prof. dr hab. in¿. Ma³gorzata Trojanowska dr in¿. Tomasz Szul
Katedra Energetyki Rolniczej, Akademia Rolnicza, Kraków
ANALIZA ZRÓ¯NICOWANIA ZAPOTRZEBOWANIA NA CIEP£O
NA TERENACH WIEJSKICH POLSKI PO£UDNIOWEJ
Streszczenie
Wyznaczono zapotrzebowanie na ciep³o oraz przeanalizowano jego zró¿nicowanie na terenach wiejskich Polski po³udniowej. Badano tak¿e mo¿liwoœci jego pokrycia poprzez spalanie lokalnych zasobów drewna i nadwy¿ek s³omy. Dla potrzeb realizacji celu pracy sklasyfikowano 40 powiatów z Polski po³udniowej wed³ug ich podobieñstwa pod wzglêdem popytu na ciep³o i iloœci energii mo¿liwej do uzyskania ze spalania biomasy.
Ustawa o samorz¹dzie terytorialnym okreœla zadania w³asne w³adz lokalnych, do których zalicza siê m. in. zaopa-trzenie w ciep³o, energiê elektryczn¹ i paliwa gazowe [9, 10], a ustawa Prawo energetyczne [11] ustanawia samorz¹d terytorialny g³ównym planist¹ i organizatorem w tym zakresie.
W ramach planowania energetycznego samorz¹dy terytorialne maj¹ okreœliæ wielkoœæ potrzeb energetycznych i mo¿liwoœci ich zaspokojenia zw³aszcza przy wykorzystaniu lokalnych, w tym niekonwencjonalnych i odnawialnych Ÿróde³ energii.
Jednym z najwa¿niejszych dzia³ów sektora energii jest zaopatrzenie w ciep³o, gdy¿ na ten cel zu¿ywa siê ponad 40% energii pierwotnej. Ocena wielkoœci potrzeb cieplnych jest zadaniem trudnym, szczególnie na terenach wiejskich, gdzie dominuj¹ budynki jednorodzinne w wiêkszoœci wyposa¿one w indywidualne Ÿród³a ciep³a.
Celem pracy by³o okreœlenie wielkoœci popytu na ciep³o na terenach wiejskich Polski po³udniowej, a w szczególnoœci jego zró¿nicowania. Praca zawiera równie¿ ocenê mo¿liwoœci zaspokojenia popytu na ciep³o przy wykorzystaniu lokalnego potencja³u odnawialnych Ÿróde³ energii. Poniewa¿ spoœród wszystkich rodzajów Ÿróde³ energii odnawialnej w Polsce, najwiêkszy potencja³ mo¿liwy do szybkiego wykorzystania wystêpuje w drewnie i s³omie, analizê ograniczono do tych w³aœnie surowców.
Dla potrzeb realizacji celu pracy, dla poszczególnych powiatów województwa ma³opolskiego i podkarpackiego okreœlono zapotrzebowanie na ciep³o oraz potencja³ energetyczny drewna i nadwy¿ek s³omy, a powiaty pogrupowano ze wzglêdu na wartoœci tych wielkoœci.
Zapotrzebowanie na ciep³o w ka¿dym z powiatów wyznaczono sumuj¹c potrzeby cieplne mieszkañców poszczególnych gmin zgodnie z metodyk¹ przedstawion¹ w [5, 6, 7]. Na wielkoœæ tych potrzeb ma wp³yw szereg czynników, z których najwa¿niejsze to powierzchnia ogrzewana, struktura wiekowa budynków, liczba mieszkañców itp., które ustalono na podstawie wyników Narodowego Spisu Powszechnego [2] i Powszechnego Spisu Rolnego [3].
Przy wyznaczaniu zasobów drewna, które mog¹ byæ wy-korzystywane na cele energetyczne, uwzglêdniano drewno pochodz¹ce z lasów, przemys³u drzewnego, zadrzewieñ i sadów. Okreœlaj¹c potencja³ energetyczny drewna mo¿liwego do pozyskania z lasów i przemys³u drzewnego przyjêto za³o¿enia zgodnie z [1], w odniesieniu do drewna z sadów pos³u¿ono siê opracowaniem [11], a w przypadku drewna z zalesieñ skorzystano z danych wojewódzkich urzêdów marsza³kowskich. Okreœlaj¹c potencja³ energetyczny s³omy Wyniki badañ
Rys. Wyniki analizy skupieñ powiatów Polski po³udniowej TECHNIKA ROLNICZA OGRODNICZA LEŒNA 3/2007
za³o¿ono, ¿e jej nadwy¿ka wynosi 25% ogólnej iloœci [4]. Na analizowanych terenach wiejskich Polski po³udniowej popyt na ciep³o jest silnie zró¿nicowany i waha siê od 715 TJ w powiecie leskim do 5740 TJ w powiecie krakowskim, przy wspó³czynniku zmiennoœci zapotrzebowania na ciep³o wynosz¹cym 54%. Jeszcze wiêkszym zró¿nicowaniem charakteryzuj¹ siê zasoby energetyczne drewna i nadwy¿ek s³omy mo¿liwych do wykorzystania dla zaspokojenia tych potrzeb. Wynosz¹ one w powiatach w odniesieniu do drewna od ok. 30 do 690 TJ i od 10 do 80 TJ dla s³omy, daj¹c mo¿liwoœæ pokrycia zapotrzebowania na ciep³o mieszkañców analizowanych powiatów w 23%.
