Gospodarka energetyczna (PDF)

**WYKŁAD 1** Zasoby surowców energetycznych Pierwotne nośniki energi - odnawialnej - nieodnawialnej **Węgiel kamienny** - powstał z biomasy pod wpływem ciepła, ciśnienia i braku powietrza czym starsza skała, tym więcej w niej czystego węgla i tym wyższa jest jej wartość energetyczna. *Najw...

**WYKŁAD 1** Zasoby surowców energetycznych Pierwotne nośniki energi - odnawialnej - nieodnawialnej **Węgiel kamienny** - powstał z biomasy pod wpływem ciepła, ciśnienia i braku powietrza czym starsza skała, tym więcej w niej czystego węgla i tym wyższa jest jej wartość energetyczna. *Najwięcej w USA, Rosji, Australii, trochę RPA* **Polska:** **Węgiel kamienny:** - zagłębie lubelskie - zagłębie tarnobrzeskie - zagłębie turoszowskie **Węgiel brunatny:** - zagłębie konińskie - zagłębie bełchatowskie **Szkody górnicze:** popękane ściany i kominy, popękana elewacja, pochylenie budynków, w skrajnych przypadkach zawalenie budynków - **Tak było w trzebini** **Węgiel Brunatny** -- to ten brudny węgiel, uwalnia się CO2 podczas jego spalania kopalnia węgla brunatnego **Turów** (woj. Dolnośląskie, taki totalny skraj przy Czechach i Niemczech) **B A G G E R 288** -- to ten wielki skurwysyn do kopalni węgla brunatnego *Są jeszcze takie **rzeczy jak: torf (ogrodniczy), ropa naftowa.*** **Ignacy Łukasiewicz (1822- 1882)** - polski farmaceuta i przedsiębiorca, - założyciel pierwszej na świecie kopalni ropy naftowej, - wynalazca lampy naftowej, - pionier przemysłu naftowego w Europie, - rewolucjonista i działacz niepodległościowy 2022: Rok Ignacego Łukasiewicza **Kopalnia ropy naftowej w Bóbrce (k. Krosna)** - obecnie **Muzeum** Przemysłu Naftowego i Gazowniczego im. Ignacego Łukasiewicza - **najstarsza** na świecie, otwarta w **1854** roku i nadal działająca, kopalnia ropy naftowej - założona przez spółkę **Ignacego Łukasiewicza, Tytusa Trzecieskiego i Karola Klobasse-Zrencka** **Lampa naftowa:** - emituje światło przez **spalanie** nafty (powstaje z destylacji ropy naftowej) - pierwszą lampę naftową skonstruował polski farmaceuta Ignacy Łukasiewicz w **1853** we Lwowie Pierwsze zapalenie ulicznej lampy naftowej w **Gorlicach** Karlino, północna Polska, 1980 r. erupcja ropy naftowej i gazu ziemnego, które następnie zapaliły się. - gaszenie pożaru trwało ponad **miesiąc** - największy w Europie pożaru szybu naftowego  **Ropa naftowa** -- Wenezuela, Kanada, Rosja i arabskie kraje **Gazolina** - ciekła mieszanina lekkich węglowodorów nasyconych, o cząsteczkach zawierających do 9 atomów węgla **Gaz ziemny** (błękitne paliwo) - paliwo kopalne - w składzie ma ponad **90**% metanu - pochodzenie **organiczne** - zbiera się w skorupie ziemskiej w pokładach **wypełniających** **przestrzenie**, niekiedy pod wysokim ciśnieniem - pokłady gazu ziemnego występują **samodzielnie** lub **towarzyszą** złożom ropy naftowej lub węgla kamiennego - **metan** stanowi zagrożenie dla pracujących w kopalniach górników, - naturalne uwalnianie przyśpiesza tworzenie się **efektu** **cieplarnianego** **Szukanie łupków:** 1. badania sejsmiczne i analizy 2. Prace przygotowawcze (oczyszczanie terenu i uszczelnienie betonowymi płytami) 3. Wywiercenie otworu i utworzenie tego korytarza tak by nie zanieczyszcic wody 4. Nawiercenie poziome pod koniec 5. Wprowadzenie ładunków wycbuchiwych (na obrazku jest) 6. Pózniej płyn do szczelin tak by ułatwić wyciąganie gazu **Produkcja gazu** wzrasta z roku na rok (oprócz roku 1997 i 2008 kiedy były kryzysy) **Wybuch** metanu w kopalni - **2006** r. Kopalnia Węgla Kamiennego Halemba w Rudzie Śląskiej - wybuchu metanu zainicjował eksplozję pyłu węglowego - ***zginęło*** 23 górników **Metan uzyskiwany z pokładów węgla** - uznawany za nowe, **niekonwencjonalne** źródło energii - powstaje w złożach węgla kamiennego jak i w sektorze rolniczym - naturalne uwalnianie tego gazu przyśpiesza tworzenie się **efektu cieplarnianego** **Odnawialne źródła energii** - energia słoneczna, - energia wiatru, - drewno opałowe, - biomasa, tzn. materiały organiczne pochodzenia roślinnego uzyskiwane ze specjalnych upraw energetycznych lub jako produkty odpadowe, - energia geotermalna, - energia wodna (przepływ naturalny) wykorzystywana do produkcji energii elektrycznej. **Jak działa geotermia?** Opady w środku ziemi ogrzewają się ciepłem z wnętrza ziemii. **Gorące warstwy wodonośne**: - Głęboko pod ziemią znajdują się warstwy skał, które zawierają wodę podziemną (tzw. warstwy wodonośne). Opady w środku ziemi ogrzewają się ciepłem z wnętrza ziemii. - Jeśli te warstwy znajdują się w pobliżu źródeł ciepła (np. magmy lub rozgrzanych skał), woda może osiągnąć temperatury rzędu 50°C--300°C. **Obieg zamknięty**: - W instalacjach geotermalnych tworzy się **dwa odwierty**: - Jeden (tzw. odwiert produkcyjny) służy do pobierania gorącej wody lub pary. - Drugi (tzw. odwiert re-iniekcyjny) oddaje schłodzoną wodę z powrotem do warstwy wodonośnej, zamykając cykl. - duży potencjał rozwoju w Polsce - na Podhalu, energia geotermalna do systemów grzewczych jest 40% tańsze niż ogrzewanie gazem - 90% hoteli w Zakopanem ogrzewane jest ciepłem energii geotermalnej - wody wypełniające porowate skały na ogół na głębokościach od 700 do 3000 m o temp. od 20 do ponad 100 stopni C. - najbardziej korzystne warunki niecka podhalańska, okręg grudziądzko-warszawski oraz szczeciński - potencjał szacowany jest na poziomie 1512 PJ/rok, (czyt, petadżul **1,0×10^15^**) co stanowi ok. 30% krajowego zapotrzebowania na ciepło - na terenach zasobnych w energię wód geotermalnych leżą m.in. takie miasta jak: Warszawa, Poznań, Szczecin, Łódź, Toruń, Płock - ograniczone stosowanie energii geotermalnej - wysokie koszty początkowe **W Polsce:** - Geotermia Podhalańska (Bańska Niżna) - Geotermia Pyrzyce - Geotermia Stargard - Geotermia Uniejów - Geotermia Mszczonów **Wykład 2** **Energia Wodna** - naturalny charakter i odnawialność źródła - chińska Zapora Trzech Przełomów mniejsze uwalnianie gazów cieplarnianych o 100 mln ton rocznie - relatywnie stabilne źródło energii - rola antypowodziowa **Zapora wodna na Jeziorze Czorsztyńskim** - zmiany terenu i krajobrazu - wysiedlenia ludzi z okolic inwestycji - zmiany poziomów wód - zjawiska osuwiskowe - kontrowersyjne tzw. małe elektrownie wodne (do 5 MW) -- w porównaniu