Metody oszczędzania energii

Dr Mariusz Głowacki
Energia - pojęcia
 Energia to pojęcie filozoficzne z filozofii Arystotelesa -
w filozofii Arystotelesa oraz scholastycznej
przeciwieństwo potencji. Tak jak energia jest
właściwością formy, tak potencja jest właściwością
materii.
Energia - pojęcia
 Energia – skalarna wielkość fizyczna charakteryzująca
stan układu fizycznego (materii) jako jego zdolność do
wykonania pracy.
 Energia mechaniczna
 Energia kinetyczna
 Energia potencjalna
 Energia sprężystości
Energia - pojęcia
 Energia cieplna – część energii wewnętrznej układu,
która jest związana z chaotycznym ruchem cząsteczek
układu. Miarą energii termicznej jest temperatura.
Każda postać energii może się przemienić w energię
termiczną, czemu towarzyszy wzrost entropii. Energia
termiczna nie jest jednoznacznie zdefiniowana w
termodynamice. Przetwarzaniem energii termicznej,
głównie w energię elektryczną, zajmuje się
termoenergetyka. Wymiana energii pomiędzy
układami poprzez chaotyczny ruch cząsteczek lub
atomów nazywa się wymianą ciepła.
Energia - pojęcia
 Energia elektryczna - energia zgromadzona w polu
elektrycznym. Ze względu na możliwość
przekształcania się energii elektrycznej w
magnetyczną - wytwarzania pola
elektromanetycznego – zdolność do wykonywania
pracy przez to pole również wliczane jest do pojęcia
energii elektrycznej.
Energia - pojęcia
 Energia jądrowa to energia wydzielana podczas
przemian jądrowych – rozpadu lub syntezy jąder
atomowych. Uwalnianie się energii podczas tych
przemian związane jest z różnicami w energii wiązania
poszczególnych jąder atomowych wynikających z
liczby tworzących je nukleonów i sumaryczną
wielkością sił ich wiążących.
Energia - pojęcia
 Energia wiązania – energia potrzebna do rozdzielenia
układu na jego elementy składowe i oddalenia ich od siebie
tak, by przestały ze sobą oddziaływać.
 W przypadku cząsteczki chemicznej całkowita energia
wiązania (nazywana również energią atomizacji) jest
energią potrzebną do rozbicia izolowanej cząsteczki na
swobodne atomy; pojęcie to jest używane znacznie
rzadziej, niż energia wiązania chemicznego odniesiona do
dwóch określonych fragmentów cząsteczki (atomów lub
grup funkcyjnych) połączonych wiązaniem chemicznym.
Energia - pojęcia
 Energia swobodna - w termodynamice, część energii
układu fizycznego, która może być przekształcona w
pracę. W szczególności do energii swobodnej
zaliczamy:
 energię swobodną Helmholtza - część energii całkowitej
układu, która może być zamieniona na pracę w procesie
o stałej temperaturze,
 entalpię swobodną - część energii całkowitej układu,
która może być zamieniona na pracę w procesie o stałej
temperaturze i ciśnieniu.
Energia - pojęcia
 Energia wewnętrzna – całkowita energia układu będącą sumą
energii oddziaływań międzycząsteczkowych i
wewnątrzcząsteczkowych układu, a także energii ruchu
cieplnego cząsteczek oraz wszystkich innych rodzajów energii
występujących w układzie. Wartość energii wewnętrznej jest
trudna do ustalenia ze względu na jej złożony charakter. W
opisie procesów termodynamicznych istotniejsza i łatwiejsza do
określenia jest zmiana energii wewnętrznej, dlatego określając
energię wewnętrzną układu pomija się te rodzaje energii, które
nie zmieniają się w rozpatrywanym układzie
termodynamicznym. Na przykład dla gazu doskonałego jedyną
składową energii wewnętrznej, która może się zmieniać, jest
energia kinetyczna cząsteczek gazu. Stąd zmiana energii
wewnętrznej równa jest zmianie energii kinetycznej cząsteczek
Oszczędzanie energii
 Oszczędzanie energii to proces w którym ograniczona
zostaje ilość energii niezbędna do wytworzenia danego
dobra – zmniejszanie nakładów energetycznych na
jednostkę produktu.
