CHARAKTERYSTYKA ZUŻYCIA ENERGII ELEKTRYCZNEJ W GOSPODARSTWACH DOMOWYCH

Transkrypt

1 Mrek KOTT Politechnik Wrocłwsk CHARAKTERYSTYKA ZUŻYCIA ENERGII ELEKTRYCZNEJ W GOSPODARSTWACH DOMOWYCH Efektywność energetyczn orz gospodrstwo domowe są corz częściej ze sobą zestwinymi pojęcimi. Efektywność energetyczn dotyczy szeroko rozuminej polityki energetyczno-klimtycznej, jk również stnowi istotny czynnik wpływjący n wysokość kosztów produkcji przedsiębiorstw ( tym smym n ich zyski) orz wpływ n rozwój społeczno-gospodrczy. Sektor gospodrstw domowych chrkteryzuje się dynmicznym wzrostem zużyci energii (od początku XXI wieku zużycie energii w Polsce w tym sektorze gospodrki nrodowej wzrosło o ok. 25%). Ztem poprw efektywności w sektorze gospodrstw domowych jest jednym z istotnych elementów budujących konkurencyjną, niskoemisyjną gospodrkę. W osttnich ltch Komisj Europejsk zwrócił szczególną uwgę n poprwę efektywności w sektorze gospodrstw domowych i poczynił w tym kierunku wiele wysiłków, tj.: promownie oszczędnego oświetleni, dopłty do przydomowych mikro-instlcji OZE, wymóg etykietowni energetycznego urządzeń AGD orz szeroko rozumin liberlizcj rynku energii elektrycznej. W refercie zprezentowno dne dotyczące zużyci energii elektrycznej przez sektor gospodrstw domowych w Polsce orz w wybrnych krjch UE. Określono główne czynniki wpływjące n krjowy wskźnik zużyci energii w bdnym sektorze z pomocą modelowni ekonometrycznego. 1. Zużycie energii elektrycznej przez gospodrstw domowe w Polsce i wybrnych krjch europejskich Gospodrkę nrodową możn podzielić n nstępujące sektory: przemysłowy, trnsportowy, rolniczy, usług orz gospodrstw domowych. Skuteczn dziłlność polityczno-gospodrcz powinn opierć się n zdobywniu informcji o tych sektorch. Zdobyte dne, efektywnie wykorzystne w procesie prognozowni i symulcji, mogą przyczynić się do tworzeni odpowiednich regulcji prwnych. Kluczowe ztem jest oprcownie, nstępnie wdrożenie zrównowżonej polityki energetycznej, któr jest jednym z njwżniejszych zdń stwinych przed pństwem. Do celów porównwczych zestwiono dne dotyczące Polski orz wybrnych krjów UE, tkich jk:

2 74 M. Kott Niemcy krj o podobnych wrunkch klimtycznych i wysokorozwiniętej gospodrce, Czechy i Słowcj pństw sąsidujące o porównywlnych uwrunkownich gospodrczo-ekonomicznych, Hiszpni, którą możn porównć do Polski pod względem liczby mieszkńców, Irlndi o podobnej liczbie osób tworzących gospodrstwo domowe, Szwecj o zbliżonym zużyciu energii elektrycznej do Polski i o zncznie ostrzejszym klimcie. W tbeli 1 zestwiono podstwowe informcje o ww. pństwch. Krj Populcj Podstwowe informcje o pństwch [1, 3] Liczb gospodrstw domowych Tbel 1 Finlne zużycie energii elektrycznej mln % mln % TWh % EU 506,1 100,00% 211,2 100,00% 2706,3 100,00% Szwecj 9,5 1,89% 4,7 2,24% 122,2 4,52% Słowcj 5,4 1,07% 1,8 0,86% 24,2 0,89% Hiszpni 47,3 9,34% 18,1 8,55% 227,4 8,40% Irlndi 4,6 0,91% 1,6 0,79% 24,1 0,89% Niemcy 80,4 15,89% 40,7 19,25% 512,8 18,95% Czechy 10,5 2,08% 4,7 2,21% 56,2 2,08% Polsk 38,5 7,61% 14,6 6,93% 125,9 4,65% W 2014 roku w Polsce zużycie finlne energii elektrycznej wyniosło niespełn 126 TWh, co stnowiło 4,65% ogółu zużywnej energii elektrycznej w krjch UE. Dl porównni sektor gospodrstw domowych w Niemczech w tym smym okresie potrzebowł 129 TWh energii elektrycznej. Krjowe finlne zużycie w sektorze gospodrstw domowych wyniosło 28 TWh (3,6% udziłu w zużyci energii w tym sektorze w UE). Przytoczone dne wskzują n fkt, że krjowy profil zużyci energii elektrycznej uwzględnijący sektorowy podził gospodrki nrodowej różni się zncząco od typowego profilu krjów UE. Njwiększe różnice możn zuwżyć w sektorch usług i gospodrstwch domowych (rys. 1.). W Polsce gospodrstw domowe finlnie zużywją 22,3% energii elektrycznej, podczs gdy średni unijn jest wyższ i wynosi 29%. Odwrotnie prezentuje się sytucj w sektorze usług. Procentowe zużycie energii elektrycznej w tym sektorze w Polsce jest o 6% wyższe niż w krjch UE. Wrto również zuwżyć, że sektor trnsportowy n swoje potrzeby zużyw jedynie 0,4% energii elektrycznej. Świdczyć to może o stosunkowo niewielkim znczeniu trnsportu szynowego w Polsce.

