Paliwa i

przetwarzanie energii

dr inż. Robert Wróblewski

Wykład pierwszy

Paliwa i przetwarzanie energii

• Wykład 45h (3h/tydzie

ń

)

– 15 h dr in

ż

. Krzysztof Marszałkiewicz

(/pon. 13:30)

– 30 h dr in

ż

. Robert Wróblewski

(czw. 11:45)

• Laboratorium

– 30 h (2h/tydzie

ń

)

• dr in

ż

. Robert Wróblewski (czw. 13:30)

• mgr in

ż

. Bartosz Ceran (czw. 8:00)

Paliwa i przetwarzanie energii

Zaliczenie

• Laboratorium

– wg wymaga

ń

prowadz

ą

cego

• Wykład

– zaliczone pozytywnie laboratorium

– egzamin 21 czerwca 2010r.

(wspólny dla obu prowadz

ą

cych)

Skąd mamy mleko?

Z kartonu?

A może jednak są potrzebne…?

Skąd mamy mleko?

Skąd mamy mleko?

Skąd mamy „prąd”?

Z gniazdka?

A może jednak jest potrzebne…?

Struktura produkcji energii elektrycznej

na Świecie w 2005r

w

ę

giel; 40%

gaz; 19%

energia

j

ą

drowa;

16%

energia

wody; 16%

ropa

naftowa; 7%

inne

ź

ródła

odnawialne;

2%

Struktura produkcji energii elektrycznej

w UE 2005r

inne; 1,4%

ropa

naftowa;

6,2%

OZE; 12,8%

gaz; 18,0%

w

ę

giel;

29,7%

energia

j

ą

drowa;

31,9%

Struktura produkcji energii elektrycznej

w UE 2005r

Struktura produkcji energii elektrycznej

w Polsce 2005r

w

ę

giel

kamienny;

59,6%

w

ę

giel

brunatny;

35,8%

OZE; 2,4%

gaz; 2,2%

w

ę

giel : 59,6+35,8=95,4%

Struktura produkcji energii elektrycznej

w Polsce 2005r

35,850 GW

15,697 GW
9,216 GW
4,556 GW
872 MW
2 263 MW
307 MW
118 MW

Moc zainstalowana
w tym:
•Elektrownie zawodowe na w

ę

giel kamienny

•Elektrownie zawodowe na w

ę

giel brunatny

•Elektrociepłownie na w

ę

giel

•Elektrociepłownie gazowe
•Elektrownie wodne
•Elektrownie wiatrowe
•Elektrownie biogazowe i na biomas

ę

Wielko

ść

Parametr

Struktura produkcji energii elektrycznej w Polsce

100,5

154 890

102,9

154 170

149 847

Krajowe zu

ż

ycie energii

3

97,9

8 044

99,2

8 216

8 280

Elektrownie
przemysłowe

1.3

152,5

680

-

446

70

El Wiatrowe i inne
odnawialne

1.2

102,0

3 987

96,6

3 908

4 046

gazowe

1.1.2.3
.

105,2

53 798

95,6

51 142

53 518

na w

ę

glu brunatnym

1.1.2.2
.

92,9

86 549

101,1

93 133

92 111

na w

ę

glu kamiennym

1.1.2.1

97,4

144 334

99,0

148 184

149 676

elektrownie zawodowe
cieplne w tym:

1.1.2

93,8

2 516

95,0

2 682

2 822

elektrownie. zawodowe
wodne

1.1.1

97,3

146 850

98,9

150 866

152 498

Elektrownie zawodowe
w tym:

1.1

97,5

155 574

99,2

159 528

160 847

Produkcja energii
elektrycznej ogółem

1

%

GWh

%

GWh

GWh

2008/2007

2008

2007/200

6

2007

2006

Minimalne i maksymalne krajowe zapotrzebowanie na moc

pi

ą

tek

niedziela

Produkcja energii elektrycznej w elektrowniach krajowych, w poszczególnych

miesiącach 2007 i 2008

Perspektywy wydobycia węgla brunatnego

w Polsce

Ś

wiatowe rezerwy nieodnawialnych surowców energetycznych –

stan na koniec 2005 r.

