Czekając na atom: miejskie powerbanki w idei od prezydenta Nawrockiego

Gospodarka, Energetyka

Inwestycja w idei metoda, koszt, zysk

Przesłanka:  "Czekając na atom, postawmy na polski węgiel" - Karol Nawrocki

W tej notce nie czekamy. Zmyślamy. W kontekście przesłanki, w tym ułożeniu w idei 10-letniego programu naukowego badawczo-rozwojowego zainicjowanego pod auspicjami prezydenta Karola Nawrockiego z budżetem 1,5 mld zł, wybrane zostało 175 miast od 10 tys. do 20 tys. mieszkańców, jak np. miasto Końskie. Każde miasto podłączone zostało do bateryjnego magazynu energii elektrycznej o mocy M2 = 40 MW, które ładowane są nocą w godz. od 22:00 do 6:00 przez elektrownie węglowe z mocą M1 = 14 GW. W ciągu dnia od godz. 6:00 do 22:00 miejski powerbank dostarcza klientom w mieście wymaganą ilość energii:

elektrownie węglowe /noc, 8 godz. ładowanie/→ 175 miejskich powerbanków /dzień, 16 godz. rozładowanie"/→ miasta do 20 tys. mieszkańców

W tym ułożeniu przyjmujemy, że cena energii elektrycznej w taryfie dziennej za 1 kWh wynosić ~0,60 zł brutto, a podczas nocy ~0,30 zł brutto. Różnica ta pozwala na oszczędności, zwłaszcza jeśli przeniesie się zużycie energii na urządzenia elektryczne, takie jak bojlery, ogrzewanie czy ładowarki do samochodów, do godzin nocnych. Poprzez ładowanie miejskich powerbanków przenosimy energię z pory nocnej na porę dzienną:

M2 * 8 godz. = 175 * M2 * 16 godz.
M2 = 350 * 40 MW
M2 = 14.000 MW = 14 GW

Wdrożona sieć powerbanków ingeruje w układ elektroenergetyczny objęty programem. Klienci w miastach uzyskują o połowę niższą w cenie energię. Zatem przyjmujemy, że koszt działania elektrowni w porze nocnej jest taki sam jak w porze dziennej. Elektrownie w ramach programu pracują przez 24h na dobę stabilnie ze stałą mocą 14 GW.

Koszt wytworzenia energii w porze nocnej wynosi tak samo jak w cenie względem pory dziennej:
Ładowanie: 67.200.000 zł = 14.000.000 kW * 8 h * 0,60 zł/kWh = 112.000.000 kWh *  0,60 zł/kWh

Energia ta zgromadzona w powerbankach w miastach została sprzedana w cenie taryfy nocnej:
Rozładowanie: 67.200.000 zł = 14.000.000 kW * 16 h * 0,30 zł/kWh = 224.000.000 kWh *  0,30 zł/kWh

Program tworzy w idei układ "kopalnie ~ elektrownie węglowe ~ powerbanki ~ miasta". Mamy zatem w układzie dwie powiązane domeny:

• Wytwórcza: "kopalnie ~ elektrownie węglowe" - cena 0,60 zł za 1 kWh
  
• Miejska: 175 obszarów "powerbank ~ miasto" -  cena 0,30 zł za 1 kWh

Jeżeli zatem w domenie wytwórczej w tym układzie zamkniętym pojawiłaby się możliwości obniżenia kosztów wytwórczych w związku z wdrożeniem miejskich powerbanków, a pozostałaby cena w obszarze miejskim objętym programem, to program wprowadzałby ekonomiczną wartość dodaną, która musiałaby w ciągu 10 lat sięgając do skali kosztów programu czyli 1.5 mld zł. Rocznie 150.000.000 zł czyli ~10,7 zł na 1 kWh. Zatem w takiej idei eksperyment naukowy pokazałby czy byłoby to możliwe albo niemożliwe?

W ciągu 24 godz. koszt wytworzenia energii przez elektrownię w porze nocnej wynosi tak samo jak w cenie względem pory dziennej:

Doba: 201.600.000 zł = 14.000.000 kW * 24 h * 0,60 zł/kWh = 336.000.000 kWh *  0,60 zł/kWh
Rocznie (365 dób): 73.584.000.000 zł
Zatem 150 mln zł stanowi 2% w skali rocznej, aby koszt inwestycji 1,5 mld zł zwrócił się po 10 latach.

Czy w takim układzie wstawienie miejskich powerbanków może przyczynić się do wprowadzenia trwale niższych kosztów wytwórczych porównywalnych w skali do wartości inwestycji?

Macierz AGH i NBP (aktywność, gospodarka, humanitarność/humanitaryzm, nauka, biznes, polityka).

Niech zatem pozostanie w idei cena dzienna 0,60 zł za 1 kWh i 0,30 zł w domenie miast objętych projektem. Mamy układ dobowy:
Ładowanie: 67.200.000 zł = 14.000.000 kW * 8 h * 0,60 zł/kWh = 112.000.000 kWh *  0,60 zł/kWh
Rozładowanie: 67.200.000 zł = 14.000.000 kW * 16 h * 0,30 zł/kWh = 224.000.000 kWh *  0,30 zł/kWh

Statystycznie wirtualny koszt inwestycji 1,5 mld zł na jedną dobę w ciągu 10 lat (365 dób w roku) wynosi ~422 tys. zł. Zatem w tej idei program wprowadzenia miejskich powerbanków o taką wartość musiałby przyczynić się do zmniejszenia kosztu wytworzenia energii w ciągu doby przez elektrownie węglowe objęte przedsięwzięciem.

W idei dobranego opisu program charakteryzuje się określeniem "stabilizacja" w okresie czasu 10 lat:

• elektrownie węglowe pracują 24 h na dobę z mocą 14 GW w ramach realizacji przedsięwzięcia,
• pozostaje cena sprzedaży energii 0,60 zł za 1 kWh poza programem i w jego ramach cena 0,30 zł w 175 miastach do 20 tys. mieszkańców,
• w założeniu dobowy koszt wytworzenia energii elektrycznej w tych elektrowniach węglowych jest zmniejszony o 422 tys. zł przez okres 10 lat względem wartości programu w wysokości 1,5 mld zł,
• program jest możliwy do realizacji w ramach budżetu 1,5 mld zł.

AI, Grok:
Obciążenie w dolinie nocnej: Elektrownie węglowe pracują na 30–40% mocy nominalnej w tym okresie, ze względu na mniejsze zapotrzebowanie i ograniczoną elastyczność tych jednostek. Przy założeniu, że dolina nocna trwa 8 godzin (22:00–6:00), elektrownie na węgiel kamienny wytwarzają w tym okresie 15,8–21,1 GWh energii na dobę.