Energetická bilance
Doc. Ing. Milan Jäger, CSc.
Energetická bilance Sestavuje se v pravidelných intervalech Kontrola chodu energetických zařízení případně
celého energetického hospodářství (podniků, odvětví, …) Zvláštní důležitost - územní energetické bilance Z rozboru bilance lze zjistit: ¾ Příčiny energetických ztrát ¾ Stav příp. změnu stavu zařízení ¾ Míru plnění stanovených ukazatelů (účinností,
norem spotřeby, …)
Územní energetická bilance 1) Výsledná – za uplynulé období 2) Výhledová – pro budoucí časový horizont
Cíl výsledné bilance: ¾ Zjistit stav dosavadního vývoje energetického hospodářství země ¾ Upozornit na nedostatky v hospodaření s energií ¾ Zajistit podklady pro výhledovou bilanci
Územní energetická bilance Cíl výhledové bilance: ¾ Zajistit potřebné množství energie v požadované
struktuře ¾ Zajistit růst technické a ekonomické úrovně
energetického hospodářství
Základní forma územní energetické bilance Výchozí schéma:
Wdod = Wuž + Wztr
Wdod – množství dodané energie W ztr – „ztracená“ energie (teplo o různém teplotním potenciálu) Wuž – množství užitečně spotřebované energie neboli konečná spotřeba energie Wks
Odvozené syntetické (agregované, globální) ukazatele z územní energetické bilance 1.
Celková účinnost využívání dodané energie, resp. Účinnost hospodaření s energií
2. Energetická vybavenost na obyvatele
kde: CPO – celkový počet obyvatel daného území
3. Energetická náročnost tvorby HDP
kde HDP – reálný / nominální
Energetickou náročnost HDP lze vyjádřit:
Wob – energetická vybavenost na obyvatele V ek – výkonnost ekonomiky na obyvatele
Porovnáním základních ukazatelů s ukazateli ostatních zemí nebo ukazateli téhož území za uplynulé období, lze usuzovat o: ¾ stavu a tendencích vývoje energetického hospodářství ¾ ekonomické úrovni Za srovnatelných podmínek charakterizuje zvyšování ekonomické úrovně země: ¾
růst hodnot η a wob
¾
poklesem hodnot w HDP
Strana zdrojů územní energetické bilance Zdroje dodané energie Wdod 1) Domácí přírodní energetické zdroje 2) Saldo dovozu a vývozu 3) Saldo čerpání a doplnění zásob Ad 1) Z domácích přírodních energetických zdrojů: - neobnovitelných - z ložisek tuhých, kapalných a plynných paliv - z ložisek uranové rudy - obnovitelných (OZE) – energie vodní, větrná …
- množství energie tuhých, kapalných a plynných paliv – součin vytěženého paliva a jeho průměrné výhřevnosti - energie z uranové rudy – množství tepla v syté páře vyrobené v jaderném reaktoru
- energie z OZE – množství vyrobené elektřiny resp. tepla - prvotní elektřina - z OZE – např. vodní elektrárny - prvotní teplo – z jaderných reaktoru a z OZE
Ad 2) saldo dovozu a vývozu všech druhů paliv a elektřiny (v případě ČR – ropa, zemní plyn, antracit – dovoz elektrická energie – vývoz) Ad 3) saldo čerpání a doplnění zásob z minulého období (u dodavatelů i spotřebitelů)
Strana spotřeby územní energetické bilance 1) 2)
otázka místa měření Na výstupu ze spotřebičů – finální práce nebo užitný efekt Před vstupem do spotřebičů
Ad 1) umožňuje kontrolovat ztráty ve spotřebičích – možnost porovnání s nejmodernějšími technologiemi Ad 2) - mnohem snažší, zakrývá skutečný stav v hospodaření s energií - růst podílu „ušlechtilých“ forem energie zapříčíní pokles celkové účinnosti územní energetické bilance
Účinnost územní energetické bilance dosahuje • cca 60 – 64% neuvažujeme –li ztráty ve spotřebičích • cca 35 – 40 % uvažujeme – li ztráty
Ad 1) statistické údaje se získávají výpočtem, ne na základě měření spotřeby – proto nelze prakticky použít
Územní energetická bilance ¾ vyjadřuje se v Joulech a jejich násobcích ¾ Jedrnotlivé druhy paliv se přepočítávají dle průměrné
výhřevnosti ¾ Elektřina se přepočítává dle fyzikálního ekvivalentu
(strana zdrojů i spotřeb, 1 kWh = 3 600 kJ) ¾ Účinnosti forem energie se zjišťují z údajů dílčích bilancí
spotřebičů
Struktura územní energetické bilance ¾ členění struktury dle účelu analýzy ¾ nejhrubší členění zdrojové strany dle forem energie - uhlí - ropa - zemní plyn
- vodní energie
- ostatní obnovitelné zdroje energie - jaderná energie
¾ podobně členění spotřební strany např. dle národohospodářských odvětví: - průmysl
- zemědělství
- stavebnictví
- terciální sféra (obchod, služby, aj.)
