Klastry energii a Przemysł 4.0 Szansa na rozwój nowoczesnego rynku energii

Warszawa, 6 października 2016

2

Copyr

ight

© 2

016 b

y T

he B

osto

n C

onsultin

g G

roup,

Inc.

All

rights

reserv

ed.

Przemysł 4.0 fundamentalnie zmienia sektor produkcyjny Warunkami jego rozwoju są technologia, wykwalifikowana siła robocza i tania energia

1

2

3

4

5

6

7

Masowa personalizacja produktów • Zindywidualizowany design i krótszy czas produkcji

Niższe koszty produkcji • Koszty produkcji niższe nawet o 6-12%

Wyższa produktywność pracowników • Większa wartość dodana pracy

• Wyższe płace, ale mniejsze zatrudnienie per zakład

Spadek przewagi konkurencyjnej kosztów pracy • Większe kompetencje siły roboczej

• Tania energia

Reindustrializacja krajów rozwiniętych (Niemcy, USA) • Ucieczka produkcji z krajów rozwijających się

Polskie firmy na początku wdrażania rozwiązań P4.0 • Są liderzy na skalę światową, ale są to pojedyncze przypadki

Trzy główne bariery wdrożenia P4.0 dla polskich menadżerów • Dostęp do kapitału

• Dostęp do wykwalifikowanej siły roboczej

• Bezpieczeństwo danych

Źródło: Raport BCG "Przemysł 4.0 PL"

Czym jest Przemysł 4.0?

3

Copyr

ight

© 2

016 b

y T

he B

osto

n C

onsultin

g G

roup,

Inc.

All

rights

reserv

ed.

Ciągłość dostaw taniej energii

Wsparcie dla nowych technologii

wytwarzania

Aktywizacja terenów odległych

Klastry mogą pomóc zaadresować ryzyko wysokiego kosztu

energii w Polsce i rozwinąć technologie Przemysłu 4.0

• Przyciągnięcie inwestorów

• Wzrost produkcji przemysłowej stosującej

rozwiązania P4.0

• Rozwój nowoczesnych technologii

wytwórczych

• Oszczędność energii pierwotnej

• Zapewnienie dostaw energii w odległych

regionach w sposób tańszy niż rozbudowa

sieci i dużych jednostek centralnych

• Minimalizacja kosztu niedostarczonej energii

Klastry energii mogą być impulsem dla rozwoju technologii Przemysłu 4.0 przy efektywnym wykorzystaniu energii pierwotnej

Klastry energii z potencjalnie 3 implikacjami

4

Copyr

ight

© 2

016 b

y T

he B

osto

n C

onsultin

g G

roup,

Inc.

All

rights

reserv

ed.

1

2

3

Miks energetyczny oparty na węglu

Ograniczony wpływ rynków ościennych ze względu na niewielkie możliwości handlowego wykorzystania interkonektorów

Wciąż relatywnie niski udział OZE

118

104

99

2252

n/a

161

841

109

116

153

3 główne czynniki wpływające

na wysokie ceny energii

Obecnie Polska z najdroższą energią elektryczną w regionie Na podstawie cen hurtowych energii stanowiących większość ceny detalicznej dla przemysłu

Ciągłość dostaw taniej energii

Polska z najwyższymi hurtowymi cenami energii

w regionie

Zapewnienie taniej energii krytycznym warunkiem dla rozwoju Przemysłu 4.0 w Polsce

Hurtowa cena energii

w Q1'16 (PLN/MWh)

XX <120

120-200

>200

1. Region Kaliningradzki jest rynkiem regulowanym, ale ze względu na brakujące dane cena oszacowana na podstawie średniej ceny w Strefie Zachodniej Nr 1 2. Dane za 2014 Źródło: Komisja Europejska, analiza BCG

5

Copyr

ight

© 2

016 b

y T

he B

osto

n C

onsultin

g G

roup,

Inc.

All

rights

reserv

ed.

Polska z relatywnie długimi przerwami w dostawach energii Klastry mogą aktywizować tereny odległe z niewystarczającą infrastrukturą dystrybucyjną

Aktywizacja terenów odległych

Polska z wysokim wskaźnikiem

przerw w dostawach energii

Przerwy w zasilaniu zróżnicowane

w zależności od regionu

Klastry energii jedną z opcji

mogących poprawić sytuację

1 Poprawa wskaźników SAIDI/SAIFI • Bezpieczeństwo dostaw na

terenach o słabej infrastrukturze sieciowej

330

262

256

436

600 700 300 500 400 200 100 0

355

LT 367

PL 421

MA 421

11 LU

DK 21

NL

67

FR 100

IT 161

SE

Ø 226

+87%

260

HU 261

GR 284

CZ

EE 465

LV 621

29

DE 40

AT 54

UK

SAIDI w UE (minuty/odbiorca)

