finansowanie odnawialnych Źródeł energiikruszynski.bsw.edu.pl/oze/zajecia/oze 1w(1).pdf(oze) w...
TRANSCRIPT
1
Finansowanie
Odnawialnych Źródeł
Energii
Wykład 1
dr Tomasz Kruszyński
Liczba zajęć:
- 30 godz.- 15 h wykładów- 15 h ćwiczeń
- 10 zjazdów (soboty)
Forma zaliczenia:
- obecność- kolokwium (wykłady)- wykonanie projektu (ćwiczenia)
2
Cel:
•Znajomość podstawowych zagadnień polityki spójności i regionalnej Unii
Europejskiej z uwzględnieniem zarządzania odnawialnymi źródłami energii
(OZE).
•Znajomość podstawowych zagadnień z zakresu polityki strukturalnej UE.
Umiejętność wyszukiwania i pozyskiwania środków finansowych UE na
projekty z zakresu OZE
– przygotowywanie wniosków aplikacyjnych, podstawowych komponentów
studium wykonalności/biznesplanu.
3
TEMATYKA:
Wykłady:
Ekonomiczne i prawne aspekty wykorzystania Odnawialnych Źródeł Energii (OZE) w Unii Europejskiej (UE),wprowadzenie do polityki spójności oraz polityki zrównoważonego rozwoju w Unii Europejskiej
Administracja publiczna w polityce zrównoważonego rozwoju
Instrumenty finansowania projektów z zakresu OZE
Proces inwestycyjny
Realizacja projektów („cykl życia”),ocena oddziaływania na środowisko (OOS)
4
TEMATYKA:
Ćwiczenia:
Wniosek aplikacyjny – projekty inwestycyjne: praca z generatorem wniosków.
Wniosek aplikacyjny – projekty w programie operacyjnym „Kapitał Ludzki”: praca z generatorem wniosków.
Elementy studium wykonalności i biznes planu: analiza finansowa, analiza kosztów i korzyści.
5
6
Literatura
Literatura podstawowa:
1. Finansowanie projektów zasilanych ze środków funduszy unijnych, Praca zbiorowa pod nadzorem
meryt. Ireny Herbst, Warszawa 2007
2. W. Jabłoński, J. Wnuk, Zarządzanie odnawialnymi źródłami energii, Sosnowiec 2009
Literatura uzupełniająca:
1. B. Bartniczak, M. Ptak, Finanse ochrony środowiska. Wybrane problemy, Wrocław 2009
2. W. M. Lewandowski, Proekologiczne odnawialne źródła energii, Warszawa 2007
3. W. Kosiedowski (red.), Samorząd terytorialny w procesie rozwoju regionalnego i lokalnego, Toruń
2005
4. W. Kietliński, J, Janowska, C. Woźniak, Proces inwestycyjny w budownictwie, Warszawa 2007
5. M. Pchałek, M. Behnke, Postępowanie w sprawie oceny oddziaływania na środowisko w prawie
polskim i UE, Warszawa 2009
7
Przydatne odnośniki do portali w Internecie (http):
www.mrr.gov.pl
www.mos.gov.pl
fundusze.kujawsko-
pomorskie.pl
www.pois.gov.pl
www.poig.gov.pl
www.efs.gov.pl
www.nfosigw.gov.pl
ec.europa.eu
ec.europa.eu/eurostat
www.stat.gov.pl
eur-lex.europa.eu
isap.sejm.gov.pl
www.ieo.pl
energiaodnawialna.net
8
peta (penta – pięć) P 1 000 000 000 000 000 = 1015 biliard
tera (teras – potwór) T 1 000 000 000 000 = 1012 bilion
giga (gigas – olbrzymi) G 1 000 000 000 = 109 miliard
mega (megas – wielki) M 1 000 000 = 106 milion
kilo (khilioi – tysiąc) k 1 000 = 103 tysiąc
hekto (hekaton – sto) h 100 = 102 sto
deka (deka – dziesięć) da 10 = 101 dziesięć
1 = 100 jeden
decy (decimus – dziesiąty) d 0,1 = 10-1 jedna dziesiąta
centy (centum – sto) c 0,01 = 10-2 jedna setna
mili (mille – tysiąc) m 0,001 = 10-3 jedna tysięczna
mikro (mikros – mały) µ 0,000 001 = 10-6 jedna milionowa
nano (nanos – karzeł) n 0,000 000 001 = 10-9 jedna miliardowa
piko (piccolo – mały) p 0,000 000 000 001 = 10-12 jedna bilionowa
Przedrostki jednostek miar w układzie SI
ENERGIA - skalarna wielkość fizyczna opisująca stan materii i zdolność materii do wykonania pracy lub spowodowania przepływu ciepła
energia potencjalna – energia jaką ma układ ciał umieszczony w polu sił zachowawczych, wynikająca z rozmieszczenia tych ciał
energia kinetyczna – to energia ciała, związana z jego ruchem.
