Jedną z podstawowych potrzeb mieszkańców i mieszkanek miast jest poczucie bezpieczeństwa. Jego kontekst jest bardzo szeroki, bowiem wykracza poza oczywiste kwestie zdrowia, pracy i komfortu osobistego, a koncentruje się coraz częściej na zasobności naszych portfeli i bezpieczeństwie energetycznym. Problemy z dostępnością i kosztem paliw kopanych (węgla czy gazu) oraz niebotycznymi cenami energii elektrycznej coraz częściej stają się katalizatorem zmian wpisujących się w transformację energetyczną na poziomie indywidualnych gospodarstw domowych, samorządów czy całych regionów. Niezależność energetyczna bazująca na OZE staje się coraz częściej realną potrzebą podyktowaną prostym rachunkiem ekonomicznym i fundamentalną potrzebą bezpieczeństwa. Krajowe prawodawstwo stara się wspierać realizację tych celów, choć w przepisach dotyczących energetyki obywatelskiej, prosumentów zbiorowych, spółdzielni energetycznych czy klastrów energii wiele rzeczy wymaga korekt i poprawek. Rolą każdej z tych form jest wsparcie inicjatyw związanych z rozwojem OZE na poziomie obywatelskim, choć różnice, które między nimi występują istotnie polaryzują wachlarz możliwych do uzyskania korzyści.
Największą niedoskonałością w tym zakresie charakteryzuje się klaster energii. Jego definicja wskazuje na dobrowolny, cywilnoprawny charakter porozumienia, które może być zawarte między m.in. osobami fizycznymi, osobami prawnymi i jednostkami samorządu terytorialnego, w celu tworzenia obszarów zrównoważonych lub niezależnych energetycznie. W Polsce istnieją przykłady dobrze funkcjonujących klastrów (o nich poniżej). Obecne przepisy spowalniają jednak rozwój tej formuły – m.in. ze względu na brak osobowości prawnej klastra, konieczność stosowania prawa zamówień publicznych przez JST obecne w klastrze czy brak katalogu zdefiniowanych korzyści z uczestnictwa w takiej społeczności.
W sposób szczególny należy zatem traktować i wskazać na te inicjatywy obywatelskie, których uczestnicy, pomimo istniejących barier, skutecznie poradzili sobie z realizacją i wdrażaniem działań zmierzających do uniezależnienia energetycznego, a efekty tych prac materializują się zarówno na poziomie lokalnym samorządowym, jak i prywatnym. Zaletami klastrów są bowiem: szeroki obszar działania sięgający poziomu powiatu, pełna swoboda decyzyjna i organizacyjna w ramach struktur klastra i nieograniczona liczba członków takiej społeczności.
Zasięg oddziaływania: gminny
Dominujący typ źródeł energii: biogaz, fotowoltaika
Wyróżnik: wysoki poziom pokrycia zużycia energii z własnych źródeł
Pierwszy przykład skutecznej realizacji działań dot. niezależności energetycznej w wymiarze lokalnym i pochodzi z Tychów. Wyróżnikiem miasta liczącego ok. 125 tys. mieszkańców jest to, że realizacja działań w przestrzeni energetycznej rozpoczęła się wiele lat przed utworzeniem Tyskiego Klastra Energii. Kluczowym inicjatorem budowy niezależności energetycznej była spółka miejska Regionalne Centrum Gospodarki Wodnościekowej (RCGW). Już w 2012 roku oczyszczalnia RCGW jako jedyna w Polsce firma komunalna, produkowała energię elektryczną w ilości przekraczającej własne zużycie. W 2019 r. produkcja ta już dwukrotnie przekraczała potrzeby własne oczyszczalni i dodatkowo zaspokajała potrzeby powstałego dużego kompleksu rekreacyjnego z kilkoma basenami, zjeżdżalniami wodnymi i strefą spa z saunami – Wodnego Parku Tychy.
Jednocześnie niewykorzystane nadwyżki energii sięgające 3 GWh/rok były wprowadzane do sieci lokalnego operatora i odsprzedawane na rynek. Jednak chociażby brak możliwości wykorzystania tej energii np. na potrzeby zasilenia miejskiej trakcji trolejbusowej spowodował konieczność znalezienia lepszych rozwiązań.
