Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Transkrypt

1 Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa Wykład - 16.X.2018 Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef@fuw.edu.pl

2 Zużycie energii: Transport J E WE l spalonelitry paliwa W E wartość energetyczna paliwa Zużycie energii przy używaniu samochodu osobowego Honda, w mieście, 8l benzyny/100 km, przebieg 30 km dziennie 1000 km miesięcznie, km/rok: Zużycie paliwa V=2,4 l dziennie, 80 l miesięcznie. Wartość energetyczna benzyny: 40 MJ/l Dzienne zużycie energii: 40 MJ/l 2,4l/d= 96 MJ/d 1kWh=3,6 MJ, 96 MJ 27 kwh 27kWh/d! Koszt benzyny Koszt energii K=2,4l 5,2zł/L= 12,5 zł K= 27 kwh 0,5zł/kWh = 13,5 zł 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 2/21

3 Transport- samolot Boeing Zużycie paliwa V=2,5 tony/h. 168 pasażerów. Wakacje w Sharm el Sheikh. 2* 4h =8h lotu 20 ton paliwa (tam i z powrotem) kg/ 150 osób =133 kg/osobę Gęstość benzyny =0,7 kg/l. Zużycie paliwa na pasażera V=190 l Wartość energetyczna benzyny: 40 MJ/l Zużycie energii: 40 MJ/l 200l= 8 GJ 1kWh=3,6 MJ, 8 GJ 2,2 MWh, Przyczynek do dziennego zużycia energii: 2200kWh/365d= 6kWh/d Koszt benzyny na osobę: K=200l 5zł/L= 1000 zł 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 3/21

4 Zużycie paliwa ciężarówek o masie ok.39 ton [l/100km] Marka Moc silnika [KM] W terenie płaskim W terenie górzystym Średnie spalanie Scania R Topline Opticruise (automat) ,07 46,78 39,92 Volvo FH ,6 50,2 42,9 Man TG-a TipMatic (automat) ,3 48,2 39,75 Daf XF (automat) ,3 46,9 39,6 Volvo FH12 Globetroter XL (automat) ,69 44,5 38,1 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 4/21

5 Zużycie paliwa ciężarówek i autobusów Ciężarówka 40t, ok. 40l/100km Autobus miejski ok. 50l/100km Solaris Urbino standard ok. 50l/100km,175 miejsc Solaris Urbino hybryd, oszczędność paliwa 30%, 35l/100km 175 miejsc Przejazd 30 km dziennie Solarisem Hybrid Solaris na 30km spala 10litrów ropy Przy 100 pasażerach wypada 0,1 litra na pasażera, Dzienne zużycie energii: 40 MJ/l 0,1l/d= 4 MJ/d 1kWh=3,6 MJ, 4 MJ 1,1 kwh 1,1kWh/d! 24 razy mniej niż przy dojazdach samochodem!!! Jazda samochodem, 30 km/d, daje 27 kwh/d. 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 5/21

6 Energia w przejazdach kolejowych Energia pobierana przez pojazdy trakcyjne, służąca do prowadzenia ruchu. Jeśli znane jest jednostkowe zużycie energii na cele trakcyjne j ze i masa pojazdu m, to zużycie energii na potrzeby trakcyjne na odcinku o długości L możemy wyznaczyć ze wzoru: E t = j ze m L. Średnie zużycie jednostkowe j ze w skali PKP w wysokości: j ze =19,8-20,5 Wh/tkm Jednostkowe zużycie energii na prowadzenie pociągów towarowych waha się od 18 do 15 Wh/tkm, pociągów zaś pasażerskich od 42 do 35 Wh/tkm Expres Poznań-Warszawa m=400 ton, 300 km, j ze =30 Wh/tkm, 400 pasażerów. W ruchu pasażerskim - z szybkością 100 km/h każde dodatkowe zatrzymanie powoduje straty ok. 100 kwh Wh E t 300km 4000kWh t km 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 6/21

7 Energia w przejazdach kolejowych Porównanie kolei i samochodu Expres Poznań-Warszawa m=400 ton, 300 km, j ze =30 Wh/tkm, 400 pasażerów. Wh E t 300km 4000kWh t km Zużycie energii na pasażera przy 400 pasażerach (6 wagonów x 70 miejsc) 10kWh/pasażera Zużycie energii przy używaniu samochodu Honda, 8l benzyny/100 km, przebieg 300 km 24l, wartość energetyczna benzyny: 40 MJ/l=11kWh/l kwh E 11 24l 265kWh l Zużycie energii na pasażera przy 4 pasażerach; 265/4 70kWh/pasażera 70kWh/pasażera 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 7/21