do wytwarzanej ilości energii elektrycznej mają nieproporcjonalnie duży wpływ na środowisko naturalne oraz bilans hydrologiczny okolicy -- różne inf. niż w filmie - wpływ na zamulanie rzek, niepożądane z punktu widzenia stworzeń żyjących w wodzie - wysoki koszt budowy **Młynówka Królewska** sztuczne koryto rzeki Rudawy zbudowane w XIII w. między Mydlnikami, Bronowicami, Łobzowem a Krakowem latach 1903--1966 w większości skanalizowane lub zasypane celem napełnienie fos obronnych Krakowa a przy okazji budowa młynów Zbiornik Racibórz Dolny -- zalanie? Chyba? **w Wapowódźlencji (Hiszpania) (październik 2024)** - na skalę powodzi miały wpływ zmiany klimatyczne - przez znaczną część roku nie padał tam deszcz - brak opadów - ziemia w nie jest w stanie skutecznie wchłaniać wody deszczowej - konieczne przyspieszenie transformacji energetycznej W porównaniu do reszty Unii mamy mało energii dostępnej na mieszkańca **Struktura produkcji energii:** - 45% węgiel kamienny - 21,5% węgiel brunatny - 10% wiatrowa - 12,5% inne odnawialne - 7% gazowe - 2% wodna **Restrukturyzacja regionu wałbrzyskiego** - 1990 porozumienie między stroną rządową i przedstawicielami górniczej \"Solidarności\" z Wałbrzycha - restrukturyzacja połączona z likwidacją miejscowych kopalń węgla kamiennego - wg ekspertyz wałbrzyskie kopalnie były nierentowne - Zbyt szybkie zamknięcie kopalń doprowadziło do załamania gospodarczego, w 1994 roku stopa bezrobocia wynosiła blisko 25% Największe pokłady gazu ziemnego - Niż Polski (73,4%) - przedgórze Karpat (21,9%) - Karpaty (1,1%) - polska strefa ekonomiczna Bałtyku (3,6%). **Występowanie zasobów, eksploatacja i znaczenie:** - krajowe i udokumentowane zasoby ropy naftowej i gazu ziemnego -- 4 i 30% naszego zapotrzebowania - zasoby węgla kamiennego w dwóch zagłębiach -- Górnośląskim i Lubelskim - węgiel brunatny ok. 65 mld ton. -- w 91 złożach ponad 23 mld t. -- eksploatacja tylko w ośmiu z tych złóż Nawięcej węgla kamiennego: Polska, Ukraina, USA, Rosja, RPA, Brazylia, Australia, Indie, Chiny Wydobycie węgla się zmiejsza ale nie wiele Dlaczego energię cieplną i elektryczną warto wytwarzać w jednym zakładzie? **Wytłumaczone jak dla debila:** Kiedy produkujesz prąd w zwykłej elektrowni, silnik albo turbina generuje mnóstwo ciepła jako \"odpad\". W tradycyjnym systemie to ciepło po prostu **ulatuje do powietrza** i się marnuje. Ale w **kogeneracji** ktoś pomyślał: \"Hej! A może zamiast to ciepło wyrzucać, wykorzystamy je do ogrzewania wody albo budynków?\". Dlatego: **Prąd i ciepło powstają razem** w jednym miejscu. Nie trzeba dodatkowo spalać paliwa na ogrzewanie -- bo ciepło, które zwykle by się zmarnowało, jest używane! Efekt? **Mniej paliwa**, **mniejsze rachunki** i **mniej zanieczyszczeń**. To jak gotowanie na gazie: robisz zupę, a jednocześnie możesz ogrzać ręce nad ogniem, zamiast pozwolić ciepłu uciec. Miedzianka -- czemu znikneła?? Rudy urany: - jeszcze nie wykorzystywane energetycznie w Polsce - Polska posiada złoża uranu, ale od wielu lat nie są eksploatowane (największe wydobycie w latach 1947--1967) - większość rozpoznanych zasobów w rejonie Sudetów, obniżenia podlaskiego oraz północnej części woj. warmińsko-mazurskiego -- złoża ubogich rud uranu - wydobycie w Polsce ze względu na światowe ceny aktualnie nieuzasadnione ekonomicznie **Jak działa elektrowniajądrowa:** **Rozszczepienie atomów**: - W reaktorze paliwo (najczęściej uran) jest bombardowane neutronami. - Atom uranu dzieli się na mniejsze części, co uwalnia **mnóstwo energii w postaci ciepła**. **Podgrzewanie wody**: - To ciepło podgrzewa wodę w systemie zamkniętym, aż zamieni się w parę wodną. **Turbina i generator**: - Gorąca para wodna wprawia w ruch turbinę. - Turbina jest połączona z generatorem, który wytwarza **prąd elektryczny**. **Chłodzenie**: - Para wodna po przejściu przez turbinę jest schładzana w wieżach chłodniczych i zamieniana z powrotem w wodę, która wraca do obiegu. **Kontrola i bezpieczeństwo**: - Proces w reaktorze jest ściśle kontrolowany przez pręty kontrolne, które mogą spowolnić lub zatrzymać reakcję łańcuchową. **Żarnowiec** -- niedokończona polska elektrownia atomowa - w latach 70. rozpoczęcie prac nad pierwszą elektrownią jądrową w Polsce - Jezioro Żarnowieckie - idealne źródło wody do chłodzenia reaktorów - 1986 - Katastrofa w Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej - koszty prac i olbrzymia niechęć społeczeństwa po katastrofie w Czarnobylu - porzucenie projektu (zakupione już zostały 4 reaktory) Gdzie powstanie polski Atom? -- Lubiatowo kopalinowo (koło Stilo) Małe reaktory jądrowe -- Kraków Nowa Huta i Warszawa np. Alternatywne sposoby pozyskiwania uranu - Chińscy naukowcy opracowali metodę pozyskiwania uranu z wody morskiej, gdzie znajduje się go aż 4,5 mld ton - materiał elektrodowy, który można wykorzystać do elektrochemicznego wychwytywania jonów uranylowych z wody morskiej. **Jak działają baterie słoneczne?** 1. **Światło słoneczne trafia na panel:** a. Panele słoneczne są zbudowane z materiałów półprzewodnikowych (np. krzemu), które pochłaniają światło. 2. **Efekt fotowoltaiczny:** b. Gdy światło słoneczne uderza w półprzewodnik, fotony (cząsteczki światła) \"wybijają\" elektrony z atomów krzemu. c. Panele mają dwie warstwy półprzewodnika: warstwę typu P (z \"dziurami\" na elektrony) i warstwę typu N (z nadmiarem elektronów). d. Na granicy tych warstw, czyli w złączu P-N, powstaje pole elektryczne, które zmusza elektrony do ruchu w określonym kierunku. e. Ten uporządkowany ruch elektronów powoduje przepływ prądu elektrycznego. 3. **Powstanie obwodu elektrycznego:** f. Elektrony przemieszczają się przez przewody w panelu, tworząc przepływ prądu stałego (DC). 