Przedmiot polityki energetycznej

Przedmiot polityki energetycznej
Autor: Halina Rechul
(„Wokół Energetyki” - luty 2005)
Za przedmiot polityki energetycznej należy uznać tworzenie systemu energetycznego i najważniejsze
rozstrzygnięcia w tym zakresie, służące zbilansowaniu prognozowanego popytu na poszczególne nośniki energii
z ich podażą.. Ma to miejsce w obszarze gospodarki energetycznej, rozumianej jako dział nauki o systemach
zajmujących się problemami racjonalnego pozyskiwania, przetwarzania, przesyłania i użytkowania energii oraz
planowania przyszłego na nią zapotrzebowania.
Specyficzną cechą gospodarki energią, odróżniającą ją od wszystkich innych dziedzin
gospodarczych, jest nierozwiązany dotychczas problem magazynowania energii, co zmusza
do wymiarowania wszystkich elementów systemu energetycznego w sposób umożliwiający
natychmiastowe zaspakajanie zmiennych potrzeb odbiorców.
Istnieje wzajemna zależność gospodarki od energetyki i energetyki od kierunków rozwoju
gospodarczego. Nie chodzi tu o jałowe rozważanie, ale o skoordynowanie rozwoju
społecznego i gospodarczego kraju z rozwojem sektora paliw i energii.
Gospodarka narodowa stanowi kategorię szerszą i nadrzędną w stosunku do gospodarki
energetycznej, której elementem jest system energetyczny. System ten wywiera wpływ na
gospodarkę, na sytuację gospodarstw domowych, na jakość środowiska. Wyniki badań systemu energetycznego są elementami procesów decyzyjnych przy ustalaniu długoterminowych
celów polityki energetycznej i ekologicznej w skali kraju, regionu i gminy.
Punktem wyjścia rozważań nad systemem energetycznym (przedmiotem polityki
energetycznej) powinno być umiejscowienie energetyki w infrastrukturze technicznej.
Wcześniej jednak należy zdefiniować ogólne pojęcie infrastruktury.
Do najczęściej stosowanej definicji infrastruktury należy wyrażenie sformułowane w polskim
piśmiennictwie ekonomicznym przez Z. Dziembowskiego, określa się nim system urządzeń i
instytucji, stanowiących podstawę należytego funkcjonowania i rozwoju gospodarki oraz
kształtowanie warunków życia ludności na określonym obszarze. Z tego określenia pojęcia i
zakresu infrastruktury wynika, że stanowi ona kategorię ekonomiczną, obejmującą środki
materialne oraz działalność instytucji i organizacji, których podstawowym celem jest
tworzenie warunków umożliwiających i ułatwiających społeczny proces produkcji, wymiany,
a także świadczenie usług na rzecz odbiorców indywidualnych i zbiorowych. Konkluzją staje
się stwierdzenie, iż podstawowym spoiwem, łączącym różnorodne dziedziny obejmowane
pojęciem infrastruktury, jest jednorodność realizowanych celów. Lektura tekstów naukowych
pozwala stwierdzić, iż pojęcie infrastruktury i jej zakres nie są ujmowane jednoznacznie, a w
zależności od celu opracowania wprowadza się do podstawowego pojęcia infrastruktury
kolejne elementy.
Szeroki zakres tego pojęcia decyduje o tym, że obejmuje ono urządzenia i instytucje należące
do różnych działów i gałęzi gospodarki narodowej, w tym do energetyki.
W systematyce infrastruktury dokonywanej wg różnych kryteriów klasyfikacyjnych, często
przyjmuje się jej dwudzielny układ, tzn. wyróżnia się część materialną i niematerialną.
Infrastruktura materialna obejmuje:
• określane mianem infrastruktury społecznej: urządzenia i instytucje oświaty, nauki,
wychowania, kultury, ochrony zdrowia i opieki społecznej, rekreacji, sportu oraz szeroko
pojętego porządku, administracji i bezpieczeństwa publicznego;
• określane mianem infrastruktury technicznej: urządzenia i instytucje transportu i łączności,
zaopatrzenia w wodę i energię, a także służące kształtowaniu i ochronie środowiska
naturalnego.
Zasady i kryteria podziału infrastruktury na społeczną i techniczną nie są jednoznacznie
ustalone. Słuszną wydaje się propozycja, aby za decydujące kryterium przynależności do
infrastruktury technicznej czy też społecznej uznać kryterium funkcji. Wynika z niej, że
najlepiej jest określić zakres pojęcia infrastruktury technicznej i społecznej przez ustalenie ich
funkcji, a następnie wyróżnić poszczególne składniki oraz cechy szczególne obu rodzajów
infrastruktury. W tym świetle pogląd, że zasadniczym celem infrastruktury staje się zapewnienie podstaw do funkcjonowania i rozwoju gospodarki narodowej oraz warunków życia
ludności —jakkolwiek słuszny — wydaje się zbyt ogólny, aby mógł stanowić podstawę do
jednoznacznego określenia pojęcia infrastruktury technicznej.
