Житлово-комунальний сектор. використання екологічних джерел енергії. energetyczny oraz perspektywy wykorzystania ekologicznych żródeł energii

Transkrypt

1 Житлово-комунальний сектор як енергетична система та перспективи використання екологічних джерел енергії Проф. Саницький М. Проф. Секрет Р. Мгр. Войцікевич М. Львівська політехніка, Ченстоховська політехніка Sektor mieszkaniowy jako system energetyczny oraz perspektywy wykorzystania ekologicznych żródeł energii Prof. Myroslav Sanytsky, Prof. Robert Sekret, Mgr. Mariusz Wojcikiewich Politechnika Lwowska, Politechnika Czestochowska

2 Kompleks budowlany jako system energetyczny Strategia t Europiejska (20% energii OZE, 20% - zmniejszenie emisji CO2, 20% - zmniejszenie zuzycia energii) Житлово-комунальний сектор як енергетична система Україна до 2020 року відновлювальні джерела енергії лише 7%.

3 Energia jest niezbędnym czynnikiem rozwoju ekonomicznego, społecznego i kulturowego ludzkości. Procesy związane z wywarzaniem, przesyłem, dystrybucją i użytkowaniem różnych postaci energii, z uwagi na swój charakter i skalę, są najbardziej j uciążliwymi ą procesami dla środowiska naturalnego prowadzonymi przez człowieka. Według EIA, zapotrzebowanie na energię wzrośnie o 54% do roku 2025.

4 Populacja światowa - wskaźnik wzrostu 6 Zużycie energii - wskaźnik wzrostu Źródło: Materiały Firmy Schüco

5 Китай, 2006 рік

6 Питоме річне споживання Питоме річне споживання первинної енергії (т.у.п./чол)

7 Енергоємність ВВП країн світу (кг у.п./$ США)

8 Споживання енергоресурсів в Україні (млн.т у.п/%)

9 Найоптимістичніша оцінка світових запасів викопних палив Газ 72 Нафта 45 Вугілля Роки

10 ЗАПАС ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ нафта уран природний газ вугілля

11 Wielkość zapotrzebowania na energię w krajach UE

12 Калорійність деяких видів природних і альтернативних палив Калорійні ість, ГДж/ /т Нафта Природний Вугілля Відходи Зношені ПET газ дерев ини шини в ідходи Природне паливо Альтернативне паливо

13 Ціна (zl) 1 ГДж теплової енергії з різних джерел в Польщі ( 2007 р.) пропан природній газ мазут вугілля кокс вугільний пил брикети дерево W=30% дерево W=20% солома електроенергія т електроенергія т теплова помпа тариф G12 тариф G11

14 jest to polepszenie dobrobytu społeczeństwa w aspekcie długotrwałym poprzez dążenie do utrzymania równowagi pomiędzy: bezpieczeństwem energetycznym, zaspokojeniem potrzeb społecznych, konkurencyjnością gospodarki, ochroną środowiska. Miarą prowadzenia przez dany kraj polityki zrównoważonego rozwoju jest głównie: innowacyjność w sektorze energetyki, wzrost efektywności energetycznej gospodarki, wzrost udziału energii z odnawialnych źródeł energii (OŹE) w bilansie energetycznym kraju.

15 Ochrona środowiska poprzez oszczędność energii Oh Ochrona środowiska, d i k mająca na celu zahamowanie jego dalszej degradacji, d jest możliwa nie tylko przez zastąpienie tradycyjnych źródeł energii (węgla, ropy i gazu) jej odnawialnymi zasobami. Znacznie tańszym i bardziej efektywnym sposobem, który jednocześnie gwarantuje szybsze postę- py, jest oszczędzanie energii, tym bardziej, że naobecnym etapie rozwoju naukowo-technicznego zagospodarowanie źródeł odnawialnych, zwłaszcza na większą skalę, nie jest możliwe. Ochrona środowiska przez zmniejszenie zużycia energii nie musi wcale odbywać się kosztem obniżania poziomu życia ani wiązać się z pogorszeniem warunków pracy, rezygnacją z ogrzewania mieszkań, oświetlenia ich i korzystania z coraz nowocześniejszych urządzeń gospodarstwa domowego, zaprzestania korzystania ze środków transportu, czy wreszcie z ograniczeniem dostępu do różnych form wypoczynku. Kierunki oszczędzania energii: Modyfikując istniejące systemy energetyczne zarówno w samym procesie jej wytwarzania, jak i transportu. Promując oszczędzanie energii u końcowych odbiorców poprzez bodźce ekonomiczne, ne np. odpisy podatkowe, tanie kredyty itp.