Survey of Energy Resources. WEC 2007

35

60

2 866

173 000

Gaz ziemny, mld m3

41

70

2 511

177 000

Ropa naft. mln ton

115

209

905

189 100

Węgiel brun. mln ton

105

188

3 990

751 100

Węgiel kamienny, mln

ton

Realny

wg 2005

Lat wykorzystania

R/P

Produkcja w

2005

(P)

Rezerwy

(R)

Surowiec energetyczny

Krajowe zasoby surowców energetycznych,

produkcja i wykorzystanie

12,9

5,8

75,4

Gaz ziemny, mld

m3

20,7

1,78

20,7

Ropa naft. mln ton

61,6

61,6

13 724

Węgiel brun. mln

ton

79

98

15 291

(43 300)*

Węgiel kamienny,

mln ton

Wykorzystanie

krajowe ‘05

Produkcja

krajowa ‘05

Zasoby

krajowe ‘05

Surowiec

energetyczny

*Zasoby przemysłowe, w nawiasie podano zasoby bilansowe

Rozkład zanieczyszczeń w Europie

Sejm RP, 27.08.2007

Zużycie energii elektrycznej na mieszkańca

Wartości częstotliwości i napięcia w

sieciach nn

Globalna struktura produkcji energii

elektrycznej na Świecie

pozostałe;

1,0%

elektrownie

atomowe;

11,0%

elektrownie

wodne; 21,3%

elektrownie

cieplne; 66,7%

Struktura wytwarzania energii elektrycznej w wybranych

krajach Unii Europejskiej.

Struktura procentowa mocy zainstalowanej

w KSE stan na 31 12 2008

Struktura procentowa mocy osiągalnej w

KSE stan na 31 12 2008 r

Dynamika wzrostu mocy zainstalowanej w

KSE w latach 1960 - 2008

Produkcja energii elektrycznej w latach

1950 - 2008.

Procentowy udział w krajowej produkcji energii elektrycznej

poszczególnych grup elektrowni według rodzajów paliw w 2008 r

Schemat sieci przesyłowej

Schemat sieci przesyłowej – legenda

Elektrownie w Polsce

Elektrownie wodne

Elektrownie wodne

Elektrownie wiatrowe

Elektrownie wiatrowe

Elektrownie wiatrowe

ENERGIA WIATRU

Linie prękości wiatru w Polsce,

średnie prędkości roczne w [m/s] na

wysokości 30 m, wg IMGW

0

500

1000

1500

2000

2500

stycze

ń

2008

P

[

k

W

]

0

500

1000

1500

2000

2500

czerwiec 2008

P

[

k

W

]

3

w

2

1

P

⋅⋅⋅⋅

ρρρρ

⋅⋅⋅⋅

====

BIOMASA

Tworzenie si

ę

biomasy, obieg C-CO

2

-C

Celuloza

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

G

ę

sto

ść

energetyczna ró

ż

nych paliw, biomasy i odpadów.

1

olej opałowy

2

w

ę

giel kamienny (energetyczny)

3

w

ę

giel brunatny

4

torf

5

zr

ę

bki

6

wióry

7

trociny

8

kora

9

pelety

10 słoma

11 brykiety ze słomy
12 ziarno ro

ś

lin zbo

ż

owych

13 m

ą

czki mi

ę

sno-kostne

14 miejskie odpady stałe (MSW)
15 paliwo z odpadów (RDF)
16 papierowe odpady
17 odwodnione osady

ś

ciekowe

18 wysuszone osady

ś

ciekowe

19 rozdrobnione odpady gumowe (TDF)
20 rozdrobnione tworzywa sztuczne

[MJ/m

3

]

g

ę

sto

ść

energetyczna

Niewątpliwie

zasoby

nieodnawialnych

ź

ródeł są

ograniczone i

kiedyś się

wyczerpią. Po

2030 roku

zacznie obniżać

się produkcja

energii z tych

ź

ródeł

Zasoby nieodnawialnych źródeł energii

ZASOBY ENERGII

Naturalnym sposobem koncentracji energii słonecznej jest zachodzący
w roślinach proces przemiany w energię wewnętrzną substancji.
Procesowi temu zawdzięczamy wszelkie zasoby paliwowe na Ziemi.
Energia słoneczna jest także źródłem innych postaci energii na Ziemi,
jak energia wód, wiatrów, itd.