3 Chrkterystyk zużyci energii elektrycznej w gospodrstwch domowych 75 UE Szwecj Słowcj Hiszpni Irlndi Niemcy Czechy Polsk 2,3% 36,9% 29,8% 2,1% 41,5% 25,2% 2,4% 50,6% 25,4% 1,8% 31,5% 30,9% 0,1% 38,9% 26,7% 2,3% 44,6% 25,6% 2,8% 40,9% 26,1% 0,4% 38,2% 35,9% 1,7% 29,0% 0,3% 1,0% 30,1% 1,2% 20,4% 2,3% 31,1% 2,4% 2,3% 31,9% 1,0% 25,3% 1,2% 1,3% 25,1% 3,7% 1,2% 22,3% 2,0% 0% 20% 40% 60% 80% 100% Przemysł Trnsport Usługi Gospodrstw domowe Rolnictwo Pozostłe Rys. 1. Finlne zużycie energii elektrycznej w sektorch gospodrczych [4] W 2014 roku energi elektryczn stnowił 12,44% z cłości zużytej energii w gospodrstwch domowych. Wrtość t jest o połowę mniejsz od średniej unijnej, któr wynosi 24,5%. Dominującym nośnikiem energii w Polsce jest węgiel kmienny, który zspokj 31% zpotrzebowni n energię. Drugim, pod względem wżności nośnikiem jest ciepło sieciowe. Udził w zużyciu energii w gospodrstwch domowych ciepł sieciowego systemtycznie od lt 90 XX wieku spd, le i tk jest 3-krotnie wyższy od średniej krjów unijnych. Kolejnymi nośnikmi energii, w hierrchii wżności, są gz orz drewno chrkteryzujące się odpowiednio 17% i 14% udziłem w strukturze zużyci energii w sektorze gospodrstw domowych. Udził produktów nftowych w Polsce jest niewielki i wynosi nieco pond 3%. Finlne zużycie nośników energii elektrycznej dl Polski n tle średniej krjów UE zostło przedstwione n rysunku 2. W Polsce w 2014 roku było 14,6 mln gospodrstw domowych i stnowiły one niespełn 7% gospodrstw domowych w UE. Pond 50% z nich chrkteryzowło się powierzchnią nie przekrczjącą 60 m 2 i kubturą do 200 m 3, którą zmieszkiwły njczęściej 2-3 osoby (średni 2,8 osoby n gospodrstwo