8 Podsumowanie Dzienne zużycie energii i moc: Spoczynek 80 W 16 h 1,3 kwh/d Praca (intensywna) 500 W 8 h 4 kwh/d Transport codzienny 27 kwh/d (1 kwh/d) Transport wakacyjny 6 kwh/d Pominięte wydatki energetyczne: Wydobycie i przetwarzanie paliw (wytworzenie 1kg benzyny wymaga 1,4 kg ropy ) Koszty energetyczne produkcji i eksploatacji samochodu i samolotu Koszty energetyczne produkcji pożywienia 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 8/21

9 Jak oszczędzać energię? Ładowarka zużywa 1W mocy, przez 24 h w gniazdku zużywa 0,024 kwh. 25 mln ładowarek to 600 MWh dziennie 220 GWh rocznie Polak zużywa 11kWh(e) energii dziennie Starczyłoby oszczędzonej energii: dla Polaków Rachunek robi wrażenie, ale to zaledwie 0,2% zużycia. (500W 11 kwh, a 1W/500W=0,2%) Tylko duże oszczędności mogą ratować bilans energii!!! 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 9/21

10 Zużycie energii w Polsce ZUŻYCIE ENERGII ENERGY CONSUMPTION W GOSPODARSTWACH IN HOUSEHOLDS DOMOWYCH W 2012 R. IN 2012 Główny Urząd Statystyczny Data publikacji: , wydanie co 3 lata Publikacja (wersja polska i angielska) dostępna na: Tabela. Zużycie nośników energii w gospodarstwach domowych oraz Nośniki energii w [TWh] w [ PJ] Udział w zużyciu krajowym [%] Energia elektryczna ,9 19,1 Energia razem 821,3 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 10/21

11 Zużycie energii w Polsce Tabela. Zużycie nośników energii w gospodarstwach domowych w 2012 roku Nośniki energii w [TWh] w [ PJ] Udział w zużyciu krajowym [%] Energia elektryczna ,9 19,1 Energia razem 821,3 Polak zużywa 11kWh(e) energii dziennie? Ile naprawdę: 28TWh/0,191=146 TWh (cała Polska) / Wh =4 tys kwh 4 tys kwh rocznie to 10,95 kwh dziennie. z tego ok. 2 kwh dziennie w gosp.domowym O.K. 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 11/21

12 Jak zredukować popyt na energię Zapotrzebowanie na energię można zredukować na trzy sposoby: 1.ograniczając populację; 2.zmieniając styl życia; 3.utrzymując obecny styl życia, ale ograniczając jego intensywność energetyczną poprzez zmiany efektywności i technologii. 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 12/21

13 Ciepła woda, ogrzewanie, chłodzenie - dom i praca 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 13/21

14 Ogrzewanie i chłodzenie Ogrzewanie wody: Ciepło właściwe wody wynosi według tablic * : cal 1 g stop C Oznacza to, że ogrzanie 100 l wody (100kg) o 50 0 C wymaga energii: 1 kwh=3,6 MJ kj 4,167 kg stop C kj 0 E 4, kg 50 C 20, 833MJ 0 kg C E 5,79kWh 6kWh * Tablice wielkości fizycznych, M.Jeżewski, J. Kalisz 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 14/21

15 Kąpiel w wannie lub prysznic Kąpiel E 12 kwh. Prysznic E 3 kwh. 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 15/21

16 Kąpiel w wannie lub prysznic Wanna 130cmx50cmx30cm=195l 200l Kąpiel w takiej wannie w temperaturze 60 0 C, to podgrzanie wody o temperaturze gruntu 10 0 C o 50 0 C Taka kąpiel to wydatek energii E 12 kwh. Alternatywa dla kąpieli w wannie to prysznic z użyciem znacznie mniejszej ilości wody 50l. Taka kąpiel to wydatek energii jedynie E 3 kwh. 6x prysznic i jedna kąpiel w wannie /tydzień to: E=6 3kWh+12kWh=30kWh Dzienne zużycie energii to: 4,3 kwh Doliczmy na mycie rąk, zębów etc. 1,7 kwh 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 16/21

17 Przygotowanie posiłków (2 osoby) E 0,5kWh/d E 0,5kWh/d E 1,5 kwh/d E 1,5 kwh/d 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 17/21

18 Przygotowanie posiłków Czajnik bezprzewodowy P=2kW dla 2 osób uzywany przez 15 min dziennie (herbata, kawa, goście), to wydatek energii E 0,5 kwh. Przygotowanie obiadu, śniadania i kolacji dla 2 osób na kuchence (1 palnik P=2kW, drugi mały P=1kW) przez 0,5 h dziennie, to wydatek energii E 1,5 kwh. Do tego kuchenka mikrofalowa P=1,5kW, 20 min/d, to wydatek energii E 0,5 kwh Co drugi dzień ciasto lub kaczka w piekarniku P=3kW Pieczemy przez 1godzinę energia E 3 kwh, ale w przeliczeniu dziennym E 1,5 kwh Razem mamy E 6 kwh na dwie osoby co daje w przeliczeniu na osobę: E 3 kwh/d 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 18/21