Nadzieję taką stwarzała formuła klastrowa, dzięki czemu 19 października 2020 r. podpisano porozumienie konstytuujące klaster między władzami samorządowymi Tychów oraz miasta Bieruń, a także ponad dwudziestoma różnymi interesariuszami[1]. Władze klastra w sposób bardzo przemyślany dobierały członków swojej struktury, tak aby zmaksymalizować dopasowanie profilu popytowo-podażowego w klastrze oraz poziom generacji w bilansie energetycznym. Dzięki temu Tyski Klaster Energii jest w około 40-50% samowystarczalny. Niestety niedoskonałość obecnych przepisów istotnie ogranicza, a w niektórych sytuacjach uniemożliwia realizację działań o charakterze operacyjnym i utrudnia faktyczne wykorzystanie nadwyżek energii powstałych u członków klastra wśród innych jego członków.
Tyski klaster jest miejscem nieustannego rozwoju. W zakresie inwestycyjnym warto wskazać na wyposażenie przepompowni ścieków we własne źródła wytwórcze w modelu prosumenckim, realizację prac nad wymianą źródeł kogeneracyjnych biogazowych – zwiększenia ich mocy i efektywności czy budowę dużych farm fotowoltaicznych. Klaster jest również swoistym poligonem testowania innowacyjnych rozwiązań. Przykładem może być zastosowanie pompy ciepła do zasilania budynków biurowych z wykorzystaniem ciepła ze ścieków, czy pilotażowe wdrożenie redundantnego systemu pomiarowego na wybranych obiektach. Dzięki temu, przy wykorzystaniu technologii blockchain, pozyskiwane są dane pomiarowe w systemie minutowym. Strategia klastra zakłada również w horyzoncie kilku lat budowę własnej sieci dystrybucyjnej umożliwiającej efektywną wymianę energii między członkami klastra. Ponadto planowana jest budowa magazynów energii i przyłączanie ich do podstacji trakcyjnych linii trolejbusowych, co pozwoliłoby wykorzystywać energię hamowania pojazdów, obniżając koszty operacyjne i podnosząc bezpieczeństwo pracy takiej mikrosieci[2].
Zasięg oddziaływania: gmina
Dominujący typ źródeł energii: fotowoltaika prosumencka
Wyróżnik: Obszar „piaskownicy regulacyjnej” – testowanie magazynów energii i systemów zarządzania
Z nieco innymi doświadczeniami ma do czynienia Gmina Ochotnica Dolna – najdłuższa gmina w Polsce. W latach 70-tych XX wieku, była to gmina, która jako ostatnia w kraju podlegała programowi powszechnej elektryfikacji, w ramach którego budynki mieszkalne wyposażano w instalacje jednofazowe o niewielkich przekrojach przewodów. Fakt ten rzutuje na diagnozowane tam aktualne problemy. W 2015 roku uruchomiony został pierwszy pilotażowy program instalacji 120 źródeł prosumenckich[3], które pracowały w reżimie wyspowym bez połączenia z siecią, a generowana energia wykorzystywana była na podgrzanie wody. W latach 2017-2018, w ramach kolejnego programu i nowej perspektywy finansowej powstały 846 instalacje o mocy 2kWp każda na budynkach mieszkalnych[4]. Były to instalacje jednofazowe.
Z biegiem kolejnych lat infrastruktura wytwórcza nadal się rozwijała. Powstały rozproszone instalacje na obiektach JST o mocy 222kWp, a także kolejnych 300 instalacji prosumenckich o mocach 3kWp i większych. Biorąc pod uwagę, że instalacji fotowoltaicznych nadal przybywa, a na terenie gminy liczącej około 8500 mieszkańców znajduje się około 2500 budynków mieszkalnych, należy uznać ją jako jedną z najbardziej rozwiniętych infrastrukturalnie pod kątem rozproszonych źródeł wytwarzania energii gmin w Polsce. Fakt ten działa z jednej strony na korzyść budowy lokalnej niezależności energetycznej, a z drugiej wpływa na bardzo poważne problemy z prawidłowym funkcjonowaniem sieci dystrybucyjnej. Turystyczny charakter gminy rzutuje na profil zużycia energii, co w połączeniu z charakterem pracy instalacji jednofazowych powoduje dużą asymetrię napięć w sieci.