- doprava
- domácnosti
Struktura územní energetické bilance ¾ Struktura energetických ztrát – Wztr – nezbytné znát pro určení
efektivnosti užití energie Příklad členění energetických ztrát, včetně jejich podílů na celkových ztrátách světové energetické bilance, účinnost energetické bilance ŋ =35 %, ve Wztr jsou zahrnuty ztráty ve spotřebičích.
Ztráty
[%]
v rafinériích ropy
4,1
v koksárnách a plynárnách
2,8
v elektrárnách a teplárnách
12,1
zušlechťování a přeměny celkem
19,0
v dopravě (především elektřiny)
0,6
ve spotřebičích
74,5
Jiné 1)
4,6
Celkem
100,0 1)
Použití paliv pro neenergetické účely, vojenské účely a jako přírůstek zásob
Energetická bilance ¾ souhrnná celostátní ¾
dílčí bilance vybraných forem enegie, postihují zejména procesy zušlechťování a přeměn domácích fosilních paliv
¾ počet forem energie získaných z těchto procesů je vždy
větší než počet vstupujících forem energie
(v případě české energetické bilance je kromě elektřiny a tepla získáváno cca 17 dalších druhů paliv)
¾ kromě globálních energetických a ekonomických údajů
je třeba evidovat i pomocné údaje ke stanovení ukazatelů územní energetické bilance pro rozbor hospodaření s energií ¾ ukazatelé měrných spotřeb energie výrobků, produkce
výrobních oborů i odvětví, dopravního výkonu, domácností aj.
Analýza ukazatele energetické náročnosti tvorby HDP Množství dodané energie danému území Wdod závisí na: ¾ Technicko-ekonomických parametrech technologií ¾ Struktuře vyrobených statků a poskytnutých služeb –
především podíl průmyslu na tvorbě HDP ¾ Používaném dopravním systému – individuální versus
hromadná doprava ¾ Zvycích a chování spotřebitelů energie
Energetická náročnost tvorby HDP se mění - v čase - v prostoru
Porovnání energetické náročnosti v čase Pro průmyslově vyspělé země jsou charakteristické 2 vývojové fáze: 1)
2)
¾ ¾ ¾
Fáze soustavného růstu - cca od r. 1850 až do určité max. hodnoty (např. v Anglii v r. 1880, v Japonsku v r. 1970) Industrializace => růst podílu průmyslu na tvorbě HDP. Fáze poklesu – po roce dosažení maxima Faktory ovlivňující pokles: Výrazné zvyšování účinnosti technologií Využívání ušlechtilejších forem energie Postupné strukturální změny ve prospěch terciální sféry (aktivity s vysokou přidanou hodnotou a nízkou energetickou náročností)
Např. energetická náročnosti HDP v USA poklesla v letech 1920 – 1960 o 34%.
V letech 1960 – 1973 stagnace energetické náročnosti HDP, nízké ceny energie, dochází ¾ ke zpomalení pokroku ve zvyšování účinností
energetických technologií ¾ k růstu podílu „zušlechťěné“ energie (zvláště elektřiny)na
konečné spotřebě eenrgie, tím ke zvětšení rozsahu přeměn energie a růstu energetických ztrát – Wztr Po roce 1973 – klesající tendence energetické náročnosti HDP, citelné zvýšení cen ropy vedlo : ¾ k investicím do účinnějích energetických technologií ¾ k efektivnějšímu využívání energie
Porovnání energetické náročnosti mezi státy
Vyspělé země: ¾ energetická náročnost HDP trvale klesá ¾ Ukazatele energetické vybavenosti na obyvatele wob a
ekonomické výkonnosti na obyvytele vob rostou ¾ Aby platil výše uvedený vztah pro výpočet wHDP, pak
!!! vob musí růst vyšším tempem než wob !!!
Faktory způsobující prostorovou rozdílnost energetické náročnosti HDP 1)
Geografické rozložení země, klimatické podmínky, velikost území
2)
Struktura průmyslové výroby (podíl těžkého průmyslu na tvorbě HDP)
3)
Rozhodování o výběru technologií - oblast konečné spotřeby – kombinace základních výrobních faktorů (kapitál, práce, suroviny a energie) zabezpečí minimální náklady výroby nebo poskytnuté služby. Možnost substituce mezi faktory, jejich ceny, cena energie - strategická.
4) Sociální zvyky a postoje – zejména sektor domácností, kde využívání jednotlivých forem energie závisí na: ¾ relaci cen energie k úrovni mezd ¾ na životní stylu
5) Míra energetické nezávislosti – podíl vlastních přírodních zdrojů energie na Wdod. Čím větší energetická nezávislost, tím větší tendence k vyšší energetické náročnosti HDP ( např. Francie, Itálie, Japonsko versus Kanada, USA a Anglie)