Konieczne wydaje się ścisłe ustalenie specyficznych funkcji infrastruktury technicznej, na
podstawie, których można by podjąć próbę wyróżnienia urządzeń i instytucji wchodzących w
jej skład.
W myśl powszechnie głoszonej tezy, iż zasadniczym zadaniem infrastruktury technicznej jest
umożliwienie pokonywania przestrzeni, podkreślić należy występowanie funkcji transportowych pełnionych przez urządzenia należące do niej. Odwracając to twierdzenie, wysnuć
można wniosek, że cechą charakterystyczną infrastruktury technicznej jest spełnianie funkcji
transportowej. W konsekwencji, wszystkie urządzenia sieciowe, które łącząc określone
punkty w przestrzeni, umożliwiają pomiędzy nimi przewóz ludzi i towarów lub przesyłanie
energii i informacji, stanowią także składniki infrastruktury technicznej. Po dodaniu do
wymienionych urządzeń sieciowych środków przewozu oraz urządzeń źródłowych o
charakterze produkcyjnym, dla których konieczna jest budowa odrębnych sieci
przystosowanych do przesyłu ich produktów, określa się zakres infrastruktury technicznej,
związany z pełnioną przezeń funkcją transportową.
Wśród urządzeń infrastruktury technicznej, obok funkcji transportowej coraz większego
znaczenia nabiera funkcja zachowania lub kształtowania warunków naturalnych. Urządzenia
pełniące te funkcje w równym stopniu z urządzeniami wymienionymi poprzednio, wpływają
na warunki życia ludności, rozwoju osadnictwa i prowadzenia działalności gospodarczej.
Pomimo tego, iż część urządzeń służących ochronie i kształtowaniu środowiska spełnia także
funkcje transportowe w trakcie realizacji swoich celów podstawowych (np. urządzenia do
odprowadzania ścieków, urządzeniu melioracyjne), a inne stanowią funkcjonalną całość z
urządzeniami sieciowymi (np. oczyszczalnie ścieków), to jednak proponuje się objąć
zakresem pojęcia infrastruktury technicznej także te urządzenia ochrony i kształtowania
środowiska, które funkcji transportowych nie spełniają. Należą do nich, np. urządzenia
służące ochronie powietrza, kształtowaniu klimatu, zwalczaniu hałasu, a także zabezpieczeniu
przed promieniowaniem. Przyjmując kryterium spełniania omawianych wyżej podstawowych
funkcji, infrastrukturę techniczną w wąskim jej znaczeniu1 określić można jako zespół
urządzeń i instytucji służących pokonywaniu przestrzeni, tj. umożliwiających
przemieszczanie ludzi, dóbr materialnych, energii i informacji oraz służących ochronie i
kształtowaniu środowiska naturalnego.
Uznając omówione wyżej podstawowe funkcje spełniane przez infrastrukturę techniczną oraz
realizowanie przez nią wspólnego celu nadrzędnego, którym jest stworzenie warunków do
należytego funkcjonowania i rozwoju gospodarki oraz warunków życia ludności, można
mówić o istnieniu spójnego ogólnego systemu infrastruktury technicznej, składającego się z
następujących systemów szczegółowych:
• łączności, obejmującego urządzenia łączności przewodowej i bezprzewodowej,
• energetycznego, składającego się z urządzeń do wytwarzania, przesyłu i odbioru energii,
• gospodarki wodnej, skupiającego urządzenia ujęcia, uzdatniania, przesyłu i magazynowania
wody,
• ochrony i kształtowania środowiska, zawierającego urządzenia punktowe i sieciowe służące
ochronie powietrza, gleby i wody.
Każdy z wymienionych systemów szczegółowych zawiera kilka systemów niższego rzędu
(np. systemy transportu: kolejowego, drogowego, morskiego, lotniczego). Części składowe i
elementy tych systemów tworzą rozbudowaną hierarchicznie strukturę ogólnego systemu
infrastruktury technicznej, a jedną z jego części jest system infrastruktury energetycznej. W
skład infrastruktury energetycznej wchodzą urządzenia i instytucje energetyki, rozumianej w
węższym jej znaczeniu, obejmującej trzy podsystemy energetyczne: elektroenergetyczny,
gazowniczy, ciepłowniczy. Za podstawę wydzielenia z większego kompleksu, jakim jest
system paliwowo-energetyczny i objęcie mianem infrastruktury energetycznej wymienionych
trzech podsystemów uznać można wspólne dla nich dwie podstawowe cechy:
• wszystkie one są zaliczane do tzw. szlachetnych lub doskonałych form energii,
wyróżniających się między innymi uniwersalnością zastosowań, podzielnością, łatwością
przesyłania i użytkowania;
• wszystkie wymagają urządzeń sieciowych w celu odbioru energii od wytwórcy, jej przesyłu
i rozdziału wśród odbiorców.