4. **Przetwarzanie prądu:** g. Inwerter przekształca prąd stały (DC) na prąd przemienny (AC), który możemy używać w domowych urządzeniach. **EKOSPALARNIA W KRAKOWIE** - przekształcanie do 245 tys. ton odpadów komunalnych rocznie - w wyniku spalania wyprodukowana energia elektryczna (około 100.000 MWh), i energia cieplna (około 1 mln GJ)  - nie ma potrzeby składowania odpadów -- oszczędności - wygląd zawdzięcza: **Sułoszowa -** wieś w Polsce położona w województwie małopolskim, w powiecie krakowskim **Energia wiatru** - energia kinetyczna przemieszczających się mas powietrza, - przekształcana w energię elektryczną za pomocą turbin wiatrowych, - wykorzystywana jako energia mechaniczna w wiatrakach i pompach wiatrowych, - w 2022 r. zaspokoiła 7,2% światowego zapotrzebowania na energię elektryczną - w 2022 największy udział: Dania (50 %), Irlandia (23 %), Portugalia (22%) i Hiszpania (18%) - w Polsce w 2022 - 10,8% zapotrzebowania na energię elektryczną **Elektrownia gazowo-parowa** - połączenie maszyny gazowej (np. turbiny gazowej lub silnika tłokowego) i maszyny parowej (turbiny parowej) - bardzo wysoka sprawność, do 60%; - niska awaryjność - duża dyspozycyjność; - relatywnie krótki czas realizacji inwestycji (w porównaniu do bloków węglowych); - duża elastyczność w zakresie warunków pracy (w porównaniu do bloków węglowych); - drogie paliwo **1. Paliwo gazowe jest spalane** - Gaz (np. ziemny) trafia do turbiny gazowej, gdzie jest spalany. - Spalanie gazu wytwarza gorące gazy, które mają dużo energii. **2. Gorące gazy napędzają turbinę gazową** - Gorące gazy wprawiają w ruch łopatki turbiny gazowej. - Turbina gazowa obraca generator, który wytwarza **prąd elektryczny**. **3. Wykorzystanie ciepła z gazów** - Zamiast marnować gorące spaliny (jak w zwykłej elektrowni gazowej), są one kierowane do **kotła odzyskowego**. - Kocioł odzyskowy wykorzystuje ciepło spalin do podgrzewania wody, zamieniając ją w **parę wodną**. **4. Para wodna napędza turbinę parową** - Gorąca para wodna jest kierowana do **turbiny parowej**, która również napędza generator, wytwarzając dodatkowy prąd elektryczny. **5. Schładzanie pary** - Po użyciu para jest schładzana w skraplaczu i zamieniana z powrotem w wodę. Woda wraca do obiegu, by znów mogła być podgrzewana. Magazynowanie energii -- wyzwania **Skomplikowane technologie magazynowania:** - Kosztowne i skomplikowane w zakresie produkcji, instalacji i utrzymania (np. baterie litowo-jonowe, przepompowywanie wody do zbiorników górnych) **Koszty:** - Niektóre technologie magazynowania energii nadal stosunkowo kosztowne w porównaniu do tradycyjnych źródeł energii **Efektywność energetyczna:** - Systemy magazynowania energii mają straty podczas procesów przetwarzania energii **Trwałość i żywotność:** - Niektóre technologie magazynowania energii degradują się z czasem, (zmniejsza ich trwałość i żywotność) - Urata pojemności w trakcie eksploatacji **Bezpieczeństwo:** - Niektóre baterie (zwłaszcza o wysokiej gęstości energii) - ryzyko przegrzewania, pożarów czy wycieków substancji chemicznych **Miejsce i infrastruktura:** - Składowanie dużych ilości energii może wymagać znacznej ilości miejsca. - Konieczna rozbudowa infrastruktury, jak sieci przesyłowe, aby umożliwić podłączenie magazynów energii **Bezpieczeństwo:** - Niektóre baterie (zwłaszcza o wysokiej gęstości energii) - ryzyko przegrzewania, pożarów czy wycieków substancji chemicznych **Gaszenie aut elektrycznych :** ugaszony samochód elektryczny zanurza się w wodzie w kontenerze gaśniczym nawet na 72 godziny, odcięcie tlenu i stłumienie często tlącego się we wnętrzu baterii pożaru **Brak jednolitej technologii:** - Brak jednolitej technologii magazynowania energii utrudnia wybór optymalnych rozwiązań dla różnych warunków i potrzeb - Różne technologie mogą być bardziej odpowiednie dla różnych regionów geograficznych lub rodzajów źródeł energii odnawialnej **Znaczne ilości odpadów:** - Niektóre technologie magazynowania energii, zwłaszcza baterie, generują znaczne ilości odpadów **Jak działa taka bateria?** **Cynk jako anoda (ujemny biegun):** - Cynk (lub inny metal użyty jako anoda) utlenia się, czyli traci elektrony. - Te elektrony przepływają przez obwód zewnętrzny, tworząc prąd elektryczny. **Katoda (dodatni biegun):** - Elektrony docierają do drugiej elektrody (zwykle wykonanej z innego metalu lub substancji, np. miedzi lub węgla). - Na katodzie zachodzi proces redukcji, gdzie jony z elektrody (lub roztworu elektrolitu) przyjmują elektrony. **Elektrolit:** - Substancja między anodą a katodą, która umożliwia przepływ jonów. Dzięki temu reakcje chemiczne mogą zachodzić w sposób ciągły. - Przykładem może być roztwór soli lub kwasu. **Przepływ prądu:** - Elektrony przemieszczają się przez obwód zewnętrzny (np. zasilając żarówkę lub urządzenie), wracając do katody. **Utylizacja baterii:** - zawierają metale ciężkie i substancje toksyczne - jedna bateria guzikowa może skazić 400 litrów wody i 1 m3 gleby - baterie na składowisku odpadów rozszczelniają się i toksyczne substancje przedostają się do gleby, a potem do wód gruntowych - konieczne wrzucanie do specjalnych pojemników grupa aktywistów ekologicznych z Wielkiej Brytanii wykorzystuje opór obywatelski w celu skłonienia rządu brytyjskiego do wstrzymania nowych licencji na paliwa kopalne i ich produkcji **Jak naprawić magazynowanie energii?** **1. Magazynowanie energii przy użyciu grawitacji (Gravity Energy Storage):** Polega na podnoszeniu ciężkich obiektów, takich jak betonowe bloki, na określoną wysokość, gdy jest nadwyżka energii. Gdy energia jest potrzebna, ciężary są opuszczane, a grawitacja generuje energię kinetyczną, która napędza turbiny i wytwarza prąd. **2. Geomechaniczne magazynowanie energii wodnej (Geomechanical Pumped Storage):** Wykorzystuje podziemne przestrzenie, takie jak stare kopalnie, do przechowywania energii. Woda jest pompowana na większą wysokość w podziemnych komorach, gdy energia jest w nadmiarze. Gdy jest potrzebna, woda spływa w dół, napędzając turbiny. **3. Magazynowanie energii przy użyciu rdzy (Rusted Iron Storage):** Opiera się na procesie redukcji i utleniania żelaza. Kiedy energia jest dostępna w nadmiarze, żelazo jest utleniane (przekształcane w rdzę). Kiedy energia jest potrzebna, proces jest odwracany, a energia zostaje uwolniona. **Wykład 3** **Energia** - stanowi podstawę każdej działalności gospodarczej - podstawowy czynnik produkcji, podobnie jak praca - negatywne efekty zewnętrzne związane z jej pozyskaniem, zwykle nie odzwierciedlone w cenach źródeł energii - zakłócenia w dostawach (np. kryzys naftowy z lat 1973/1974, przerwy w dostawie energii elektrycznej) mogą powodować poważne szkody wojna Jom Kipur - 1973 r arabscy członkowie OPEC wstrzymali handel ropą naftową z krajami popierającymi Izrael w wojnie z Egiptem -- tzn. USA i krajami Europy Zachodniej