energia cieplnaenergia elektrycznaenergia chemicznaenergia jądrowa
9
10
WIELKOŚCI FIZYCZNE UŻYWANE W TERMODYNAMICE
Dżul (J) – jednostka pracy, energii oraz ciepła w układzie SI
1 J = 1 N * m
N – Niuton – jednostka siły w ukł. SI
Wat (W) – jednostka mocy lub strumienia energii w układzie SI
ponadto
Moc jest skalarną wielkością fizyczną określającą pracę wykonaną w jednostce czasu przez układ fizyczny
TERMODYNAMIKA – nauka o energii, dział fizyki zajmujący się badaniem energetycznych efektów wszelkich przemian fizycznych i chemicznych, które wpływają na zmiany energii wewnętrznej analizowanych układów
Zerowa zasada termodynamiki (prawo równocenności stanów układów termodynamicznych) - jeśli układy A i B mogące ze sobą wymieniać ciepło są ze sobą w równowadze termicznej, i to samo jest prawdą dla układów B i C, to układy A i C również są ze sobą w równowadze termicznej
Pierwsza zasada termodynamiki (prawo zachowania energii) - zmiana energii wewnętrznej układu zamkniętego jest równa energii, która przepływa przez jego granice na sposób ciepła lub pracy
Druga zasada termodynamiki (prawo stałego wzrostu entropii) - w układzie termodynamicznie izolowanym, w dowolnym procesie entropia nigdy nie maleje
Trzecia zasada termodynamiki (prawo dążenia entropii do 0 ze spadkiem temperatury) -entropia układu o ustalonych parametrach (np. o stałym ciśnieniu lub objętości) i temperaturze zmierzającej do zera bezwzględnego zmierza również do zera (prawo Nernsta)
Czwarta zasada termodynamiki (zasada Onsagera)
11
12
Kaloria (cal) – jednostka ciepła, definiowana jako ilość ciepła potrzebna do podgrzania, pod ciśnieniem 1 atmosfery, 1 g czystej chemicznie wody o 1 °C od temperatury 14,5 °C do 15,5 °C
Tona oleju ekwiwalentnego (toe) – jest to równoważnik jednej metrycznej tony ropy naftowej o wartości opałowej równej 10.000 kcal/kg. Jest to jednostka stosowana w bilansach międzynarodowych
Tona paliwa umownego (tpu) – jest to równoważnik jednej tony węgla kamiennego o wartości opałowej równej 7.000 kcal/kg. Jest to jednostka stosowana w bilansach międzynarodowych.
Jednostki i czynniki konwersji:
1 J (dżul) = 2,778*10-7 kW*h
1 kW * h (kilowatogodzina) = 3,6 MJ = 0,1 l ropy naftowej
1 GJ (gigadżul) = 277,8 kW*h
1 PJ (petadżul) = 34 121 tpu (tony paliwa umownego)
1 TW * a (terawatorok) = 8760 kW* h = 31,54 PJ
1 toe = 42 GJ
1 Mtoe = 11,36 TW*h
1 cal = 4,1868 J
13
PODSTAWOWA TERMINOLOGIA Z ZAKRESU ENERGETYKI
Energia pierwotna - energia zawarta w pierwotnych nośnikach energii pozyskiwanych bezpośrednio z zasobów naturalnych odnawialnych i nieodnawialnych
Energia pierwotna odnawialna - energia uzyskiwana z naturalnych, stale powtarzających się procesów przyrodniczych.