System infrastruktury energetycznej oprócz zasadniczej swej roli, polegającej na dostarczaniu
energii odbiorcom (funkcja produkcyjna i transportowa), pełni rolę czynnika aktywizującego
wzrost gospodarczy i rozwój społeczny, umożliwiając rozwój produkcji dóbr materialnych,
postęp techniczny, unowocześnienie struktury gospodarczej, poprawę warunków życia
ludności itp. Infrastruktura energetyczna jest jednym z istotnych czynników kształtujących
kierunki rozwoju gospodarczego i zagospodarowania przestrzennego obszarów znajdujących
się w zasięgu jej oddziaływania oraz utrwalania więzi łączących poszczególne podmioty
gospodarcze, działające na tych obszarach. Rozwój infrastruktury energetycznej sprzyja
również ochronie środowiska, będąc niestety, równocześnie jednym z istotnych źródeł jego
zanieczyszczenia.
Po umiejscowieniu infrastruktury energetycznej w infrastrukturze technicznej możemy
przejść do rozważań na temat teorii systemów, ponieważ ma ona zastosowanie w badaniach
infrastruktury energetycznej.
Od kilkudziesięciu lat obserwujemy wzrost popularności podejścia systemowego i coraz
częstsze wykorzystanie ogólnej teorii systemów w różnych dziedzinach nauki i w powszechnym rozumieniu świata oraz naszego najbliższego otoczenia.
Postrzeganie i badanie pewnych obiektów — obojętne czy to będzie organizm ludzki,
gospodarka narodowa, czy system energetyczny — może opierać się na dwóch krańcowo
odmiennych podejściach. Jedno można nazwać analityczno-atomistycznym, a drugie —
systemowym i holistycznym. Pierwsze podejście koncentruje się na jak najgłębszej analizie
pierwotnych, najmniejszych możliwych do wyodrębnienia składników, natomiast drugie
skupia się na badaniu związków i funkcjonowaniu większych, bardziej złożonych całości. W
nauce jedno i drugie podejście ma swoje uzasadnienie, są one bowiem komplementarne.
Teoria systemów2 i analiza systemowa3 wzbogacają wiedzę o świecie, ale przede wszystkim
mają na celu zwiększenie rozumienia świata, ponieważ samo posiadanie wiedzy o świecie nie
jest już wystarczające.
Filozoficzne źródło teorii systemów wywodzi się z tego, co już zauważył Arystoteles, że
całość to coś więcej niż suma części składających się na tę całość. Taka teza jest podstawą podejścia, które w filozofii określa się jako holizm. Teoria systemów traktowana jest zazwyczaj
jako metadyscyplina, służąca rozwojowi innych dyscyplin i dająca szansę większej integracji
nauk przyrodniczych i społecznych.
Czym jest system jako kategoria teoretyczna? Jak można zdefiniować to pojęcie? Ludwig von
Bertalanffy, uważany za twórcę tzw. ogólnej teorii systemów, mówi o systemie jako o całości
składającej się z części pozostających w stanie interakcji. Definicja systemu sformułowana
przez Checklanda jest zbliżona do wielu innych definicji przytaczanych w literaturze
przedmiotu: Podstawowa koncepcja systemu zawiera pojęcie zestawu elementów
powiązanych ze sobą w ten sposób, że tworzą pewną całość. Całość ta wykazuje cechy, które
nie są cechami jej poszczególnych składników. Systemy są uporządkowaną złożonością,
każdy z nich ma pewną strukturę, wewnętrzną organizację i zasady działania. Odnosi się to do
wszystkich systemów, niezależnie od stopnia złożoności. Cechą systemu jest również to, że
można go względnie wyodrębnić z otoczenia. Możemy więc powiedzieć, że systemy to
względnie wyodrębnione, uporządkowane całości, mające cechy niebędące cechami ich
składników.
W zespole badań systemowych najważniejsze staje się zdefiniowanie pojęcia systemu, a także
uświadomienie sobie, na czym polega istota różnych typów obiektów systemowych.
Uwzględniając ogromne różnice między niektórymi systemami, można wątpić, czy
wyjaśnienie treści pojęcia systemu, oparte na próbach wyodrębnienia wspólnych cech
konkretnych systemów jest możliwe. Właściwsza wydaje się analiza różnorodności znaczeń
tego pojęcia, gdyż umożliwia ona utworzenie pewnego zbioru sformułowań odnoszących się
do pojęcia system. Punktem wyjścia analizy powinien być zbiór elementów traktowany jako
zbiór niepodzielnych jednostek. W zależności od zastosowanego kryterium podziału w obrębie tego samego obiektu można wydzielić różne zbiory elementów tego samego poziomu.
