Ogólne wiadomości o energetyce i

systemie elektroenergetycznym

Energia występuje w przyrodzie w postaci
energii pierwotnej.
Energia użytkowana przez człowieka ma na
ogół postać inną niż energia pierwotna i
zależy od rodzaju wykorzystywanych
odbiorników.
Energetyka ma za zadanie przetworzenie
energii zasobów energetycznych do postaci
wymaganej przez odbiorcę i przesłanie tej
energii do odbiorcy.

Schemat przemian energii

Surowce

energetyczne

Urządzenia

przetwórcze

Surowce wtórne

Nośniki energii

Odbiorniki

Energia użytkowa

Energia pierwotna

Surowce

energetyczne

nieodnawialne

(paliwa pierwotne)

odnawialne

węgiel kamienny
węgiel brunatny

ropa naftowa

gaz ziemny

cieki wodne

energia słoneczna

energia wiatrowa

energia

geotermiczna

energia

maremotoryczna

Energia pierwotna

Energia nieodnawialna czyli energia paliw
oceniana jest w energetycy w

zasobach

i

rezerwach

.

Rezerwy

– to ilości paliwa, prawdopodobne do

pozyskania bez znaczących zmian w technice i
kosztach ich wydobycia – złoża rozeznane.

Zasoby

– to paliwo w złożach trudniejszych do

wydobycia, nie spełniających wyżej
wymienionych warunków.

Światowe zasoby i rezerwy paliw

kopalnych

Rezerwy

[EJ]

Zasoby [EJ]

węgiel

20000

300000

węglowodor

y (ropa –

60%, gaz –

40%)

11000

50000

uran (

235

U)

1900

2600

ogólnie

paliwa

kopalne

33000

350000

EJ – eksadżule (eksa=10

18

)

Polskie zasoby i rezerwy paliw

kopalnych

Zasoby energetyczne Polski to przede
wszystkim węgiel kamienny.

Rezerwy węgla kamiennego w Polsce
szacowane są na około 3,3% rezerw
światowych.

Zasoby węgla kamiennego w Polsce
szacowane są na około 1,2% zasobów
światowych.

Struktura zużycia energii

pierwotnej – 1997 r.

9%

5%

56%

13%

17%

węgiel kamienny

węgiel brunatny

ropa naftowa

gaz ziemny

paliwa odnawialne

Struktura zużycia energii pierwotnej

– 2020 r.; scenariusz postępu

19%

6%

41%

11%

23%

węgiel kamienny

węgiel brunatny

ropa naftowa

gaz ziemny

paliwa odnawialne

Przetwarzanie energii

Urządzenia

przetwórcze

Gazownie

Koksownie

Rafinerie

Elektrownie

Elektrociepło

wnie

Ciepłownie

cieplne

gazowe

spalino

we

wodne

jądrowe

Przetwarzanie energii

Urządzenia przetwórcze produkują nośniki
energii. Nośniki energii uzyskiwane są
najczęściej z paliw pierwotnych w stanie
naturalnym lub po ich uzdatnieniu (np.
wzbogaceniu węgla kamiennego przez usunięcie
części mineralnych, odsiarczeniu gazu ziemnego)
albo po przerobieniu na paliwa wtórne. Paliwa
wtórne mogą być użyte bezpośrednio jako nośniki
energii lub przerobione na inne nośniki np. przez
spalanie w kotłach elektrociepłowni przekazują
energię innym nośnikom.

Przetwarzanie energii

Urządzenia

przetwórcze

Surowce wtórne

Nośniki energii

koks

benzyna

olej opałowy

gazy ciekłe i

sztuczne

elektryczność

woda gorąca

para wodna

Przetwarzanie energii

Odbiorniki

Energia użytkowa

światło

energia

mechaniczna

ciepło

energia chemiczna

System energetyczny

Zagadnienia związane z pozyskiwaniem

nośników energii, ich transportem i racjonalnym

użytkowaniem nazywa się

energetyką

, zaś

zespół urządzeń służących do tego celu –

systemem energetycznym

.