Energia pochodna - energia zawarta w pochodnych nośnikach energii, tj. nośnikach uzyskiwanych w procesach przemian energetycznych
Pozyskanie - ilość energii uzyskana z naturalnych zasobów (dotyczy tylko nośników energii pierwotnej)
Produkcja (uzysk) - ilość nośników energii wytworzonych w procesach przemianenergetycznych (dotyczy tylko nośników energii pochodnej)
Zużycie (finalne) końcowe - zużycie nośników energii przez konsumentów (przemysł, sektor usług, gospodarstwa domowe) na ich potrzeby technologiczne, produkcyjne i bytowe. Zużycie końcowe nie obejmuje przetwarzania na inne nośniki
14
Zużycie własne sektora energii - zużycie danego nośnika energii na potrzeby energetyczne przemian energetycznych
Końcowe zużycie energii brutto - towary energetyczne dostarczane do celówenergetycznych przemysłowi, sektorowi transportowemu, gospodarstwom domowym, sektorowi usługowemu, w tym świadczącemu usługi publiczne, rolnictwu, leśnictwu i rybołówstwu, łącznie ze zużyciem energii elektrycznej i ciepła przez przemysł energetyczny na wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła oraz łącznie ze stratami energii elektrycznej i ciepła podczas dystrybucji i przesyłania
Przemiana energetyczna - proces technologiczny, w którym jedna postać energii (przeważnie nośniki energii pierwotnej) zamieniana jest na inną, pochodną postać energii.Energia zużywana w przemianie wykorzystywana jest na:– wsad przemiany (zużycie nośników energii stanowiących surowiec technologiczny przemiany, podlegających przetwarzaniu na inne nośniki energii),– potrzeby energetyczne przemiany (zużycie energii przez urządzenia pomocnicze obsługujące proces przemiany, takie jak: podajniki paliwa, napędy pomp i wentylatorów itp.).
Moc osiągalna instalacji (moc zainstalowana) - maksymalna trwała moc z jaką urządzenia mogą pracować przy ich dobrym stanie technicznym i w normalnych warunkach eksploatacji
15
1 osobowe gospodarstwo domowe
Niskiemniej niż 800 kWh
Średnie800 – 1,400 kWh
Wysokiewięcej niż 1,400 kWh
2 osobowe gospodarstwo domowe
Niskiemniej niż 1,100 kWh
Średnie1,100 – 1,700 kWh
Wysokiewięcej niż 1,700 kWh
3 osobowe gospodarstwo domowe
Niskiemniej niż 1,400 kWh
Średnie1,400 - 2100 kWh
Wysokiewięcej niż 2100 kWh
więcej niż 4 os. gospodarstwo domowe
Niskiemniej niż 1,700 kWh
Średnie1,700 – 2,500 kWh
Wysokiewięcej niż 2,500 kWh
ROCZNE ZUŻYCIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ W PRZECIĘTNYM GOSPODARSTWIE DOMOWYM – 5 15 kWh / dzień
16
OCHRONA ŚRODOWISKA W TEORII EKONOMII
Ekonomia (nauka o:) -- w jaki sposób społeczeństwo gospodarujące decyduje, co i dla kogo wytwarzać
- jest nauką o gospodarowaniu oraz dokonywaniu wyborów
Zasoby gospodarcze -
- zasoby ludzkie (kapitał ludzki, społeczny),- zasoby naturalne,- zasoby będące wynikiem wcześniejszej działalności człowieka (przetworzone)
Środowisko przyrodnicze -
- ogół zasobów naturalnych oraz innych walorów biosfery, lub jej fragmentu:• klimat,• łowiska• obszary leśne,• krajobrazy,• surowce naturalne
17
18
krótka historia gospodarowania
prehistoria
starożytność i średniowiecze
nowoczesność i ponowoczesność
teorie wartości
laborystyczna
użyteczności krańcowej
fizjokratyzm, merkantylizm
rola środowiska geograficznego w rozwoju społeczno-gospodarczym
determinizm geograficzny
nihilizm geograficzny
zasada ludnościowa T. Maltusa
19
teoria renty gruntowej
Teoria Pigou
efekty zewnętrzne
optimum Pareta
podatek Pigou
teoremat Coase’a
środowiskowa krzywa Kuznieca
Keynesizm i ekonomia neoklasyczna
20
KRYZYS ENERGETYCZNY
energetyka konwencjonalna
500 mld tpu – szacowane zużycie energii na rozwój cywilizacji ludzkiej
- z czego 2/3 – XX w.
