Charakterystyka Elektroenergetyki

Pierwszą elektrownię na świecie zbudowano w Nowym Yorku w 1882 roku i wtedy też przesłano po raz pierwszy energię elektryczną na odległość 57 km, prąd stały o napięciu 110 V, wytwarzany w prądnicach napędzanych tłokowymi maszynami parowymi (w 1883 r. – Mediolan i Petersburg, w 1884r. – Berlin).

W Polsce pierwsze siłownie cieplne (parowe) powstały w XIX w. Dostarczały one energię mechaniczną poszczególnym zakładom przemysłu maszynowego lub włókienniczego, hutom, kopalniom itp. Pod koniec XIX wieku powstały pierwsze elektrownie (miejskie). Po I wojnie światowej planowano w Polsce budowę wielu elektrowni, ale planu tego nie zrealizowano. Dopiero po II wojnie światowej nastąpił gwałtowny rozwój elektroenergetyki w oparciu o własne zasoby surowców energetycznych (węgiel kamienny i później brunatny).

Górnictwo węgla brunatnego kształtowało się po 1945 r. W latach 1951-60 przeznaczono zaledwie piątą część węgla brunatnego na potrzeby gospodarki, reszta to eksport do b. NRD. Zasadnicza zmiana kierunku wykorzystania węgla brunatnego nastąpiła w dziesięcioleciu 1961-70. Dzięki rozpoczęciu intensywnej eksploatacji zasobnych złóż w zagłębiach turoszowskim i konińsko-adamowskim, zbudowano odkrywkowe kopalnie o niespotykanej dotąd koncentracji wydobycia. Zużycie węgla brunatnego w elektrowniach wzrosło w tym okresie do 78% całkowitego wydobycia. Stało się to możliwe dzięki zbudowaniu wielkich elektrowni zawodowych, jak “Turów” o mocy 2000 MW, “Adamów” o mocy 1000 MW, w tym 600 MW na węglu brunatnym, “Pątnów” o mocy 1200 MW i rozbudowie elektrowni “Konin” do mocy 543 MW. Jeszcze mocniej zaznaczył się udział węgla brunatnego w produkcji energii elektrycznej w latach osiemdziesiątych, po zbudowaniu jednej z największych w Europie kopalni odkrywkowej “Bełchatów” wraz z największą w Polsce elektrownią (parową) o mocy 4320 MW. Obecnie (1995r) w Polsce od kilku lat utrzymuje się nadwyżka mocy. Przy około 33 tys. MW mocy dyspozycyjnej, maksymalne, grudniowe pobory dochodziły do 23 tysięcy MW, a były również – w lipcu – takie dni, gdy zapotrzebowanie spadało poniżej 11 tysięcy MW. Elektroenergetyka w Polsce ma 5- procentowy udział w tworzeniu PKB. Wartość jej majątku brutto w 1995 roku wynosiła 90 miliardów złotych, a roczne wpływy – około 13 miliardów złotych. Udział kosztów energii elektrycznej w produkcji przemysłowej i usługach wynosił 7 procent, w gospodarstwach domowych – 3,5%.

Nośnikami energii pierwotnej do produkcji energii elektrycznej w Polsce są głównie rodzime zasoby węgla kamiennego i brunatnego. Udział obu nośników energii używanych w elektrowniach zawodowych do produkcji energii elektrycznej wynosi obecnie 91% (dane z 1997r.). Resztę energii (9%) zostało wytworzone przez elektrownie wodne i elektrociepłownie również opalane paliwami stałymi. W polskiej elektroenergetyce nie istnieją stacje elektroenergetyczne (1998), których paliwem podstawowym są paliwa płynne.

W Polsce w 1995 roku wyprodukowano 135 TWh, z czego w elektrowniach zawodowych 127 TWh [10 s. 56].

Zgoła inna jest struktura wytworzenia (zużycia) energii elektrycznej na świecie w zależności od źródeł jej pozyskania.

Rys. 11. Struktura wytworzenia energii elektrycznej na świecie w 1998 r.

Źródło: Blaschke W. „Węgiel czy …”, Przegląd Techniczny nr 49/98 s.15.