Inaczej mówiąc, przy ujęciu badanego obiektu jako systemu, każdy szczególny sposób
przedstawienia systemowego tego obiektu jest względny, gdyż pojęcie systemu definiuje się
najczęściej jako zbiór elementów współdziałających ze sobą.
Między elementami zbioru tworzącego system istnieją ustalone relacje i sprzężenia. W
badaniach systemowych nie tylko ustala sieje, lecz specjalnie wydziela się te spośród nich,
które zapewniają integralność systemu.
System jako zbiór elementów wzajemnie powiązanych przeciwstawia się otoczeniu
(środowisku), we współdziałaniu, z którym zwykle przejawiają się i powstają wszystkie jego
cechy. Z tego też względu (w większości przypadków) opisy autonomiczne systemu nie
wystarczają do wyjaśnienia zasad jego funkcjonowania.
Funkcjonowanie systemu w środowisku jest oparte na ustalonym uporządkowaniu
elementów, relacji i sprzężeń. Różne pod względem strukturalnym i funkcjonalnym aspekty
uporządkowania tworzą podstawy struktury hierarchicznej systemu, czyli podział systemu na
podsystemy.
Ważną cechą systemów jest ich struktura, związana z takimi pojęciami, jak element,
integralność czy sprzężenie.
Pojęcie element intuicyjnie wydaje się jasne. Należy jednak zauważyć, że dla każdego
systemu pojęcie to nie jest jednoznacznie określone. Badany system można bowiem podzielić
na różne sposoby i mówić o elemencie tylko odnośnie do określonego sposobu podziału.
Odmienny podział prowadzi do wyodrębnienia innego składnika jako elementu pierwotnego.
Przy danym sposobie podziału przez element rozumie się najdrobniejsze składniki systemu,
których połączenie tworzy bezpośrednio lub pośrednio system. Ponieważ element występuje
jako swoista granica możliwego podziału obiektu, jego własna struktura (lub skład) nie jest
zwykle brana pod uwagę przy opisie systemu. Składniki elementu nie są rozpatrywane jako
składniki systemu.
Mniej jasne od pojęcia elementu jest pojęcie integralności. Zauważyć należy, że odnosi się
ono nie tyle do samego systemu, co do metod jego badania. Oznacza to potrzebę stworzenia
specyficznego opisu systemu jako całości, różniącego się od opisu zbioru elementów systemu,
a także podkreślenia specyficznego przeciwieństwa systemu i jego otoczenia, będącego
wynikiem aktywności wewnętrznej systemu.
W badaniach systemowych największe znaczenie ma pojęcie sprzężenia, gdyż występuje ono
we wszystkich pracach dotyczących badań systemowych. Częste stosowanie tego pojęcia nie
przyczyniło się jednak do jednoznacznego określenia jego treści.
Jeżeli przyjmiemy, że istota badań systemowych wiąże się z poszukiwaniem czynników
systemotwórczych (a nie charakterystyk obiektu systemowego), to byłoby rzeczą naturalną
wydzielić spośród całej różnorodności sprzężeń takie, które można nazwać sprzężeniami
systemotwórczymi, tj. sprzężeniami specyficznymi dla całości organicznych. Najbardziej
reprezentatywny przykład takich sprzężeń stanowią, z naszego punktu widzenia, sprzężenia
sterowania.
Posługując się językiem cybernetyki można scharakteryzować sprzężenia sterowania jako
sprzężenia oparte na określonym programie i stanowiące sposób realizacji tego programu.
Wskazuje to na istnienie ogólnego schematu odpowiedniego procesu, który ma jednak w
procesach rozwoju ograniczony zakres. Gdyby nie było takiego schematu, nie można byłoby
mówić o prawach funkcjonowania lub rozwoju. Tym umownie nazwanym schematem jest
system sterowania, a sprzężenia stanowią środki, za pomocą, których system sterowania
realizuje dany schemat.
Zrozumienie istoty sprzężeń sterowania pozwala dostrzec jeszcze jedną cechę
charakterystyczną systemów, odnoszącą się do hierarchii systemów. Otóż, wewnętrzna
hierarchia systemów jest taka, że zwykle podsystemy dowolnego poziomu można przedstawić
w postaci bloków, które są sterowane z zewnątrz, ponieważ powinny osiągnąć konkretny
rezultat, ważny dla systemu nadrzędnego, ale różnymi sposobami z pewną swobodą wyboru.
Zatem system będzie pracował niezawodnie, jeżeli właściwie zostaną zorganizowane podsystemy. Wszystko to sprawia, że sprzężenia sterowania są systemotwórcze.
