Zygmunt SzeflińskiŚrodowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

szef@fuw.edu.plhttp://www.fuw.edu.pl/~szef/

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Wykład - 16.X.2018

Transport

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 2/21

Zużycie energii: paliwalitryspalone

l

JWE E

WE –wartość energetyczna paliwa Zużycie energii przy używaniu samochodu osobowegoHonda, 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/lDzienne zużycie energii: 40 MJ/l 2,4l/d= 96 MJ/d1kWh=3,6 MJ, 96 MJ 27 kWh 27kWh/d !

Koszt benzyny K=2,4l 5,2zł/L= 12,5 złKoszt energii K= 27 kWh0,5zł/kWh = 13,5 zł

Transport- samolot

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 3/21

Boeing 737-400Zużycie 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/osobęGęstość benzyny =0,7 kg/l.Zużycie paliwa na pasażera V=190 l

Wartość energetyczna benzyny: 40 MJ/lZużycie energii: 40 MJ/l 200l= 8 GJ1kWh=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]

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 4/21

MarkaMoc silnika [KM]

W terenie płaskim

W terenie górzystym

Średnie spalanie

Scania R ToplineOpticruise (automat) 620 33,07 46,78 39,92

Volvo FH 16 610 35,6 50,2 42,9Man TG-a TipMatic(automat) 510 31,3 48,2 39,75

Daf XF (automat) 480 32,3 46,9 39,6Volvo FH12 GlobetroterXL (automat) 480 31,69 44,5 38,1

Zużycie paliwa ciężarówek i autobusów

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 5/21

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 miejscPrzejazd 30 km dziennie Solarisem HybridSolaris na 30km spala 10litrów ropyPrzy 100 pasażerach wypada 0,1 litra na pasażera, Dzienne zużycie energii: 40 MJ/l 0,1l/d= 4 MJ/d1kWh=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

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 6/21

Energia pobierana przez pojazdy trakcyjne, służąca do prowadzenia ruchu.

Jeśli znane jest jednostkowe zużycie energii na cele trakcyjne jze i masa pojazdu m, to zużycie energii na potrzeby trakcyjne na odcinku o długości L możemy wyznaczyć ze wzoru: Et = jzemL.Średnie zużycie jednostkowe jze w skali PKP w wysokości:

jze =19,8-20,5 Wh/tkmJednostkowe zużycie energii na prowadzenie pociągów towarowych waha się od 18 do 15 Wh/tkm, pociągów zaś pasażerskich od 42 do 35 Wh/tkmExpres Poznań-Warszawa m=400 ton, 300 km, jze =30 Wh/tkm, 400 pasażerów.W ruchu pasażerskim - z szybkością 100 km/h każde dodatkowe zatrzymanie powoduje straty ok. 100 kWh

kWhkmtkmt

WhE 400030040030

Energia w przejazdach kolejowych

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 7/21

Porównanie kolei i samochoduExpres Poznań-Warszawa m=400 ton, 300 km, jze =30 Wh/tkm, 400 pasażerów.

kWhkmtkmt

WhE 400030040030

Zużycie energii przy używaniu samochodu Honda,8l benzyny/100 km, przebieg 300 km 24l, wartość energetyczna benzyny: 40 MJ/l=11kWh/l

kWhll

kWhE 2652411

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

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 8/21

Dzienne zużycie energii i moc:

Spoczynek 80 W16 h 1,3 kWh/dPraca (intensywna) 500 W8 h 4 kWh/dTransport 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?

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 9/21

Ładowarka zużywa 1W mocy, przez 24 h w gniazdku zużywa 0,024 kWh.25 mln ładowarek to 600 MWh dziennie

220 GWh roczniePolak zużywa 11kWh(e) energii dziennieStarczyłoby oszczędzonej energii:

dla 60 000 PolakówRachunek 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

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 10/21

ZUŻYCIE ENERGIIW GOSPODARSTWACHDOMOWYCH W 2012 R.