w 1974 r. wprowadzono ograniczenie prędkości na amerykańskich drogach do 55 mph (88 km/h) separacja (ang. **Unbundling)** - rozdzielenie od siebie działalności w obrębie przesyłania bądź dystrybucji energii od wytwarzania i dostarczania (sprzedaży) tej energii do odbiorców końcowych **Operator Systemu Dystrybucyjnego (OSD)** - podmiot zajmujący się dystrybucją energii, - odpowiada za ruch sieciowy, bezpieczeństwo funkcjonowania systemu dystrybucyjnego, eksploatację, konserwację, remonty oraz niezbędną rozbudowę sieci **Odmowy przyłączenia do sieci** - w latach 2015-2021 r. polscy operatorzy sieci elektroenergetycznej wydali ponad 6 tys. odmów przyłączenia do sieci nowych elektrowni - niemal wyłącznie dotyczą instalacje OZE **Prawo TPA (Third Party Access)** - nakłada na dysponenta infrastruktury obowiązek jej udostępnienia dla dowolnego kontraktu - na straży przestrzegania zasady stoi Prezes URE - dostęp do sieci zapewniony dla wszystkich odbiorców oraz przedsiębiorstw zajmujących się sprzedażą energii elektrycznej i gazu na zasadzie równoprawnego traktowania **Koncentracja na rynku wytwarzania energii w Polsce** - W 2022 r. grupy energetyczne wprowadziły do sieci 162,7 TWh energii elektrycznej - Wysoki stopień koncentracji na rynku, z roku na rok nieznacznie obniża się - Najwięksi wytwórcy pod względem mocy zainstalowanej (grupy kapitałowe): - PGE Polska Grupa Energetyczna S.A. (wschód polski) jest największa - ENEA S.A. (zachód polski) druga największa - TAURON Polska Energia S.A. (południe pl) - ENERGA (północ polski) **Najczęściej stosowana jednostki energii** - **Kilowatogodzina** (kWh) -- jednostka pracy, energii oraz ciepła; ilość energii zużywana przez godzinę urządzeniem o mocy kilowata (1000 watów) - 1 kWh = 1\*1000 W 60\*60 s = 3 600 000 Ws= 3 600 0006 J = 3,6 MJ - **megawatogodzina** (MWh) 10002, **gigawatogodzina** (GWh) 10003 oraz **terawatogodzina** (TWh) 1000 4 **Jednostki energii** - **Tona oleju ekwiwalentnego** (toe) "ton oil equivalent" (toe) -energetyczny równoważnik jednej metrycznej tony ropy naftowej o wartości opałowej równej 10000 kcal/kg, (milion toe - Mtoe). - **Dżul (J)-- jednostka pracy i energii** -- w tym ciepła -- w układzie SI. Jeden dżul to praca wykonana przez siłę o wartości 1 N przy przesunięciu punktu przyłożenia siły o 1 m w kierunku równoległym do kierunku działania siły 1 J = 1 N·m. **ropa naftowa i gaz** - 1 baryłka ropy naftowej (skrót: 1 bbl) = 42 galony amerykańskie = około 159 l) -- standardowa jednostka objętości w przemyśle naftowym - Jedna baryłka to 0.15 m3 - Gaz - metry sześcienne Przykłady produktór rafinacji baryłki ropy naftowej: benzyna, diesel, paliwo lotnicze, mazut, asfalt.... **Problem z wyobrażeniem sobie dużych liczb** - świat zużywa ogromne ilości energii; ponad 1000 Mtoe rocznie - średnie światowe zużycie ropy naftowej wynosi 150 000 litrów na sekundę, co odpowiada wielkości basenu olimpijskiego - zużycie gazu ziemnego na świecie ok. 3500 mld m3/rocznie - ponad 2000 miliardów tradycyjnych kanistrów butanowych zawierających po 13 kg gazu **Infrastruktura energetyczna** - długie okresy planowania, inwestowania i eksploatacji **przykład pułapki ubóstwa** - niskie dochody prowadzą do niedostępności energii, - obniżenie produktywności - obniżenie dochodów **Negatywne środowiskowe efekty zewnętrzne** - Możliwe do zmniejszenia poprzez oszczędzanie energii i poprawę efektywności energetycznej **Konkurencyjność źródeł energii** - wiele technologii energii odnawialnej nie jest obecnie w pełni konkurencyjnych, ale mogą stać się konkurencyjne w przyszłości - system subsydiowania OZE - Regulacje prawne/zakaz palenia paliwami stałymi Zakaz palenia węglem i drewnem w Krakowie 2019 Jak ucieka ciepło? Głównie przez wentylacje, ściany zewnętrzne i okna i drzwi. Typowa sprawność elektrowni węglowych i gazowych oraz emisja CO2  Energetyka węglowa -- koszty środowiskowe - Polska energetyka węglowa zużywa ogromne ilości wody -- aż 70% całkowitego poboru - elektrownie węglowe potrzebują ogromnych  ilości wody do chłodzenia bloków - przemysł węglowy w Niemczech pochłania 18% całkowitego poboru wody w kraju, średnia dla UE to 13,7%, a średnia globalna to 6,8% - szczególnie problematyczne w sytuacji fali upałów i długotrwałej suszy **1) Wydobycie węgla** - **Odwadnianie wyrobiska**: Aby wydobywać węgiel, odpompowuje się duże ilości wód podziemnych. - **Kwaśny wyciek z kopalni**: Woda odpadowa z wyrobiska zawiera toksyczne substancje, które trafiają do wód gruntowych i powierzchniowych, powodując ich zanieczyszczenie. - **Kopalniana zawiesina**: Osady i zawiesiny z kopalni przenikają do lokalnych zbiorników wodnych, powodując trwałe skażenie. **2) Płukanie węgla** - **Pobieranie wody**: Do płukania węgla używa się wody, często pobieranej z rzek lub innych źródeł naturalnych. - **Zastosowanie chemikaliów**: W procesie płukania stosowane są niebezpieczne środki chemiczne, które dodatkowo zanieczyszczają wodę. - **Ścieki i osadniki**: Powstają odpady, które trafiają do osadników. Niektóre zanieczyszczenia mogą przeniknąć do rzek lub wód gruntowych. **Wpływ na środowisko** - **Zanieczyszczona woda podziemna i gruntowa**: Wody te są skażone toksycznymi substancjami, co prowadzi do degradacji środowiska. - **Możliwość rozszczelnienia osadników**: Może to spowodować wycieki i skażenie terenu oraz rzek. - **Ścieki trafiające do rzek**: Odpływająca woda zanieczyszcza rzeki, co wpływa negatywnie na ekosystemy wodne. **3) Chłodzenie elektrowni** - **Wykorzystanie wody**: - Woda jest potrzebna do chłodzenia elektrowni, napędzania turbin parowych oraz płukania odpadów paleniskowych. - Elektrownie z systemem otwartym zużywają ogromne ilości wody -- wystarczającej do wypełnienia basenu olimpijskiego co 3 minuty. - **Zanieczyszczenia wody**: - Woda jest używana również do usuwania zanieczyszczeń, takich jak: - Pyły. - Tlenki siarki i azotu. - Bez odpowiedniego oczyszczania te zanieczyszczenia przyczyniają się do kwaśnych deszczy. - **Kwaśne deszcze**: - Zanieczyszczenia w powietrzu powstające przy spalaniu węgla powodują powstawanie kwaśnych opadów, które szkodzą glebie, roślinności i wodom. **4) Odpady paleniskowe** - **Powstawanie odpadów**: - W wyniku spalania węgla powstają toksyczne odpady, które są gromadzone w osadnikach