Strukturę systemu będziemy traktowali jako zbiór elementów i zbiór sprzężeń istniejących
pomiędzy tymi elementami. Liczba elementów i sprzężeń decyduje o wielkości systemu i
stopniu jego złożoności. Liczba sprzężeń, ich kierunki i przebiegi tworzą charakterystykę
systemu. Analiza systemu ujmująca te sprzężenia, uwzględniająca owe kierunki i przebiegi,
pozwala określić funkcje systemu. Funkcję tę tworzą charakterystyki zmian stanów systemu,
jest to jednak problem bardzo trudny. O stopniu złożoności niech świadczy fakt częstego
stosowania w badaniach tzw. metody czarnej skrzynki, tzn. obserwowania zmiany stanów
wyjść systemu następujących pod wpływem zmian stanów jego wejść, przy równoczesnym
potraktowaniu jako swego rodzaju niewiadomej tego wszystkiego, co dzieje się w obrębie
systemu. Dlatego też pod pojęciem funkcji systemu można rozumieć charakterystykę
określającą zmiany stanów jego wyjść.
Każdy system realizuje określone cele, a celem systemu nazywać będziemy pożądany stan
wyjść, dlatego funkcję określającą stan wyjść można nazwać funkcją celu systemu.
Przedmiotem naszych zainteresowań będzie system energetyczny, który jest systemem
sztucznym, skonstruowanym przez człowieka na podstawie mechaniki i cybernetyki. Trzeba
jednak wspomnieć o systemach naturalnych, funkcjonujących zarówno w przyrodzie, jak i w
społeczeństwie. Systemem naturalnym jest m. in. człowiek, społeczeństwo, przedsiębiorstwo,
państwo czy naród.
Ujednolicenie rozumienia podstawowych pojęć stosowanych w badaniach systemowych
pozwala na praktyczne zastosowanie ich w badaniach określonych fragmentów rzeczywistości. Najważniejsze dla tych badań jest jednoznaczne określenie pojęcia systemu.
Można sformułować pogląd, że u podstaw definicji systemu leży idea zbioru elementów i
zbioru relacji między nimi. Przyjmujemy zatem, że system w znaczeniu formalnym jest to
pewien układ elementów określonego zbioru, powiązanych relacjami ze sobą oraz z
elementami, które do tego zbioru nie należą. Formalnie można, więc system określić przy
pomocy zapisu:
Formalne pojęcie systemu może stanowić punkt wyjścia do konstrukcji różnych jakościowych
pojęć systemu, jak np. ekonomicznego, paliwowo-energetycznego, społecznego czy
energetycznego. Stanowi on bowiem wzorzec, do którego wprowadzać można merytoryczne
warunki, odpowiednie do specyficznych (jakościowych) cech i własności obiektów, istotnych
dla danego pola badawczego lub dyscypliny.
Zarówno w formalnych, jak i w jakościowych określeniach sytemu wyróżnić można wiele
cech wspólnych, decydujących o podstawowych kryteriach wyodrębniania systemu. Sprowadzają się one do stwierdzeń, iż system:
• wyraża specyficzną jedność z otoczeniem;
• jest zbiorem wzajemnie powiązanych elementów;
• może być równocześnie elementem systemu wyższego rzędu, a
• element systemu może być równocześnie systemem niższego rzędu.
System energetyczny tworzy zespół elementów (części składowych systemu) i relacji między
nimi, a mianowicie:
1) do elementów tego systemu należą:
• ludzie [L] wykonujący określone zadania,
• środki produkcji [U], przez które należy rozumieć urządzenia, narzędziu, materiały itp., z
których korzystają ludzie w procesie wykonywania zadań,
• zadania [Z], dla spełnienia których został powołany system,
• realizacja zadań [W] stanowiących cel istnienia i funkcjonowania systemu,
2) do relacji wewnętrznych [R] zaliczymy:
• relacje zachodzące pomiędzy ludźmi i środkami produkcji [L i U] oraz pomiędzy [Z i W]
• a także relacje pomiędzy zespołem środków tworzących warunki działania systemu
• [L + U], a zadaniami i wynikami ich działania [Z + W],
1) w skład relacji zewnętrznych, wyrażających powiązania systemu energetycznego z
otoczeniem, wchodzą:
• relacje wiążące potrzeby energetyczne otoczenia z zadaniami systemu energetycznego,
• relacje wiążące realizację zadań systemu energetycznego z zaspokajanymi potrzebami
otoczenia,
• relacje wyrażające sterowanie systemem energetycznym przez nadsystem,
• relacje wyrażające wpływ systemu energetycznego na kształtowanie elementów otoczenia
(środowiska i poszczególnych składników nadsystemu).
Sformułowany w ten sposób system energetyczny4 stanowi swego rodzaju model, określający
w sposób całościowy problematykę badań systemowych danego fragmentu rzeczywistości
gospodarczej. Obejmuje ona badania dotyczące:
• czynników warunkujących funkcjonowanie systemu,
• zadań systemu i osiąganych wyników;
• wzajemnych oddziaływań systemu energetycznego i jego otoczenia.
