Energetyka konwencjonalna

Zygmunt Szefliński

Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów szef@fuw.edu.pl

http://www.fuw.edu.pl/~szef/

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Wykład - 16.X.2018

Transport

Zużycie

energii:

spalone litry paliwa l

W J

E



 

 



W_E –wartość energetyczna paliwa

Zużycie energii przy używaniu samochodu osobowego Honda, w mieście, 8l benzyny/100 km, przebieg

30 km dziennie  1000 km miesięcznie,

12 000 km/rok:

Zużycie paliwa V=2,4 l dziennie, 80 l miesięcznie.

Wartość energetyczna benzyny: 40 MJ/l

Dzienne zużycie energii: 40 MJ/l  2,4l/d= 96 MJ/d 1kWh=3,6 MJ, 96 MJ  27 kWh 27kWh/d !

Koszt benzyny K=2,4l  5,2zł/L= 12,5 zł

Koszt energii K= 27 kWh0,5zł/kWh = 13,5 zł

Transport- samolot

Boeing 737-400

Zużycie paliwa V=2,5 tony/h.

168 pasażerów.

Wakacje w Sharm el Sheikh.

2* 4h =8h lotu  20 ton paliwa (tam i z powrotem) 20 000 kg/ 150 osób =133 kg/osobę

Gęstość benzyny =0,7 kg/l.

Zużycie paliwa na pasażera V=190 l

Wartość energetyczna benzyny: 40 MJ/l Zużycie energii: 40 MJ/l  200l= 8 GJ 1kWh=3,6 MJ, 8 GJ  2,2 MWh,

Przyczynek do dziennego zużycia energii: 2200kWh/365d= 6kWh/d Koszt benzyny na osobę: K=200l  5zł/L= 1000 zł

Zużycie paliwa ciężarówek o masie ok.39 ton [l/100km]

Marka Moc

silnika [KM]

W terenie

płaskim W terenie

górzystym Średnie spalanie Scania R Topline

Opticruise (automat) 620 33,07 46,78 39,92

Volvo FH 16 610 35,6 50,2 42,9

Man TG-a TipMatic

(automat) 510 31,3 48,2 39,75

Daf XF (automat) 480 32,3 46,9 39,6

Volvo FH12 Globetroter

XL (automat) 480 31,69 44,5 38,1

Zużycie paliwa ciężarówek i autobusów

 Ciężarówka 40t, ok. 40l/100km

 Autobus miejski ok. 50l/100km

 Solaris Urbino standard ok. 50l/100km,175 miejsc

 Solaris Urbino hybryd, oszczędność paliwa 30%, 35l/100km 175 miejsc

Przejazd 30 km dziennie Solarisem Hybrid Solaris na 30km spala  10litrów ropy

Przy 100 pasażerach wypada 0,1 litra na pasażera, Dzienne zużycie energii: 40 MJ/l  0,1l/d= 4 MJ/d 1kWh=3,6 MJ, 4 MJ  1,1 kWh 1,1kWh/d !

24 razy mniej niż przy dojazdach samochodem !!!

Jazda samochodem, 30 km/d, daje 27 kWh/d.

Energia w przejazdach kolejowych

Energia pobierana przez pojazdy trakcyjne, służąca do prowadzenia ruchu.

Jeśli znane jest jednostkowe zużycie energii na cele trakcyjne j_ze i masa pojazdu m, to zużycie energii na potrzeby trakcyjne na odcinku o długości L możemy wyznaczyć ze wzoru: E_t = j_zemL.

Średnie zużycie jednostkowe j_ze w skali PKP w wysokości:

j_ze =19,8-20,5 Wh/tkm

Jednostkowe zużycie energii na prowadzenie pociągów towarowych waha się od 18 do 15 Wh/tkm, pociągów zaś pasażerskich od 42 do 35 Wh/tkm

Expres Poznań-Warszawa m=400 ton, 300 km, j_ze =30 Wh/tkm, 400 pasażerów.

W ruchu pasażerskim - z szybkością 100 km/h każde dodatkowe zatrzymanie powoduje straty ok. 100 kWh

kWh km

km t t

E 30 Wh  400  300  4000

 

Energia w przejazdach kolejowych

Porównanie kolei i samochodu

Expres Poznań-Warszawa m=400 ton, 300 km, j_ze =30 Wh/tkm, 400 pasażerów.

kWh km

km t t

E 30 Wh  400  300  4000

 

Zużycie energii przy używaniu samochodu Honda, 8l benzyny/100 km, przebieg 300 km  24l,

wartość energetyczna benzyny: 40 MJ/l=11kWh/l

kWh l l

E  11 kWh  24  265

Zużycie energii na pasażera przy 400 pasażerach (6 wagonów x 70 miejsc)  10kWh/pasażera

Zużycie energii na pasażera przy 4 pasażerach; 265/4  70kWh/pasażera

70kWh/pasażera

Podsumowanie

Dzienne zużycie energii i moc:

Spoczynek 80 W16 h 1,3 kWh/d Praca (intensywna) 500 W8 h 4 kWh/d

Transport codzienny 27 kWh/d (1 kWh/d) Transport wakacyjny 6 kWh/d

Pominięte wydatki energetyczne:

 Wydobycie i przetwarzanie paliw (wytworzenie 1kg benzyny wymaga 1,4 kg ropy )

 Koszty energetyczne produkcji i eksploatacji samochodu i samolotu

 Koszty energetyczne produkcji pożywienia

Jak oszczędzać energię?

