ge_01.

OBJAŚNIENIA PODSTAWOWYCH POJĘĆ
Energia pierwotna – energia czerpana w postaci nieodnawialnej i
odnawialnej
Energia nieodnawialna – energia chemiczna paliw stałych, ciekłych i
gazowych oraz energia paliw rozszczepialnych
Energia odnawialna – energia słoneczna, energia wód, energia
geotermiczna, energia wiatru, energia maremotoryczna i
maretermiczna, energia biomasy
Energia użytkowa – energia potrzebna człowiekowi do
podtrzymywania życia i rozwijania aktywności; wyróżnia się
następujące postacie energii użytkowej: praca mechaniczna,
ciepło, światło, dźwięk, energia chemiczna żywności i paszy,
energia chemiczna materiałów, sprzętów i narzędzi
Energia bezpośrednia (energia finalna) – energia będąca przedmiotem
zakupu w celu zaspokajania potrzeb człowieka na energię
użytkową; do energii bezpośredniej zalicza się zwykle: energię
elektryczną, ciepło grzejne, energię chemiczną paliw pierwotnych
i przetworzonych zużywaną bezpośrednio
Egzergia – miara ilościowa jakości energii wyznaczona za pomocą
minimalnej pracy niezbędnej do wytworzenia określonego
materiału z powszechnie występujących składników otaczającej
przyrody przy wykorzystaniu otoczenia jako jedynego źródła
ciepła
Skumulowane zużycie energii – sumaryczne zużycie energii
obciążające wszystkie etapy procesów wytwórczych i
transportowych prowadzących do rozpatrywanego produktu
1 mn3 – normalny metr sześcienny = 1/22,42 kmol
1 t.p.u. – jedna tona paliwa umownego;
1 t.p.u. = 29.3076 GJ = 0.7 t.o.e. = 8.141 MWh
1 t.o.e. – jedna tona oleju ekwiwalentnego;
1 t.o.e. = 41.86 GJ = 1.4286 t.p.u. = 11.6278 MWh
M · rok – na mieszkańca i rok.
Rezerwy paliw - nadające się aktualnie do ekonomicznej eksploatacji
(zasoby pewne do wykorzystania)
Zasoby geologiczne – możliwe do wydobycia w dalszej przyszłości
(prawdopodobne zasoby całkowite)
SCHEMAT PRZEMIAN MIĘDZY POZIOMEM
ENERGII PIERWOTNEJ, UŻYTKOWEJ
W schemacie bezpośrednich powiązań między pozyskiwaniem paliw
pierwotnych a bezpośrednim zużyciem energii przez człowieka
wyróżnić można następujące poziomy:
-
pozyskanie naturalnych nośników energetycznych (paliwa
organicznego, paliwa jądrowego, energii wodnej)
-
uszlachetnianie (sortowanie, wzbogacanie, brykietowanie,
odsiarczanie) i przetwarzanie (zgazowanie, rafinacja,
koksowanie) paliwa pierwotnych
-
wytwarzanie pośrednich nośników energetycznych (energii
elektrycznej, pary wodnej i gorącej wody)
-
użytkowanie nośników energetycznych (napęd, oświetlenie,
zasilanie procesów, transport).
Ze schematu powiązań w krajowym systemie energetycznym
wynikają liczne możliwości wzajemnej zamienności między:
-
rodzajami naturalnych nośników energetycznych na poziomie
pozyskiwania
-
różnymi typami urządzeń produkujących pośrednie nośniki
energetyczne i przetwarzających naturalne nośniki energetyczne
-
rodzajami nośników energii na poziomie użytkowania.
Przykład:
-
ciepło grzejne może być wytwarzane indywidualnie lub
centralnie w elektrociepłowniach i ciepłowniach przy użyciu
różnych paliw.
Pojęcie systemu energetycznego
•
Zbiór obiektów mających na celu:
-
pozyskiwanie
przesyłanie
przetwarzanie
przemysł paliwowo - energetyczny
rozdzielanie
użytkowanie - odbiorcy energii bezpośredniej różnych
rodzajów energii.
•
W obrębie systemu wyróżnić można obecnie 5 podsystemów:
-
paliw stałych
paliw ciekłych
gazo-energetyczny
elektro-energetyczny
cieplno-energetyczny.
•
Sfera użytkowania nośników energii:
-
przemysł
budownictwo
rolnictwo
transport
sektor bytowo-komunalny
•
Powiązania zewnętrzne systemu energetycznego:
-
eksport – import
energo – ekologia
rynek energii.
Energetyka
Ekologia
Ekonomia
CHARAKTERYSTYKA ZUŻYCIA
PALIW I ENERGII W POLSCE
1.
Krajowe i światowe rezerwy oraz zasoby energii pierwotnej
Nośnik
Energii pierwotnej
Jedn.
Węgiel kamienny
EJ
%
EJ
%
EJ
%
EJ
%
EJ
%
EJ
%
Węgiel brunatny
Ropa naftowa
Gaz ziemny
Energia wodna
Uran
2.
