Applied sciences

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi Polskiej Akademii Nauk

Content

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi Polskiej Akademii Nauk | 2018 | Nr 102 |

Abstract

Prezentowany artykuł porównuje światowe rynki złota i ropy naftowej w celu wyjaśnienia zaskakująco wysokiej korelacji cen obu surowców od roku 1970 oraz imponującego ich wzrostu w porównaniu z cenami praktycznie wszystkich pozostałych surowców. Autorzy sugerują, że rozwój sytuacji na rynku naftowym i wynikające z niego skutki makroekonomiczne wpłynęły na inwestycje w złoto, zapewniając w ten sposób najbardziej wiarygodne wyjaśnienie dla synchronizacji zmian cen obu towarów. Analizując nadzwyczajne wzrosty cen ropy naftowej i złota, w szczególności w porównaniu z cenami innych metali i innych surowców mineralnych, autorzy zakładają, że najpierw nastąpił wzrost cen ropy, wywołany przez zewnętrzne ograniczenia dotyczące zdolności produkcyjnych. W konsekwencji wzrosła cena złota, niejako odpowiadając na potrzebę bezpiecznych inwestycji dla zachowania wartości środków inwestycyjnych, co jest cechą charakterystyczną złota, której nie posiadają inne metale i surowce mineralne. Prezentowany artykuł omawia także prawdopodobną ewolucję cen tych ważnych surowców argumentując, że ceny ropy w najbliższych dziesięcioleciach utrzymają swój poziom lub obniżą się, a ceny złota będą nadal kontynuowały wzrost, co doprowadzi do zniesienia związku pomiędzy cenami ropy i złota.
Go to article

Abstract

Rynek walutowy jest największym światowym rynkiem. Jego funkcjonowanie wpływa na całą gospodarkę światową. Jest on także przedmiotem oddziaływania innych rynków. Jednym z takich rynków jest światowy rynek ropy naftowej. Przedmiotem badań wzajemnych relacji pomiędzy tymi rynkami był dotychczas wpływ zmian kursu EUR/USD, podstawowej pary walutowej rynku światowego, na zmiany ceny ropy oraz wpływ zmian cen ropy naftowej na kursy walutowe krajów będących dużymi jej importerami. Brakuje natomiast opisu skutków zmian cen ropy naftowej dla kursu EUR/USD oraz dla kursów walut krajów eksportujących ropę naftową. Celem niniejszego artykułu jest częściowe przynajmniej zapełnienie tej luki. Przedmiotem analizy był wpływ zmian cen ropy naftowej na poziom kursów EUR/USD, RUB/USD, BRL/USD oraz NOK/USD w okresie od początku marca 2011 do końca czerwca 2017 roku. W analizie tej wykorzystany został ekonometryczny model VAR. Wyniki tej analizy wykazały, że wpływ zmian cen ropy naftowej na badane kursy walutowe był bardzo wyraźny. Dotyczył on zarówno mającego znaczenie globalne kursu EUR/USD, jak i kursów walut krajów eksportujących ropę naftową. Najbardziej wpływ ten widoczny był w przypadku Rosji, w przypadku Norwegii i Brazylii był nieco słabszy, lecz również widoczny.
Go to article

Abstract

W bieżącym stuleciu stosowane są dwa najczęściej spotykane sposoby zaopatrzenia w ciepło kompleksów budynków wielolokalowych. Pierwszym z nich jest zasilanie w ciepło systemowe z sieci ciepłowniczej, a drugim – budowa i eksploatacja lokalnych kotłowni gazowych. Wykorzystanie innych nośników ciepła występuje tylko wówczas, gdy nie jest możliwe podłączenie źródła ciepła do sieci gazowej lub sieci ciepłowniczej. Budynki wielolokalowe charakteryzują się daleko idącą specyfiką w wielu obszarach swojego funkcjonowania, w tym także w zakresie zużycia ciepła. W przypadku kotłowni gazowych konsumpcja ciepła bezpośrednio przekłada się na pobór paliwa gazowego. W artykule przedstawiono i scharakteryzowano zużycie paliwa gazowego przez lokalną dwufunkcyjną kotłownię na podstawie pomiarów wykonywanych z dużą częstotliwością odczytu. Wiedza na temat procesu poboru gazu, nawet w przypadku jeżeli dotyczy to niewielkich ilości, w skali zużycia krajowego, może być podstawą dla poprawy przebiegu tego procesu. Dotyczyć może to nie tylko aspektu ekonomicznego, ale również technicznego, a także punktu widzenia bezpieczeństwa energetycznego oraz efektywności energetycznej. Z tego względu wszystkie podmioty związane z dostawą i odbiorem paliwa gazowego dla zespołu budynków wielolokalowych powinny być zainteresowane poszerzeniem wiedzy na temat tego procesu.
Go to article

Abstract

Energy from different sources is fundamental to the economy of each country. Bearing in mind the limited reserves of non-renewable energy sources and the fact that their production from new deposits is becoming less economically viable, attention is paid to alternative energy sources, particularly those that are readily available or require no substantial financial investment. One possible solution may be to generate hydrogen, which will then be used for heat (energy) production using other methods. At the same time, these processes will be characterized by low emission levels compared to conventional energy sources. In recent years, more and more emphasis has been placed on the use of clean energy from renewable sources. New, more technically and economically efficient technologies are being developed. The energy use worldwide comes mostly from fossil fuel processing. It can be observed that the share of RES in global production is growing every year. At the end of the 1990s, the share of renewable energy sources was at 6–7%. Global trends indicate the increasing demand for renewable energy due to its form. Global hydrogen resources are practically inexhaustible, but the problem is its availability in molecular form. The article analyzed the use of hydrogen as a fuel. The basic problem is the inexpensive and easy extraction of hydrogen from its compounds; attention has been paid to water, which can easily be electrolytically decomposed to produce oxygen and hydrogen. Hydrogen generated by electrolysis can be stored, but due to its physicochemical properties, it is a costly process; therefore, a decision was made that it is better to store it with natural gas or use it for further reaction. In addition, hydrogen can be used as a substrate for binding and converting the increasingly problematic carbon dioxide, thus reducing its content in the atmosphere.
Go to article