wykładniczy charakter przyrostu zużycia energii przez ludzkość
prognozy:
- wer. 1 28 mld tpu w 2020 i 47,7 mld tpu w 2060
- wer. 2 21,6 mld tpu w 2020 i 29,5 mld tpu w 2060
drewno torf kopalne paliwa mineralne
paliwa stałe: węgiel kamienny, brunatny, torf
paliwa płynne: ropa naftowa, lekki i ciężki olej opałowy, olej napędowy, benzyna i inne)
21
PaliwoZapasy Rok wyczerpania
znane przypuszczalne jednostka znanych wszystkich
Węgiel
Ropa
Gaz
Uran
600
82,4
6,5
1,02
16 400
192,6
33,9
1,08
Pg
Pg
Tm3
Pg
po 2060
2020
2012
2060
po 2200
2050
po 2060
2200
całkowite zasoby paliw naturalnych (znanych jak i szacowanych) wystarczą na:
węgiel – 200 latropa – 100 latgaz – 150 lat
zasoby węgla w Polsce – 54 700 mln ton- co przy obecnym zużycia na poziomie 117 mln ton/rok wystarczy na 470 lat
Ogólnoświatowe zasoby paliw naturalnych
22
Źródła produkcji elektryczności na
świecie [%]
63%
17%
20%
węgiel / ropa
en. nuklearna
odnawialneźródła energii
23
KRAJOWE ZAPOTRZEBOWANIE NA ENERGIĘ
roczne zużycie ciepła w Polsce – (2008) – 440 tys TJ
roczne zużycie energii elektrycznej w Polsce -141 tys GWh
24
spalanie paliw naturalnych w procesie produkcji energii - zanieczyszczenia:
spalinami tlenkami węgla – CO i CO2
tlenkami siarki - SO2
tlenkami azotu – NO i NO2
związkami organicznymi (węglowodory alifatyczne – parafiny oraz wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne – np. benzopiren) sadzą pyłami
efekt cieplarniany
gazy cieplarniane
Nazwa gazuUdział w efekcie
cieplarnianymEfektywność pochłaniania promieniowania
podczerwonego w porównaniu do CO2
dwutlenek węgla(CO2) 50% 1
metan (CH4) 18% 30
freony 14% 10-20000
ozon (O3) 12% 2000
tlenki azotu (NOx) 6% 150
25
26
Zmiany emisji dwutlenku węgla ze spalania paliw kopalnych w historii (w milionach ton węgla, aby przeliczyć na miliony ton dwutlenku węgla, wartości należy przemnożyć przez 3.66)
27
28
technologia wychwytywania i składowania dwutlenku węgla (CCS)
„szok naftowy” (1973)
Lp Państwo Emisja CO2 (mln ton)
1 Niemcy 427,7
2 Wielka Brytania 265,8
3 Włochy 220,8
4 Polska 207,2
czołowi emitenci CO2 w Unii Europejskiej w 2008 r
29
30
odnawialne źródło energii (def.) - „źródło wykorzystujące w procesie przetwarzania
energię wiatru, promieniowania słonecznego, geotermalną, fal, prądów i pływów morskich,
spadku rzek oraz energię pozyskiwaną z biomasy, biogazu wysypiskowego, a także
biogazu powstałego w procesach odprowadzania lub oczyszczania ścieków albo rozkładu
składowanych szczątek roślinnych i zwierzęcych”
- art. 3, pkt 20 Ustawy z dnia 10 kwietnia 1997 r. Prawo Energetyczne (nowelizacja z dnia 24 lipca 2004
definicja sektorowa (z dorobku nauk energetycznych) - źródło to (odnawialne) musi
wykorzystywać w procesie wytwarzania energii takie paliwo, taki zasób, który jest odnawialny.
