Energetyka w okresie transformacji

• Druk: 2023
• Autor: Izabela Filipiak, Władysław Mielczarski
• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Transformacja w społeczeństwie i gospodarce jest procesem ciągłym, prowadzonym od setek lat. Również energetyka zmieniała się ewolucyjnie. Korzystając z dobrodziejstw nowych technologii, inżynierowie stworzyli system elektroenergetyczny, który dostarcza czystej i łatwej w użytkowaniu energii elektrycznej o uniwersalnych zastosowaniach. Dzięki tym stopniowym zmianom w ostatnich dekadach mogliśmy cieszyć się niemal nieprzerywanymi dostawami stosunkowo taniej energii, a bezpieczeństwo energetyczne stało się niekwestionowaną normą. Współpraca naukowców i inżynierów w sposób ewolucyjny zapewniła ciągłe dostawy paliw oraz energii dla społeczeństwa i gospodarki, co pozwoliło osiągnąć ludzkości niespotykany dotąd w historii, wysoki poziom życia. Książka „Energetyka w okresie transformacji” wyjaśnia zachodzące w energetyce zmiany oraz opisuje aspekty techniczne, ekonomiczne i społeczne procesu transformacji energetycznej. Aspekty techniczne zostały przedstawione w czterech pierwszych rozdziałach, traktujących m.in. o wytwarzaniu energii elektrycznej, bezpieczeństwie energetycznym oraz o problemach magazynowania energii. Kolejne trzy rozdziały prezentują aspekty ekonomiczne omawiając koszty energii elektrycznej, funkcjonowanie rynków energii, a także koszty funkcjonowania systemu elektroenergetycznego. Ostatnia część książki skupia się na aspektach społecznych, środowiskowych i regulacyjnych i opisuje zagadnienia związane z ochroną klimatu i relacją energetyki ze społeczeństwem i środowiskiem. Publikacja jest przeznaczona do energetyków, polityków, dziennikarzy, działaczy klimatycznych, studentów i tysięcy ludzi zajmujących się energetyką, którzy niekoniecznie muszą mieć formalne wykształcenie w tej dziedzinie. Książka skierowana jest również do wszystkich odbiorców energii elektrycznej, a podane w niej informacje pomogą im poznać działanie systemów elektroenergetycznych i lepiej zrozumieć zmiany, które również ich dotyczą. Transformacja elektroenergetyczna, a szerzej transformacja energetyczna, jakiej jesteśmy świadkami w ostatnim czasie, to proces bardzo skomplikowany, często przy tym słabo zrozumiały dla większości osób. Na rynku brak jest dobrych, rzetelnych opracowań dotyczących tego tematu, z drugiej strony, nie jest łatwo w prosty i nieskomplikowany sposób dotrzeć do szerokiego grona odbiorców z tak trudnym i obszernym tematem. Recenzowana publikacja wchodzi w tę lukę, zaś jej autorzy, osoby z niezwykle bogatym doświadczeniem zarówno od strony naukowo-badawczej, jak i praktycznej, gwarantują rzetelność opracowania i szerokie spojrzenie na tematykę. Autorzy w głównej mierze koncentrują się na zagadnieniach związanych z energią elektryczną, zarówno ze względu na jej uniwersalizm, ale też specyfikę działania systemu elektroenergetycznego, gdzie zapotrzebowanie i produkcja w każdym memencie muszą się równoważyć, z powodu braku możliwości magazynowania tej postaci energii na dużą skalę. (…) Publikacja powinna trafić i zainteresować bardzo szerokie grono odbiorców, zarówno z bezpośredniej branży energetycznej, gdyż przedstawia bardzo aktualne dane i problemy związane z elektroenergetyką i trendami jej zmian, oraz przystosowywania jej strony technicznej do tych zmian, a także dla odbiorców z grupy nie-inżynieryjno-technicznej, ale będących w