Abstract

Odnawialne źródła energii to takie jej rodzaje, których używanie nie wiąże się z ich długotrwałym deficytem, a ich zasoby odnawiają się w krótkim czasie. Podstawową zaletą wykorzystania odnawialnych źródeł energii jest możliwość spożytkowania darmowej energii, oddziaływującej negatywnie na środowisko tylko w niewielkim stopniu, a więc dostarczającej interesariuszom wielu rodzajów efektów natury energetycznej, ekonomicznej oraz ekologicznej. Jednym z głównych problemów towarzyszących wytwarzaniu energii z takich źródeł jak wiatr i słońce, jest duża zmienność i nieprzewidywalność wielkości jej wytwarzania wynikająca z zależności ilości produkowanej energii od aktualnych warunków pogodowych. Tworzenie systemów hybrydowych opartych na kilku rodzajach technologii ma na celu wzajemne ich uzupełnianie się generujące szereg korzyści. Idealna byłaby sytuacja, gdyby oba źródła energii wchodzące w skład elektrowni hybrydowej (w tym przypadku elektrownia wiatrowa i elektrownia fotowoltaiczna), w sposób ciągły pokrywały całkowite zapotrzebowanie na energię użytkownika. Niestety z uwagi na krótko- i długoterminową zmienność warunków atmosferycznych, taki bilans jest nieosiągalny. Przy wykorzystywaniu tak mało przewidywalnych i nieciągłych źródeł energii, jakimi są słońce i wiatr, pożądane jest dołączenie do systemu energetycznego zasobników energii elektrycznej, jednak w chwili obecnej są one zbyt kosztowne, dlatego pośrednio rolę magazynu obecnie pełni sieć elektroenergetyczna. W artykule scharakteryzowano zalety i wady odnawialnych źródeł energii, ze szczególnym uwzględnieniem energii słońca i wiatru. Na podstawie rzeczywistych danych z pracujących systemów wytwórczych i zużycia energii w gospodarstwie domowym dokonano symulacji i wyznaczenia rzeczywistego bilansowania się systemu dla różnych wariantów. Następnie dokonano analiz efektów energetycznych, ekologicznych i ekonomicznych uwzględniających bilansowanie się tych źródeł wynikające z efektu wzajemnego uzupełniania się wytwarzanej energii w pewnych okresach w tych elektrowniach. Efekty te podzielono na dwie grupy – pierwszą związaną z efektami globalnymi i drugą z efektami związanymi z energią bezpośrednio zbilansowaną w gospodarstwie domowym. Efekty te świadczą o przewadze systemów hybrydowych wiatrowo-słonecznych nad systemami wykorzysującymi tylko jedno źródło wytwórcze.
Go to article

Abstract

Kolektory słoneczne są głównymi elementami solarnych systemów grzewczych. Praca tych urządzeń polega na konwersji energii promieniowania słonecznego na ciepło czynnika roboczego. Czynnikiem tym może być zarówno ciecz (glikol lub woda), jak i gaz (powietrze). Ze względu na konstrukcję wyróżnia się kolektory płaskie, próżniowe, próżniowo-rurowe i skupiające. Kolektory płaskie są stosowane przede wszystkim w budynkach, w których potrzeby cieplne są niskie lub średnie, czyli na przykład w gospodarstwach domowych. Rozwój kolektorów został ukierunkowany na zwiększenia wydajności oraz poprawy efektywności ekonomicznej inwestycji. W artykule oceniono wpływ zmiany powierzchni płaskich kolektorów słonecznych na opłacalność ekonomiczną inwestycji. Do analizy wytypowano dom jednorodzinny, zlokalizowany w województwie małopolskim, w którym instalacja przygotowania ciepłej wody użytkowej została rozbudowana o system solarny. System ten składa się z płaskich kolektorów, o łącznej powierzchni absorberów 5,61 m2. Jako czynnik roboczy w instalacji stosowany jest glikol. W celu poprawy efektu ekonomicznego zaproponowano zwiększenie powierzchni absorberów. Na podstawie trzyletnich pomiarów nasłonecznienia oraz efektów cieplnych instalacji, stworzono model ekonomiczny służący do oceny opłacalności zwiększenia powierzchni kolektorów słonecznych. Obliczenia z użyciem modelu promieniowania HDKR wykonano w środowisku Matlab dla lokalizacji Tarnów (najbliższej instalacji). Ponadto na podstawie rzeczywistych pomiarów z tej instalacji, odzwierciedlających wpływ wielu niemierzalnych czynników na efektywność przetwarzania energii słonecznej, wykonano symulacje efektu ekonomicznego dla różnych wielkości zapotrzebowania na ciepło. Otrzymane wyniki uogólniono, co daje możliwość ich wykorzystania w procesie doboru wielkości powierzchni kolektorów w przypadku podobnych instalacji.
Go to article

