Systemowe spojrzenie na energetykę. Przedmiot polityki energetycznej

Transkrypt

1 Systemowe spojrzenie na energetykę. Przedmiot polityki energetycznej Autor: Halina Rechul (Nafta & Gaz Biznes marzec 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. Istnieje wzajemna zależność gospodarki od energetyki i energetyki od kierunków rozwoju gospodarczego. Chodzi tu 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. Infrastruktura energetyczna W skład infrastruktury energetycznej wchodzą urządzenia i instytucje energetyki, 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 wytwarzają tzw. szlachetne lub doskonałe formy energii, wyróżniające 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

2 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. Podejście systemowe 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. 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. System energetyczny jest systemem sztucznym, skonstruowanym przez człowieka na podstawie mechaniki i cybernetyki. Sformułowany w ten sposób system energetyczny [10] stanowi swego rodzaju model określający w sposób całościowy problematykę badań systemowych danego fragmentu rzeczywistości gospodarczej. Od Wejścia do Wyjścia W analizie zagadnień związanych z produkcją i użytkowaniem energii ważne i konieczne jest ujęcie technologiczne systemu. Według Durlika [11] w działaniu każdego systemu produkcyjnego (w tym energetycznego) można wyróżnić następujące najważniejsze części składowe: wejście, proces wewnątrz systemowego 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

3 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. Całokształt rzeczy Ujęcie technologiczne systemu energetycznego okazuje się niewystarczające przy badaniu szerokiego spektrum zagadnień, związanego, na przykład 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.[12] 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. 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. 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

4 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. Nadsystem społeczno-gospodarczy 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. 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:[13] 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 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. W zależności od przyjmowanych kryteriów wyróżnień, na przykład 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 można dostrzec kilka podporządkowanych hierarchicznie poziomów takich, jak:

5 system energetyczny kraju, system energetyczny regionu (województwa), system energetyczny miasta (gminy), system energetyczny dzielnicy czy przedsiębiorstwa odbiorniki energii. System otwarty 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. 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. Różne rodzaje nośników 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

6 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. 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. Wnioski 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. Literatura: [10] 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 sygnałowo. Do systemu jest doprowadzona energia przetwarzana przez system na energię użyteczną, zgodnie z przeznaczeniem systemu. Pomiędzy systemem energetycznym, a otoczeniem mogą istnieć oddziaływania fizyczne i sygnałowe. [11] I. Durlik: Inżynieria zarządzania. Strategia i projektowanie systemów produkcyjnych. Agencja Wydawnicza Placet, Warszawa 2000, s. 33 i dalsze. [12] Zob. J. F. Hake, M. Kleemann, W. Kuckshinrichs: Modelling of Energy-Related Emissions on National and Global Level. An Overviev of Selected Approaches. In: Advanced in Systems Analysis: Modelling Energy Related Emissions o National and Global Level, Konferenzen Des Forschungszentrums Jülich, Band 15. Forschungszentrums Jülich GmbH [13] Zob. A. Ziębik, J. Szargut: Podstawy gospodarki energetycznej, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1997, s. 36