Zatem powinno ono posiadać jedną z następujących własności:
jego zasoby są uzupełniane nieustannie w procesach naturalnych,
można nim zarządzać w sposób, który zapewnia, iż zapasy zasobów nigdy się nie uszczuplą,
posiada zasoby tak ogromne, iż wyczerpanie ich przez ludzkość na obecnym poziomie rozwoju jest
niemożliwe
Nieodzownym elementem definicji jest również jak najmniejszy wpływ źródła energii na otaczające środowisko.
W nauce podkreśla się, iż wszystkie postaci energii odnawialnej pochodzą z trzech źródeł: aktywności Słońca, geotermalnego ciepła Ziemi, sił grawitacji i ruchów planet oraz księżyca
31
rodzaje (źródła) OZE:
nośniki energii udział proc. w światowej
produkcji
biomasa
biopaliwa stałe
biopaliwa ciekłe
92,5
energetyka wodna 5,5
energetyka wiatrowa 1,5
energia geotermalna 0,5
energia solarna
fotowoltaika
fototermika
0,05
32
Rodzaj OZE
Rok 2005 Rok 2006 Rok 2007 Rok 2008 Rok 2009
Moc [MW] Moc [MW] Moc [MW] Moc [MW] Moc [MW]
Elektrownie na
biogaz32,00 36,80 45,70 54,61 71,62
Elektrownie na
biomasę189,80 238,80 255,40 232,00 252,49
Elektrownie
wiatrowe83,30 152,00 287,90 451,00 724,68
Elektrownie wodne 922,00 931,00 934,80 940,57 945,20
Łącznie 1 227,10 1 358,60 1 523,80 1 678,18 1 993,99
Polska - moc zainstalowana w [MW] w OZE w latach 2005-2009 (bez technologii współspalania) stan na 31.12.2009 r.
33
BIOMASA wykorzystywana jest na wszystkich końcowych rynkach zielonej energii.Do tej pory stanowi jedyny surowiec do produkcji biopaliw i alternatywnych paliw transportowych,
- ponad 90% produkcji zielonego ciepła opiera się w na tym surowcu- w ok. 54% stanowi surowiec do produkcji zielonej energii elektrycznej- w Polsce produkujemy rocznie ok. 25 mln ton słomy z czego gnije bądź jest
spalane na polach 8-12 mln ton- wytwarzanie energii cieplnej przy pomocy biomasy jest tańsze o 200% -
300% niż konwencjonalnej- zwrot kosztów inwestycji w odpowiedni piec waha się od 2 - 4 lat
biopaliwa stałe drewno słoma wierzba, topola, brzoza koszt inwestycji (kocioł na drewno) – 500-1000zł/kW fermentacja - gaz wysypiskowy i z oczyszczalni ścieków
biopaliwa ciekłe zgodnie z polskimi normami - etanol tylko dodatek do paliwa tradycyjnego oleje roślinne (gł rzepakowy) - biodisel
34
Z A L E T Y
• duży potencjał techniczny (dostępność ziemi uprawnej) w niektórych regionach
• utylizacja niektórych odpadów i ścieków
• zagospodarowanie i wykorzystanie terenów pod uprawy
W A D Y
• konieczność prowadzenia uprawy
• zajmowanie pod uprawę terenów cennych przyrodniczo
• spalanie – wydzielanie szkodliwych substancji
• jałowienie gleb
BIOMASA
35
Niewielki komercyjny system ogrzewania na biomasę, KanadaKocioł na drewno
36
Schemat instalacji biogazowej przy wysypisku odpadów komunalnych w Toruniu
37
Studnie biogazowe na składowisku
38
energetyka wodna
największe tradycje w Polsce
największe elektrownie: Żarnowiec, Żar-Porąbka, tama – Włocławek
rodzaje elektrowni wodnych:
− małe < 500 kW < duże
− przepływowe
− zbiornikowe
− szczytowo-pompowe
− pływakowe
− OTEC (Ocean Thermal Energy Converter)
ELEKTROWNIARZEKA /
JEZIORO
MOC
[MW]
1. Żarnowiec J.Żarnowieckie 716
2. Porąbka-Żar Soła 500
3. Włocławek Wisła 160,2
4.Żydawo Radew 150
5.Solina San 132
6.Niedzica Dunajec 92,6