172

FI 179

SI 224

PT

Nota: SAIDI w UE za 2013, w Polsce za 2014 Źródło: CEER, raporty spółek, analiza BCG

Nieplanowane

Planowane

83

3 Przyciągnięcie inwestorów

• Obniżenie cen energii • Nowe miejsca pracy w ramach

klastra

2 Redukcja kosztów systemu • Ograniczenie obciążenia sieci

przesyłowej • Redukcja nakładów

inwestycyjnych na nowe sieci • Minimalizacja kosztu

niedostarczonej energii

6

Copyr

ight

© 2

016 b

y T

he B

osto

n C

onsultin

g G

roup,

Inc.

All

rights

reserv

ed.

Magazyny energii, np. transport publiczny

• Magazynowanie nadprodukcji energii

Instalacje fotowoltaiczne

• Produkcja energii elektrycznej głównie latem

Farmy wiatrowe

• Produkcja energii elektrycznej przez cały rok

Spalarnie odpadów

• Zagospodarowanie odpadów z kilku gmin

• Produkcja energii elektrycznej i ciepła

Jednostki biomasowe

• Zagospodarowanie biomasy z kilku gmin

• Produkcja energii elektrycznej i ciepła

Biogazownie

• Rozwój obszarów wiejskich

• Produkcja energii elektrycznej i ciepła

Klastry umożliwiają rozwój małoskalowych źródeł

wytwórczych w parze z magazynami energii Przykład: Gminna spalarnia odpadów

Klastry potencjalnym czynnikiem rozwoju nowych technologii

wytwarzania i magazynowania energii

Gminy i zakłady

dostarczają odpady

do instalacji

Spalarnia dostarcza

mieszkańcom i firmom

prąd, ciepło i parę

technologiczną...

...bądź magazynuje

wyprodukowaną

energię w magazynach

Wsparcie dla nowych technologii wytwarzania

Koordynator

klastra

zarządza

popytem

7

Copyr

ight

© 2

016 b

y T

he B

osto

n C

onsultin

g G

roup,

Inc.

All

rights

reserv

ed.

F-Grid • Członkowie klastra: producent samochodów i pobliskie fabryki

• Ciągłość dostaw energii i zasilenie pobliskich miejscowości

• Silniki diesla, PV, magazyny energii

34

28

12

Klastry energii są rozwiązaniem wdrażanym w najbardziej

uprzemysłowionych krajach

X Liczba klastrów w kraju/ na kontynencie

Źródło: Uniwersytet Kalifornijski w San Diego, Micro Grid Projects, analiza BCG

Zachodnia Australia • Wskutek pożaru zniszczona linia przesyłowa

• Autonomiczny klaster energii dla oddalonych odbiorców

• ~0,8 mln $ oszczędności w porównaniu z budową sieci

Bornholm:

szczegółowa

analiza na

kolejnym slajdzie

8

2

6

2

2

2 6

30

10

6

12

Uniwersytet Kalifornijski w San Diego • Jeden z najbardziej zaawansowanych klastrów na świecie

• Własna produkcja zaspokaja około 92% potrzeb Uniwersytetu

• ~8 mln $ oszczędności rocznie

• CHP, ogniwa paliwowe, biogaz, PV, magazyny energii

Sydney - Plan rozwoju do 2030 • Cele

– 70% redukcji emisji gazów cieplarnianych

– 100% udział OZE w produkcji energii elektrycznej, ciepła i chłodu

– 30% redukcja konsumpcji energii i 60% redukcja obciążenia w szczycie

• Technologie

– 30% w PV i wietrze, 70% w trigeneracji (360 MW: 4 jednostki na gaz i biogaz)

Integralną częścią klastra musi być zarządzanie popytem na energię

132 20

12

8

Copyr

ight

© 2

016 b

y T

he B

osto

n C

onsultin

g G

roup,

Inc.

All

rights

reserv

ed.