i na hałdach. - Te odpady zawierają popioły węglowe i inne niebezpieczne substancje. - **Zagrożenia dla środowiska**: - Osadniki mogą się rozszczelnić, co powoduje: - Przedostawanie się toksyn do wód gruntowych i powierzchniowych. - Skażenie gleby oraz lokalnych ekosystemów. - Zanieczyszczone wody gruntowe stanowią długotrwałe zagrożenie dla społeczności i przyrody. Ryzyka związane z wydobyciem i transportem paliw kopalnych - tygodniowa blokada Kanału Sueskiego w Egipcie w 2021 r. -- kontenerowiec Ever Given osiadł na mieliźnie - straty około miliarda dolarów Katastrofa **Deepwater Horizon** wydarzyła się **20 kwietnia 2010 roku** w Zatoce Meksykańskiej. Doszło do **eksplozji gazu na platformie**, która później zatonęła, powodując **gigantyczny wyciek ropy** (ok. 4,9 mln baryłek przez 87 dni). **Kluczowe fakty:** 1. **Przyczyny**: a. Wadliwa cementacja otworu wiertniczego. b. Awaria systemu zabezpieczającego wyciek (blowout preventer). c. Zaniedbania BP i presja na szybkie zakończenie prac. 2. **Skutki**: d. Śmierć **11 pracowników**. e. Ogromne zanieczyszczenie środowiska -- śmierć tysięcy zwierząt, zniszczenie ekosystemów. f. Straty dla lokalnej gospodarki (rybołówstwo, turystyka). g. BP zapłaciło miliardy dolarów w karach i odszkodowaniach. BP musi zapłacić 20,8 mld USD kary rządowi USA i pięciu poszkodowanym stanom h. w szczytowym momencie wyciekało aż 60 tys. baryłek ropy dziennie i. plama o powierzchni 6500 km2 j. koszty wycieku poniesione przez spółkę BP - 144,89 mld USD 3. **Opanowanie wycieku**: k. Stosowano chemiczne dyspergatory, kopuły zamykające, a ostatecznie alternatywne odwierty do uszczelnienia wycieku. To największa katastrofa ekologiczna związana z przemysłem naftowym. Różne cele państw w wyścigu o globalną produkcję ropy naftowej - Stany Zjednoczone chcą w końcu osiągnąć niezależność naftową - Arabia Saudyjska ma nadzieję utrzymać wysoką pozycję aby ograniczyć siłę światowego islamskiego lidera, Iranu - Rosja, jak i Irak zainteresowane zwiększeniem przychodów projekty (megalomańskie) finansowane z dochodów z ropy naftowej w Arabii Saudyjskiej - budowa miasta Neom za 500 mld dol., w którym mają być: - latające taksówki - olbrzymi sztuczny księżyc, zapalany każdego wieczoru - system wywoływania sztucznych chmur - dinozaury -- roboty **Trojena** - ośrodek narciarski, który powstanie na pustyni w Arabii Saudyjskiej - mimo planów zasilania energią odnawialną projekt jest krytykowany przez Greenpeace za zmianę ekosystemu (w tym budowę sztucznego zbiornika) 1. **Podziemne rury**: - System składa się z rur zakopanych pod ziemią na głębokości, gdzie temperatura jest stabilna przez cały rok (zwykle 10--15°C). 2. **Przepływ powietrza**: - Powietrze z zewnątrz jest zasysane do tuneli i przepływa przez podziemne rury. - Dzięki kontaktowi z gruntem, powietrze jest **schładzane latem** lub **ogrzewane zimą** do stabilnej temperatury gruntu. 3. **Wentylacja budynku**: - Schłodzone lub ogrzane powietrze jest wprowadzane do systemu wentylacji budynku, co znacząco zmniejsza potrzebę korzystania z tradycyjnych systemów ogrzewania i chłodzenia. **Sektor energetyczny** - wysoki poziom interwencji publicznej, w celu zagwarantowania podstawowych usług dla ludności - historycznie monopolistyczna struktura obejmująca wytwarzanie, transport, dystrybucję i sprzedaż detaliczną - z czasem liberalizacja rynku energii: energia elektryczna - Chile 1982 r., gaz - Wielka Brytania 1986, Argentyna (1992), w UE początki liberalizacji od 1996 r. **Blackout -- dosłownie „zaciemnienie\"** - niespodziewana i nagła przerwa w dostawie prądu na dużym obszarze - utrata napięcia w sieci elektroenergetycznej - od kilku minut do nawet kilku dni - największy w historii Europy równocześnie we Włoszech i w części Szwajcarii objął 57 mln osób  **Blackout -- Szczecin, kwiecień 2008** - największa awaria sieci energetycznej w Polsce od końca II wojny światowej - zawalenie się kilkuset słupów wysokiego i średniego napięcia - paraliż w sektorze publicznym i prywatnym (szpitale przeprowadzały jedynie operacje ratujące życie) - splot szczególnych warunków pogodowych i techniczno-inżynieryjnych - podniesienie się poziomu wód gruntowych- „rozmiękczenie" gruntu (obniżenie stabilności posadowienia słupów linii elektroenergetycznych, jak i drzew) - główny problem - oblodzenie przewodów linii elektrycznych i tworzenie się na nich pokrywy śnieżnej **Blackout w Ukrainie** - Moskwa otwarcie przyznaje, że system energetyczny Ukrainy jest jednym z jej głównych celów - zgodnie z konwencjami genewskimi atakowanie ważnej infrastruktury publicznej jest zbrodnią wojenną **sieci elektroenergetyczne i gazociągi** - monopole naturalne - budowa równoległych nie jest technicznie uzasadniona, ani ekonomicznie wykonalna - wysokie koszty kapitałowe, ekonomia skali i inne bariery wejścia - jedna firma jest w stanie zaspokoić popyt bardziej efektywnie niż grupa firm konkurujących **Gazociąg Północny**, oficjalna nazwa **Nord Stream** - gazociąg do transportu gazu ziemnego z Wyborgu w Rosji do Greifswaldu w Niemczech, poprowadzony po dnie Morza Bałtyckiego - Nord Stream 1 - oddany do użytku 2011 (1 nitka) -- 2012 (2 nitka) - Nord Stream 2 ukończony w 2021 r. nigdy nie uruchomiony ze względu na liczne kontrowersje (dominująca pozycja Rosji) - 26 września 2022 eksplozja gazociągów Nord Stream 1 (NS1) i Nord Stream 2 (NS2). **Gaz ziemny** - wykorzystywany dopiero kilkadziesiąt lat po ropie naftowej ze względu na problemy z przesyłem - składa się głównie z metanu (CH4), prostszej cząsteczki chemii organicznej - zawiera tylko atom węgla i cztery atomy wodoru - paliwo kopalne wytwarzające niską ilość CO2 dzięki proporcji 4:1 (stosunek wodoru do węgla) - węgiel kamienny proporcja pierwiastków C5H **Skroplony gaz ziemny (ang. liquefied natural gas, LNG)** - gaz ziemny w ciekłym stanie skupienia, tj. w temperaturze poniżej --162 °C - podczas skraplania objętość gazu zmniejsza się 630 razy - gazowce -- duże pływające „termosy" przechowujące metan w postaci ciekłej w systemie hermetyzacji - Skroplony gaz jest rozładowywany do innych chłodzonych zbiorników, potem podgrzewany w wymienniku ciepła z wodą morską w celu wtłoczenia do sieci gazowej 1. **Odbiór**: Skroplony gaz ziemny (LNG) przypływa do terminalu na specjalnych tankowcach. 