4 76 M. Kott domowe). Średni wielkość gospodrstw domowego w UE to 94 m 2, średni liczb mieszkńców to 2,3 osoby. W ciągu osttniego dziesięcioleci w Polsce jest zuwżlny systemtyczny spdek średniej liczby osób w gospodrstwie domowym przy jednoczesnym powiększniu się powierzchni tych gospodrstw. 100% 6,67% 19,97% 11,73% 12,44% 22,75% 24,63% 10,77% 80% 13,04% 14,26% 9,09% 10,25% 9,20% 14,10% 27,39% 60% 7,37% 24,51% 21,96% 7,49% 40% 33,40% 16,57% 38,68% 17,44% 17,26% 37,43% 1,32% 5,42% 3,26% 20% 21,67% 37,28% 27,87% 30,83% 18,04% 13,15% 6,67% 2,90% 3,20% 0% UE POLSKA Wegiel Produkty nftowe Gz Ciepło sieciowe Drewno Energi elektryczn Rys. 2. Finlne zużycie nośników energii w sektorze gospodrstw gospodrczych Chrkterystyk gospodrstw domowych, z punktu widzeni zużyci energii elektrycznej, zostł przygotown w oprciu o wytyczne opisne w dokumencie opublikownym przez Eurostt - Mnul for sttistics on energy consumption in household. Odbiorniki energii elektrycznej zgodnie z tą publikcją zostły podzielone n 6 grup: urządzeni do ogrzewni pomieszczeń, urządzeni do podgrzewni wody, urządzeni do gotowni posiłków, urządzeni do chłodzeni pomieszczeń, oświetlenie, sprzęt AGD i RTV, pozostłe, nie wymienione w innych grupch. Udził procentowy wymienionych grup odbiorników zostł przedstwiony w tbeli 2. Porównując Polskę do średniej krjów UE możn zuwżyć znczące różnice w procentowym udzile grupy urządzeń elektrycznych służących do ogrzewni pomieszczeń. W Polsce wskźnik ten wynosi ok. 8% ntomist dl średniej krjów europejskich wynosi 20%. Wrtość tego wskźnik potwierdz fkt, że w Polsce w dlszym ciągu węgiel jest podstwowym nośnikiem energetycznym służącym do produkcji ciepł dl gospodrstw domowych (rys. 2 i tb. 2). Grupą urządzeń, które zużywją njwięcej energii elektrycznej w gospodrstwie domowym w Polsce są sprzęt AGD i RTV. Udził tych urządzeń w zużyciu energii elektrycznej w Polsce wynosi 66%, w UE to ok. 50%. Jedną z przyczyn wysokiej wrtości tego wskźnik w Polsce jest stosunkowo duży udził urządzeń o niższych klsch energetycznych [5].

5 Chrkterystyk zużyci energii elektrycznej w gospodrstwch domowych 77 Tbel 2 Zużycie energii elektrycznej w sektorze gospodrstw domowych według odbiorników [2, 3] Krj Zużycie energii TWh Procentowe zużycie energii elektrycznej w gospodrstwie domowym Ogrzewnie Przygotownie wody Gotownie posiłków Sprzęt AGD Oświetlenie Chłodzenie pomieszczeń EU 785,1 20,3% 10,8% 10,1% 49,2% 9,7% - Szwecj 36,8,5 32,6% 4,0% 3,9% 50,2% 9,3% - Słowcj 4,9 9,0% 5,2% 1,2% 77,2% 7,4% - Hiszpni 70,7 23,2% 12,3% 3,2% 48,1% 10,8% 2,3% Irlndi 7,7 14,3% 21,6% 12,9% 44,0% 7,2% - Niemcy 129,6 6,4% 13,9% 16,6% 53,8% 9,3% - Czechy 14,1 17,6% 20,2% 19,7% 37,2% 5,2% - Polsk 28,1 8,0% 8,0% 11,0% 66,0% 7,0% - Etykietownie odbiorników energii elektrycznej jest niezmiernie istotne z punktu widzeni poprwy efektywności energetycznej gospodrstw domowych. Informcje dostępne n etykietch dostrczją konsumentom rzetelnych orz czytelnych informcji o nbywnych przez nich produktch AGD orz źródłch świtł. N podstwie etykiet energetycznych wybrnych urządzeń AGD orz dnych empirycznych sporządzono wykres rocznego zpotrzebowni n energię elektryczną przez średniej wielkości gospodrstwo domowe (rys. 3). Z wykonnych obliczeń wynik, że przechowywnie żywności stnowi niespełn 30% zużytej energii elektrycznej w gospodrstwie domowym. N prnie i suszenie ubrń zużyw się 28% energii elektrycznej dostrczonej w ciągu roku. Kolejne urządzeni AGD to zmywrk (12%) i odbiorniki RTV (7%). Ogółem suszrk do ubrń zmrżrk lodówk zmywrk Prlk Odbiorniki RTV [kwh/rok] Rys. 3. Roczne zpotrzebownie n energię elektryczną [1, 2, 3, 4]

