rosnącą kryty- ką, a organizacje skupiające przedsiębiorców z sektora energetyki odnawialnej postulują zmianę systemu wsparcia na taryfowy. Jako argument podaje się konieczność większej stabilizacji systemu wsparcia, tak aby dawał on lepszą podstawę do podejmowania decyzji inwestycyjnych w długim okresie. ZIELONA PLANETA 4 (97)/2011 9