Problemy te zostały zdiagnozowane, zaadresowane i są jednym ze wspólnych działań realizowanych w ramach Klastra Energetycznego Wirtualna Zielona Elektrownia Ochotnica. Celem funkcjonowania tej społeczności jest obniżenie kosztów zużycia energii i ciepła, zniwelowanie negatywnego wpływu instalacji wytwórczych na sieć, a także bilansowanie energii w klastrze z wykorzystaniem nowoczesnych narzędzi. Teren gminy Ochotnica i klastra stał się miejscem testowania różnych rozwiązań zarówno w warstwie fizycznego magazynowania (buforowania) energii, jak również systemów kontrolno-pomiarowych, monitorujących i zarządczych. Zaplecze naukowe stanowią tu eksperci z Akademii Górniczo-Hutniczej, a wsparcia inżynieryjno-wdrożeniowego udzielają partnerzy klastra: Tauron Dystrybucja, Atende, Apator, czy ZPUE. Testowane są tu rozwiązania magazynowania energii w różnych technologiach i o różnych parametrach pojemnościowych: 120kWh, 100kWh, 22kWh, a system nadzorujący pracę klastra umożliwia bieżący monitoring pracy sieci, zapotrzebowania odbiorców, generacji ze źródeł wytwórczych na podstawie których z wykorzystaniem zaawansowanych algorytmów uczenia maszynowego realizowane są predykcje oraz sterowanie pracą urządzeń klastra i wpływanie na zachowania jego uczestników.
Wszystkie te działania powodują, że klaster energii, którego aktualnym wyróżnikiem w skali kraju jest to, że dominują w nim rozproszone źródła prosumenckie, ma szansę na dalszy rozwój w kierunku wykorzystania biogazu do produkcji energii w kogeneracji oraz wykorzystania potencjału hydrologicznego regionu.
Zasięg oddziaływania: powiat
Dominujący typ źródeł energii: biogaz, biomasa, fotowoltaika, wiatr
Wyróżnik: własna sieć dystrybucyjna, status OSDn
Trzonem klastra z Ostrowa Wielkopolskiego jest holding spółek miejskich działających niezależnie[5]. Umożliwiło to etapowe tworzenie struktur klastrowej społeczności i sukcesywne wykorzystywanie istniejącej infrastruktury technicznej. Warto zwrócić uwagę, że klaster Ostrowski Rynek Energetyczny posiada własną sieć dystrybucyjną i pełni tym samym rolę niezależnego operatora. Spółką nadzorującą działanie klastra jest spółka matka holdingu – Centrum Rozwoju Komunalnego SA, której właścicielem jest miasto. Cel jaki postawił sobie klaster to połączenie lokalnych odbiorców i wytwórców energii elektrycznej w modelu umożliwiającym prowadzenie bezpośredniego obrotu energią elektryczną, z pominięciem zewnętrznej spółki obrotu. Za realizację tego celu odpowiedzialny stał się koordynator klastra, dedykowana spółka celowa CRK Energia.
Warto podkreślić, że Ostrowski Rynek Energetyczny jest klastrem o zasięgu powiatowym o zrównoważonym bilansie energetycznym[6]. Zapotrzebowanie na energię w klastrze wynosi w skali roku około 88 GWh, a generacja pokrywana jest z 17-tu źródeł o łącznej mocy 30 MW, w skład których wchodzą elektrownie wiatrowe, farmy fotowoltaiczne oraz źródła kogeneracyjne wykorzystujące gaz, biogaz i biomasę. Liderem wśród producentów jest Ostrowski Zakład Ciepłowniczy produkujący około 36 GWh/rok. Klaster dysponuje siecią dystrybucyjną 15 kV i 0,4 kV o łącznej długości 35 km, z czego dominuje infrastruktura kablowa SN o długości około 23 km i przepustowości 6-8 MW[7]. W ramach sieci działa 3 koncesjonowanych lokalnych dystrybutorów[8]. W planach jest budowa kolejnych odcinków w tym linii do mającej powstać farmy fotowoltaicznej o mocy 2 MW. Koordynator klastra posiada decyzję środowiskową na budowę farmy fotowoltaicznej o mocy 3 MW, a w planach jest podłączenie dalszych źródeł o mocy 4,3 MW[9]. W ramach klastra i własnej infrastruktury sieciowej rozwija się również elektromobilność, w tym przede wszystkim komunikacja miejska z taborem liczącym 16 autobusów elektrycznych ze stacjami ładowania[10].