Na bazie paliw stałych w Polsce wytworzono w 1997 roku 144 mld kWh (144TWh) energii, z czego na elektrownie opalane węglem brunatnym przypada 52 mld kWh, tj. ponad 36%. Powody takiej struktury zużycia energii elektrycznej są takie same, jak energii pierwotnej. Na razie węgiel ma duży udział w wytwarzaniu energii elektrycznej, ale jego konkurencyjność sukcesywnie maleje w stosunku do innych nośników głównie ze względów ekologicznych oraz elastyczności i bezpieczeństwa pracy KSE.

Według zaleceń Europejskiej Komisji Gospodarczej, udział jednego paliwa dostarczanego z jednego kierunku nie powinien przekraczać 30%.

Ocenia się, że poziom elektryfikacji kraju nie jest zadowalający dla nowoczesnej gospodarki. Świadczy o tym porównanie wskaźników zużycia energii elektrycznej w Polsce i w Europie (na głowę), który jest uważany za miernik poziomu rozwoju kraju. [128 s. 45].

Z porównania wskaźnika elektrochłonności można zauważyć, że gospodarka energetyczna Polski jest bardzo energochłonna w stosunku do PKB i w tej dziedzinie jest wiele do zrobienia. Planowane są inwestycje typu DSM (Demand Side Managment – sterowanie popytem energii), które jest częścią zintegrowanego planowania w gospodarce energetycznej (Integrated Resource Planning – IRP) obejmujące opracowanie planów rozwoju podsystemu wytwarzania energii elektrycznej wg schematu [49 s.13]:

Dzięki tej metodzie możliwe jest optymalne zaspokojenie potrzeb finalnych (energii użytecznej) przy najmniejszych kosztach społecznych, włączając koszt ochrony środowiska. Zintegrowane planowanie w gospodarce energetycznej jest od lat stosowane z powodzeniem w USA.

Zużycie energii elektrycznej ma charakter wybitnie sezonowy zarówno w okresie rocznym (szczyt zimowy – maksymalne zapotrzebowanie mocy w grudniu 1998r wynosiło 23401 MW i dolina letnia – minimalne obciążenie elektrowni w czerwcu 1998 r. 15044 MW) jak i w ciągu doby w tzw. strefach mocy, w których występuje szczytowe zapotrzebowanie na energię elektryczną, zwykle między godzinami 7-13 i 16-22 – wahania w zimie (styczeń 1998) w granicach od 17000 MW do ponad 21000 MW, a w lecie – czerwiec 1998 od 12500 MW do prawie 16000 MW. W związku ze zmianami zapotrzebowania na energię elektryczną można wyróżnić elektrownie podstawowe, pracujące bez przerwy ze stałym obciążeniem. Charakteryzują się dużym czasem wykorzystania mocy zainstalowanej (powyżej 4000 h/rok). Elektrownie takie opłaca się budować dużym nakładem środków inwestycyjnych, stosując wysokie parametry oraz nowoczesne bloki energetyczne dużych mocy (o wysokiej sprawności). W krajowym systemie elektroenergetycznym (KSE) rolę elektrowni podstawowych spełniają przed wszystkim elektrownie cieplne opalane węglem brunatnym i nowoczesne elektrownie cieplne opalane węglem kamiennym (rolę elektrowni podstawowych będą spełniać także elektrownie jądrowe). Elektrownie szczytowe są włączane do pracy w okresie szczytowego obciążenia. Mogą pokrywać również wysokie obciążenia, lecz wytwarzają rocznie stosunkowo

niewielką ilość energii. Czas wykorzystania mocy zainstalowanej elektrowni szczytowej kształtuje się poniżej 3000 h/rok. Do elektrowni szczytowych zalicza się zwykle elektrownie wodne zbiornikowe i podzespoły gazowe lub silniki spalinowe. Mogą ją także spełniać człony gazowe elektrowni gazowo- parowych oraz człony MHD. Obszar obciążeń podszczytowych pokrywają starsze elektrownie parowe, które poprzednio pracowały jako podstawowe. Do elektrowni podszczytowych zalicza się także elektrownie wodne zbiornikowe, jeśli w zbiornikach jest wystarczająco dużo wody.

Więcej prac magisterskich z zakresu ochrony środowiska znajdziecie w serwisie prace magisterskie z ekologii. W ofercie mnóstwo prac licencjackich i magisterskich z zakresu ekologii.