Abstract

W ostatnich latach obserwowany jest rozwój zastosowania fotowoltaiki zarówno na świecie, jak i w warunkach krajowych, a tym samym wzrost wykorzystania instalacji w bilansie odnawialnych źródeł energii (OZE). Nieodłącznie powiązana z tym faktem jest spadkowa tendencja cen modułów fotowoltaicznych. Szczególne rozpowszechnienie zyskują mikroinstalacje prosumeckie o mocy do 10 kWp. Dla maksymalizacji pozyskiwania energii słonecznej przy zastosowaniu w gospodarstwie domowym paneli fotowoltaicznych stosowany jest szereg metod. Jedną z możliwości jest sterowanie nachyleniem ogniw, a tym samym regulacja kąta ich posadowienia. Program priorytetowy Prosument (Program priorytetowy 2016) utworzony na podstawie Ustawy o odnawialnych źródłach energii (Ustawa OZE 2015) w pewien sposób zawęża obszar możliwości manipulacji kątem ustawienia paneli fotowoltaicznych. Kąt ten ma z kolei przełożenie na ustalenie wielkości doborowej montowanej instalacji. W niniejszej pracy autorzy przedstawiają metodykę doboru odpowiedniego kąta nachylenia paneli fotowoltaicznych w celu pozyskania przez użytkownika jak największej ilości promieniowania słonecznego na formę użytecznej energii. Jako obszar badań autorzy przyjęli położenie miasta Kraków. Badania przeprowadzano z wykorzystaniem programu komputerowego Matlab, będącego interaktywnym środowiskiem do wykonywania obliczeń naukowych. Do wykonania symulacji wykorzystano model promieniowania słonecznego Haya, Daviesa, Kluchera, Reindla w skrócie – model HDKR. Autorzy określili optymalne kąty posadowienia w zależności od wyznaczonego profilu zapotrzebowania na energię. W następnym kroku określono wielkości potrzebnej mocy liczonej w kWp/MWh zapotrzebowania na energię dla wytypowanej lokalizacji i kąta nachylenia paneli. Obliczenia wykonane w artykule nie uwzględniają sprawności urządzeń pośredniczących ze względu na ich liniowe zależności
Go to article

Abstract

Wzrost zużycia energii w sektorze budownictwa wpływa na poszukiwanie rozwiązań dążących do poprawy efektywności energetycznej w tym zakresie lub uzyskania samowystarczalności energetycznej. Dotowanymi rozwiązaniami są podejścia bazujące na odnawialnych źródłach energii. W celu produkowania energii elektrycznej, na potrzeby własne budynku, wykorzystywane są przede wszystkim panele fotowoltaiczne oraz turbiny wiatrowe. Niniejszy artykuł skupia się na analizie pracy turbiny wiatrowej o poziomej osi obrotu zintegrowanej z budynkiem. Przedmiotowa instalacja zlokalizowana jest na fasadzie budynku Centrum Energetyki AGH oraz skierowana w kierunku północno-zachodnim. W związku z tym turbina pracuje najbardziej efektywnie, gdy wiatr wieje z tego kierunku. Prędkość startowa instalacji wynosi 2,3 m/s, natomiast moc zainstalowana 1,5 kW. Analizowana instalacja posiada możliwość zmiany zarówno kąta łopat, jak i położenia gondoli turbiny względem kierunku wiatru, co poprawia jej wydajność. W artykule omówiono parametry pracy turbiny w zależności od panujących warunków pogodowych. Dla porównania przyjęto okres, w którym nie występowały anomalie pogodowe oraz okres, w którym miał miejsce orkan Grzegorz. Dla tych dwóch przedziałów czasowych (od północy 27.10.2017 do południa 28.10.2017 oraz od północy 29.10.2017 do południa 30.10.2017) zmierzona i porównana została prędkość wiatru, prędkość obrotowa turbiny, moc generowana przez turbinę, a także takie parametry jak: wytwarzany hałas i drgania. Otrzymane wyniki pokazują znaczący wpływ orkanu Grzegorz na parametry pracy instalacji – w tym znaczący wzrost prędkości obrotowej wirnika, a co za tym idzie – siedmiokrotny wzrost średniej mocy generowanej przez turbinę. Z drugiej strony zaobserwowany został również wzrost poziomu hałasu oraz drgań.
Go to article

Abstract

The main aim of this article is to present the results of research on energy poverty conducted in Katowice and Bytom, two cities situated in the Silesian voivodeship [region] in Poland. The study attempted to verify whether the energy divide concept elaborated by Bouzarovski and Tirado Herrero (2015) has different undiscovered dimensions which result not only from the differences in energy prices and incomes between various regions, but also from other factors such as consumer behaviours. In discussions about the energy divide, this aspect of energy poverty has so far been rather neglected. The question remains whether the distinction between energy poverty levels of countries, regions, and other territories like cities is determined by consumer behaviours or only by income and energy prices. Katowice and Bytom seem to be perfect places to conduct such. The most important conclusions emerging from the presented research are: (a) low income does not affect the behaviour of people suffering from energy poverty, even though it theoretically should; (b) despite their difficult financial situation, low-income households do little to improve their situation; and (c) public policy should take into account in the spatial distribution of households affected by energy poverty other aspects, including non-income and behavioural factors and patterns of persons affected by energy poverty, which only deepen existing social inequalities rather than reduce them.
Go to article