Przykład: Klaster energii na wyspie Bornholm

• Liczba odbiorców

• Zapotrzebowanie szczytowe

• Roczne zużycie

• 35 x wiatr

• 2 x biogaz

• 2 x para

– Olej

– Olej, węgiel, zrębki drewna

• 14 x diesel

29 MW

2 MW

25 MW

37 MW

34 MW

Generacja

Zapotrzebowanie

28 tysięcy

63 MW

~300 GWh

Źródło: microgridprojects.com, ETH Zurich, EcoGrid

SYSTEM ELEKTROENERGETYCZNY

NA BORNHOLMIE

Sterowanie popytem możliwe m. in. poprzez kontrolę ogrzewania i taryfy strefowe

• Zarządzanie popytem w domach i instytucjach

– Opłaty za redukcję obciążenia

• Koordynacja pracy źródeł sterowalnych z OZE połączonych siecią

dystrybucyjną

• Bilansowanie połączeniem ze Szwecją

Założenia programu

• Poprawa bezpieczeństwa dostaw energii

• Redukcja zużycia energii

• Redukcja obciążenia szczytowego

• Poprawa świadomości energetycznej mieszkańców

• Pozyskanie wiedzy niezbędnej do rozwoju klastrów w przyszłości

Korzyści

• Koordynator dysponuje elementami DSR, np. sterując ogrzewaniem

i taryfami strefowymi, w oparciu o analizę

– Warunków pogodowych

– Cen energii

– Popytu i podaży

Dostępne narzędzia

KLASTER ENERGII

9

Copyr

ight

© 2

016 b

y T

he B

osto

n C

onsultin

g G

roup,

Inc.

All

rights

reserv

ed.

Klastry energii korzystnym rozwiązaniem z punktu widzenia

gospodarki, systemu, odbiorców i rozwoju technologii

Klaster energii 4.0

SYSTEM

Kontrola nad miksem OZE

Niższe koszty bilansowania

Niższe koszty rozbudowy

infrastruktury

TECHNOLOGIE

Urządzenia pomiarowe/automatyka

Analityka big data

Zarządzanie popytem

Efektywne wytwarzanie

Technologie ułatwiają nadzór nad

systemem i poprawiają efektywność

Sa

mo

bila

nso

wa

nie

pop

raw

ia p

racę

i r

edu

kcję

koszt

ów

syste

mu

Tania energia przyciąga

inwestorów i podnosi produkcję

Do

sta

wcy te

chn

olo

gii

nap

ęd

zają

gosp

od

ark

ę

ODBIORCY

Tania energia

Ciągłość dostaw

GOSPODARKA

Napływ inwestorów

Rozwój dostawców technologii

Reindustrializacja regionów

Spadek kosztów produkcji

10

Copyr

ight

© 2

016 b

y T

he B

osto

n C

onsultin

g G

roup,

Inc.

All

rights

reserv

ed.

SYMULACJE • Prognozowanie generacji

i zużycia

INTERNET RZECZY • Zbieranie danych

i sterowanie urządzeniami • Pełna automatyzacja

i integracja systemów

CHMURA • Agregowanie danych

w wirtualnej chmurze

CYBER-BEZPIECZEŃSTWO • Zabezpieczenie przed

cyberatakami i śledzeniem

BIG DATA I ANALITYKA • Analiza danych dot.

generacji i zużycia • Predictive maintenance

Technologie

Przemysłu 4.0…

Technologie Przemysłu 4.0 wpłyną na rozwój klastrów Samobilansowanie dzięki m.in. automatyzacji, zarządzaniu popytem, predictive maintenance

…pomogą w sposób optymalny zarządzać klastrami energii

Magazyny energii -

e-transport • Magazynowanie energii

• Redukcja poboru w szczycie

Magazyny energii –

baterie • Sprzedaż energii w szczycie

• Predictive maintenance

System elektroenergetyczny • Bilansowane z siecią

KOORDYNATOR

KLASTRA ENERGII

Odbiorcy - gosp. domowe • Dokładna prognoza popytu

• Sterowanie popytem

Odbiorcy - biznes • Dokładna prognoza popytu

• Sterowanie popytem

Wytwórcy - źródła

niestabilne • Dokładna prognoza generacji

Wytwórcy - źródła stabilne • Sterowanie i bilansowanie

11

Copyr

ight

© 2

016 b

y T

he B

osto

n C

onsultin

g G

roup,

Inc.

All

rights

reserv

ed.

Klastry energii wymagają nowego spojrzenia na wiele

elementów i regulacji dot. systemu elektroenergetycznego

1 Jak zachęcić inwestorów i uczestników do udziału w klastrze?

Jak optymalnie zarządzać produkcją i zużyciem energii w klastrze oraz jakie obowiązki powinny

zostać przypisane do koordynatora/OSP/OSD?

Jaką rolę powinien odgrywać Operator Systemu Przesyłowego/Dystrybucyjnego?

Jak umożliwić atrakcyjne rozwiązania taryfowe dla odbiorców oraz rozliczenia klastra z jego

uczestnikami i Operatorem Rozliczeń Energii Odnawialnej/Sprzedawcą z urzędu?

Jak zapewnić odpowiedni nadzór regulacyjny dla klastra?

2

3

4

5

12

Copyr

ight

© 2

016 b

y T

he B

osto

n C

onsultin

g G

roup,

Inc.

All

rights

reserv

ed.

Dziękujemy