W analizie zagadnień związanych z produkcją i użytkowaniem energii ważne i konieczne jest
ujęcie technologiczne systemu. Według Durlika w działaniu każdego systemu produkcyjnego
(w tym energetycznego) można wyróżnić następujące najważniejsze części składowe:
wejście, proces wewnątrzsystemowego przetwarzania, wyjście.
System produkcyjny określa on jako układ elementów składowych i relacji między nimi oraz
relacji przekształceń czynników wejścia do systemu na czynniki wyjścia. System ten stanowi
celowo zaprojektowany i zorganizowany układ materialny, energetyczny i informatyczny,
eksploatowany przez człowieka i służący wytwarzaniu określonych produktów (wyrobów lub
usług) w celu zaspokojenia różnorodnych potrzeb konsumentów. Podstawowy cel systemu
związany z dostarczaniem odbiorcom potrzebnej ilości energii użytecznej, realizowany jest
poprzez przetwarzanie innych form energii pozyskiwanej z otoczenia (wejście systemu) w
energię bezpośrednią (wyjście systemu). Nośniki energii wykorzystywane w procesie
technologicznym to elementy zasilania systemu. W tak przedstawionym systemie
energetycznym możemy wyróżnić następujące elementy:
• wejście, w skład którego wchodzą nośniki energii pierwotnej,
• wyjście, w skład którego wchodzi energia bezpośrednia, a także szkodliwe odpady
produkcyjne zanieczyszczające środowisko,
• procesy przetwarzania wejścia na wyjście czyli procesy konwersji,
• procesy zarządzania systemem (planowanie, organizowanie, sterowanie, motywowanie,
kontrola),
• sprzężenia materiałowe, energetyczne i informacyjne pomiędzy wyżej wymienionymi
elementami składowymi systemu energetycznego.
Ujęcie technologiczne systemu energetycznego okazuje się niewystarczające przy badaniu
szerokiego spektrum zagadnień związanego, np. z badaniem wpływu systemu energetycznego
na gospodarkę, na sytuację gospodarstw domowych czy na wielkość emisji zanieczyszczeń i
jakość środowiska. Uzasadnia to więc próby wprowadzenia szerszej definicji tego systemu.
Można ją sformułować następująco: System energetyczny może być traktowany jako
całokształt rzeczy i procesów, za pomocą których społeczeństwo przekształca zasoby
naturalne w produkty i usługi energetyczne. System energetyczny składa się z infrastruktury,
technologii i nośników energii z jednej strony oraz podmiotów (aktorów) takich jak instytucje,
przedsiębiorstwa i inni uczestnicy —po drugiej stronie.
Powyższa definicja znacznie poszerza zakres zagadnień, występujących w obszarze tak
zdefiniowanego systemu energetycznego. Obok zagadnień technicznych, ekonomicznych i
ekologicznych pojawiają się kwestie instytucjonalne, własnościowe, organizacji rynku oraz
aspekt społeczny.
Tak zdefiniowany system energetyczny, chociaż trudniejszy do zbadania, daje pełniejszy jego
obraz z ograniczoną możliwością skwantyfikowania występujących w systemie relacji.
Jako jeden z elementów ogólnego układu (nadsystemu) społeczno-gospodarczego, system
energetyczny jest zbiorem o swoistych cechach i powiązaniach, a przejawiają się one w:
— odrębności funkcji i roli energetyki w społecznym procesie produkcji;
— odmiennym (od występujących w innych dziedzinach) procesie technologicznym,
— charakterystycznych dla energetyki środkach pracy,
— specyficznej postaci produktu końcowego.
Przyjmując za kryterium wyróżnienia systemu energetycznego związki funkcjonalne możemy
go scharakteryzować w sposób przedstawiony na ryc. 1.
Podstawowy cel systemu, którym jest konieczność ciągłego, bezawaryjnego zaopatrzenia
odbiorców w nośniki energii w potrzebnej ilości, realizowany jest w drodze przetwarzania
innych form energii, pozyskanej z otoczenia (środowiska). System został podzielony na
części, ze względu na funkcje, jakie pełnią w systemie różne postacie energii. I tak energia
zaspokajająca potrzeby odbiorców ostatecznych, będąca przedmiotem konsumpcji (zużywana
bezpośrednio w odbiornikach lub służąca jako surowiec przemysłowy) nazywa się energią
bezpośrednią (finalną). Energia pierwotna może więc być wykorzystywana przez
indywidualnych lub grupowych odbiorców, a pozostała nie skonsumowana ilość jest
przetwarzana w inne rodzaje energii. Przy czym należy zauważyć, że konsumentów energii
interesuje w szczególności jej postać pod nazwą energia użyteczna, czyli taka, która nie
podlega dalszym przemianom.
System energetyczny powiązany jest z innymi nieenergetycznymi systemami naturalnymi i
sztucznymi, tworząc wraz z nimi ogólny system (nadsystem) społeczno-gospodarczy.
