2011-04-17

1

Energetyka rozproszona i
odnawialne źródła energii
- charakterystyka OZE

dr inż. Szczepan Moskwa



Jednostką fizyczną energii jest dżul 1 [J] = 1 [N] * 1 [m]

 Inne jednostki: 1 [J] = 1 [Ws] = 0,238846 [cal]



0,239 [cal]

 W elektroenergetyce:

1 [kWh] = 10

3

[Wh] = 3600*10

3

[Ws] = 3600 [kJ]



860 [kcal]

 W odniesieniu do energii zawartej w

węglu kamiennym stosuje się

jednostkę:

1 tona paliwa umownego (oznaczenie: t.p.u.)

Jest to energia zawarta w jednej tonie węgla o wartości opałowej 7000

[kcal/kg]

1 [t.p.u.] = 7*10

6

[kcal] = 7 [Gcal]



29,3 [GJ]

Jednostki energii

 W odniesieniu do energii zawartej w

paliwie ciekłym stosuje się

jednostkę: 1 tona umownej ropy (TEP -

Tonne de Pétrole Equivalent

, t.o.e.)

Jest to energia zawarta w jednej tonie ropy

1 [TEP, t.o.e] = 44 [ GJ] = 1,5 [t.p.u.]



Baryłka jako jednostka objętości surowca energetycznego:

1 baryłka = 42 US galonów



5,61458 stóp

3

=

= 158,987 litrów



159 litrów

1 tona przeciętnej ropy naftowej



7,33 baryłek

1 m

3

ropy



6,29 baryłek

{Uwaga: w 1872 r. cena jednej baryłki ropy wynosiła $ 5 }

Jednostki energii

Wartości opałowe paliw

• Węgiel kamienny: ok. 23000 [kJ/kg] czyli ok. 5000 [kcal/kg]
• Węgiel brunatny: ok. 8360 [kJ/kg] czyli ok. 2000 [kcal/kg]
• Ropa naftowa: ok. 42 [MJ/kg] czyli ok. 10 [Mcal/kg]
• Gaz ziemny: ok. 33,5 [MJ/Nm

3

] czyli ok. 8000 [kcal/Nm

3

]

Współczynniki przeliczeniowe wartości opałowej różnych paliw

w stosunku do węgla

węgiel kamienny 1,0
węgiel brunatny 0,3



0,67 (zależnie od rodzaju)

gaz ziemny

1,332

ropa naftowa

1,3

paliwa ciekłe z ropy naftowej 1,5
gazy sztuczne (miejski, koksowniczy) 0,6

W aktualnym stanie techniki elektrowni cieplnych przeliczenie praktyczne:

0,4 [kg p.u.] / 1 [kWh]

lub

11800 [kJ] / 1 [kWh]

Źródła energii w postaci pierwotnej

Źródło energii

pierwotnej

Równoważnik

energetyczny

Zasoby pewne

Ilość

Energia, 10

3

[EJ]

Energia, [%]

Węgiel kamienny

28 [MJ/kg]

800.10

9

[t]

22,4

50,6

Węgiel brunatny

8 [MJ/kg]

200.10

9

[t]

1,6

3,6

Ropa naftowa

42 [MJ/kg]

150.10

9

[t]

6,3

14,2

Gaz ziemny

36 [MJ/m

3

]

150.10

12

[m

3

]

5,4

12,2

Energia wodna

9 [MJ/kWh]

6.10

3

[TWh/a]

1,8

4,1

Paliwo jądrowe

2 - 8 [TJ/kg]

3,4.10

6

[t]

6,8

15,3

Razem na

świecie

44,3

100,0

Światowe zasoby energii pierwotnej

2011-04-17

2

Region świata

Węgiel

kamienny

Węgiel

brunatny

Ropa

naftowa

Gaz

ziemny

Energia

wodna

Paliwo

jądrowe

Afryka

6,0

-

7,0

6,8

10

24

Ameryka Południowa

1,0

-

8,3

4,0

24

4

Ameryka Północna

24,2

14

8,0

6,2

7

21

Azja

22,1

13

5,8

10,9

27

4

Europa Środkowa

i b. ZSRR

27,5

42

5,3

33,3

25

25

Bliski Wschód

-

-

64,0

34,1

1

-

Australia i Oceania

8,8

12

0,3

1,1

1

18

Razem na świecie

100,0

100,0

100,0

100,0

100,0

100,0

Rozmieszczenie światowych zasobów

energii pierwotnej wartości w [%]

danego nośnika energii

Rok

Ludność

(miliardy)

Zużycie

energii

(miliardy tpu)

CO

2

(miliardy ton)

1990

5,3

7,7

22,6

2000

6,2

9,1

25

2010

7,1

11,6

31,9

tpu

– tona paliwa umownego (8,14*10

3

kWh)

Zużycie energii w świecie

60

120

180

0

2

4

6

8

10

12

Średnia krajowa na głowe
2,0 tpu/rok

USA

Niemcy

Japonia

Meksyk

Brazylia

Indie

Bangladesz

tp

u

Liczba krajów

Zużycie energii na świecie

w tonach umownego paliwa w 1991 r.