Abstract

Analiza stanu zasobów i ich wykorzystania w przeszłości pozwala na poznanie czynników kształtujących jego zmiany, ułatwić może ich prognozowanie i ocenę stopnia zabezpieczenia przyszłego zapotrzebowania krajowego na surowce. Znaczenie gospodarcze współcześnie w Polsce jako źródło ołowiu i cynku mają złoża: rud Zn-Pb w obszarze śląsko-krakowskim oraz rud miedzi na monoklinie przedsudeckiej, w których ołów występuje jako metal towarzyszący. Górnictwo rud cynku i ołowiu ma na ziemiach polskich wielowiekową tradycję. Do początków XXI w. w złożach śląsko-krakowskich wydobyto około 25–27 mln ton Zn i 7,5–9 mln ton Pb. Zasoby złóż są systematycznie ewidencjonowane od 1952 r. Do lat osiemdziesiątych XX wieku notowany był ich przyrost. O d 1983 roku zaznacza się stały ich ubytek spowodowany wyczerpywaniem zasobów eksploatowanych złóż. Znaczne zmniejszenie wykazywanych zasobów nastąpiło w latach 1991–1993 r. po zmianie kryteriów bilansowości, oraz w latach 2005–2007 po wprowadzeniu do szacowania zasobów metody „okręgów” zamiast wieloboków. Zasoby przemysłowe, kwalifikowane do wydobycia, zmniejszają się systematycznie w wyniku ich eksploatacji i można przewidywać całkowite ich wyczerpanie do 2022 r. W złożach niezagospodarowanych pozostało jeszcze 3 mln cynku i 1,2 mln ton ołowiu i przewiduje się 4–5 mln ton Zn i około 1 mln ton Pb w zasobów prognostycznych. W udokumentowanych złożach rud miedzi wykazywane jest 1,3–1,7 mln t Pb oraz mln to zasobów szacunkowych. Zasoby złóż niezagospodarowanych wymagają lepszego niż dotychczas rozpoznania, a w przypadku zasobów perspektywicznych ich potwierdzenia. Koniec eksploatacji złóż zagospodarowanych powinien być podstawą dla sprecyzowania polityki państwa odnośnie do przyszłości pokrycia zapotrzebowania krajowego na surowce cynku i ołowiu oraz przyszłości wykorzystania krajowej bazy surowcowej.
Go to article

Abstract

We wstępnej części artykułu przedstawiono stan obecnego rozpoznania geologicznego południowej części monokliny przedsudeckiej na tle waryscyjskich struktur tektonicznych środkowej Europy, z uwzględnieniem tematyki surowcowej. Z asadnicza część pracy zawiera analizę dotychczasowych materiałów geofizycznych, grawimetrycznych, magnetycznych i sejsmicznych pod kątem ustalenia i interpretacji związków korelacyjnych wyników badań, w tym między tektoniką obserwowaną na przekrojach sejsmiki płytkiej i głębokiej. Pokazano, że odpowiedni dobór zastosowanych metod stwarza szanse na efektywniejsze rozpoznanie budowy geologicznej podłoża podpermskiego obszaru. Z aproponowano pełniejsze wykorzystanie w interpretacji dynamicznych cech zapisu sejsmicznego na przytoczonym przykładzie wybranych sekcji sejsmicznych w wersji efektywnych współczynników odbicia (EWO ). W e wnioskach przedstawiono propozycję dalszych prac dla kompleksowej reinterpretacji materiałów geofizyczno-geologicznych, w celu rozpoznania utworów głębszego podłoża, z możliwością nawiązania do obszaru Niemiec.
Go to article

Abstract

W artykule zbadano możliwość wykorzystania popiołów lotnych klasy C (otrzymywanych w wyniku spalania węgla brunatnego w kotle pyłowym) i F (otrzymywanych w wyniku spalania węgla kamiennego metodą konwencjonalną) jako substratów do syntezy materiału zeolitowego z grupy filipsytu. W tym celu przeprowadzono szereg syntez hydrotermalnych z wykorzystaniem reagentów takich jak wodorotlenek sodu (NaOH) oraz bromek tetrapropyloamoniowy (TPABr). W wyniku reakcji otrzymano docelowy materiał zeolitowy, zarówno z popiołu klasy C, jak i F. Otrzymane produkty syntezy, jak też popiołowe substraty reakcji, poddano charakterystyce chemicznej i mineralogicznej. Badania wykazały, że popiół lotny powstały z węgla brunatnego i kamiennego może być substratem w reakcjach syntez zeolitu, jakim jest filipsyt. Analiza porównawcza dyfraktogramów rentgenowskich produktów z obu typów popiołów wykazała, że lepszym substratem jest popiół klasy C otrzymywany w wyniku spalania węgla brunatnego w kotle pyłowym (w reakcji syntezy otrzymano lepiej wykształcone formy zeolitowe). W pracy dokonano także analizy literaturowej potencjalnych kierunków zastosowania filipsytu w inżynierii i ochronie środowiska. Na podstawie zweryfikowanych danych stwierdzono, iż dalszym kierunkiem badań będzie analiza możliwości wykorzystania otrzymanych materiałów jako potencjalnych sorbentów amoniaku.
Go to article