7.Dychów Bóbr 79,5
8.Rożnów Dunajec 50
9.Koronowo Brda 25
10.Tresna Soła 21
39
Schemat elektrowni wodnej zbiornikowej
i szczytowo-pomopowej
40
Elektrownia Włocławek
41
energetyka wiatrowa
mała (autonomiczna) – do kilkudziesięciu kW
duża (podłączona do sieci ogólnokrajowej) – kilkaset kW kilkadziedzisiąt
MW
aby uzyskać 1 MW mocy wirnik turbiny wiatraka powinien mieć średnice około 50 m
rodzaje turbin – wolno-(<1,5), średnio-(1,5-3,5) i szybkobieżne (>3,5) –wyróżnik szybkobieżności
bębnowe, rotorowe,
wybrani producenci Vestas (Dania), Enercon (Niemcy), Zond (USA) – duże
turbiny
największe zainteresowanie, dynamika wzrostu i potencjał rozwojowy
42
Z A L E T Y
• czyste źródło energii
• możliwość wykorzystania w gospodarstwach oddalonych od innych źródeł energii
W A D Y
• hałas
• ingerencja w krajobraz
• zależność od pogody
• dość wysoki koszt budowy
• zakłócanie fal radiowych i telewizyjnych
• zagrożenie dla ptaków i innych gatunków migrujących
ENERGIA WIATRU
korzyść ekologiczna wyprodukowania 1 kWh = uniknięcie emisji:−5,5 SO2,−4,2 Nox,−700 g CO2,−49 g pyłów i żużlu
43
Produkcja z energii wiatru:
- 2004: 142,3 [GWh], - 2005: 135,3 [GWh], - 2006: 388,4 [GWh]- 2007: 494,2 [GWh]- 2008: 790,2 [GWh]- 2009: 864,5 [GWh]
- wzrost o ok. 600 %89,50%
64,30%
21,10%
Wind Biomass Biogas
Źródła OZE postrzegane jako najbardziej atrakcyjne do inwestowania w Polsce
44
Schemat budowy turbiny wiatrowej
Wirnik obraca się najczęściej z prędkością od 15 do 30 obrotów na minutę. Prędkość ta zostaje następnie zwiększona przez przekładnię do 1500 obrotów na minutę
45
1 MW Turbine Power Curve
0
200
400
600
800
1,000
1,200
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24Wind speed (m/s)
Po
we
r (k
W)
0% 20% 40% 60% 80%
Balance of plant
Turbines
Engineering
Development
Feasibility Study
Portion of Installed Costs
46
energia geotermalna
pochodzi z praktycznie niewyczerpalnego źródła – gorące wnętrze kuli ziemskiej
system odwiertów
temperatura – 60-80 ºC
głębokość zalegania - min 800 m
para wodna może jednocześnie napędzać turbiny i produkować elektryczność
trudność – znaczne zasolenie tych wód
energia elektryczna – uzasadnienie - tylko b. gorące źródła
Z A L E T Y
• czyste źródło energii
W A D Y
• nie wszędzie dostępna
• droga instalacja
• trudne technicznie utrzymanie
• uwalnianie radonu i siarkowodoru
47
energia solarna
podstawowe źródło energii dla Ziemi
27 mld MW dociera na Ziemię – tylko ok. 1 % wystarcza na pokrycie zapotrzebowania na całość energii dla ludzkości
gęstość strumienia promieni słonecznych w roku w Polsce – 950 1250 kWh/m2
średnie roczne nasłonecznienie w Polsce – 1600 h
80% nasłonecznienia przypada w Polsce na okres
wiosenno-letni – 16-8h
szacowany roczny potencjał – 4Gj/m2
panele fotowoltaiczne i kolektory słoneczne
48
Energia Słoneczna
Z A L E T Y
• brak emisji zanieczyszczeń atmosferycznych i gazów cieplarnianych
• łatwe utrzymanie/ konserwacja urządzeń
• możliwość wykorzystania w gospodarstwach oddalonych od innych źródeł energii
W A D Y
• ogniwa fotowoltaiczne budowane są z użyciem szkodliwych substancji
• ustawione ogniwa zajmują dużą powierzchnię
49
Schemat systemu zasilania lokalnego przy użyciu paneli fotowoltaicznych
50
Mapa OZE w Polsce