2. **Magazynowanie**: LNG jest przechowywany w ogromnych zbiornikach w temperaturze około -162°C. 3. **Regazyfikacja**: Skroplony gaz jest ogrzewany i zamieniany z powrotem w stan gazowy. 4. **Dystrybucja**: Gaz jest przesyłany do sieci gazowej i dostarczany do odbiorców. - zmniejszenie roli/dochodów państw eksportujących paliwa kopalne - zmniejszenie roli monopoli, większa liczba producentów rozproszonych geograficznie - bardziej sprawiedliwa redystrybucja dochodów - zmniejszenie podatności na awarie techniczne lub sabotaż **Transformacja energetyczna -- ryzyko związane z pierwiastkami ziem rzadkich** - metale ziem rzadkich (pierwiastki ziem rzadkich) -- nazwa zwyczajowa rodziny 17 pierwiastków chemicznych, - stanowią siódmą część wszystkich pierwiastków występujących w naturze, ale złoża rzadko występują w wysokim stężeniu - proces ich wydobywania i przekształcania w materiały użytkowe jest kosztowny i szkodliwy dla środowiska - żadne urządzenie elektroniczne nie obędzie się bez pierwiastków ziem rzadkich (także baterie, akumulatory zawierają nawet 10 do 15 kg lantanu) Obraz zawierający tekst, zrzut ekranu, numer, Czcionka Opis wygenerowany automatycznie **Lit** - kluczowy pierwiastek do budowy akumulatorów litowo-jonowych albo litowo-polimerowych (nie jest metalem ziem rzadkich) Gwałtowny wzrost cen węglanu litu od 2021 do 2022 roku (z 6 750 USD do 73 130 USD/tonę), napędzany dużym popytem na baterie do pojazdów elektrycznych. Prognozy wskazują na stabilizację cen na niższym poziomie (ok. 13 000--14 000 USD/tonę w 2025 roku) dzięki wzrostowi podaży i rozwojowi technologii. Wysokie ceny mogą wpływać na koszty produkcji baterii i pojazdów elektrycznych. **Skroplony gaz petrochemiczny** (ang. *liquefied petroleum gas*, **LPG**), - produkt rafinacji ropy naftowej, używany jako gaz, ale przechowywany i transportowany w pojemnikach pod ciśnieniem w postaci ciekłej - paliwo do zasilania urządzeń grzewczych (np. promienników gazowych) - źródło zasilania domowych kuchenek gazowych, grilli gazowych, - paliwo silnikowe -- autogaz **Wykład 4** **Typy i przemiany energii** **Energia pierwotna** - pozyskiwana bezpośrednio ze wszystkich zasobów naturalnych, zarówno odnawialnych, jak i nieodnawialnych - energia pod jakąkolwiek postacią - nie podlegała wcześniej żadnej przemianie ani w wyniku konwersji (zamianą jednej jej postaci na inną) ani transformacji (zmiana parametrów) **Jak działa transformator? (pomaga przesyłać energie bardziej efektywnie)** Transformator to urządzenie, które wykorzystuje **prąd** **zmienny** do zmiany napięcia elektrycznego, co jest kluczowe przy przesyłaniu prądu na duże odległości. Składa się z **trzech głównych elementów**: **rdzenia** magnetycznego oraz **dwóch** **cewek** (uzwojeń) -- pierwotnego i wtórnego. Transformator działa na zasadzie **indukcji elektromagnetycznej** -- prąd zmienny w uzwojeniu pierwotnym wytwarza zmienne pole magnetyczne w **rdzeniu**, które indukuje napięcie w uzwojeniu wtórnym. Dzięki temu może **zwiększać** (transformator podwyższający) lub **zmniejszać** napięcie (transformator obniżający). Spotykamy je na co dzień, np. w miastach w charakterystycznych budynkach, które czasami wydają charakterystyczne buczenie. - urządzenie elektryczne pozwalające na przenoszenie energii elektrycznej prądu przemiennego drogą indukcji z jednego obwodu elektrycznego do drugiego, - zachowanie pierwotnej częstotliwości - zwykle zmieniane jest równocześnie napięcie elektryczne **Global primary energy consumption by source** - Przedstawia globalne zużycie energii pierwotnej według źródeł (np. ropa, węgiel, gaz, odnawialne) od 1800 roku do 2022 roku. - Widać gwałtowny wzrost zużycia energii od czasów industrializacji. - Do 1950 roku dominowała **biomasa tradycyjna** i **węgiel**, później wzrosła rola **ropy naftowej** i **gazu ziemnego**. - Od około 2000 roku rośnie udział **energii odnawialnej** (wiatr, słońce), ale paliwa kopalne wciąż dominują. **Zużycie energii w Polsce 2015--2021** - Pokazuje podział zużycia energii pierwotnej w Polsce według źródeł. - **Węgiel kamienny i brunatny** są dominującymi źródłami energii, ale ich udział zmniejsza się w czasie. - Ropa naftowa i gaz ziemny pozostają na stabilnym poziomie. - Udział \"pozostałych źródeł\" (w tym odnawialnych) jest niewielki. **Przepływ energii -- od źródła do użytkowania** - Przedstawia proces przekształcania energii pierwotnej (ze źródeł, np. węgla, gazu) w energię końcową (użytkowaną przez odbiorców). - **Energia pierwotna** jest przetwarzana i transportowana z pewnymi stratami (symbolizowanymi przez \"η\" -- efektywność procesu). - **Energia końcowa** to energia dostarczona do użytkownika, która jest następnie przekształcana w energię użytkową (np. ciepło w budynku, energia w sprzęcie). - Wskazuje na konieczność poprawy efektywności na każdym etapie, by zminimalizować straty energii. - otrzymywana w wyniku przemian energii pierwotnej lub innej energii wtórnej - stanowi energię chemiczną nośników wtórnych - energia używana przez finalnych konsumentów: transport, użytkownicy energii elektrycznej i cieplnej **przejście z energii pierwotnej na wtórną** - strata przy przejściu z energii pierwotnej na wtórną w EU w 2016 r. wyniosła ok 33% - strata spowodowana głównie przez transformację energii pierwotnej w energię elektryczną - rząd prowadzi politykę dotyczący zużycia energii elektrycznej lub paliw np. poprzez opodatkowanie, nie może tego zrobić w odniesieniu do energii pierwotnej, ponieważ jest to kwestia ogólnoświatowa - tylko globalne decyzje dotyczące energii pierwotnej mogą mieć realny wpływ na jej ceny, **Wtórne nośniki energii** **Gaz generatorowy, gaz czadnicowy** - palny gaz powstały w wyniku zgazowania paliwa stałego - otrzymywany z węgla, drewna (gaz drzewny) lub innego typu biomasy - gaz drzewny lub holzgas (z niem.) w czasie II wojny światowej wykorzystywany z powodu braku paliw naftowych do napędzania samochodów z gazogeneratorami AUTOBUS NA GAZ cool Obraz zawierający transport, na wolnym powietrzu, pojazd, koło Opis wygenerowany automatycznie **Energia bezpośrednia (inaczej końcowa lub finalna)** - energia pierwotna lub wtórna, dostarczana odbiorcy w postaci, do której są dostosowane jego odbiorniki - w USA napięcie: 110 V o częstotliwości 60 Hz, - w Polsce napięcie: 220-230 V o częstotliwości 50 Hz - włączenie amerykańskiego urządzenia do polskiego gniazdka bez adaptera spowoduje jego uszkodzenie **Energia użyteczna** najniższy poziom wykorzystania energii uzyskiwana w odbiornikach po jej przetworzeniu na postać użytkową **Postacie** - energia świetlna (lampy) - energia mechaniczna, (silniki na energię elektryczną, parę wodną i paliwa wtórne); - ciepło nisko-, średnio- i wysokotemperaturowe (grzejniki, kuchnie, piece) - energia chemiczna (uzyskiwana w przemysłowych procesach technologicznych).  