Gaz do pary. Bloki gazowo-parowe stają się fundamentem transformacji energetycznej Polski

W Grupie ORLEN funkcjonują już bloki gazowo-parowe w cyklu kombinowanym (CCGT) m.in. w Płocku, Włocławku, Stalowej Woli i na warszawskim Żeraniu.  Program budowy nowych mocy jest rozwijany w ramach Grupy Energa wchodzącej w skład Grupy ORLEN. W minionym roku rozpoczęły się pierwsze czynności rozruchowe bloków CCGT Grudziądz I i CCGT Ostrołęka. Zainicjowane zostały też dwa nowe projekty: CCGT Grudziądz II i CCGT Gdańsk. Ich realizacja wzmocni stabilność krajowego systemu elektroenergetycznego i pozwoli ograniczyć jednostkową emisję CO2.

Bloki gazowo-parowe są najbardziej sprawnymi elektrowniami cieplnymi.

 – Bloki gazowo-parowe są najbardziej sprawnymi elektrowniami cieplnymi. Ich sprawność wytwarzania energii elektrycznej przekracza obecnie 60 proc. Są także wyjątkowo elastyczne. Mogą szybko reagować na zmiany zapotrzebowania na energię elektryczną – wyjaśnia Adam Główczewski, dyrektor zakładu CCGT Płock w ORLENIE.

Przeczytaj: Pięć intrygujących kierunków rozwoju Orlenu

Jak działają CCGT

Sam skrót CCGT pochodzi od angielskiego określenia Combined Cycle Gas Turbine i oznacza elektrownię gazowo-parową w cyklu kombinowanym. To układ, w którym w jednym procesie wytwarzania energii elektrycznej współpracują ze sobą turbina gazowa i parowa. W klasycznej elektrowni gazowej duża część energii idzie na straty wraz ze spalinami. W elektrowni gazowo-parowej spaliny stają się zasobem. Gdy opuszczają turbinę gazową, ich ciepło się nie marnuje, lecz jest wykorzystywane do produkcji pary wodnej. Ta z kolei napędza turbinę parową, wytwarzając dodatkową energię. W efekcie łączone są dwa cykle termodynamiczne: obieg gazowy i parowy. Po oddaniu energii para ulega skropleniu i wraca do obiegu. Zużycie wody jest zatem zminimalizowane. Taki układ jest więc nie tylko bardzo wydajny (zużywa mało paliwa), ale też niskoemisyjny. Żaden inny typ elektrowni cieplnej nie jest w stanie osiągnąć tak wysokiej sprawności.

Paliwo pomostowe

Paliwo gazowe nie jest odnawialnym źródłem energii. Z perspektywy polityki klimatycznej technologia CCGT traktowana jest więc jako przejściowa. Dla środowiska jest dużo mniej szkodliwa niż tradycyjna.

– Emisja CO2 w przeliczeniu na megawat wynosi zaledwie 40 proc. tego, co emitują elektrownie węglowe. Do tego emisja siarki i tlenków azotu jest znikoma w stosunku do elektrowni pracujących na węglu. Emisja siarki jest kilkadziesiąt razy mniejsza. Nie musimy więc budować kosztownych instalacji odsiarczania. Nakłady inwestycyjne w przeliczeniu na megawat są w przypadku bloków CCGT także znacznie niższe niż elektrowni węglowych, a cykl inwestycyjny jest krótszy – wyjaśnia Adam Główczewski.

Emisja siarki i tlenków azotu jest znikoma w stosunku do elektrowni pracujących na węglu. Emisja siarki jest kilkadziesiąt razy mniejsza.

Warto dodać, że rozwijane są rozwiązania pozwalające na integrację elektrowni gazowo-parowych z gospodarką wodorową.

– Obecnie CCGT mają najniższą emisyjność wśród elektrowni cieplnych, a w przyszłości będą się stawać źródłami energii o jeszcze bardziej obniżającej się emisyjności – dodaje dyrektor zakładu CCGT Płock w ORLENIE.

Stabilizator systemu

Jak już wspomniano, CCGT umożliwia szybkie ograniczenie emisji, a jednocześnie zachowanie stabilności systemu elektroenergetycznego. Ta elastyczność ma ogromne znaczenie w kontekście rosnącego udziału OZE w miksie energetycznym.

Dlaczego? Słabością OZE (zwłaszcza źródeł wiatrowych i fotowoltaiki) jest uzależnienie ich mocy od warunków pogodowych. W efekcie system potrzebuje konwencjonalnych źródeł mocy o wysokiej regulacyjności. Elektrownia gazowa w cyklu kombinowanym świetnie się do takiej stabilizacyjnej roli nadaje. Cechuje ją bowiem zdolność do szybkich zmian obciążenia oraz możliwość szybkiego uruchamiania i zatrzymywania. Dość powiedzieć, że nowoczesne bloki CCGT potrafią osiągnąć pełną moc nawet w kilkadziesiąt minut. Mogą więc szybko reagować na zmienność produkcji z odnawialnych źródeł energii i skutecznie kompensować wahania podaży energii generowanej przez OZE. Tym samym umożliwiają efektywne bilansowanie systemu, wzmacniają bezpieczeństwo Krajowej Sieci Energetycznej oraz wspierają transformację energetyczną kraju.