temacie. W tej drugiej grupie na pewno powinni znaleźć się zarówno publicyści, dziennikarze zajmujący się tematyką energetyczną, a także politycy, samorządowcy mający wpływ na szeroko pojętą energetykę zarówno na szczeblu krajowym, jak i lokalnym. Grono odbiorów z pewnością może i powinno być jeszcze szersze, gdyż zrozumienie zmian zachodzących w energetyce ma bezpośrednio wpływ na funkcjonowanie i zmiany w całej gospodarce. Książka może być także przydatna dla studentów i pracowników wyższych uczelni szczególnie na kierunkach związanych z energetyką (elektrotechnika, energetyka, ochrona środowiska), ale też może być przydatna dla kierunków ekonomicznych, czy związanych z naukami społecznymi (politologia, socjologia) (…). dr hab. inż. Henryk Kocot, profesor uczelni; Katedra Elektroenergetyki i Sterowania Układów Wydział Elektryczny Politechniki Śląskiej

• Kategorie:
  1. Ebooki i Audiobooki »
  2. Ebooki »
  3. Ebooki popularnonaukowe i specjalistyczne »
  4. Technika
• Język wydania: polski
• ISBN: 978-83-01-23016-6
• ISBN druku: 978-83-01-23006-7
• Liczba stron: 300

Od autorów     11
Podziękowania     12
Wprowadzenie. Dokąd zmierzamy?     13
A. ASPEKTY TECHNICZNE     17
1. Wytwarzanie energii elektrycznej     18
1.1. Konwencjonalne źródła energii     20
1.1.1. Węgiel brunatny i kamienny     20
1.1.2. Gaz ziemny     24
1.1.3. Elektrownie jądrowe     26
1.1.4. Małe reaktory modułowe     29
1.2. Odnawialne źródła energii     31
1.2.1. Biomasa i biogaz     31
1.2.2. Elektrownie wodne     32
1.2.3. Elektrownie słoneczne     34
1.2.4. Elektrownie wiatrowe     35
1.3. Wykorzystanie wodoru     36
1.4. Najlepsze źródło energii     40
2. Bezpieczeństwo energetyczne     41
2.1. Energia elektryczna jako towar     41
2.2. Konieczność ciągłych dostaw     42
2.3. Jakość i niezawodność energii elektrycznej     42
2.4. Sektor elektroenergetyczny w Europie     43
2.5. Sektor elektroenergetyczny w Polsce     44
2.5.1. Wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną     44
2.5.2. Wytwarzanie energii elektrycznej w Polsce     46
2.6. Rola odnawialnych źródeł energii     47
2.7. Bezpieczeństwo energetyczne     49
2.8. Dyspozycyjność i sterowalność     50
2.9. Ciągłość zasilania i adekwatność     51
2.10. Bilanse mocy i energii elektrycznej     52
2.10.1. Bilans mocy     52
2.10.2. Bilans energii elektrycznej     54
2.11. Samobilansowanie się źródeł odnawialnych     55
2.12. OZE w transformacji energetycznej     56
2.13. Wymuszone wyłączenia OZE     57
2.14. Nieefektywne wykorzystanie źródeł odnawialnych     60
2.15. Kiedy przychodzi flauta     61
2.16. Magazynowanie energii z OZE     63
2.17. Możliwe braki energii elektrycznej     64
2.18. Prognozy dla polskiego systemu elektroenergetycznego     65
2.19. Braki energii i stopnie zasilania     68
2.20. Możliwy udział OZE w produkcji energii elektrycznej     70
2.20.1. Przykłady godzinowych profili mocy     71
2.20.2. Założenia prowadzonych analiz     73
2.20.3. Wypełnianie celów OZE     74
2.20.4. Wymagane moce źródeł odnawialnych     75
2.20.5. Konieczne inwestycje     76
2.20.6. OZE w bilansowaniu zapotrzebowania na energię     77
2.20.7. Magazynowanie energii odnawialnej     78
3. Przesyłanie energii elektrycznej     80
3.1. Systemy przesyłowe     80
3.1.1. Sterowania przepływami energii elektrycznej     82
3.1.2. Praca linii w stanach normalnych     83
3.1.3. Wpływ generacji rozproszonej na system przesyłowy     84
3.2. Systemy dystrybucyjne     86