Ładowarka zużywa  1W mocy, przez 24 h w gniazdku zużywa 0,024 kWh.

25 mln ładowarek to  600 MWh dziennie

 220 GWh rocznie Polak zużywa 11kWh(e) energii dziennie Starczyłoby oszczędzonej energii:

dla  60 000 Polaków

Rachunek robi wrażenie,

ale to zaledwie  0,2% zużycia.

(500W  11 kWh, a 1W/500W=0,2%) Tylko duże oszczędności mogą ratować bilans energii !!!

Zużycie energii w Polsce

ZUŻYCIE ENERGII W GOSPODARSTWACH DOMOWYCH W 2012 R.

ENERGY CONSUMPTION IN HOUSEHOLDS

IN 2012 Główny Urząd Statystyczny

Data publikacji:17.04.2014, wydanie co 3 lata Publikacja (wersja polska i angielska) dostępna na:

www.stat.gov.pl

oraz

www.mg.gov.pl

Nośniki energii w

[TWh] w

[ PJ] Udział w zużyciu krajowym [%]

Energia elektryczna 28 101,9 19,1

Energia razem 821,3

Tabela.

Zużycie nośników energii w

gospodarstwach domowych

Zużycie energii w Polsce

Nośniki energii w

[TWh] w

[ PJ] Udział w zużyciu krajowym [%]

Energia elektryczna 28 101,9 19,1

Energia razem 821,3

Tabela.

Zużycie nośników energii w gospodarstwach domowych w 2012 roku

Polak zużywa 11kWh(e) energii dziennie ?

Ile naprawdę: 28TWh/0,191=146 TWh (cała Polska) 146 10¹²/37 10⁶  410⁶Wh =4 tys kWh 4 tys kWh rocznie to 10,95 kWh dziennie.

z tego ok. 2 kWh dziennie w gosp.domowym

O.K.

Jak zredukować popyt na energię

Zapotrzebowanie na energię można zredukować na trzy sposoby:

1.ograniczając populację;

2.zmieniając styl życia;

3.utrzymując obecny styl życia, ale ograniczając jego intensywność

energetyczną poprzez zmiany

„efektywności” i „technologii”.

Ciepła woda,

ogrzewanie, chłodzenie

- dom i praca

Ogrzewanie i chłodzenie

Ogrzewanie wody:

Ciepło właściwe wody wynosi według tablic^*:

Oznacza to, że ogrzanie 100 l wody (100kg) o 50⁰C wymaga energii:

1 kWh=3,6 MJ 

*Tablice wielkości fizycznych, M.Jeżewski, J. Kalisz

C stop kg

kJ C

stop g

cal

 

 4 , 167

1

MJ C

C kg kg

E 4 , 167 kJ

 100  50

 20 , 833

 

kWh kWh

E  5 , 79  6

Kąpiel w wannie lub prysznic

Kąpiel E  12 kWh. Prysznic E  3 kWh.

Kąpiel w wannie lub prysznic

Wanna 130cmx50cmx30cm=195l200l

Kąpiel w takiej wannie w temperaturze 60⁰C, to

podgrzanie wody o temperaturze gruntu 10⁰C o 50⁰C Taka kąpiel to wydatek energii E  12 kWh.

Alternatywa dla kąpieli w wannie to prysznic z użyciem znacznie mniejszej ilości wody 50l.

Taka kąpiel to wydatek energii jedynie E  3 kWh.

6x prysznic i jedna kąpiel w wannie /tydzień to:

E=63kWh+12kWh=30kWh

Dzienne zużycie energii to:

4,3 kWh

Doliczmy na mycie rąk, zębów etc.

1,7 kWh

Przygotowanie posiłków (2 osoby)

E0,5kWh/d

E1,5 kWh/d

E0,5kWh/d

E1,5 kWh/d

Przygotowanie posiłków

Czajnik bezprzewodowy P=2kW dla 2 osób uzywany przez 15 min dziennie (herbata, kawa, goście), to wydatek energii E  0,5 kWh.

Przygotowanie obiadu, śniadania i kolacji dla 2 osób na kuchence (1 palnik P=2kW, drugi mały P=1kW)

przez 0,5 h dziennie, to wydatek energii E1,5 kWh.