Polska
Świat
Rezerwy
Zasoby
Rezerwy
Zasoby
755
88.2
87
10.2
0.1
0
4.2
0.5
9.4
1.1
-
4 440
93.8
250
5.3
10
0.2
25
0.5
11.2
0.2
-
19 600
43.9
2 800
6.3
6 300
14.1
4 700
10.5
5 600
12.6
5 600
12.6
224 000
72.1
16 000
5.2
15 000
4.8
11 000
3.5
12 600
4.1
32 000
10.3
Struktura zużycia paliw i energii w Polsce
Porównanie wskaźnika zużycia energii pierwotnej
energochłonności PKB w Polsce i wybranych krajach
Wielkość
Zużycie energii pierwotnej
t p.u./M · rok
Energochłonność krajowego
produktu brutto MJ/USD
3.
Polska
4.61
Austria
4.47
Kraj
Francja
5.61
32.2
10.9
12.6
Niemcy
6.30
USA
11.27
13.8
18.0
i
Struktura zużycia energii pierwotnej w Polsce i rozwiniętych
krajach Europy
Kraj
Węgiel
0.749
Ropa
naftowa
0.149
Gaz
Ziemny
0.089
Energia
jądrowa
-
Energia
wodna
0.001
Pozostałe
paliwa
0.012
Polska
Rozwinięte
kraje
Europy
0.19
0.44
0.17
0.14
0.03
0.03
Zapotrzebowanie na energię bezpośrednią oraz struktura pozyskania i
zużycia.
Rok
1995
2000
2010
Zapotrzebowanie na energię bezpośrednią,
98.9
102.4
109.0
mln t p.u.
Struktura pozyskania energii
bezpośredniej, %:
-
paliwa stałe
27.2
24.8
18.0
-
paliwa ciekłe
17.5
17.8
21.0
-
paliwa gazowe
14.7
15.5
17.4
-
energia elektryczna
12.0
13.2
15.8
-
ciepło grzejne
26.6
26.5
25.3
-
pozostałe paliwa
2.0
2.1
2.5
Struktura zapotrzebowania energii
bezpośredniej, %:
-
przemysł
32.7
32.9
33.2
-
budownictwo
1.2
1.1
1.0
-
rolnictwo
7.7
7.4
7.9
-
transport
5.6
6.0
6.8
-
sektor bytowo-komunalny
52.8
52.6
51.1
Wnioski wynikające z powyższych zestawień:
a)
W stosunku do produktu krajowego brutto gospodarka Polski
jest
bardziej
energochłonna
niż
europejskich
krajów
rozwiniętych.
Przyczyna: nadmierna energochłonność i materiałochłonność
produkcji
przemysłowej
o
małym
stopniu
przetworzenia oraz zawyżone zużycie ciepła w
gospodarce bytowo-komunalnej.
b)
Nadmierna energochłonność obciąża gospodarkę Polski wysoką
kapitałochłonnością.
c)
Przeważający udział paliw stałych w zużyciu energii pierwotnej.
d)
Wysoki udział sektora bytowo-komunalnego w krajowym
bilansie zużycia energii bezpośredniej (Polska ~ 50%, Europa –
32%)
e)
Niższy niż w krajach europejskich udział energii elektrycznej
(Norwegia – 50%, Szwecja – 37%, Kanada – 26%)
f)
Niski udział źródeł odnawialnych w pokryciu zapotrzebowania
na energię pierwotną (Polska ~ 1%, Szwecja – 37%, Austria –
35%, Kanada – 29%; średnia – 5.6%
Strukturalna -
polega na zmniejszeniu udziału produkcji
energochłonnej i zwiększeniu produkcji o niskiej
energochłonności.
Techniczna
-
obejmuje zmiany w technologii, poprawę
sprawności energetycznych urządzeń, zmniejszenie
strat ciepła i wykorzystanie energii odpadowej.
Organizacyjna -
dotyczy poprawy organizacji eksploatacji
urządzeń energetycznych i technologicznych oraz
poprawy organizacji przewozów.
POSZANOWANIE ENERGII – koncentracja wysiłków na
poprawie
efektywności
energetycznej
(nie
zakłada
oszczędzania energii jako celu podstawowego).
Wyjaśnienie: Finalnego odbiorcę interesuje nie ilość
zużywanego nośnika i koszt usługi energetycznej.
Najistotniejszą
energetyczna,
staje
się
która
tzw.
efektywność
określa
sprawność
przetwarzania energii zawartej w masie nośnika na
usługę energetyczną. Niewiele daje poprawianie
sprawności
przetwarzania
jeśli
efektywność
wykorzystania będzie niewielka.
ZARZĄDZANIE
efektywności
ENERGIĄ
użytkowania
–
energii
system
poprawy
polegający
na
systematycznym wyznaczaniu i regulowaniu strumieni energii
zgodnie ze ściśle określonym planem w tali sposób, by cel
funkcjonowania przedsiębiorstwa /firmy osiągnięty został przy
minimalnych kosztach energii.
Instrumenty i środki stymulujące oszczędne
i racjonalne użytkowanie energii
1.