16 Szacuje się, że największy potencjał oszczędności energii i emisji CO 2 do roku 2020 znajduje się w budownictwie 5% 8% 19% energetyka transport budownictwo Źródło: Materiały Firmy Schüco

17

18 Budynki pasywne są najnowszą generacją budynków energooszczędnych. To obiekty onajwyższym y komforciecieplnym i ekstremalnie niskim zapotrzebowaniu na ciepło wynoszącym maksimum 6 kwh/(m 3 rok), czyli mniej niż 0,6 litra oleju opałowego lub 0,6 m 3 gazu ziemnego na m 3 /rok. Budynek pasywny Budynek w technologii tradycyjnej

19 Największe korzyści ś ekonomiczne i ekologiczne można ż uzyskać ć przez oszczędzanie ciepła głównie w budownictwie jedno- i wielorodzinnym oraz użyteczności publicznej. Roczne zapotrzebowanie energii na ogrzewanie i wentylację Budynki energooszczędne NIEMCY kwh/m 3 SZWECJA kwh/m 3 POLSKA kwh/m 3 Cel to rozwój nowej generacji energooszczędnego budownictwa, termorenowacji istniejących budynków i wdrażanie energooszczędnych systemów grzewczowentylacyjno-klimatyzacyjnych (odzysk ciepła odpadowego).

20 Indywidualne kierunki oszczędzania energii INNOWACYJNE SYSTEMY GRZEWCZO-WENTYLACYJNE BAZUJĄCE MIEDZY INNYMI NA: Kotłach kondensacyjnych. Instalacjach solarnych. Instalacjach fotowoltaicznych. Pompach ciepła. Ogniwach paliwowych. Małych elektrociepłowniach blokowych.

21 Dyrektywy UE Przykłady dotyczące ZPE Wspieranie produkcji energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii (2001/77/WE) Celem tej dyrektywy jest zwiększenie udziału odnawialnych źródeł energii w produkcji energii elektrycznej. Efektywność energetyczna w budownictwie (2002/91/WE) Celem tej dyrektywy jest wspieranie efektywności energetycznej w budownictwie. Połączenie produkcji ciepła i energii elektrycznej (2004/8/WE) Dyrektywa ta ma na celu zwiększenie efektywności energetycznej oraz bezpieczeństwa energetycznego poprzez promocję i rozwój kogeneracji.

22 Odnawialne źródła energii Wśród dokumentów przedstawionych 23 stycznia 2008 roku przez Komisję Europejską w ramach tzw. Zielonego Pakietu lub inaczej Pakietu Klimatycznego jest propozycja nowej dyrektywy y y RES - w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych. Wcałej Unii Europejskiej do 2020 roku ilość energii ze źródeł odnawialnych ma wzrosnąć do 20%. Według projektu nowej Dyrektywy w sprawie promocji odnawialnych źródeł energii Polska zobowiązana jest do zapewnienia udziału energii odnawialnej na poziomie 15 %. Konieczne będzie dostosowanie regulacji krajowych do nowych celów unijnych. Zrealizowanie zakładanych celów wymagać będzie całego szeregu zmian prawnych, które ułatwią produkcję energii ze źródeł odnawialnych w Polsce.

23

24

25 Pojęcie termomodernizacji Termomodernizacja jest poprawieniem p istniejących cech technicznych budynku, a jej efektem powinno być zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło. Termomodernizacja obejmuje j na ogół równocześnie zmiany budowlane (głównie dodatkowe izolowanie termiczne) i zmiany w systemie ogrzewania oraz wentylacji, podnoszące ich sprawność.

26 Polskie inicjatywy legislacyjne Krajowy fundusz mieszkaniowy (1995) - Wspiera wielorodzinne budownictwo socjalne i komunalne. - Wymaga, aby sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania - budynkow wspieranych budynkow było co najmniej o 15% mniejsze od wartości wymaganych przez przepisy techniczno-budowlane. Ustawa termomodernizacyjna (1998) -Najczęściej przeprowadzane działania w ramach termomodernizacji budynku to: docieplanie ścian zewnętrznych i stropow, wymiana okien, wymiana a lub modernizacja systemow grzewczych. - Przez minionych 10 lat przeprowadzono termomodernizację tysięcy budynkow przy wsparciu finansowym funduszu utworzonego na mocy ustawy termomodernizacyjnej. j - Efektem było zmniejszenie emisji CO2 liczone w milionach ton.