Uniwersalność zastosowań i duże znaczenie produktu finalnego systemu energetycznego
decydują o sile oraz znaczeniu jego powiązań z elementami nadsystemu społecznogospodarczego. Powiązania zewnętrzne systemu energetycznego przedstawia ryc. 2.
W badaniach systemów energetycznych należy uwzględniać tylko te powiązania zewnętrzne,
które w odczuwalny sposób wpływają na jego działanie. Wśród powiązań zewnętrznych
można wydzielić następujące grupy:
• powiązania wynikające z przepływów międzygałęziowych (gospodarka energetyczna kraju a
pozostałe gałęzie gospodarki narodowej),
• powiązania o charakterze ograniczeń dotyczących środków finansowych, terenów i siły
roboczej,
• powiązania wynikające ze współzależności gospodarki energetycznej i innych gałęzi w
procesie postępu technicznego,
• powiązania ekonomiczne gospodarki energetycznej z gospodarką narodową i środowiskiem,
• powiązania będące wynikiem wymiany międzynarodowej.
Szczególną uwagę należy zwrócić na powiązania systemu energetycznego ze środowiskiem
naturalnym człowieka, gdyż najczęściej wywołują one ujemne skutki ekologiczne.
W układach rzeczywistych, a takim jest system energetyczny, wyróżnić można liczne zbiory
różnorodnych relacji, z których wydziela się wąskie klasy (podlegające badaniom), określane
jako struktury systemu. Najczęściej przedmiotem badań bywają:
• struktury funkcjonalne, wyróżniane ze względu na funkcje spełniane przez poszczególne
elementy w całości systemu,
• struktury przestrzenne, wyodrębnione ze względu na relacje rozmieszczenia elementów
systemu,
• struktury organizacyjne, wydzielane ze względu na relacje przynależności i kierowania.
W strukturze funkcjonalnej systemu energetycznego wyodrębnić można duże, szczegółowe
podsystemy, a mianowicie podsystem paliw stałych, paliw ciekłych, gazoenergetyczny,
cieplnoenergetyczny oraz podsystem elektroenergetyczny. Każdy z nich spełnia oddzielną, ale
wzajemnie warunkującą się funkcję w systemie. Elementy wyżej wymienionych podsystemów tworzą kolejne, hierarchicznie niższe systemy. W zależności od przyjmowanych
kryteriów wyróżnień, np. ze względu na rodzaj pierwotnego nośnika energii (przetwarzanego
w procesie produkcji), można wyodrębnić system energetyki konwencjonalnej, system
energetyki jądrowej czy odnawialnej.
W przestrzennej strukturze systemu energetycznego
podporządkowanych hierarchicznie poziomów, takich jak:
• system energetyczny kraju,
• system energetyczny regionu (województwa),
• system energetyczny miasta (gminy),
• system energetyczny dzielnicy czy przedsiębiorstwa oraz
• odbiorniki energii.
można
dostrzec
kilka
System energetyczny ma charakter otwarty, co oznacza, że pomiędzy nim a innymi
równorzędnymi systemami następuje wymiana produktów i działalności. Otwarte są również
elementy systemu energetycznego, a zwłaszcza te, które ze względu na silne sprzężenia
wzajemne, tworzą wewnątrz systemu względnie samodzielne podsystemy energetyczne.
Wzajemna wymiana różnych rodzajów energii i jej nośników oraz szereg innych powiązań
wewnętrznych stwarza obiektywny wymóg traktowania wszystkich tych systemów
szczegółowych jako składników ogólnego, spójnego systemu energetycznego. O jego
spójności i wewnętrznej integracji decyduje wiele przesłanek, a wśród nich:
• Realizacja wspólnego celu, polegającego na dostarczaniu gospodarce pożądanej ilości paliw
i energii w terminach oraz
strukturze rodzajowej, odpowiadającej aktualnym i przyszłym potrzebom odbiorców (dotyczy
to wszystkich podsystemów energetycznych i systemów nośników energetycznych, stosownie
do przydzielonych im zadań cząstkowych).
• Związki i uwarunkowania wewnętrzne, występujące pomiędzy poszczególnymi elementami
systemu energetycznego, kształtujące jego ogólną strukturę i zasady funkcjonowania (dotyczy
to wzajemnych powiązań technologicznych, wynikających między innymi z faktu, iż
produkty określonych podsystemów energetycznych stanowią surowiec dla innych, np. gaz
jest wykorzystywany jako paliwo w elektrociepłowniach lub warunków utrzymania produkcji
w poszczególnych podsystemach, np. dostawa energii elektrycznej warunkuje wydobycie i
przetwórstwo węgla.