Techniczne środki racjonalizacji:
-
zmniejszenie strat w procesie przemian energii
-
technologie wzbogacania paliw
-
nowe technologie wytwórcze
-
zmniejszenie strat przesyłu i rozdziału energii
-
wyrównywanie obciążeń i zmniejszenie szczytowego
poboru mocy
-
wprowadzenie
energooszczędnych
materiałów
w
przemyśle i budownictwie
2.
obniżenie energo- i materiałochłonności gospodarki.
Ekonomiczne instrumenty racjonalizacji użytkowania energii.
-
doskonalenie systemu cen i taryf w kierunku zachęcającym
do oszczędności energii i opłacalności przedsięwzięć
racjonalizujących jej użytkowanie
-
motywowanie podmiotów gospodarczych poprzez politykę
kredytową, subwencje, dotacje, politykę podatkową
-
sterowanie procesami zmian strukturalnych w gospodarce
w kierunku produkcji nie energochłonnych wyrobów
(polityka eksportowa).
3.
Organizacyjno-prawne środki racjonalizacji
wprowadzenie systemu norm, normatywów i wskaźników
zużycia energii energii
wprowadzenie czasu strefowego, wpływającego na
wyrównanie dobowych obciążeń szczytowych
działalność popularyzatorsko-szkoleniowa.
Oczekiwana i społecznie akceptowalna racjonalizacja
gospodarki energetycznej nie może odbywać się kosztem
obniżenia
komfortu
czy
efektywności
procesów
energetycznych.
Środkiem do osiągnięcia tego celu jest:
POSZANOWANIE ENERGII
(Energy Conservation)
a narzędziem metodologicznym:
ZARZĄDZANIE ENERGIĄ
(Energy Management)
•
Ocena ekonomicznej efektywności (energy efficiency)
racjonalizacji procesów cieplnych.
•
Optymalna strategia racjonalizacji procesów cieplnych
-
optymalny wybór usprawnień
-
optymalny rozdział środków
-
optymalny dobór zakresu każdego z rozwiązań
usprawniających.
WSKAŹNIKI ZUŻYCIA ENERGII
* Przykłady wskaźników jednostkowych
i cel ich stosowania
* Rodzaje wskaźników jednostkowych
- proste
- złożone
- technologiczne
- produkcyjne
- zakładowe
bezpośrednie
zużycie
energii
Skumulowane zużycie energii
Pojęcie
energochłonności
skumulowanej
oprócz
procesu
bezpośredniego wytwarzania produktu uwzględnia trzy wcześniejsze
procesy warunkujące jego realizację:
1.
Pozyskanie nośników pierwotnych i przetworzenie ich na
nośniki wtórne
2.
Pozyskanie surowców i przetworzenie ich na materiały i
półfabrykaty
3.
Budowa maszyn i urządzeń składających się na obiekty
technologiczne.
ANALIZA SYSTEMOWA GOSPODARKI
ENERGETYCZNEJ POLSKI
1.
Niekorzystna struktura zasobów.
2.
Niekorzystna struktura pokrywania zapotrzebowania na energię
pierwotną – monokultura węglowa.
3.
Zawyżona energochłonność dochodu narodowego
Niska efektywność wykorzystania energii a nie nadmierne jej
zużycie.
4.
Polska
Eksporter energii pierwotnej → Importer
(przedtem)
(teraz)
5.
Niewłaściwe relacje cenowe.
6.
Długotrwały
brak
zgodności
polityki
energetycznej
z
ekologiczną.
Zmniejszony udział węgla kamiennego w pokrywaniu potrzeb
energetycznych kraju wynika:
-
z powodu barier ograniczających rozwój górnictwa
węglowego: (wzrost głębokości i temperatury, duża gazowość
nowych
pokładów,
ujemny
wpływ
zasolonych
wód
kopalnianych na środowisko)
-
konieczność wzbogacania węgla
-
konieczność pełnego zagospodarowania zasolonych wód
kopalnianych.
Kierunki obniżenia energochłonności gospodarki
narodowej i zmniejszenia zagrożenia
środowiska naturalnego
a)
Poprawa doskonałości termodynamicznej procesów energetyki
cieplnej
b)
Poprawa stanu eksploatacji urządzeń energetyki cieplnej –
uwalnia rezerwy w zużyciu paliw i energii bez dodatkowych
nakładów inwestycyjnych (przykłady: niewłaściwy stosunek
nadmiaru powietrza w procesach spalania, nieszczelnosci, itp.)
c)
Poprawa sprawności energetycznej odbiorników energii ( np.
samochodów, chłodziarek domowych, budynków o złej izolacji)
d)
Poprawa stanu wykorzystania energii odpadowej.
e)
Obniżenie materiałochłonności procesów produkcyjnych –
doskonalenie rozwiązań konstrukcyjnych, poprawa jakości
materiałów, dążenie do technologii bezodpadowych;
f)
Zmniejszenie udziału produktów energochłonnych – tylko przez
restrukturyzację przemysłu
g)
Poprawa wykorzystania surowców wtórnych.