27 Efekty niektórych usprawnień Lp. Sposób uzyskania oszczędności Obniżenie zużycia ciepła w stosunku do stanu poprzedniego Ocieplenie zewnętrznych przegród budowlanych (ścian, dachu, stropodachu) bez okien Wymiana okien na okna szczelne, o niższej wartości współczynnika U Wprowadzenie usprawnienia w węźle cieplnym w tym automatyki pogodowej oraz urządzeń regulacyjnych 15-25% 10-15% 5-15% 4 Kompleksowa modernizacja wewnętrznej ę instalacji C.O. w tym hermetyzacja instalacji i izolowanie przewodów, przeprowadzenie regulacji hydraulicznej i zamontowanie zaworów termostatycznych we wszystkich pomieszczeniach 10-25% 5 Wprowadzenie podzielników kosztów 5-10%

28 Розподіл втрат тепла через огороджуючі конструкції 400 вікна Гкал л/сезо он до утеплення після утеплення перекриття стіни На прикладі 4-секцийного 5-поверхового будинку

29 Залежність коефіцієнту теплопередачі U ( або k) від термічного опору стіни R U, Вт/(м 2. К) 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6, R, (м 2. К)/Вт

30 ПОТРЕБА В ПЕРВИННІЙ ЕНЕРГІЇ НА ОПАЛЕННЯ Втрати тепла теплопередачею

31 Świadectwo energetyczne Charakterystyka energetyczna budynku Certyfikat energetyczny budynku określa wielkość energii zużywanej rzeczywiście lub szacowanej do spełnienia dla różnych potrzeb związanych ą ze znormalizowanym użytkowaniem budynku. Certyfikat potwierdzający taką charakterystykę będzie ważny przez 10 lat.

32

33 Енергетична класифікація будинків Енергетична класифікація будинків Енергетичний Енергетична оцінка Показник ЕА Період будівництва клас (квт. год/м 2. рік) А+ Пасивний до 15 А Низькоенергетичний від 15 до 45 В Енергоощадний 45 до 80 C Середньоенергоощадний 80 до 100 D Середньоенергоємний (задовільняє актуальні вимоги) 100 до 150 від 1999 року E Енергоємний 150 до 250 від 1998 року F Високоенергоємний понад 250 від 1982 року

34 Енергетичний паспорт дані про энергоспоживання будинку з забезпеченням внутрішнього клімату дані про внутрішній дані про внутрішній клімат будинку

35 Zużycie energii w różnych typach budynków

36 Metody pokrycia strat cieplnych w różnym typie budownictwa

37 Efektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacji gospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiej Termomodernizacja budynków Politechniki Modernizacja systemu przesyłu i dystrybucji ciepła na potrzeby c.o i c.w.u. Modernizacja lokalnej kotłowni zasilającej w ciepło budynki Politechniki Instalacja kolektorów słonecznych skojarzona z systemem zaopatrzenia w ciepło Kubatura budynków m 3 Długość sieci 1450 m Moc kotłów 2,2 MW Powierzchnia kolektorów 336 m 2 Wariant Opis SPBT, lat Planowane koszty całkowite, N, zł Efekt energetyczny, % Efekt ekonomiczny, zł/rok 1 Kotłownia na biomasę 14, Kotłownia węglowa 12, Kotłownia gazowa 43, Efekt energetyczny

38 Efektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacji gospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiej Zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej w budynkach Politechniki Częstochowskiej Efekt energetyczny

39 Efektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacji gospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiej Koszty eksploatacyjne obiektów Politechniki Częstochowskiej przed realizacją działań wchodzących w skład projektu Koszty eksploatacyjne obiektów Politechniki Częstochowskiej po realizacji działań wchodzących w skład projektu Oszczędność w kosztach eksploatacyjnych obiektów Politechniki Częstochowskiej po realizacji projektu 100% 70% 30% Efekt ekonomiczny 30 %

40 Lokalna poprawa p jakości powietrza atmosferycznego dziękię zmniejszeniu zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej w budynkach Politechniki poddanych termomodernizacji i dzięki wykorzystaniu kolektorów słonecznych. Efektywność energetyczna, ekonomiczna i ekologiczna racjonalizacji gospodarki ciepłem w obiektach Politechniki Częstochowskiej Efekt ekologiczny