Abstract

Celem przeprowadzonego eksperymentu było zbadanie możliwości zastosowania upraw roślin energetycznych, w postaci mozgi trzcinowatej (Phalaris arundinacea), w procesie fitoremediacji terenów zanieczyszczonych herbicydami z grupy fenoksykwasów (2,4-D, MCPA) oraz wybranymi WWA (suma 10 WWA zgodnie z Dz.U. 2016, 1395). Dodatkowo, w ramach doświadczenia przeprowadzono ocenę kinetyki wzrostu i rozwoju proponowanego gatunku roślin w odniesieniu do nawożenia gleby kompostem pochodzenia odpadowego, nano ditlenkiem krzemu oraz mieszanką tych materiałów. Z akres wykonanych badań obejmował dwumiesięczny test donicowy w warunkach ex-situ z wykorzystaniem dwóch serii badawczych (seria 1 – kontrole bez roślin; seria 2 – próby z roślinami). Wyniki uzyskane w trakcie realizacji prac badawczych, pozwoliły wykazać, iż zastosowanie P. arundinacea, w charakterze „czynnika remediacyjnego”, pozwala na znaczące zwiększenie efektywności usunięcia zanieczyszczeń organicznych z gleby. Niemniej jednak zaznaczyć należy, iż najlepsze efekty zarówno w kontekście efektywności procesu, jak i ilości pozyskiwanej biomasy, uzyskane zostały pod wpływem aplikacji nawozu organicznego w postaci kompostu. Dodatkowo zaobserwowano, iż stosowanie materiałów o wysokich właściwościach sorpcyjnych, w charakterze substancji współnawożącej, może znacząco zwiększyć efektywność biotycznych procesów rozkładu zanieczyszczeń organicznych w glebie. Podsumowując można stwierdzić, że proponowana technologia fitoremediacji charakteryzuje się wysoką efektywnością działania, a jej praktyczna implementacja przyczynić się może dodatkowo do zwiększenia udziału produkcji energii z alternatywnych form paliw odnawialnych.
Go to article

Abstract

Bezpieczeństwo energetyczne jest jednym z najważniejszych elementów bezpieczeństwa państwa. W perspektywie najbliższych lat sektor energetyczny w Polsce stoi przed poważnymi wyzwaniami. Zapotrzebowanie na energię elektryczną systematycznie wzrasta, natomiast poziom rozwoju infrastruktury wytwórczej i przesyłowej nie nadąża za tymi zmianami. Przyszłość i rozwój energetyki to jeden z najważniejszych problemów w polityce krajowej. Odpowiedzialność sektora energetycznego za zmiany klimatyczne na Ziemi oraz troska o zapewnienie wystarczających ilości energii w najbliższych latach, stanowią główne wyzwania, jakie stoją obecnie przed energetyką. Problemy, z którymi ma zmierzyć się obecnie polski przemysł elektroenergetyczny, wymuszają podjęcie działań zmierzających w kierunku rozwoju i budowy nowych technologii wytwórczych. Eksploatowane w Polsce elektrownie węglowe są źródłem stabilnych i ciągłych dostaw energii. Wobec braku odpowiednich zdolności magazynowania energii, utrzymywanie jednostek konwencjonalnych staje się kwestią kluczową. Jest to istotne z punktu widzenia utrzymania bezpieczeństwa energetycznego, zwłaszcza wobec konieczności rozwoju źródeł odnawialnych, szczególnie tych o niestabilnym i stochastycznym charakterze pracy. W referacie przedstawiono stan obecny i przyszły krajowego sektora wytwórczego. W perspektywie najbliższych kilkunastu lat będzie się on opierał na energetyce konwencjonalnej, jednak z coraz większym udziałem źródeł odnawialnych. Konieczne jest zatem opracowanie nowej strategii energetycznej, która wskaże, w jakim kierunku będzie zmierzać krajowy sektor wytwórczy. Jest to tym bardziej istotne, że nowe uwarunkowania prawne związane szczególnie z ochroną środowiska zdecydowanie ograniczają stosowanie paliw konwencjonalnych w energetyce. Kierunki rozwoju energetyki są kreowane przede wszystkim przez wymagania, jakie stawiają nowe regulacje prawne Unii Europejskiej. Obecna polityka klimatyczno-energetyczna UE oddziałuje głównie na energetykę węglową, nakładając obowiązek zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych. Wymóg ten stawia polską gospodarkę energetyczną w szczególnie trudnej sytuacji. Przeszkodę w realizacji dotrzymania standardów unijnych w sektorze wytwórczym stanowi wysoki stopień zależności od węgla. Paliwo węglowe pokrywa podstawę obciążenia w krajowym systemie energetycznym. Dlatego też w najbliższych latach nie jest możliwe całkowite odejście od energetyki węglowej z uwagi na zaspokojenie potrzeb na energię elektryczną i ciepło, a przede wszystkim z uwagi na bezpieczeństwo energetyczne kraju.
Go to article

Abstract

Dla energetyki w przyszłości niezmiernie ważne jest łączenie energetyki zawodowej z energetyką rozproszoną ze szczególnym uwzględnieniem źródeł odnawialnych, przy jednoczesnym zapewnieniu stabilności dostaw energii elektrycznej do odbiorcy oraz realizacji celów polityki klimatycznej Unii Europejskiej. Przy obecnej polityce Unii Europejskiej w zakresie redukcji emisji tzw. gazów cieplarnianych i podobnych tendencji światowych, co znalazło swoje odzwierciedlenie w porozumieniu paryskim z 2015 r., jako kraj będziemy zmuszeni do znacznego zwiększenia udziału energii z OZE w krajowym bilansie energetycznym. Proces ten nie może się jednak odbić na bezpieczeństwie energetycznym oraz stabilności i ciągłości dostaw energii elektrycznej do konsumentów. Okopywanie się każdej ze stron miksu energetycznego na pewno nie rozwiąże bezpieczeństwa energetycznego Polski ani nie ułatwi rozmów na scenie Unii Europejskiej. Poszukiwanie kompromisu jest przy obecnym miksie energetycznym Polski najlepszą drogą do jego stopniowej zmiany, przy równoczesnym nieeliminowaniu żadnego źródła wytwarzania. Wiadomo, że Polska nie może być samotną wyspą energetyczną w Europie i na świecie, która coraz bardziej rozwija technologie rozproszone/odnawialne oraz technologie magazynowania energii. Bez energii z OZE i spadku udziału węgla w krajowym miksie energetycznym staniemy się importerem energii elektrycznej i zależność energetyczna Polski będzie rosła.
Go to article