Oszczędzanie energii
 Aktywne – wymagające nakładów energii na
zmniejszenie zużycia energii przy czym ilość energii
włożonej jest mniejsza od uzyskanych oszczędności
 Pasywne – zainwestowana energia pozwala na
mniejsze zużywanie energii podczas eksploatacji
 Inne w tym złożone
Oszczędzanie energii aktywne
 Ograniczające czas/intensywność działania
urządzeń/obiektów (systemy sterowania
ogrzewaniem, wentylacją, klimatyzacją, roletami,
szybkie włączniki/przełączniki, funkcja czuwania,
inteligentne oświetlenie i inne)
 Ograniczające zużycie energii dla wytworzenia tej
samej ilości produktu (dozowanie paliwa,
odprowadzanie ciepła, modyfikacje warunków
spalania – system zmiennych faz, wtrysk,
doładowanie, wielopunktowy wtrysk i zapłon, inne)
Oszczędzanie energii - aktywne
 System odzysku energii z odpadów (ogrzewanie
nawozami naturalnymi, ciepło odpadowe hałd, ciepło
fermentacji metanowej, ciepło mineralizacji i inne)
 Systemy odzysku energii (rekuperatory, dogrzewanie
powietrza w silniku, powietrzne ogrzewanie
kominkowe, ziemne koncentratory ciepła i inne)
Oszczędzanie energii pasywne
 Systemy izolacji termicznych (ścian budynków, okien,
instalacji, samochodowe, samolotów)
 Technologie materiałowa (niższa ścieralność, lepsza
izolacyjność, zwiększona wytrzymałość, wydłużone
użytkowanie, lepsze smarowanie, wykorzystanie
recyklatów, nadprzewodniki,
elektroniczne/elektryczne sterowanie i inne)
 Technologie konstrukcyjne (oświetlenie- żarówki
energooszczędne, współczynnik oporu Cx,
budownictwo wysokie/wielkoprzestrzenne, komory
spalania, palniki i inne)
Oszczędzanie energii - inne
 Niskoodpadowość/bezodpadowość
 Energia geotermalna (nisko- wysokotemperaturowe
ogrzewania)
 Obiegi zamknięte
 Inne
EPBD narzędzie administracyjne
 EPBD - Energy Performance of Building Directive –




dyrektywa dotycząca jakości energetycznej
budynków. Zmierza do stworzenia systemu oceny
energetycznej budynków opartej na analizie:
Izolacyjności budynku
Kosztów ogrzewania i klimatyzacji
Kosztów przygotowania ciepłej wody użytkowej
Ogólnych kosztów energetycznych budynku
EPB
 Wskaźnik EPB jest miarą efektywności energetycznej
inwestycji wyznaczony na podstawie kosztów.
 Może być wyrażony w czasie po jakim następuje zwrot
poniesionych nakładów energetycznych i rozpoczyna
się zarabianie na energii. Im krótszy czas zwrotu
energetycznej inwestycji, tym lepszy wyrób. Wskaźnik
ten stosuje się przede wszystkim do oceny sprawności
urządzeń energotwórczych
EROEI
 Energy Return On Energy Invested – stosunek energii
zainwestowanej (zaangażowanej do wytworzenia
danego produktu) do energii odzyskanej z tego
produktu. Dotyczy przede wszystkim urządzeń
energetycznych wytwarzających energię, ale po
modyfikacjach może być stosowany i do innych
urządzeń.
Ćwiczenie
 Obliczanie opłacalności zakupu żarówek
energooszczędnych
Dane do obliczeń:
 Koszt żarówki
 Czas pracy
 Koszty jednostkowe energii
Koszty nie uwzględnione
 - nakłady materiałowe
 - ekologiczne koszty utylizacji
Ćwiczenie
Obliczenia
 Koszt zakupu Kz LED-150zł.;
Energooszczędna-25zł.;
Żarówka -1,8zł.
 Kompleks diod LED= 6-10 żarówek energooszczędnych =
30-50 żarówek klasycznych
 Czas pracy 30-50tys. godz. LED;
5000 godz. energooszczędna;
1000 godz. klasyczna.
 Zużycie energii za okres rozliczeniowy czasxmoc=E
 Koszty energii zużytej przez poszczególne źródła światła
 Koszty całkowite = E+Kz