ENERGY CONSUMPTIONIN HOUSEHOLDS

IN 2012

Główny Urząd StatystycznyData publikacji:17.04.2014, wydanie co 3 lata

Publikacja (wersja polska i angielska) dostępna na:

www.stat.gov.ploraz 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

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 11/21

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 4106Wh =4 tys kWh4 tys kWh rocznie to 10,95 kWh dziennie.z tego ok. 2 kWh dziennie w gosp.domowym

O.K.

Jak zredukować popyt na energię

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 12/21

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

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 13/21

Ogrzewanie i chłodzenie

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 14/21

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

Cstopkg

kJ

Cstopg

cal

167,41

MJCkgCkg

kJE 833,2050100167,4 0

0

kWhkWhE 679,5

Kąpiel w wannie lub prysznic

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 15/21

Kąpiel E 12 kWh. Prysznic E 3 kWh.

Kąpiel w wannie lub prysznic

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 16/21

Wanna 130cmx50cmx30cm=195l200lKąpiel w takiej wannie w temperaturze 600C, to podgrzanie wody o temperaturze gruntu 100C o 500CTaka 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=63kWh+12kWh=30kWh

Dzienne zużycie energii to: 4,3 kWhDoliczmy na mycie rąk, zębów etc. 1,7 kWh

Przygotowanie posiłków (2 osoby)

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 17/21

E0,5kWh/d

E1,5 kWh/d

E0,5kWh/d

E1,5 kWh/d

Przygotowanie posiłków

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 18/21

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 E1,5 kWh.Do tego kuchenka mikrofalowa P=1,5kW, 20 min/d,to wydatek energii E0,5 kWhCo drugi dzień ciasto lub kaczka w piekarniku P=3kWPieczemy przez 1godzinę energia E3 kWh, ale w przeliczeniu dziennym E1,5 kWhRazem mamy E6 kWh na dwie osoby co daje w

przeliczeniu na osobę: E3 kWh/d

Pranie, zmywanie (2 osoby)

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 19/21

E1,5kWh/dE1,5kWh/d

E1,0 kWh/d

Pranie, zmywanie

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 20/21

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: E2 kWh/d

Pomijam lodówkę! ok. 0,5 kWh

Suszenie

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 21/21

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

Ckg

MJ

Cg

kJ

Cg

cal000 15

25,215

25,215

540

MJkgCkg

MJE 4,54,2

1525,2

0

kWhMJE 5,14,5

Ogrzewanie pomieszczeń

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 22/21

Ogrzewanie 24kWh/d Klimatyzacja: 1kWh/d

Ogrzewanie pomieszczeń

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 23/21

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 kW24h=96 kWh 48kWh/d (dlatego że pół roku)

24kWh/osobę (bo dwie osoby)

Klimatyzacja: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

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 24/21

Portal: WetherOnline.pl, Lato 2013

Ogrzewanie praca

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 25/21

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/osobęCiepła woda dla higieny w pracy:

3 kWh/osobę* Tylko cyklotron używa 500 kW przez 200 dni w roku co daje sumarycznie 0,5 MWh24200=2400 MWh rocznie przy 50 pracownikach to na pracownika:

150 kWh/d

Nasza konsumpcja

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 26/21

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

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 27/21

Dzienne zużycie energii na osobę:Higiena osobista 6 kWh/dPrzygotowanie posiłków 3 kWh/dPranie, zmywanie 2 kWh/dOgrzewanie i klimatyzacja 25 kWh/dOgrzewanie i woda w pracy 15 kWh/d--------------Razem 51 kWh/d

Pominięte wydatki energetyczne: Przygotowanie półproduktów spożywczych

przetwarzanie ziarna, produktów mięsnych, napojów, transport

Straty w przesyłaniu ciepła przy C.O.

Dotychczasowe obliczenia

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 28/21

Policzone dzienne zużycie energii:

Spoczynek i praca 5 kWh/dTransport codzienny 27 kWh/d (1 kWh/d)Transport wakacyjny 6 kWh/dHigiena osobista 6 kWh/dPosiłki, Pranie, zmywanie 5 kWh/dOgrzewanie, dom i praca 40 kWh/d---------------------Razem 89 kWh/d1 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 CO2 rocznie !!!

Emisja CO2 -kraje

16.X.2018 EKOJ - Wykład 3 29/21

PolskaOk. 6 t/rok/osobę