Abstract

Na przestrzeni ostatniej dekady zauważalne są zmiany w strukturze zużycia energii pierwotnej w krajach UE. Jedną z najistotniejszych zmian jest rosnący udział przypadający na odnawialne źródła energii (OZE). Wzrost udziału OZE wynika między innymi z prowadzonej polityki mającej na celu zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych. W osiągnieciu zamierzonych celów wykorzystywane są te nośniki energii, których wpływ na środowisko przyrodnicze jest jak najmniejszy, do takich paliw zaliczany jest gaz ziemny. Udział tego paliwa w bilansie energetycznym UE w analizowanym okresie, tj. od 2006 do 2016 r., utrzymuje się na względnie stałym poziomie. Natomiast w przypadku poszczególnych państw jego udział w bilansie energetycznym jest uzależniony od specyfiki danego państwa. Bez względu na udział gazu ziemnego w strukturze zużycia energii poszczególnych państw, dążą one do dywersyfikacji dostaw gazu ziemnego. Jednym z głównych elementów dywersyfikacji dostaw gazu ziemnego jest budowa terminali regazyfikacyjnych LNG. Z uwagi na fakt, że wzrasta ilość państw, które zainteresowane są eksportem gazu ziemnego w formie LNG, wzrasta także zainteresowanie odbiorem tego gazu przez państwa uzależnione od jego importu. W artykule przedstawiono stopień wykorzystania terminali regazyfikacyjnych LNG w Europie w okresie od 2012 do stycznia 2018 roku. Scharakteryzowano również terminal LNG w Świnoujściu, stopień jego wykorzystania oraz plany rozbudowy. Europa posiada znaczne możliwości importu gazu ziemnego poprzez terminale LNG, jednak do tej pory wykorzystywane one były w ograniczonym zakresie, świadczyć to może o tym, że oprócz zadań dywersyfikacyjnych terminale stanowią zabezpieczenie na wypadek przerw w dostawach gazu przy użyciu gazociągów.
Go to article

Abstract

Niniejsza publikacja przedstawia metodykę DEA jako narzędzie do oceny efektywności technologii energetycznych. W pierwszej części pracy ukazano podstawowe narzędzia wykorzystywane do oceny portfela projektów inwestycyjnych w przemyśle energetycznym. W dalszej części scharakteryzowano metody Data Envelopment Analysis (DEA), czyli nieparametryczne procedury ustalania efektywności technologicznej badanych obiektów pod względem analizowanych czynników. W części praktycznej – wykorzystując analizę DEA – dokonano przykładowej oceny efektywności trzynastu technologii energetycznych, w tym technologii nadkrytycznego spalania węgla, zgazowania węgla połączonego z turbiną gazową oraz samodzielnego układu turbiny gazowej. Do analizy wykorzystano model nadefektywności nieradialnej z uwzględnieniem podziału na nakłady decyzyjne, niedecyzyjne oraz produkty pożądane i niepożądane. Dodatkowo przeprowadzona została analiza wyników dla przykładowej technologii. Zostały wytłumaczone możliwe sposoby interpretacji wyników końcowych z punktu widzenia obiektów efektywnych, jak i nieefektywnych. W tym drugim przypadku przedstawiono także kalkulację rozwiązania wzorcowego dla danej instalacji wraz z wnioskami co do skali działalności.
Go to article

Abstract

W polskich elektrowniach pracuje ponad 50 bloków klasy 200 MW, głównie ponad czterdziestoletnich, których eksploatacja staje się coraz bardziej kosztowna z powodów funkcjonalnych i środowiskowych. Jednostki te albo przeszły już kosztowną modernizację, dostosowującą je do wymagań obowiązującej od 2016 r. dyrektywy IED (o emisjach przemysłowych), albo uzyskały w tym zakresie derogacje. Jednak najpóźniej od 2021 r. będą musiały spełniać one jeszcze bardziej restrykcyjne normy, tzw. konkluzje BAT dotyczące emisji zanieczyszczeń. Wymagają więc kolejnej modernizacji. Problematyczna jest także znaczna ilość dwutlenku węgla, który emitują. Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, dostrzegając ten problem, podjęło decyzję o wdrożeniu programu „Bloki 200+. Innowacyjna technologia zmiany reżimu pracy bloków energetycznych klasy 200 MWe z uwzględnieniem trybu zamówienia przedkomercyjnego”. NCBR, przy czynnym zaangażowaniu uczestników sektora, planuje pozyskać niskonakładową metodę modernizacji bloków energetycznych. Ma ona nie tylko przedłużyć ich żywotność, ale także umożliwić eksploatację przy częstszych zmianach obciążenia, wymuszonych coraz większym udziałem OZE w Krajowym Systemie Elektroenergetycznym. Program ma na celu także wdrożenie w wymiarze krajowym rozwiązań zaczerpniętych z modelowego trybu finansowania badań amerykańskiej agencji DARPA. Planowane jest również przetestowanie nowatorskiego trybu zamówień przedkomercyjnych w dziedzinie nowych technologii. Artykuł wyjaśnia przede wszystkim, na czym polega nowe podejście NCBR do finansowania badań rozwojowych w dziedzinie elektroenergetyki (idea „państwo jako inteligentny zamawiający”). Analiza przedstawionego modelu programu odpowiada także na pytanie, czy pozyskanie innowacyjnej metody modernizacji bloków energetycznych ma szansę przyczynić się w znacznym stopniu do zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego w Polsce w perspektywie krótko- i średnioterminowej.
Go to article