3.2.1. Schematy zastępcze linii niskiego i średniego napięcia     86
3.2.2. Straty napięcia, mocy i energii     87
3.3. Odziaływanie OZE na rozpływy energii     88
3.3.1. Wojny prosumenckich falowników     88
3.3.2. Nowe warunki pracy sieci dystrybucyjnej     89
3.3.3. Przyłączanie nowych źródeł     92
3.3.4. Zasady przyłączania źródeł energii elektrycznej     93
3.3.5. Moce przyłączeniowe w systemie przesyłowym     93
3.3.6. Moce przyłączeniowe w systemach dystrybucyjnych     94
3.3.7. Odmowy przyłączeń     95
3.3.8. Przyłączanie prosumentów     96
3.3.9. Możliwości działania operatorów sieci     97
3.4. Jakość i niezawodność energii elektrycznej     98
3.4.1. Kategorie odbiorników     99
3.4.2. Wpływ jakości energii na odbiorców     99
3.5. Linie prądu stałego     101
3.6. Elektryczne sprzęgła back-to-back     103
3.7. Wielotorowe, wielonapięciowe linie napowietrzne     104
3.8. Linie bezpośrednie     105
3.9. Klastry energii     106
3.10. Energetyka rozproszona w systemie elektroenergetycznym     109
3.11. Połączenie z sąsiednimi systemami     111
3.12. Przepływy kołowe     113
4. Magazyny energii     114
4.1. Kategorie magazynów energii     115
4.2. Magazyny wodorowe     116
4.3. Przyszłość magazynów energii     117
4.4. Wykorzystanie magazynów energii     117
4.5. Magazyny energii w systemie przesyłowym     119
4.6. Magazyny energii w systemie dystrybucyjnym     124
4.6.1. Magazyny energii przy farmach wiatrowych     124
4.6.2. Magazyny energii w przemyśle     125
4.7. Prosumenckie magazyny energii     126
B. ASPEKTY EKONOMICZNE     133
5. Koszt energii elektrycznej     134
5.1. Taryfowanie energii elektrycznej     134
5.2. Składniki opłat za energię elektryczną     136
5.2.1. Koszty produkcji energii elektrycznej     136
5.2.2. Opłaty przesyłowe     137
5.3. Składowe kosztów wytwarzania energii elektrycznej     138
5.3.1. Koszty stałe     139
5.3.2. Wpływ czasu pracy na koszty energii elektrycznej     141
5.3.3. Koszty operacyjne w elektrowniach konwencjonalnych     142
5.3.4. Koszty energii jądrowej     146
5.3.5. Koszt odnawialnych źródeł energii     146
5.3.6. Koszty magazynów energii     148
5.4. Koszty przesyłania energii elektrycznej     152
5.4.1. Składniki G i L w taryfach     152
5.4.2. Struktura kosztów przesyłania energii elektrycznej     153
5.4.3. Zniekształcenie stawek przesyłowych     153
5.4.4. Opłata przejściowa     154
5.5. Odnawialne źródła energii     155
5.5.1. Zielone certyfikaty     155
5.5.2. System taryfowy dla źródeł odnawialnych – aukcje OZE     157
5.5.3. Inne subsydia     159
5.6. Rynki mocy     160
5.7. Podatki i akcyza     163
5.7.1. Podatek VAT     163
5.7.2. Akcyza na energię elektryczną     164
5.8. Koszty zakupu pozwoleń na emisje dwutlenku węgla     165
5.9. Wartość rynkowa energii z OZE     168
5.10. OZE na Rynku Dnia Następnego     172
5.11. Błędy prognoz OZE     174
5.12. Koszty rezerw mocy     175
5.13. Rezerwy mocy dla OZE     177
5.13.1. Kontraktowanie rezerw mocy     177
5.13.2. Płatności za kontrakty mocy     178
5.13.3. Działanie OZE z kontraktami na rezerwy mocy     179
6. Rynki energii elektrycznej     182
6.1. Rynek hurtowy     183
6.2. Rynek detaliczny     184
6.3. Zasięg rynków     184
6.4. Reakcje rynków na zmienność podaży i popytu     185
6.4.1. Ceny gazu ziemnego w Europie     185
6.4.2. Ceny węgla kamiennego w Europie     186
6.4.3. Ceny energii elektrycznej w Polsce     188
6.5. Główne struktury rynków energii elektrycznej     190