6 78 M. Kott Od początku trnsformcji lt 90 w Polsce, pomimo kilku globlnych przestojów i kryzysów ekonomicznych, widoczny jest stły rozwój społecznogospodrczy. Wpływ on wrz z postępem technicznym n zużycie energii elektrycznej w sektorze gospodrstw domowych. W ciągu osttnich 25 lt wykorzystnie energii elektrycznej zwiększyło się w tym sektorze o jedną czwrtą, jednk wskźnik ten pozostje wciąż n jednym z njniższych poziomów spośród krjów Wspólnoty Europejskiej. N tej podstwie możn wnioskowć, że ilość zużywnej energii w gospodrstwch domowych w Polsce będzie w ciągu njbliższych lt systemtycznie wzrstć. Istotne jest więc określenie głównych czynników wpływjących n zużycie energii w tym sektorze. 2. Modelownie ekonometryczne zużyci energii elektrycznej w sektorze gospodrstw domowych Modelownie zużyci energii elektrycznej w sektorze gospodrstw jest procesem wielopłszczyznowym i złożonym. Jednym ze sposobów n określenie głównych czynników wpływjących n zużycie energii w sektorze gospodrstw domowych jest zstosownie modelowni ekonometrycznego. Zmienną objśniną w tkim modelu jest wskźnik zużyci energii elektrycznej w bdnym sektorze. Czynniki wpływjące n ten wskźnik zostły podzielone n trzy grupy: czynniki energetyczno-techniczne, czynniki finnsowo-ekonomiczne orz czynniki społeczne. Wybrne czynniki zostły zprezentowne w pierwszej części refertu. W modelowniu ekonometrycznym czynniki powinny spełnić kryteri merytoryczne: ujmowć njistotniejsze włsności nlizownych zjwisk, być precyzyjnie zdefiniowne, umożliwić wzjemną kontrolę poprzez znjomość związków sttystycznych i merytorycznych występujących między nimi orz chrkteryzowć się zgodnością proporcji między liczbą zmiennych reprezentujących dny spekt zjwisk ich znczeniem merytorycznym. Czynniki spełnijące wyżej wymienione kryteri mogą pełnić rolę zmiennych objśnijących w modelu ekonometrycznym. Liniowy model ekonometryczny z wielom zmiennymi objśnijącymi m postć: K k X k Y 0 (1) k 1 gdzie: Y zmienn objśnin, X k k -t zmienn objśnijąc dl k = 1, 2 K, 0, k prmetry strukturlne modelu dl k = 1, 2 K, ε skłdnik losowy. Do wyznczeni poszczególnych prmetrów modelu ekonometrycznego posłużono się klsyczną metodą njmniejszych kwdrtów. Kolejne kroki w nlizie ekonometrycznej zostły przedstwione n rysunku 4.

7 Chrkterystyk zużyci energii elektrycznej w gospodrstwch domowych 79 Do weryfikcji modelu ekonometrycznego wykorzystno szereg testów sttystycznych, które umożliwi oprogrmownie GRETL. Dignostyk poległ n: ocenie współczynnik zmienności, ocenie istotności prmetrów strukturlnych (test t-student, test F-Snedecor), ocenie stopni dopsowni modelu (czynnik determinujący R2), ocenie normlności rozkłdu (test Jrque - Bery), ocenie liniowości postci nlitycznej modelu (test White) orz ocenie współliniowości zmiennych objśninych. Model ekonometryczy - czynniki energetyczno-techniczne, - czynniki finnsowo-ekonomiczne, - czynniki społeczne Estymcj Weryfikcj modelu (dignostyk) NIE Czy model jest odpowiedni? TAK Weryfikcj hipotez modelu Wykorzystnie modelu do prognozowni i symulcji Rys. 4. Schemt nlizy ekonometrycznej Prmetry strukturlne skonstruownego modelu ekonometrycznego zostły zprezentowne w tbeli 3. Grupą czynników mjących njwiększy wpływ n wskźnik zużyci energii elektrycznej są czynniki finnsowoekonomiczne. Model uzupełni zmienn objśnijąc o chrkterze energetyczno-technicznym jką jest procentowy wskźnik wyposżeni gospodrstw w zmywrki do nczyń. Dl nlizownego okresu czsowego (lt ) zmienne o chrkterze społecznym nie miły istotnego wpływu n zmienną objśniną.