Systemy energetyczne klasyfikowane są w

zależności od produkowanego nośnika energii:

system elektroenergetyczny

– elektryczność

system ciepłowniczy

– woda gorąca, para wodna

system gazowy

- gaz

Energia pierwotna – zużycie w

2000 roku [TJ]

Zużycie

Na
przemianę

Bezpośred
nie

Energia pierwotna

1372195

4629

Węgiel kamienny

853824

1199

Węgiel brunatny

501888

3382

Gaz ziemny
wysokometanowy

2370

29

Gaz ziemny
zaazotowany

4741

0

Torf i drewno

0

0

Woda i wiatr

7571

-

Biogaz

-

3

Paliwa odpadowe

1298

-

Energia pierwotna – zużycie w 2000

roku [TJ]

węgiel kamienny (62%)

wegiel brunatny (37%)

gaz ziemny (0,5%)

woda i wiatr (0,5%)

inne (0,1%)

Energia pochodna – zużycie w 2000

roku [TJ]

Zużycie

Na

przemianę

Bezpośred

nie

Energia
pochodna

30255

72022

Koks

48

7

Gaz ciekły

0

14

Benzyny

-

356

Oleje
napędowe

22

927

Oleje opałowe

10792

277

Gaz
koksowniczy

9350

4

Energia
elektryczna

10040

58760

Ciepło

-

11369

System elektroenergetyczny

Systemem elektroenergetycznym nazywamy

zespół urządzeń przeznaczonych do:

wytwarzania,

przesyłu,

rozdziału energii elektrycznej,

połączonych ze sobą funkcjonalnie dla

realizacji procesu ciągłej dostawy energii

elektrycznej do odbiorców.

System elektroenergetyczny

Z funkcji systemu elektroenergetycznego
wynika jego podstawowy podział na dwa
podsystemy:



podsystem wytwórczy – wytwarzanie

energii elektrycznej (elektrownie)



podsystem przesyłowo-rozdzielczy –

przesył i rozdział energii elektrycznej (sieci
przesyłowo-rozdzielcze)

System elektroenergetyczny

Cecha charakterystyczna systemu

elektroenergetycznego

- w każdej chwili musi być zachowana równość

mocy wytwarzanych i mocy odbieranych.

Energia elektryczna nie może być magazynowana.

Wyjątki:- baterie akumulatorów
- zamiana energii elektrycznej na energie

potencjalną wody w elektrowniach szczytowo-

pompowych.

Przepływ mocy w systemie

elektroenergetycznym

Surowiec

Wytwarzanie

Potrzeby

własne

Moc odbierana

przez

odbiorniki

Straty

przesyłu i

transformacji

Moc

wykorzystana

100

%

91%

80%

9%

11%

Wytwarzanie energii elektrycznej

W polskim systemie wytwarzanie
energii elektrycznej odbywa się w:

- dużych elektrowniach cieplnych,
- elektrociepłowniach miejskich i

przemysłowych,

- elektrowniach wodnych

Struktura produkcji energii

elektrycznej według rodzajów

źródeł

13%

6%

0%

81%

El. zawodowe

EC zawodowe

EC przemysłowe

Źródła odnawialne

Elektrownie cieplne

Elektrownie cieplne kondensacyjne
(wytwarzają tylko energię elektryczną, nie
wykorzystuje się ciepła pary wylotowej z
turbiny) pracują na węglu kamiennym lub
brunatnym.
Moce takich elektrowni: od 100 do 4320 MW.
Przeciętna moc krajowej elektrowni cieplnej –
476 MW.
Liczba krajowych elektrowni cieplnych – 55.

Elektrownie cieplne

Największe elektrownie cieplne:
Bełchatów – 4320 MW
Kozienice – 2600 MW
Turów – 2000 MW
Połaniec, Rybnik, Dolna Odra – po 1600 MW
Jaworzno 3 – 1090 MW
Łaziska – 1040 MW

Elektrociepłownie

Elektrociepłownie miejskie lub
przemysłowe – ich moce zależą od
zapotrzebowania na ciepło i mieszczą się
w granicach od 1 MW do 600 MW.
Największa elektrociepłownia – EC
Siekierki ma moc 622 MW.
Liczba elektrociepłowni przemysłowych –
223.