Obraz zawierający tekst, zrzut ekranu, czerwony, design Opis wygenerowany automatycznie Fragment schematu przemian energii pierwotnej i wtórnej w energię bezpośrednią i użyteczną: Diagram przedstawia przepływ energii od źródeł pierwotnych (np. węgiel, drewno, gaz ziemny) przez etapy przekształcania (np. energia elektryczna, ciepło, paliwa wtórne) do ostatecznego wykorzystania przez odbiorniki energii (lampy, silniki, piece, urządzenia przemysłowe). Ostatecznie energia jest wykorzystywana w formie użytecznej, takiej jak: **światło, ciepło, energia mechaniczna lub chemiczna**. Pokazuje złożoność procesów przekształcania i dystrybucji energii w różnych formach. **Energochłonność PKB** \[kg ekwiwalentu ropy naftowej (KGOE) na tysiąc euro\]\ - w 2008 r. w Polsce 290 kg. Polska 190. Średnia EE 27. To 107. Więc trochę dużo dla Polski XD. Bułgaria ma 395 więc potęznie **Największe zużycie energii pierwotnej na jednostkę PKB**: - Rosja (8,6 MJ/1 dolara PKB) i RPA (8,5 MJ) mają najwyższe wartości, co oznacza, że ich gospodarki są mniej efektywne energetycznie. **Polska**: - Zużycie wynosi **4,2 MJ/1 dolara PKB**, co jest średnim wynikiem. - Od 1990 roku zużycie zmniejszyło się o **3,6%**, wskazując na poprawę efektywności energetycznej. **Najniższe zużycie**: - Wielka Brytania (2,9 MJ) oraz Włochy i Turcja (3,0 MJ) -- te kraje charakteryzują się wysoką efektywnością energetyczną. **Zmiany w czasie**: - Większość krajów zmniejszyła zużycie energii na jednostkę PKB, co pokazuje globalną tendencję do poprawy efektywności energetycznej. - Wyjątki: Arabia Saudyjska (+0,3%) i Korea Płd. (+1,7%), gdzie efektywność nieznacznie spadła. Wykres ilustruje zróżnicowaną efektywność energetyczną gospodarek na świecie, z wyraźnymi różnicami między krajami rozwiniętymi i rozwijającymi się. Polska poprawiła swoją efektywność, ale wciąż pozostaje za liderami, jak Wielka Brytania czy Japonia. **Metody** **racjonalizacji zużycia energii** - zainstalowanie lub modernizacja systemów pomiarowych i monitorujących procesy energetyczne i przemysłowe - wymiana wyeksploatowanych i niskosprawnych energetycznie maszyn i urządzeń (np. silników, opraw oświetleniowych), - modernizacja lub wymiana instalacji przemysłowych (rurociągów ciepłowniczych, pieców i ciągów technologicznych) - **modernizacja lub wymiana oświetlenia** *(wymiana tradycyjnego oświetlenia na oświetlenie LED - spadek kosztów za energię o ok. 70%)* - **instalacja lub modernizacja układów odzyskiwania energii, w tym z urządzeń i procesów przemysłowych, a także z gazów spalinowych** **Energia pierwotna** - wskaźnik w świadectwie charakterystyki energetycznej budynku - ilość energii koniecznej do pokrycia zapotrzebowania na jego ogrzewanie, klimatyzację i wentylację mechaniczną oraz przygotowanie ciepłej wody **Świadectwa charakterystyki energetycznej** - obowiązek posiadania w określonych sytuacjach wynika z prawa europejskiego - określa orientacyjne roczne zapotrzebowanie na energię, a tym samym koszt utrzymania związany ze zużyciem energii - nie są wymagane, kiedy wykorzystujemy istniejący budynek (lub lokal) \"na własny użytek\", tj. nie zamierzamy go sprzedawać lub wynajmować **Ciemna flauta** - fazy, w których wiatr i słońce wytwarzają tylko ograniczoną ilość energii elektrycznej - wieczorem 6.11.2024 r. cena energii elektrycznej wzrosła w Niemczech szybko i niezwykle gwałtownie -- do ponad 800 € za MWh (była około 10x droższa niż zwykle) **Nieregularność produkcji energii z OZE** - energia słoneczna i energii wiatru zależy od aktualnych warunków pogodowych - zapotrzebowanie na energię elektryczną jest zmienne i niezależne od produkcji energii elektrycznej z OZE - - konieczność efektywnego magazynowania energii - tańsze od magazynowania energii elektrycznej jest magazynowanie energii cieplnej **Święta Bożego Narodzenia 2023 r.** -- farmy wiatrowe zapewniały 51 % zapotrzebowania na energię w Polsce a razem z energetyką słoneczną 61% **Zmiany cen energii elektrycznej na TGE w latach 2019-2024** 1. **Stabilność do 2021 roku**: Ceny energii elektrycznej były stosunkowo stabilne na poziomie około 300--500 PLN/MWh. 2. **Gwałtowny wzrost w 2022 roku**: Ceny energii osiągnęły szczyt na poziomie powyżej **2 500 PLN/MWh**, co wynikało z kryzysu energetycznego, wojny w Ukrainie i wzrostu cen paliw kopalnych. 3. **Stopniowy spadek po 2022 roku**: Od końca 2022 roku ceny zaczęły spadać, stabilizując się w 2023 roku, i obecnie oscylują wokół 500 PLN/MWh. **Podsumowanie:** Wykres pokazuje ogromny wpływ globalnych kryzysów (pandemia, wojna) na ceny energii w Polsce, a także późniejsze dążenie do stabilizacji rynku energetycznego. **Struktura ogniwa fotowaltaicznego** **Wykład 5** **Spółki naftowe siedem sióstr (Seven Sisters Oil Companies)** - określenie użyte w latach 50. XX wieku - siedem anglo-amerykańskich firm naftowych, które utworzyły kartel \"Konsorcjum na rzecz Iranu\" - wkrótce zdominowały światowy przemysł naftowy od połowy lat 40. do początku lat 70. (do kryzysu naftowego w 1973 r.) - kraje bogate w ropę otrzymywały tylko bardzo niewielką część zysków - utworzona w 1960 r. (obecnie 13 państw) - w 1973 r. OPEC - nacjonalizacja produkcji ropy naftowej i wyrzucenie głównych koncernów zachodnich z krajów członkowskich **Międzynarodowa Agencja Energetyczna\ **(ang. *International Energy Agency* -- IEA) - organizacja międzynarodowa z siedzibą w Paryżu, afiliowana przy Organizacji Współpracy Gospodarczej i Rozwoju (ang. OECD) w 1974 r. podczas wychodzenia z kryzysu naftowego - uchwalono Strategiczne Rezerwy Ropy Naftowej (umowa o utrzymywaniu 90-dniowych rezerw ropy naftowej lub produktów ropopochodnych w celu uniknięcia geopolitycznego szantażu) - 28 państw - ostatnim krajem, który wstąpił do MAE, była Polska w 2008 **Rynek energetyczny** - inwestorzy preferują technologie z krótkim okresem zwrotu nakładów i krótkim okresem inwestycyjnym, - polityka w zakresie ochrony środowiska, w tym konieczność redukcji emisji CO2 - względy polityczne Idea zintegrowanego planowania rozwoju: **a) Model idealny** - Reprezentowany przez **diagram Wenna** z trzema nakładającymi się obszarami: 1. **Prognozowanie obciążeń** -- przewidywanie przyszłych potrzeb i wymagań. 