6.5.1. Rynek energii elektrycznej typu pool     190
6.5.2. Rynek bilateralny     192
6.6. Zasady handlu energią elektryczną     192
6.6.1. Miedziana płyta     192
6.6.2. Cechy energii jako towaru     193
6.6.3. Rynki tylko energii     195
6.6.4. Cena krańcowa czy cena ofertowa?     196
6.7. Giełdy energii     197
6.7.1. Rynki dnia następnego i bieżącego     198
6.7.2. Rynki kontraktowe     199
6.7.3. Kontrakty hedgingowe     200
6.7.4. Obligo giełdowe     202
6.7.5. Mechanizm tworzenia się wysokich cen     202
6.8. Rynki bilansujące     203
6.8.1. Zasady działania rynku bilansującego     203
6.8.2. Struktura rynku bilansującego     205
6.8.3. Bilansowanie handlowe     206
6.8.4. Oferty bilansujące     208
6.8.5. Równoważenie rzeczywistego zapotrzebowania z produkcją     210
6.8.6. Ograniczenia w przesyłaniu i ich usuwanie     211
6.9. Rynek detaliczny     212
6.9.1. Uprzywilejowana pozycja odbiorcy – TPA     212
6.9.2. Podmiot bilansujący     213
6.9.3. Sprzedawca zobowiązany     214
6.9.4. Umowy na energię elektryczną     215
7. Koszty funkcjonowania systemu elektroenergetycznego     217
7.1. Podstawy ekonomicznej efektywności inwestycji     217
7.1.1. Prosty okres zwrotu     217
7.1.2. Net Present Value – NPV     218
7.1.3. Metody zdyskontowane obliczania czasu zwrotu z inwestycji     218
7.2. Koszty niedostarczonej energii elektrycznej     221
7.2.1. Ceny maksymalne i minimalne     221
7.2.2. Koszty niedostarczonej energii     221
7.2.3. Opłacalność stosowania magazynów energii     225
7.3. Koszty transformacji energetycznej     227
7.3.1. Wyniki analiz     228
7.3.2. Główne składniki kosztów     228
7.3.3. Nakłady skumulowane     229
7.3.4. Podsumowanie kosztów transformacji energetycznej     229
C. ASPEKTY SPOŁECZNE, ŚRODOWISKOWE I REGULACYJNE     231
8. Energetyka a klimat     232
8.1. Zmiany klimatu     232
8.2. Czynniki wpływające na zmianę klimatu     234
8.3. Antropogeniczne źródła emisji     236
8.4. Polityka klimatyczno-energetyczna na świecie     240
8.5. Polityka klimatyczno-energetyczna w Unii Europejskiej     242
8.6. Normy emisji     244
9. Energetyka a społeczeństwo     246
9.1. Zatrudnienie w energetyce     246
9.1.1. Zatrudnienie w branży OZE     247
9.1.2. Sprawiedliwa transformacja     248
9.2. Społeczna odpowiedzialność energetyki (CSR i ESG)     252
9.3. Wpływ społeczeństwa na energetykę     253
9.4. Niezależność energetyczna państw     257
9.4.1. Zależność od wiedzy i technologii     258
9.4.2. Zależność od paliw     261
9.4.3. Zależność od importu energii elektrycznej     265
10. Energetyka a środowisko     267
10.1. Energetyka konwencjonalna     267
10.2. Energetyka wiatrowa     269
10.2.1. Rozwój energetyki wiatrowej     269
10.2.2. Protesty i ustawa 10H     270
10.2.3. Hałas farm wiatrowych     270
10.2.4. Stanowisko Narodowego Instytutu Zdrowia Publicznego – Państwowego Zakładu Higieny     271
10.2.5. Migotanie cienia     272
10.2.6. Propozycje regulacji prawnych     272
10.2.7. Wiatraki morskie     273
10.3. Panele PV     274
10.4. Biogazownie     274
10.5. Spalanie biomasy     274
10.6. Elektrownie wodne     275
10.7. Energetyka jądrowa     276
10.7.1. Three Mile Island     276
10.7.2. Czarnobyl     276
10.7.3. Fukushima     277
10.8. Rekultywacja i recykling     277
10.8.1. Energetyka konwencjonalna     278
10.8.2. Energetyka odnawialna     280
Podsumowanie     282
Bibliografia     283
Spis rysunków     291
Spis tabel     294