8 Zużycie energi elektrycznej [GWh] 80 M. Kott Tbel 3 Prmetry strukturlne modelu zużyci energii elektrycznej w sektorze gospodrstw domowych Prmetr Wrtość Opis Grup czynników Jednostk ,8 stł , , , , ,9 Przeciętne miesięczne wydtki n 1 osobę n nośniki energii Przeciętne miesięczne wydtki n 1 osobę n wyposżenie gosp. domowego Udził wydtków n użytkownie mieszkni i nośniki energii w wydtkch ogółem Cen energi elektryczn dl gospodrstw domowych (tryf G-11) Wyposżenie gospodrstw domowych w zmywrki do nczyń finnsowoekonomiczne finnsowoekonomiczne finnsowoekonomiczne finnsowoekonomiczne energetycznotechniczne zł zł % zł/kwh % ogółu gospodrstw domowych N rysunku 5 zestwiono dne sttystyczne zużyci energii elektrycznej przez gospodrstw domowe [1] orz wyniki uzyskne z pomocą modelu ekonometrycznego. Współczynnik determincji R 2 dl prezentownego modelu wyniósł 0, Model Dne rzeczywiste Rys. 5. Zużycie energii elektrycznej w sektorze gospodrstw domowych Rok 3. Podsumownie Zprezentown nliz porównwcz krjowego sektor gospodrstw domowych n tle wybrnych krjów UE w kontekście polityki klimtycznoenergetycznej wykzł, że ndl istnieją różnice pomiędzy Polską, wysokorozwiniętymi krjmi Europy Zchodniej (Niemcy, Szwecj, Hiszpni). Njwiększe różnice dotyczą mixu zużywnych nośników energii, smego sposobu jej użytkowni orz jkości urządzeń elektrycznych.

9 Chrkterystyk zużyci energii elektrycznej w gospodrstwch domowych 81 N podstwie przedstwionego modelu ekonometrycznego możn ntomist wywnioskowć, iż n zużycie energii elektrycznej przez sektor gospodrstw domowych w Polsce mją głównie wpływ czynniki o chrkterze finnsowo-ekonomicznym. W njbliższych ltch w krjowych gospodrstwch domowych nleży spodziewć się dlszego wzrostu liczby urządzeń elektrycznych [5]. Aby wrz ze wzrostem liczby, głównie młych urządzeń elektrycznych, nie wzrstło zncząco zużycie energii nleży zstosowć szereg nrzędzi wpływjących n poprwę efektywności energetycznej w tym dzile gospodrki, tj.: powszechny i szeroki dostęp do informcji o etykietch energetycznych sprzętu oświetleniowego, AGD i RTV, relizowny m.in. z pomocą medilnych kmpnii informcyjnych orz serwisów internetowych, wdrożenie systemu powszechnej edukcji skłdjącej się ze szkoleń wpływjących n wzrost świdomości społecznej związnej z rcjonlnym użytkowniem energii w sektorze gospodrstw domowych, wprowdzenie systemu szkoleń zwodowych (dl instltorów i sprzedwców) podnoszących kwlifikcje i umiejętności w dordzniu, doborze i wykorzystniu energooszczędnych technologii przeznczonych dl odbiorców indywidulnych, wprowdzenie szeregu uregulowń prwnych ukierunkownych n promocję efektywnego wykorzystni energii przez użytkowników końcowym ze szczególnym uwzględnieniem odbiorców indywidulnych, stworzenie kompleksowego systemu dofinnsowni środkmi publicznymi przedsięwzięć dotyczących potencjłu efektywnego wykorzystni energii i zstosowni odnwilnych źródeł energii w budynkch wielo i jednorodzinnych; relne umożliwienie gospodrstwom domowym pełnego uczestnictw w rynku energii elektrycznej (stnie się prosumentem). Litertur [1] Bnk Dnych Loklnych. ( ). [2] Dte bse Odyssee-Mure. ( ). [3] Eurostt: Dte bse (nrg10_), ( ). [4] Eurostt: Energy blnce sheets. Luxembourg, Publictions Office of the Europen Union, ( ). [5] Główny Urząd Sttystyczny: Zużycie energii w gospodrstwch domowych w 2012 roku. Wrszw, [6] Komisj Europejsk: Energy Union Pckge. Bruksel, ( ).