Abstract

Subsektor elektroenergetyczny w obszarze konkurencyjności jest znacznie zróżnicowany w zależności od obszaru, który badamy. Obszar podmiotów zajmujących się wytwarzaniem energii jako bezpośredni beneficjent rynku mocy, przesyłem czy też dystrybucją posiadają całkiem odmienną charakterystykę konkurencyjności, niż takie obszary jak obrót energią elektryczną. Połączenie tych dwóch rynków może prowadzić do „odrynkowienia” i negatywnych skutków przeregulowania. W obszarze wytwarzania przewagę konkurencyjną buduje m.in. umiejętne poruszanie się na rynku paliw oraz celowe inwestycje wpływające na sprawność i efektywność urządzeń. Finansowanie tych inwestycji „rynkiem dwutowarowym” powinno być przeprowadzone ze szczególnym uwzględnieniem już uzyskanej konkurencyjności rynku energii. W obszarze dystrybucji, mimo naturalnego monopolu, pojawiają się na rynku także takie OSD-n, które dynamicznie odbierają udziały w rynku nowo budowanych przyłączeń. Obszar obrotu energią można z powodzeniem porównać do innych segmentów rynku konkurencyjnego, gdzie występuje sprzedaż masowa usług i produktów. Główna trudność we wdrożeniu rynku mocy, to jak zapewnić, aby konieczność gwarancji i bezpieczeństwa dostaw nie zaburzała mechanizmów konkurencyjnych na rynku energii. To zawsze będzie zaburzenie konkurencyjności – szczególnie w Polsce, gdzie często dąży się do przeregulowania tego typu systemów. Subsektor elektroenergetyczny jest na takie przeregulowanie i zaburzenia szczególnie narażony. Występuje tu bowiem niewielka liczba producentów, a znaczna część jest kontrolowana przez państwo.
Go to article

Abstract

W artykule przedstawiono operatora sieci dystrybucyjnej jako szczególny podmiot w krajowym systemie elektroenergetycznym. R ola, jaką odgrywa operator sieci dystrybucyjnej, jest bardzo ważnym elementem gospodarki energią w krajowym systemie elektroenergetycznym. Ogół procesów, za które odpowiedzialny jest operator, ma przełożenie na funkcjonowanie wybranych obszarów geograficznych w kraju. R ealizacja określonych planów, zarówno bieżących, jak i wizje rozwoju w przyszłości, odbywają się zgodnie z oszacowanym popytem, obowiązującymi regulacjami prawnymi, zachowaniem założeń zrównoważonego rozwoju w aspekcie ochrony środowiska w celu świadczenia najwyższej jakości usługi oraz bezpieczeństwa użytkowników sieci. W kolejnej części artykułu opisano także główne kierunki działań innowacyjnych w sektorze energetycznym, związane z nimi koncepcje oraz obszary inwestycyjne. R ozwój technologiczny w dzisiejszych czasach otwiera przed operatorem sieci dystrybucyjnej możliwość opracowywania oraz wdrażania innowacyjnych rozwiązań takich jak wykorzystanie magazynów energii, które mogą mieć swoje rewolucyjne zastosowanie w niedalekiej przyszłości. Nowe rozwiązania z zakresu technologii i metod zarządzania pracy sieci mają zapewnić minimalizacje awaryjności systemów i nieprzerwany proces dystrybucji dla wszystkich użytkowników sieci. W ostatniej części artykułu określono obszary trendów i kierunki innowacji w obszarze dystrybucji z perspektywy OSD. Wśród których wskazano najważniejsze: rozwój i wdrażanie sieci inteligentnych, modernizację sieci dystrybucyjnych, rozwój nowoczesnych systemów oraz narzędzi IT wspierających proces sterowania siecią i podejmowania decyzji, rozwój nowych technologii, takich jak magazynowanie energii i elektromobilność czy też lukę pokoleniową i kompetencyjną. Uwzględniają one dynamiczne zmiany otoczenia gospodarczego i prawno-regulacyjnego dotyczące sektora energetycznego i mają także istotny wpływ na działanie OSD na rzecz ewolucji świadomości społecznej, ukierunkowanej na rozwój alternatywnych źródeł energii. Całość została zakończona zwięzłym podsumowaniem.
Go to article