Do tego kuchenka mikrofalowa P=1,5kW, 20 min/d, to wydatek energii E0,5 kWh

Co drugi dzień ciasto lub kaczka w piekarniku P=3kW Pieczemy przez 1godzinę energia E3 kWh, ale w przeliczeniu dziennym E1,5 kWh

Razem mamy E6 kWh na dwie osoby co daje w przeliczeniu na osobę:

E3 kWh/d

Pranie, zmywanie (2 osoby)

E1,5kWh/d E1,5kWh/d

E1,0 kWh/d

Pranie, zmywanie

Pralka używa 1 kWh/pranie, przy ustawieniu temperatury na 40⁰C.

Suszarka pochłania 3 kWh/pranie, ale suszenie na sznurkach to 1,5 kWh/pranie. (Ciepło odparowania wody o temperaturze 15⁰C to 2,25 MJ/kg).

Zmywarka o mocy P=2,5 kW przez 35 min, to 1,5 kWh/dzień.

Razem uzyskujemy:1+1,5+1,5 kWh, co daje na osobę:

E2 kWh/d

Pomijam lodówkę! ok. 0,5 kWh

Suszenie

Odparowanie wody:

Ciepło parowania wody wynosi według tablic^*:

Odparowanie 2,4 kg wody (4kg suchego prania) wymaga energii:

1 kWh=3,6 MJ 

*Tablice wielkości fizycznych, M.Jeżewski, J. Kalisz

C kg

MJ C

g

kJ C

g

cal

0 0

0

2 , 25 15

25 15 ,

15 2

540  

 



MJ C kg

kg

E MJ 2 , 4 5 , 4 25 15

,

2

 

 

kWh MJ

E  5 , 4  1 , 5

Ogrzewanie pomieszczeń

Ogrzewanie 

24kWh/d

1kWh/d

Ogrzewanie pomieszczeń

Żeby zapewnić jesienią i zimą temperaturę  20-23⁰C w pomieszczeniu o powierzchni 50m2, należy użyć 2 grzejników o mocy P=2kW. Kominek ma moc grzewczą 7-15 kW.

Grzejemy jesienią i zimą (przez pół roku)

4 kW24h=96 kWh  48kWh/d (dlatego że pół roku)



24kWh/osobę

Tylko gdy temperatura przekracza 30⁰C,

Załóżmy P=0,6kW przez 12godzin dziennie i 30 dni, Co daje ok. 720 kWh rocznie, czyli dziennie na osobę



1kWh/d

Temperatury, W-wa Okęcie

Portal: WetherOnline.pl, Lato 2013

Ogrzewanie praca

Żeby zapewnić jesienią i zimą temperaturę  20-23⁰C w pomieszczeniach biurowych i salach wykładowych

(bez kosztów energii urządzeń badawczych^* ) to

średnio połowa energii zużywanej w domu ( ze względu na czas pracy równy 8h wobec pobytu w domu 16 h zmniejszony o czas dojazdu do pracy )



12kWh/osobę

Ciepła woda dla higieny w pracy:

 3 kWh/osobę

* Tylko cyklotron używa 500 kW przez 200 dni w roku co daje sumarycznie 0,5 MWh24200=2400 MWh

rocznie przy 50 pracownikach to na pracownika:

 150 kWh/d

Nasza konsumpcja

http://ziemianarozdrozu.pl/kalkulator

Siedząc w ciepłym pokoju, biorąc kąpiel, podróżując samochodem, pociągiem lub

samolotem, robiąc zakupy – korzystamy z energii spalanych paliw kopalnych i przyczyniamy się do emisji dwutlenku węgla.

Kalkulator wylicza, jaki jest Twój wpływ na środowisko, związany ze spalaniem paliw kopalnych. Nie tylko z transportu czy

mieszkania, ale również z uwzględnieniem

konsumpcji towarów przemysłowych, żywności i wszystkich pozostałych sfer życia.

Podsumowanie

Dzienne zużycie energii na osobę:

Higiena osobista 6 kWh/d

Przygotowanie posiłków 3 kWh/d

Pranie, zmywanie 2 kWh/d

Ogrzewanie i klimatyzacja 25 kWh/d Ogrzewanie i woda w pracy 15 kWh/d ---

Razem 51 kWh/d

Pominięte wydatki energetyczne:

 Przygotowanie półproduktów spożywczych przetwarzanie ziarna, produktów mięsnych, napojów, transport

Dotychczasowe obliczenia

Policzone dzienne zużycie energii:

Spoczynek i praca 5 kWh/d

Transport codzienny 27 kWh/d (1 kWh/d) Transport wakacyjny 6 kWh/d

Higiena osobista 6 kWh/d

Posiłki, Pranie, zmywanie 5 kWh/d Ogrzewanie, dom i praca 40 kWh/d ---

Razem 89 kWh/d

1 kWh=3,6 MJ  89 kWh/d= 320 MJ,

320 MJ to ok. 10 kg węgla a to 37kg CO₂ dziennie, Nasz wkład to

13,5 ton CO

rocznie !!!

Emisja CO ₂ -kraje

Polska

Ok. 6 t/rok/osobę