41 PODSUMOWANIE Wielkość Przed termomodernizacją TERMOMODERNIZACJA BUDYNKÓW Po termomodernizacji Wskaźnik E, kwh/(m 3 a) 44,29 82,21 17,27 34,20 Zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło budynków, % od 30,50 do 58,00 MODERNIZACJA LOKALNEGO Ź RÓDŁ A CIEPŁ A Moc cieplna źródła, kw Zapotrzebowanie własne źródła, GJ/rok Sprawność eksploatacyjna, % Zmniejszenie jednostkowego kosztu wytwarzania, % 38,60 MODERNIZACJA SYSTEMU PRZESYŁ U CIEPŁ A Przesył, kw Całkowite straty ciepła, GJ/rok Zmniejszenie przesyłowych strat ciepła, GJ/rok (%) (88) Zmniejszenie kosztów przesyłu, % 95 EFEKT KOŃ COWY Zmniejszenie ilości wytwarzanego ciepła, GJ/rok Zmniejszenie ilości wytwarzanego ciepła, % 28,5 Zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło, GJ/rok Zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło, % 19,9 Zmniejszenie kosztów zakupu paliwa dla kotłowni, % 57 Zmniejszenie kosztów eksploatacji obietów Politechniki, % 30

42 PCZ PODSUMOWANIE PO PROJEKTU PCZ Po zrealizowaniu zakresu rzeczowego projektu, dzięki racjonalizacji gospodarki ciepłem, osiągnięto następujące efekty: uzyskanie 1724 GJ/rok ciepła do przygotowaia c.w.u. z instalacji koletorów słonecznych, y, zmniejszenie zapotrzebowania na ciepło dla odbiorców i zapotrzebowania własnego źródła ciepła o 20 % oraz zmniejszenie ilości wytwarzanego ciepła o28%; zmniejszenie zużycia energii pierwotnej o 49 %; zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych ponoszonych przez Uczelnię ookoło 30%; zmniejszenie rocznej emisji do atmosfery substancji szkodliwych tj. SO 2,CO,CO 2,NO x przeciętnie o 53% i pyłu o 67%.

43 Теплотехнічні показники реконструкції стін існуючого великопанельного п ятиповерхового житлового будинку типових проектів серії До реконструкції Після реконструкції Термічний опір, м 2о С/Вт Теплові втрати, ГДж/рік Термічний опір, м 2о С/Вт Теплові втрати, ГДж/рік Річна економія, ГДж/рік Річна економія, тис. м 3 прир. газу 0,70 697,8 3,18 162,2 535,6 15,3

44 Розподіл температур у зовнішній огороджуючій конструкції до термореновації будинку К(U)=1.42 Вт/Км 2 R=0.70 Км 2 / Вт Назва шару d, м λ, R, t, Вт/м 2 К м 2 К/ о С Всередині Вт 20 Вапняний тиньк Керамзитобетон 0,015 0,70 0,021 13,51 0,30 0,62 0,484 12,35 Цементний 0,010 0,82 0,012-13,82 розчин Керамічна плитка Зовні 0,015 1,05 0,014-14,81-15,84-18

45 Розподіл температур у зовнішній огороджуючій конструкції після термореновації будинку Назва шару d, м λ, Вт/м 2 К R, м 2 К/ Вт t, о С Всередині 20 Вапняний тиньк Керамзито -бетон 0,015 0,70 0,021 18,57 0,30 0,62 0,484 18,31 Пінополі , , ,50 12,54 стирол Тиньк 0,015 0,82 0,018-17,30 Зовні -17,52-18

46

47 Standard energetyczny budynku Energo Pasywny 0-c.o. 0 energet GJ na rok/m2: 0,8 0,6 0,4 0,4 0,3 0,1 0,06 GJ 0 GJ 100m2: 80GJ 60GJ 40GJ 38GJ 30GJ 10GJ 6GJ 0 GJ Węgiel 4t 3t 2t 2t 1,5t 0,5t 0,3t t 0 t CO2 8t 6t 4t 4t 3t 1 t 0,6 t 0t

48 Struktura zużycia ż energii cieplnej do ogrzania budynku jednorodzinnego spełniającego standardy w sprawie warunków technicznych

49 Ś W I A D E C T W O C H A R A K T E R Y S T Y K I ENERGETYCZNEJ( E E N E (od ) dla budynku mieszkalnego Budynek oceniany: Rodzaj budynku Budynek w zabudowie szeregowej Adres budynku ul. Zakopiańska 86 Rok oddania do użytkowania 1996 Rok budowy instalacji 1996 Powierzchnia użytkowa (A f, m 2 ) 170,0 m2 Cel wykonania świadectwai d t wynajem