Pewność zasilania

Zgodnie ze strategią ORLEN do 2035 roku zwiększy moc zainstalowaną w jednostkach CCGT z obecnych 1,8 GW do około 4,3 GW. Elektrownie gazowo-parowe Grupy ORLEN stawiane są blisko dużych odbiorów mocy, jak np. Płock, Włocławek, Warszawa czy Trójmiasto. Znacznie zmniejsza to straty przesyłowe, zwiększa zaś pewność zasilania. Szczególnie tam, gdzie zlokalizowane są zakłady produkcyjne Grupy ORLEN, pewność ich zasilania ma kapitalne znaczenie. Zapobiega to bowiem przerwom w produkcji.

– ORLEN przez Grupę Energa rozwija nowoczesne jednostki gazowo‑parowe CCGT, zapewniające wysoką sprawność i elastyczność pracy. Trwają przygotowania do uruchomienia pierwszego bloku w Grudziądzu i elektrowni w Ostrołęce, równolegle kontynuowana jest inwestycja w Gdańsku i budowa drugiego bloku w Grudziądzu. Te jednostki stanowią stabilne zaplecze mocy i zagwarantują dostępność energii w momentach, gdy produkcja z odnawialnych źródeł będzie niższa – wyjaśnia Adam Główczewski.

Realnie przyspieszyć transformację

Grzegorz Bujnowski, dyrektor wykonawczy ds. Handlu Gazem w ORLENIE, tłumaczy, że LNG to jeden z filarów strategii grupy – i jednocześnie paliwo, które realnie przyspiesza transformację energetyczną. W nadchodzącej dekadzie krajowe zapotrzebowanie na gaz ziemny może sięgnąć nawet 27 mld m sześc. rocznie. Dlatego ORLEN konsekwentnie rozbudowuje kompetencje w obszarze dostaw i tradingu LNG, zwiększając bezpieczeństwo energetyczne Polski oraz elastyczność w wyborze kierunków pozyskania surowca.

Miniony rok przyniósł rekordowy poziom dostaw do terminalu LNG w Świnoujściu. Grupa ORLEN odebrała tam 81 dostaw skroplonego gazu ziemnego – o 20 więcej niż rok wcześniej. W efekcie łączny wolumen LNG sprowadzonego drogą morską osiągnął ok. 8 mld m sześc. (po regazyfikacji), co oznacza wzrost o 30 proc. rok do roku.

Nowoczesne bloki CCGT umożliwiają efektywne bilansowanie systemu, wzmacniają bezpieczeństwo Krajowej Sieci Energetycznej oraz wspierają transformację energetyczną kraju.

– Równolegle ORLEN wzmacnia możliwości odbioru w regionie: od 2022 r. korzysta z terminalu FSRU w Kłajpedzie oraz zarezerwował 100 proc. oferowanej mocy regazyfikacyjnej powstającego terminalu LNG w Zatoce Gdańskiej – mówi dyrektor wykonawczy ds. Handlu Gazem.

Logistyka morska i globalny rynek

Za wzrostem obrotu LNG stoi także logistyka morska. ORLEN posiada flotę ośmiu gazowców, w tym dwie odebrane w 2026 roku jednostki: „Danuta Siedzikówna Inka” oraz „Rotmistrz Witold Pilecki”. Każdy z nich może jednorazowo przewieźć ok. 70 tys. ton LNG. Po regazyfikacji to blisko 100 mln m sześc. gazu ziemnego, czyli ilość odpowiadająca tygodniowemu zużyciu wszystkich gospodarstw domowych w Polsce.

– W skali roku pojedynczy statek jest w stanie zrealizować osiem-dziewięć rejsów na trasach transatlantyckich, wzmacniając potencjał transportowy i pozwalając Grupie ORLEN aktywnie uczestniczyć w globalnym rynku LNG. Doskonałym tego przykładem jest dostawa zrealizowana we wrześniu ubiegłego roku do Japonii, dostarczona przez gazowiec Ignacy Jan Paderewski z floty ORLENU – dodaje Grzegorz Bujnowski.

Główne wnioski

1. Bloki gazowo-parowe są najbardziej sprawnymi elektrowniami cieplnymi. Ich sprawność wytwarzania energii elektrycznej przekracza obecnie 60 proc.
2. CCGT mogą szybko reagować na zmienność produkcji z odnawialnych źródeł energii i skutecznie kompensować wahania podaży energii generowanej przez OZE.
3. Bloki gazowo-parowe umożliwiają efektywne bilansowanie systemu, wzmacniają bezpieczeństwo Krajowej Sieci Energetycznej oraz wspierają transformację energetyczną kraju.

Artykuł powstał na zlecenie ORLEN.