2. **Analiza wariantów dostawy** -- ocena różnych sposobów realizacji dostaw. 3. **Analiza wariantów zapotrzebowania** -- badanie możliwych scenariuszy popytu. 4. **Analiza finansowa** -- ocena kosztów i korzyści ekonomicznych. - W centrum krzyżują się wszystkie te elementy, co oznacza **pełną integrację i współzależność** analiz. **Idea:** Model idealny zakłada, że wszystkie obszary są ściśle powiązane i analizowane jednocześnie, co prowadzi do optymalnych decyzji. **b) Model praktyczny** - Przedstawiony jako **schemat blokowy**, który pokazuje bardziej sekwencyjny proces: 1. **Prognoza obciążeń** wpływa na inne analizy. 2. **Analiza wariantów dostawy** i **analiza wariantów zapotrzebowania** są oddzielne, ale powiązane. 3. Wyniki z tych dwóch analiz są uwzględniane w **analizie finansowej**, co kończy proces. **Idea:** W praktyce analizy są realizowane w pewnej kolejności, a powiązania między nimi są ograniczone, co oznacza mniej zintegrowane podejście w porównaniu z modelem idealnym. **modele** typu **bottom-up** - strona podażowa (pozyskanie nośników energetycznych oraz technologie konwersji), - strona popytowa, (charakteryzowana przez zapotrzebowanie na poszczególne rodzaje energii finalnej) - brak powiązań systemu energetycznego z resztą gospodarki - przykłady modeli: MARKAL, MESSAGE, EnergyPLAN Modele **top-down** - oparte na teorii równowagi ogólnej - określają stronę podażową i popytową zależnościami rynkowymi - bardziej rozbudowana -- w stosunku do top-down -- struktura zależności ekonomicznych - Np.: GLOBAL 2100, GREEN, Dynamic General Equilibrium Model, PRIMES **Miks energetyczny** - struktura produkcji i konsumpcji energii według kryterium nośników energii lub sposobów wytwarzania - wykorzystywany do badania bezpieczeństwa energetycznego **Optymalny miks energetyczny** - dostateczna ilość mocy w krajowym systemie elektroenergetycznym - najniższy koszt ekonomiczny podaży mocy - najniższy negatywny wpływ na środowisko  Miks energetyczny 2040 r. -- prognoza Obraz zawierający tekst, zrzut ekranu, numer, Czcionka Opis wygenerowany automatycznie Liczba osób bez dostępu do energii elektrycznej w wybranych regionach, 2010-21 (w mln osób) to głownie Afryka sub saharyjska (na oko 800 milionów) **Odsetek ludności z dostępem do czystych paliw i technologii do gotowania, 2021 r. (w proc.)**  **Populacja bez nowoczesnych rozwiązań dotyczących czystego gotowania (prognozy na 2030 r.) -- najwięcej Sub saharyjska agryka, i rozwijająca się azja.** **SEforALL Clean Cooking in Rwanda -- Africa** **Sprzedaż poprzez giełdę energii** - wolumen transakcji w 2022 r. na wszystkich rynkach energii elektrycznej w Polsce na Towarowej Giełdzie Energii S.A. wyniósł 141,4 TWh, - spadek o 37,2 proc. w stosunku do 2021 r. **rynki sprzedaży energii na TGE S.A.** - Rynek Dnia Bieżącego (RDB, ang. SIDC), - Rynek Dnia Następnego (RDN) oraz w zakresie rynku instrumentów terminowych, w tym również w systemie aukcji, - Rynek Terminowy Produktów z dostawą energii elektrycznej (RTPE) Zorganizowanej Platformy Obrotu (OTF) - W 2021 byliśmy najtańsi hihi **transakcje bilateralne** - kontrakty dwustronne, zawierane bezpośrednio pomiędzy uczestnikami rynku, tworzą tzw. rynek OTC (over the counter) - warunki handlowe tych kontraktów, dotyczące m.in. ceny i ilości energii elektrycznej oraz terminy dostaw, są wynikiem negocjacji między ich stronami (są znane tylko stronom danego kontraktu) **operatorzy systemów dystrybucyjnych (OSD)** - mają zachować niezależność od powiązanych kapitałowo sprzedawców energii, - mają równoprawnie traktować wszystkich użytkowników sieci dystrybucyjnej i optymalizować warunki pracy sieci i dostarczania energii, - w 2022 r. było 189 OSD, z czego 5 największych **sprzedaż rezerwowa** - gwarantuje odbiorcy ciągłość dostaw energii w przypadkach niezawinionych przez odbiorcę (np. trudności finansowe sprzedawcy skutkujące brakiem możliwości kontynuacji działalności) - w 2022 r. objętych zostało ponad 54 tys. odbiorców, z czego ponad 32 tys.  to odbiorcy w gospodarstwach domowych **wstrzymanie dostaw energii elektrycznej** - w 2022 r. wstrzymano dostawy energii el. do ponad 200 tys. odbiorców, tj. 1,1 % wszystkich odbiorców - ok. 69 proc. przypadków wstrzymania dostaw dotyczyło odbiorców w gospodarstwach domowych - główną przyczyną - brak terminowej płatności - licznik przedpłatowy **Ceny energii elektrycznej** - średnia cena energii za IV kwartał 2022 r. rok do roku wzrosła o 69,6 proc., a opłaty dystrybucyjne wzrosły średnio o 14,8 proc. - odbiorcy z grupy taryfowej C (137,3 proc.), odbiorcy w gospodarstwach domowych (37,22 proc.) - gospodarstwa domowe korzystały z zamrożonych cen wg limitów - ceny energii w taryfach sprzedawców na 2024 r. są niższe o 31,3 proc. w stosunku do taryf zatwierdzonych na 2023 r. **Limity dla tańszej energii el. w 2 poł. 2023** - do 3000 kWh rocznie dla wszystkich gospodarstw domowych, - do 3600  kWh rocznie dla gospodarstw domowych z osobami z niepełnosprawnościami, - do 4000 kWh rocznie dla rodzin z Kartą Dużej Rodziny oraz dla rolników - po przekroczeniu tych limitów cena maksymalna 693 zł za każde 1000 kWh **Dodatkowy upust dla oszczędnych** jeżeli między 1 października 2022, a 31 grudnia 2023 roku odbiorca zmniejszy swoje zużycie, o co najmniej 10% rok do roku w 2024 sprzedawca ma mu zaoferować upust w wysokości 10% **Wzmocnienie pozycji konsumentów w przejściu na energię bezemisyjną** **Bezpieczeństwo energetyczne** - wymiar fizyczny, tj. dostępność, niezawodność i adekwatność dostaw energii i związana z tym infrastruktura transportowa - wymiar cenowy, tj. przystępność i racjonalność cen ustalanych przez rynek - (Zielona Księga Komisji Europejskiej, 2013) - zachowanie wymagań ochrony środowiska - (wycinanie lasów na potrzeby hut -- Szklarska Poręba)