Paliwa i
przetwarzanie energii
dr inż. Robert Wróblewski
Wykład pierwszy
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