alternatywne

źródła energii

2%

gaz ziemny

9%

ropa naftowa

13%

76%

węgiel

kamienny i

brunatny

Struktura wykorzystania nośników

energii w UE w latach 1997-2000

ropa naftowa

44 %

Węgiel

kamienny
i brunatny

19 %

gaz ziemny

20 %

Alternatywne
źródła energii
17 %

Prognoza struktury wykorzystania

nośników energii w UE po roku 2010

Rok

Ilosc [TWh]

1920

130

1950

1 100

1970

5 000

1990

18 200

2000

26 000

Zużycie energii elektrycznej na świecie

(dla porównania: Polska w 2001r: 144 TWh)

2011-04-17

3

Region świata

1960

1990

2020

[%]

[MWh/m.a]

[%]

[MWh/m.a]

[%]

[MWh/m.a]

Afryka i Bliski Wschód

1,7

0,12

4,3

0,64

8,2

1,06

Ameryka Południowa

3,1

0,33

5,4

1,39

11,0

3,50

Ameryka Północna

41,6

4,81

30,8

12,81

20,7

14,40

Azja i Australia

11,0

0,16

20,2

0,78

29,7

1,55

Europa Środkowa
i b. ZSRR

16,0

1,24

18,2

5,39

13,2

6,60

Europa Zachodnia

26,6

1,65

21,1

5,34

17,2

7,90

Razem na świecie

100,0

0,76

100,0

2,24

100,0

2,90

Produkcja energii elektrycznej na

świecie w latach 1960 - 2020

Ludność

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0

2

4

6

8

10

12

14

0

Zużycie [MWh/osobę]

Ameryka Płn.

OECD

– Kraje Pacyfiku

Europa Zachodnia

Rosja i Europa Wschodnia

Ameryka Łacińska

Azja Wschodnia

Środkowy Wschód i Afryka Północna

Chiny

Indie

Pozostały Świat

Zużycie energii elektrycznej na świecie

w 1995 r.

Powierzchnia

312 685 km

2

Liczba mieszkańców

38,7 mln

Gęstość zaludnienia

124 os/ km

2

Produkcja energii elektrycznej

144,6 TWh

Produkcja energii elektrycznej na 1 mieszkańca

2 677 kWh

Rodzaj elektrowni

Moc zainstalowana

MW

Produkcja energii

GWh

Zawodowe na węgiel
kamienny

20 459

81 910

Zawodowe na węgiel
brunatny

9 233

50 446

Zawodowe wodne

2 150

4 057

Przemysłowe

2 641

8 159

Razem

34 483

144 572

Produkcja i zużycie energii elektrycznej

w Polsce w 2001 r.

Rodzaj
odbiorców

Liczba

odbiorców

%

odbiorców

Sprzedaż

energii GWh

%

sprzedanej

energii

Odbiorcy na WN

255

0,002

25 602

25,4

Odbiorcy na SN

26 158

0,170

29 884

29,7

Odbiorcy na nN

15 364 384

99,828

45 153

44,9

W tym: lokale
mieszkalne

11 330 610

21 362

Razem

15 390 797

100 639

Struktura sprzedaży energii elektrycznej

odbiorcom

Sprzedaż energii elektrycznej na wysokim napięciu w stosunku do 1990 r.

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

-20%

-15%

-10%

-5%

0%

%

Rok

Wybrane charakterystyki zmian zużycia

energii elektrycznej w Polsce w latach

1995 - 2001

Sprzedaż energii elektrycznej na niskim napięciu w stosunku do 1990 r.

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

-6%

-4%

-2%

0%

2%

4%

6%

8%

%

Rok

Wybrane charakterystyki zmian zużycia

energii elektrycznej w Polsce w latach

1995 - 2001

2011-04-17

4

Źródła energii odnawialnej

Biomasa

6 TW·a

Energia

Wiatru

3 TW·a

Energia
Pływów

0,045 TW·a

Energia

Termiczna

Oceanów

1 TW·a

Energia

Geotermal-na

2 TW·a

Energia

Słoneczna

Małej mocy

2,2 TW·a

Energia

Wody

Chemiczna

0,14 TW·a

Energia

Wody

Mechanicz-na

2,86 TW·a

Energie

Odnawialne

17,245 TW·a

20

Przepisy prawne

Ustawodawstwo Unii Europejskiej

• Zielona Księga 1996r
• Biała Księga – „Energia dla przyszłości. Odnawialne źródła

energii” 1997r

– programy finansowe np. ALTENER

Ustawodawstwo polskie

• Konstytucja Rzeczpospolitej Polskiej z 2.04.1997r
• Prawo Energetyczne z 10.04.1997r wraz z późniejszymi

zmianami i przepisami wykonawczymi

• Rozporządzenie Ministra Gospodarki z 15.12.2000r w sprawie

obowiązku zakupu energii elektrycznej z OiNŹE…

• Ustawa o biokomponentach z 2.10.2003r z przepisami

wykonawczymi

21

Udział energii odnawialnej w bilansie paliwowo-

energetycznym w Polsce w latach 2001-2010.

2,4

2,5

2,65 2,85

3,1

3,6

4,2

5

6

7,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

8,5

9

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

Rok

%