Do praktycznego wykorzystania nadaje się tylko część zasobów
energetycznych; nazywa się je zwykle zasobami netto, zasoby całkowite
nazywa się zasobami brutto.
Z olbrzymich i ciągle odnawianych (np. w postaci promieniowania
słonecznego) zasobów energetycznych przyrody wykorzystuje się
zaledwie około 0,003 %. W największym stopniu eksploatowane są
dzisiaj złoża paliw stałych, ciekłych i gazowych oraz zasoby energii
wód, to jest źródła, których zasoby stanowią zaledwie niewielki procent
wszystkich zasobów energetycznych na Ziemi.

ZASOBY ENERGII

Ze spalania paliwa uzyskuje się obecnie około 95 % energii
wytwarzanej na świecie. Wytwarzane przy tym ciepło jest zużywane
głównie (w około 96 %) do wytwarzania energii elektrycznej (poprzez
stadium energii mechanicznej). Pozostała część ciepła zużywana jest do
ogrzewania.

Energię występującą w przyrodzie przetwarza się głównie na energię
mechaniczną (napęd maszyn), cieplną (ogrzewanie) i elektryczną,
przetwarzaną następnie na inne rodzaje energii (do ogrzewania,
oświetlenia, transportu i łączności, procesów elektrochemicznych,
sterowania itp).

Światowe zasoby energii pierwotnej, wg oceny WEC (World Energy

Council)

Rozmieszczenie światowych zasobów energii pierwotnej

pewnych do wykorzystania, wg WEC

Energia elektryczna – łatwość przesyłu na duże odległości oraz łatwość przemiany
w inne postacie energii. Szczególnie wygodna w użyciu.

Równowa

ż

niki energii elektrycznej

Lp.

Ź

ródło energii

Ilo

ść

postaci energii

równowa

ż

na pracy

1 kWh

Uwagi

1 w

ę

giel kamienny

0,5 kg

warto

ść

opałowa 17 MJ/kg

2 ropa naftowa

0,2 kg

warto

ść

opałowa 42 MJ/kg

3 torf

0,8 kg

warto

ść

opałowa 10 MJ/kg

4 gaz ziemny

0,1 m

3

warto

ść

opałowa 42 MJ/Nm

3

5 wiatr

27000 m

3

powietrza

pr

ę

dko

ść

15 m/s

6 promieniowanie słoneczne

0,15 m

2

powierzchni

w ci

ą

gu dnia

strefa tropikalna

7 woda

367m

3

z wysoko

ś

ci 1m

8 praca ludzka

2 dni robocze

9 praca zwierz

ę

ca

1/2 dnia roboczego

jednostkowe zu

ż

ycie ciepła 8,4 MJ/kWh

ŚWIATOWE ZAPOTRZEBOWANIE

NA ENERGIĘ PIERWOTNĄ

Światowe zapotrzebowanie

na energię pierwotną w latach 1900 - 2020,

wg statystyki i prognozy WEC:

Procentowe udziały nośników energii

pierwotnej w pokrywaniu

zapotrzebowania światowego w latach

1960 - 2020,

wg statystyki i prognozy WEC

1 - węgiel, 2 - ropa naftowa, 3 - gaz

ziemny, 4 - energia odnawialna, 5 -

energia jądrowa, 6 i 7 - łącznie w

wariancie maksymalnym i minimalnym

Produkcja energii elektrycznej na jednego mieszkańca

w latach 1960 - 2020, wg statystyki i prognozy WEC

... W POLSCE

Zasoby energii pierwotnej w Polsce, wg oceny WEC

Zapotrzebowanie na energię pierwotną w Polsce

w latach 1960 - 2010, wg statystyki CIE (Centrum

Informatyki Energetyki)

1 — węgiel, 2 — ropa naftowa, 3 — gaz ziemny,
4 — ogó

ł

em.

Procentowe udzia

ł

y nośników energii pierwotnej

w pokrywaniu zapotrzebowania krajowego w

Polsce w latach 1960 - 2010,

wg statystyki CIE

1 — węgiel, 2 — ropa naftowa, 3 — gaz ziemny.

Dziękuję