19 Pranie, zmywanie (2 osoby) E 1,0 kwh/d E 1,5kWh/d E 1,5kWh/d 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 19/21

20 Pranie, zmywanie Pralka używa 1 kwh/pranie, przy ustawieniu temperatury na 40 0 C. Suszarka pochłania 3 kwh/pranie, ale suszenie na sznurkach to 1,5 kwh/pranie. (Ciepło odparowania wody o temperaturze 15 0 C to 2,25 MJ/kg). Zmywarka o mocy P=2,5 kw przez 35 min, to 1,5 kwh/dzień. Razem uzyskujemy:1+1,5+1,5 kwh, co daje na osobę: E 2 kwh/d Pomijam lodówkę! ok. 0,5 kwh 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 20/21

21 Suszenie Odparowanie wody: Ciepło parowania wody wynosi według tablic * : 540 g cal 15 C Odparowanie 2,4 kg wody (4kg suchego prania) wymaga energii: 1 kwh=3,6 MJ 0 2,25 g kj 15 * Tablice wielkości fizycznych, M.Jeżewski, J. Kalisz 0 C MJ 2,25 kg 15 MJ E 2,25 2,4kg 5, 4MJ 0 kg 15 C E 5,4MJ 1, 5kWh 0 C 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 21/21

22 Ogrzewanie pomieszczeń Ogrzewanie 24kWh/d Klimatyzacja: 1kWh/d 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 22/21

23 Ogrzewanie pomieszczeń Żeby zapewnić jesienią i zimą temperaturę C w pomieszczeniu o powierzchni 50m2, należy użyć 2 grzejników o mocy P=2kW. Kominek ma moc grzewczą 7-15 kw. Grzejemy jesienią i zimą (przez pół roku) 4 kw 24h=96 kwh 48kWh/d (dlatego że pół roku) 24kWh/osobę (bo dwie osoby) Klimatyzacja: Tylko gdy temperatura przekracza 30 0 C, Załóżmy P=0,6kW przez 12godzin dziennie i 30 dni, Co daje ok. 720 kwh rocznie, czyli dziennie na osobę 1kWh/d 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 23/21

24 Temperatury, W-wa Okęcie Portal: WetherOnline.pl, Lato X.2018 EKOJ - Wykład 3 24/21

25 Ogrzewanie praca Żeby zapewnić jesienią i zimą temperaturę C w pomieszczeniach biurowych i salach wykładowych (bez kosztów energii urządzeń badawczych * ) to średnio połowa energii zużywanej w domu ( ze względu na czas pracy równy 8h wobec pobytu w domu 16 h zmniejszony o czas dojazdu do pracy ) 12kWh/osobę Ciepła woda dla higieny w pracy: 3 kwh/osobę * Tylko cyklotron używa 500 kw przez 200 dni w roku co daje sumarycznie 0,5 MWh =2400 MWh rocznie przy 50 pracownikach to na pracownika: 150 kwh/d 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 25/21

26 Nasza konsumpcja Siedząc w ciepłym pokoju, biorąc kąpiel, podróżując samochodem, pociągiem lub samolotem, robiąc zakupy korzystamy z energii spalanych paliw kopalnych i przyczyniamy się do emisji dwutlenku węgla. Kalkulator wylicza, jaki jest Twój wpływ na środowisko, związany ze spalaniem paliw kopalnych. Nie tylko z transportu czy mieszkania, ale również z uwzględnieniem konsumpcji towarów przemysłowych, żywności i wszystkich pozostałych sfer życia. 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 26/21

27 Podsumowanie Dzienne zużycie energii na osobę: Higiena osobista Przygotowanie posiłków Pranie, zmywanie Ogrzewanie i klimatyzacja Ogrzewanie i woda w pracy Razem 6 kwh/d 3 kwh/d 2 kwh/d 25 kwh/d 15 kwh/d 51 kwh/d Pominięte wydatki energetyczne: Przygotowanie półproduktów spożywczych przetwarzanie ziarna, produktów mięsnych, napojów, transport Straty w przesyłaniu ciepła przy C.O. 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 27/21

28 Dotychczasowe obliczenia Policzone dzienne zużycie energii: Spoczynek i praca 5 kwh/d Transport codzienny 27 kwh/d (1 kwh/d) Transport wakacyjny 6 kwh/d Higiena osobista 6 kwh/d Posiłki, Pranie, zmywanie 5 kwh/d Ogrzewanie, dom i praca 40 kwh/d Razem 89 kwh/d 1 kwh=3,6 MJ 89 kwh/d= 320 MJ, 320 MJ to ok. 10 kg węgla a to 37kg CO 2 dziennie, Nasz wkład to 13,5 ton CO 2 rocznie!!! 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 28/21

29 Emisja CO 2 -kraje Polska Ok. 6 t/rok/osobę 16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 29/21