Elektrownie wodne

Elektrownie wodne mogą być przepływowe lub
szczytowo-pompowe.
Przeciętna moc elektrowni wodnej – około 17
MW.
Liczba elektrowni wodnych – 119.
Największe:
szczytowo-pompowa Żarnowiec – 680 MW
szczytowo-pompowa Porąbka Żar – 500 MW
szczytowo-pompowa Żydowo – 150 MW
przepływowe: Solina – 136 MW, Włocławek –
160 MW

Bilans mocy zainstalowanej

Moc zainstalowana - to suma mocy czynnych
znamionowych wszystkich generatorów w
elektrowni.

elektrownie na węgiel kamienny -

20200

MW
elektrownie na węgiel brunatny -

9200

MW
elektrociepłownie przemysłowe- 2800 MW
elektrownie wodne -

2100 MW

razem – ok. 34000 MW

Układ przesyłowy

Sieci elektroenergetyczne

realizują zadania

przesyłu i rozdziału energii elektrycznej i
łączą elektrownie z odbiornikami.
Przesył energii elektrycznej zapewniają

linie elektroenergetyczne

.

Rozdział energii elektrycznej oraz jej
przetwarzanie (np. zmiana poziomu
napięcia) następuje w

stacjach

elektroenergetycznych.

Układ przesyłowy

W Polsce występują sieci o napięciach
znamionowych:

napięcia niskie (nn): 0,4 0,69 1 kV
napięcia średnie (SN): 3 6 10 15 20 30
40 60 kV
napięcia wysokie (WN): 110 220 400 kV
napięcia najwyższe (NN): 750 kV

Sieci wysokich i najwyższych

napięć

10.jpg

Długość linii: 750 kV – 14 km

400 kV – ok. 4700 km

220 kV – ok. 8100 km

110 kV – ok. 33000 km

około

45000
km

Linie elektroenergetyczne

Długość linii: NN i WN – ok. 45000 km (8%)

SN – ok. 230000 km (41%)

w tym - 15 kV – ok. 22000 km

nn – ok. 280000 km (51%)

razem – ok. 555000 km (100%)

Struktura sieci

SE 220
kV

SE 400
kV

SE 110
kV

SE 15 kV

SE 6 kV

SE 0,4 kV

odbior

y

odbior

y

Zużycie energii elektrycznej

[GWh]

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

1985

1990

1995

2000

przemysł

odbiorcy kom.-byt.

lokale mieszkalne

eksport energii

straty

Zużycie energii elektrycznej [GWh] w

2000 roku

54%

15%

14%

7%

10%

przemysł

odbiorcy komunalno-bytowi

lokale mieszkalne

eksport energii

straty

Zużycie energii elektrycznej

[GWh] przez odbiorców

komunalno - bytowych

0

5000

10000

15000

20000

25000

1985

1990

1995

2000

trakcja miejska
oświetlenie ulic
gosp. domowe
gosp. rolne

Zużycie energii elektrycznej [GWh]

przez odbiorców komunalno –

bytowych w 2000 roku

2%

6%

75%

17%

trakcja miejska

oświetlenie ulic

gosp. domowe

gosp. rolne

Miesięczne zapotrzebowanie mocy

przez odbiorców

5000

7000

9000

11000

13000

15000

17000

19000

21000

23000

25000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

miesiące

M

W

2000

1990

1980

1970

Dobowe wykresy zapotrzebowania

mocy

10000

12000

14000

16000

18000

20000

22000

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20 22 24

godzina

M

W

15.12.1999

21.07.1999

21.04.1999

Przebieg dobowych obciążeń

odbiorów przemysłowych

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20 22 24

godziny

P/Pm

przemysł maszynowy

górnictwo i hutnictwo

trakcja elektryczna PKP

Przebieg dobowych obciążeń

gospodarstw domowych (doba

zimowa)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0

2

4

6

8 10 12 14 16 18 20 22 24

godziny

P/Pm

miasto

wieś

Przebieg dobowych obciążeń

odbiorników oświetleniowych i

kuchni elektrycznych w

gospodarstwach domowych (doba

zimowa)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0

2

4

6

8 10 12 14 16 18 20 22 24

godziny

P/Pm

odbiorniki oświetleniowe

kuchnie elektryczne