Syntetyczna prezentacja wybranych działań podejmowanych w ramach klastrów przez władze samorządowe ilustruje, jak istotna jest niezależność energetyczna, zarówno z perspektywy optymalizacji kosztów oraz procesów, jak i rozwoju lokalnego. Tańsza energia elektryczna pochodząca z własnych źródeł wytwórczych, zarówno „tu i teraz”, jak i w horyzoncie długoterminowym, pozwoli członkom klastra, a w szczególności samorządom, aktywnie wspierać niskoemisyjny transport miejski, minimalizować koszty oświetlenia ulicznego, obniżyć rachunki za energię dla obiektów gminnych, czy też skutecznie ograniczać ubóstwo energetyczne.
Opisane przykłady klastrów sprawnie działających na rzecz niezależności energetycznej nie wyczerpują tematu. Inicjatywy tego rodzaju wciąż są tworzone, zarówno w pojedynczych gminach jak i na poziomie całych powiatów. Sprzyja temu kierunek projektowanych zmian prawnych, w szczególności obligatoryjnego uczestnictwa samorządu w strukturach klastra energii[11], czy też wprowadzenie katalogu korzyści dot. m.in. obniżenia opłat dystrybucyjnych po spełnieniu przez klaster określonych kryteriów. Ważne tym samym stanie się w pełni świadome i przemyślane tworzenie klastrów oraz dobieranie ich uczestników tak, aby spełnione były w szczególności kryteria poziomu pokrycia zapotrzebowania z własnych źródeł wytwórczych i odpowiedniego poziomu autokonsumpcji energii. Rozwiązania te są intencjonalnie podobne do tych funkcjonujących i wspierających inny rodzaj społeczności energetycznej jakim jest spółdzielnia energetyczna.
Warto podkreślić, że poszukiwanie synergii na poziomie lokalnym i regionalnym oraz wielopłaszczyznowa współpraca przy realizacji nakreślonych celów toczy się pomimo niedoskonałości rozwiązań prawnych. Zrównoważone dostosowanie legislacji do oczekiwań uczestników rynku z całą pewnością stanie się katalizatorem dla nowych działań, umożliwi rozkwit inwencji obywatelskich i istotnie przyspieszy tempo transformacji energetycznej na poziomie lokalnym – poziomie najbliżej nas, obywateli.
Autor tekstu: dr inż. Maciej Sołtysik, ekspert programu LeadAir
[1] https://www.klasterenergii.tychy.pl/art/na_rzecz_wlasnej_taniej_ekoenergii
[2] Strategia Rozwoju Tyskiego Klastra Energii
[3] https://www.energetyka-rozproszona.pl/artykuly/tadeusz-krolczyk/
[4] https://ios.edu.pl/wp-content/uploads/2021/11/Inteligentne-opomiarowanie-w-Gminie-Ochotnica-Dolna-doswiadczenia.pdf
[5] https://www.youtube.com/watch?v=e9RampMMC4o
[6] http://www.dembny.pl/2019/10/ostrowski-rynek-energetyczny-klaster.html
[7] T.Mirowski, A.Dembny Klastry energii – studium przypadku w Klastry energii, Regulacje, teoria i praktyka pod red. E.Mataczyńskiej i A.Kucharskiej; Instytut Polityki Energetycznej Rzeszów 2020
[8] https://ppte2050.pl/platforma/apbp/siecpar/ore/index_d.php?ev_id=20
[9] https://www.crk.com.pl/crk-energia-rozwija-ostrowski-rynek-energetyczny/
[10] https://www.portalsamorzadowy.pl/finanse/ostrow-wlkp-miasto-zakupilo-szesc-nowych-autobusow-elektrycznych-za-prawie-17-mln-zl,461774.html
[11] https://www.sejm.gov.pl/sejm9.nsf/druk.xsp?nr=3279