50 Obliczeniowe zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną Stwierdzenie dotrzymania wymagań wg WT2008 2) Zapotrzebowanie na energię pierwotną (EP) Zapotrzebowanie na energię końcową ń (EK) Budynek oceniany 88,7 kwh/(m 2 rok) Budynek oceniany 49,0 kwh/(m 2 rok) Budynek wg WT ,7 kwh/(m 2 rok)

51 Zestawienie zrobionych świadectw - powierzchni i kubatur (audytor energetyczny Mgr. Mariusz Wójcikiewicz) L.p Nazwa obiektu Powierzchnia m2 Kubatura m3 Data wykonania 1. Salon samochodowy Mercedesa 725,4 3804, Fabryka w Gostkowie 23313, , Fabryka w Gostkowie - rozbudowa 11294, , Domek w Dąbrowie Górniczej 445, , BARC - osiedle w dzielnicy WAWER - Warszawa 2089, , TOI TOI Gdańsk TESCO Poznań pawilon handlowy A , Pawilon Handlowy Poznań - pawilon C 653, , Dom jednorodzinny - Cholerzyn 178, TESCO Przemyśl 12092, , Dom jednorodzinny - Ściejowicej 60,49 192, Budynek mieszkalno-usługowo-handlowy 856, , Dom jednorodzinny Kryspinów 117,41 352, Dom jednorodzinny Kraków ul. Myśliwiecka 159, Dom-część bliźniaka i W-wa Wawer ul.rogatkowa 3A 371,4 1221, Dom-część bliźniaka W-wa Wawer ul.rogatkowa 3J 366,81 980, Fabryka w Gostkowie po rozbudowie 34608, , Dom jednorodzinny w Częstochowie ul. Podchalańska 381, RAZEM 90909, ,83

52

53

54

55 Współczynniki nakładu nieodnawialnej i energii pierwotnej

56 Współczynniki U

57

58 Koszty utrzymania budynku

59 Wykres sezonowego zapotrzebowania na ciepło (kwh/rok) wybranych budynków mieszkalnych Współczynnik E, kwh/m2 *a Powierzchnia ogrzewana, m 2

60 Miesięczne zużycie energii

61 Wskaźniki energetyczne budynku pasywnego (metoda miesięczna)

62 Budynek jednorodzinny, wolnostojący w Częstochowie o powierzchni zabudowy - 91,90 m 2, kubaturze - 781,66 m 3, powierzchni użytkowej - 272,95 m 2 i powierzchni ogrzewanej m 2. Parametry przegród: U ściany = 0,27 W/m 2. K, U podłogi = 0,33 W/m 2. K, U dachu = 0,25 W/m 2. K, U okna = 1,10 W/m 2. K Obliczeniowe zapotrzebowanie na energię pierwotną i końcową, kwh/(m 2. rok).

63 Budynek ciepły (100 m2, U=0,20, wentylacja grawitacyjna, węgiel) Budynek pasywny (100 m2 U=0 10 wentylacja mechaniczna Budynek pasywny (100 m2, U=0,10, wentylacja mechaniczna, biomasa + kolektory słoneczne)

64 Програма по тепловій санації старих будівель і введення нових нормативів на нове будівництво в Швеції (кількість населення 9 млн. чол.) ) дозволило зекономити 20 млрд. доларів уперіодз1978 по 1988 рр. Загальна потреба житлово-комунального сектора України в енергії палива на теплопостачання оцінюється приблизно в 2200 млн. ГДж на рік. При масовому впровадженні енергоощадних технологій у реконструкцію старої забудови в Україні річну витрату паливно-енергетичних ресурсів у будівлях можна зменшити більше, ніж на третину або понад 800 млн ГДж що еквівалентно 20

65 В Україні за рахунок енергозбереження до 2020 року можна досягти: економії енергоносіїв загальним обсягом 470 млн. ту.п. це відповідає зменшенню витрат на їх імпорт близько 38 млрд. дол. чиста економія (з врахуванням витрат на енергозбереження) ) може скласти близько 15 млрд. дол. зниження енергоємності ВВП більш ніж у 4,8 рази

66 Початок промислової революції Винахід парової машини (початок ХХ ст) Художник Ян Матейко (Львівська і політехніка) і )

67 ДЯКУЮ ЗА УВАГУ!