O wzajemnych powiązaniach i wewnętrznej spójności różnych podsystemów energetycznych
decydują podobne kryteria oceny jakości wykonania zadań, podobne struktury rozwiązań
technicznych i organizacyjnych, inercyjność podsystemów, długie okresy realizacji
inwestycji, podobne przesłanki rozwoju, a także ograniczenia globalne rozwoju. Wyrazem
tych związków jest duży stopień komplementarności poszczególnych podsystemów i ich
elementów składowych, będący jedną z istotnych cech szczególnych systemu energetycznego.
• Znaczny stopień substytucji różnych rodzajów i nośników energii. Okazuje się, że te same
potrzeby energetyczne można zaspokoić za pomocą różnych form energii i przy wykorzystaniu różnych nośników. Stopień substytucyjności nie jest jednakowy w różnych
procesach finalnego użytkowania energii, przykładowo do celów oświetlenia lub napędu silnikowego energia elektryczna jest praktycznie niezastąpiona, natomiast w procesie
ogrzewania może być z powodzeniem zastąpiona przez paliwa stałe, ciekłe lub gazowe.
• Konieczność globalnej oceny i optymalizacji całości systemu energetycznego, a nie jego
poszczególnych elementów, będąca konsekwencją wymienionych wyżej cech tego systemu.
Substytucyjność rodzajów energii użytkowanych w gospodarce, duża współzależność
procesów technologicznych, a także rodzajów wykorzystywanych naturalnych zasobów
energetycznych, również typów urządzeń energotwórczych produkujących przetworzone
nośniki energetyczne i różne postacie energii przetworzonej powodują, że system energetyczny tworzy jednolitą, spójną całość.
Wypływa stąd wiele wniosków istotnych w procesie praktycznej działalności gospodarczej,
takich jak:
• konieczność kompleksowego rozpatrywania problemów energetycznych (zwłaszcza
całościowego programowania rozwiązań strategicznych),
• konieczność powiązania planowanego rozwoju (zakresu i struktury rozwoju całości systemu
energetycznego) z posiadanymi i przewidywanymi do pozyskania pierwotnymi nośnikami
energetycznymi,
• dążenie do zapewnienia realizacji (przez różne formy energii) najważniejszych (zmiennych
w czasie) zadań rozwojowych gospodarki,
• konieczność ciągłej aktualizacji polityki energetycznej.
Konsekwencją powyższych wniosków są istotne zalecenia nakazujące, aby badania
podsystemów energetycznych prowadzone były na szerszym tle, ze świadomością związków i
współzależności występujących pomiędzy badanym podsystemem, a innymi podsystemami
tworzącymi ogólny system energetyczny, a także pomiędzy badanym systemem a całością
gospodarki narodowej.
Przypisy
1. Rozróżnienie pojęcia infrastruktury w wąskim (sensu stricto) i szerokim (sensu largo) znaczeniu
proponuje już Z. Dziembowski (op. cit. s. 61). Użyte w wąskim znaczeniu pojęcie to rozumiane jest
jako zespół określonych urządzeń, czyli składników majątku trwałego. W szerokim znaczeniu pojęcie
infrastruktury używane może być do określenia odpowiednich gałęzi lub rodzajów działalności,
obejmujących ponadto pozostałe czynniki warunkujące działalność infrastruktury (przedmioty pracy,
praca żywa, organizacja) oraz rezultaty tej działalności.
2. Pod pojęciem teorii systemów należy rozumieć, w kontekście niniejszych rozważań, ogólne
wskazówki metodologiczne, czyli pewną filozofię myślenia badawczego. Inaczej mówiąc, jest to
określony sposób myślenia i postępowania, w którym badane obiekty i zjawiska traktowane są
całościowo wraz z ich wewnętrznymi i zewnętrznymi relacjami. Zob. W. Bojarski: Efektywność
systemowa przedsięwzięć gospodarczych, Wyd. Wyższa Szkoła Zarządzania i Przedsiębiorczości im.
Bogdana Jańskiego w Warszawie, Warszawa 2001, s. 51.
3. Analiza systemowa jest metodą rozwiązywania problemów związanych z doskonaleniem,
polegającą na wykorzystaniu podejścia systemowego. Może być określona jako dialog między
decydentem a analitykiem systemów, w którym decydent dowiaduje się o różnych wariantach
rozwiązania tych problemów, o alternatywach celów i kryteriów, o przewidywanych kosztach i
efektach wybranych kierunków działań.
4. M. Cichy w pracy: Modelowanie systemów energetycznych, wyd. Politechniki Gdańskiej 2001, s. 36
przyjmuje, iż pod pojęciem system energetyczny rozumie się wyodrębnione z otoczenia urządzenie lub
zestaw urządzeń współdziałających energetycznie i sygnałowa. Do systemu jest doprowadzona energia
przetwarzana przez system na energię użyteczne, zgodnie z przeznaczeniem systemu. Pomiędzy
systemem energetycznym, a otoczeniem mogę istnieć oddziaływania fizyczne i sygnałowe.
Piśmiennictwo w redakcji