Zró¿nicowanie popytu na ciep³o, a tak¿e mo¿liwoœci jego zaspokojenia poprzez energetyczne wykorzystanie drewna i nadwy¿ek s³omy badano grupuj¹c powiaty przy wykorzystaniu jednej z hierarchicznych metod aglomeracji, tj. metody J. H. Warda. Polega ona na ³¹czeniu takich skupieñ, które jako ca³oœæ zapewniaj¹ minimum sumy kwadratów odleg³oœci od œrodka ciê¿koœci nowego skupienia, które tworz¹.
Przy formowaniu skupieñ brano pod uwagê trzy cechy obiektów (wskaŸniki tab.), a jako miarê odleg³oœci miêdzy obiektami (40 powiatów) zastosowano metrykê Euklidesa. Ze wzglêdu na ró¿ne miary analizowanych wskaŸników dane zosta³y wczeœniej wystandaryzowane.
Wyniki analizy przedstawia rysunek. Dla utworzonych w ten sposób czterech skupieñ powiatów wyznaczono wartoœci œrednie badanych wskaŸników, które zestawiono w tabeli.
Na terenach wiejskich Polski po³udniowej wystêpuje miêdzy powiatami znaczne zró¿nicowanie pod wzglêdem popytu na ciep³o. WyraŸnie jest ono wiêksze w czêœci pó³nocnej i zachodniej analizowanego obszaru (skupienie I i II). Mo¿liwoœci jego zaspokojenia poprzez energetyczne wykorzystanie drewna i s³omy s¹ tutaj niewielkie œrednio od 14% dla powiatów ze skupienia I do 18% dla powiatów ze skupienia II. Najkorzystniejsze pod tym wzglêdem warunki wystêpuj¹ w wiêkszoœci powiatów po³o¿onych w po³udniowej, Podsumowanie
Tab. Wartoœci œrednie wskaŸników opisuj¹cych popyt na ciep³o oraz mo¿liwoœci jego zaspokojenia przy energetycznym wykorzystaniu lokalnych zasobów drewna i nadwy¿ek s³omy dla poszczególnych skupieñ powiatów Polski po³udniowej
- wyznaczany jako stosunek potencja³u energetycznego drewna (nadwy¿ek s³omy) do popytu na ciep³o
*)
Udzia³ nadwy¿ek s³omy w zaspokojeniu potrzeb cieplnych [%]* ) Udzia³ drewna w zaspokojeniu potrzeb cieplnych [%]* ) Zapotrzebowanie na ciep³o [TJ] WskaŸnik Skupienie I Skupienie II Skupienie III Skupienie IV 5190 2090 1790 1310 5 7 28 10 9 11 9 8
a tak¿e wschodniej czêœci obszaru poddanego badaniom (skupienie III), gdzie potrzeby cieplne mo¿na by³oby zaspokoiæ œrednio w 28% ze spalania drewna i w 9% ze spalania s³omy.
[1] Gawroñska G.: Ocena zasobów energetycznych biomasy drewna odpadowego. Materia³y Seminarium
. Wyd. PAN Kraków 1998.
[2] Narodowy Spis Powszechny 2002. [3] Powszechny Spis Rolny 2002.
StatSoft, Inc. 1995. STATISTICA for Windows (Computer program manual). Tulsa.
[4] Stelmachowski S.: Ocena zasobów energetycznych wsi polskiej. Ekopartner 10, Warszawa 2001.
[5] Trojanowska M., Szul T.: Techniczna i gospodarcza analiza oraz prognozowanie nak³adów energetycznych na ogrzewanie budynków mieszkalnych na terenach wiejskich. Acta Scientiarum Polonorum. Technica Agraria 2(2), 69-75, Lublin 2003.
[6] Trojanowska M., Szul T.: Modelling of energy demand for heating buildings, heating tap water and cooking in rural households. TEKA Commision of Motorization and Power Industry in Agriculture VIA, 184-190, Lublin 2006. Literatura
Energia odnawialna - krok w kierunku ekologii
[7] Trojanowska M., Szul T.: Zapotrzebowanie na energiê do ogrzewania obiektów u¿ytecznoœci publicznej na terenach wiejskich. Technika Rolnicza, Ogrodnicza i Leœna 9, 19-20, Warszawa 2006.
[8] Tymiñski J.: Wykorzystanie odnawialnych Ÿróde³ energii w Polsce do 2030 roku. Instytut Budownictwa, Mechanizacji i Elektryfikacji Rolnictwa, Warszawa 1997. [9] Ustawa o samorz¹dzie terytorialnym z dnia 8 marca 1990 r.
Dz.U. nr 131990 poz. 74, nr 18/1990 poz. 94.
[10] Ustawa o gospodarce komunalnej z dnia 20 grudnia 1996 r.Dz.U. nr 9/1997 poz. 43.
[11] Ustawa Prawo energetyczne z dnia 10 kwietnia 1997 r. Dz.U. nr 54/1997, z póŸniejszymi zmianami.
DIVERSITY ANALYSIS OF HEAT DEMAND IN RURAL AREAS
OF SOUTHERN POLAND
Summary
The demand for heat has been evaluated and diversification of it in rural areas of Southern Poland has been studied in detail. The possibility to meet it by combusting local wood and straw resources has been studied as well. For this purpose, 40 administrative districts in Southern Poland were classified out according to the similarity in respect of heat demand and energy amount from the combustion of biomass.
