OBJAŚNIENIA PODSTAWOWYCH POJĘĆ. Energia pierwotna energia czerpana w postaci nieodnawialnej i odnawialnej

Transkrypt

1

2 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

3 Skumulowane zużycie energii sumaryczne zużycie energii obciążające wszystkie etapy procesów wytwórczych i transportowych prowadzących do rozpatrywanego produktu 1 m n 3 normalny metr sześcienny = 1/22,42 kmol 1 t.p.u. jedna tona paliwa umownego; 1 t.p.u. = GJ = 0.7 t.o.e. = MWh 1 t.o.e. jedna tona oleju ekwiwalentnego; 1 t.o.e. = GJ = t.p.u. = 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)

4 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.

5 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

6 CHARAKTERYSTYKA ZUŻYCIA PALIW I ENERGII W POLSCE 1. Krajowe i światowe rezerwy oraz zasoby energii pierwotnej Nośnik Energii pierwotnej Węgiel kamienny Węgiel brunatny Ropa naftowa Gaz ziemny Energia wodna Uran Jedn. EJ % EJ % EJ % EJ % EJ % EJ % P o l s k a Ś w i a t Rezerwy Zasoby Rezerwy Zasoby Struktura zużycia paliw i energii w Polsce Porównanie wskaźnika zużycia energii pierwotnej i energochłonności PKB w Polsce i wybranych krajach Wielkość Zużycie energii pierwotnej t p.u./m rok Energochłonność krajowego produktu brutto MJ/USD K r a j Polska Austria Francja Niemcy USA Struktura zużycia energii pierwotnej w Polsce i rozwiniętych krajach Europy K r a j Węgiel Ropa naftowa Gaz Ziemny Energia jądrowa Energia wodna Pozostałe paliwa Polska Rozwinięte kraje Europy

7 Zapotrzebowanie na energię bezpośrednią oraz struktura pozyskania i zużycia. R o k Zapotrzebowanie na energię bezpośrednią, mln t p.u Struktura pozyskania energii bezpośredniej, %: - paliwa stałe paliwa ciekłe paliwa gazowe energia elektryczna ciepło grzejne pozostałe paliwa Struktura zapotrzebowania energii bezpośredniej, %: - przemysł budownictwo rolnictwo transport sektor bytowo-komunalny

8 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%

9 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.

10 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 staje się tzw. efektywność energetyczna, która określa sprawność przetwarzania energii zawartej w masie nośnika na usługę energetyczną. Niewiele daje poprawianie sprawności przetwarzania jeśli efektywność wykorzystania będzie niewielka. ZARZĄDZANIE ENERGIĄ system poprawy efektywności użytkowania energii 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.

11 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 - obniżenie energo- i materiałochłonności gospodarki. 2. 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).

12 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.

13 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.

14 WSKAŹNIKI ZUŻYCIA ENERGII * Przykłady wskaźników jednostkowych i cel ich stosowania bezpośrednie * Rodzaje wskaźników jednostkowych - proste zużycie - złożone - technologiczne - produkcyjne energii - zakładowe 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.

15 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.

16 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.