Abstract

Rynek energii w Polsce sukcesywnie ewoluuje w kierunku promowania i intensywnego rozwoju energetyki obywatelskiej przekładającego się na różnego rodzaju inicjatywy i działania o zasięgu regionalnym i lokalnym. Jednym z takich działań jest dążenie do szeroko rozumianego stworzenia właściwych warunków do budowy samowystarczalności energetycznej na poziomie gmin. Cel ten ma charakter perspektywiczny i może być ciekawą alternatywą dla energetyki zawodowej w obszarze poprawy bezpieczeństwa energetycznego i tworzenia zasobów wytwórczych bazujących na lokalnej strukturze energy-mix. Równolegle tworzone są regulacje, mechanizmy i narzędzia wspierające realizację tych celów. W artykule opisany został przykładowy model postępowania, który wpisuje się w realizację celu uzyskania samowystarczalności energetycznej jednej z gmin rolniczych. Koncepcja ta dotyczy budowy klastra energii na podstawie partnerstwa publiczno-prywatnego. W ramach inicjatyw klastrowych możliwe staje się stworzenie lokalnych obszarów samowystarczalności energetycznej, gwarantującej uczestnikom klastra osiąganie korzyści na poziomie zarówno partykularnym, jak i zbiorowym. Na poziomie indywidualnych korzyści odbiorcy mogą uzyskać tańszą energię elektryczną i ciepło, a wytwórcy korzystniejsze względem rynkowych ceny sprzedaży energii. W ramach dodatkowych korzyści uzyskuje się pobudzenie gospodarki na poziomie lokalnym i regionalnym, wzrost konkurencyjności oraz poprawę bezpieczeństwa dostaw mediów. W artykule przedstawiono także wyniki analiz bilansu energetycznego gminy wraz z rekomendacją w zakresie technologii gwarantujących uzyskanie samowystarczalności energetycznej. Dla wybranej technologii zilustrowany został proces realizacji inwestycji w źródło wytwórcze wraz z oceną przychodowo-kosztową, modelem finansowania i bilansem korzyści po stronie uczestników klastra. Dowiedziona została tym samym teza, że klastry energii mogą być skutecznym narzędziem realizacji celu samowystarczalności energetycznej gmin.
Go to article

Abstract

Ceny ropy naftowej od drugiej połowy 2014 do końca 2017 roku charakteryzowały duża zmienność z dominacją trendów spadkowych. Przyczyną takiego stanu były m.in. decyzje podejmowane przez kartel OPEC i innych czołowych producentów o ograniczeniu wydobycia tego surowca. Znaczne fluktuacje cen ropy są jednym z podstawowych rodzajów ryzyka rynkowego, z którym zmagać musi się przede wszystkim sektor rafineryjny, jednak jego konsekwencje widoczne są także w innych obszarach działalności gospodarczej. Autorzy artykułu stawiają hipotezę, zgodnie z którą skuteczną formą zabezpieczenia się przed znacznymi wahaniami cen ropy naftowej jest wykorzystywanie strategii opcyjnych long guts i long straddle. W opracowaniu zwrócono uwagę na to, że powodzenie takiego rozwiązania nie wymaga od podmiotu zabezpieczającego, aby ten potrafił przewidywać kierunek zmian ceny ropy. Ze względu na specyficzną konstrukcję tych strategii, dają one bowiem szansę na osiągnięcie pozytywnych rezultatów zarówno przy znacznych spadkach, jak i znacznych wzrostach wartości surowca. Analiza skuteczności stosowanych strategii objęła okres od 23 czerwca 2014 do 14 grudnia 2017 roku. W obliczeniach wykorzystano dane pochodzące z giełdy NYMEX – jednej z największych giełd surowcowo- -energetycznych na świecie. W konstrukcji strategii użyto miesięcznych, europejskich opcji kupna i sprzedaży z różnymi cenami wykonania. Przy ich wycenie posłużono się modelem Fishera Blacka. Oprócz opcji ATM wykorzystano także opcje, w których cena realizacji była o 5, 10 bądź 15% wyższa lub niższa od ceny ropy z dnia zawierania umowy. Siedem opcji pozwoliło na otrzymanie w każdym z analizowanych miesięcy 7 wariantów strategii long straddle i 21 wariantów strategii long guts. Wyniki osiągnięte w każdej z nich podzielono na trzy kategorie, które zostały wyznaczone przez poziom zmian ceny ropy w okresie aktywności zabezpieczenia. W każdej z kategorii obliczono średnie arytmetyczne wyników uzyskanych w poszczególnych wariantach strategii. Tak zestawione rezultaty pozwoliły na porównanie skuteczności stosowanych zabezpieczeń i znalezienie odpowiedzi na pytanie, który z wariantów powinien być stosowany w warunkach wysokiej zmienności cen ropy naftowej. Jak wynika z zaprezentowanych obliczeń, najlepsze wyniki można było osiągnąć w przypadku wykorzystania strategii long straddle i long guts, w konstrukcji których posłużono się opcjami ATM bądź opcjami o wyższych cenach wykonania (ATM+5% i ATM+10%). Strategie te dały również lepsze rezultaty w porównaniu do zabezpieczeń, które polegały na zajęciu długiej pozycji w pojedynczych opcjach kupna bądź sprzedaży.
Go to article

Abstract

W ramach technologii fotowoltaicznych wyróżniamy obecnie trzy generacje. Pierwsza z nich to ogniwa z mono- i polikrystalicznego krzemu (c-Si), druga obejmuje ogniwa wykonane na bazie technologii cienkowarstwowej, zarówno z krzemu amorficznego (a-Si), jak i diseleneku indowo-miedziowo-galowego (CIGS), tellurku kadmu (CdTe) oraz arsenku galu (GaAs). Trzecia generacja to najnowsze technologie, takie jak: organiczne ogniwa słoneczne, ogniwa uczulane barwnikami czy ogniwa hybrydowe. Przyjmuje się, że średnia długość życia modułu fotowoltaicznego wynosi około 17 lat, co w połączeniu ze wzrastającym zainteresowaniem technologią fotowoltaiczną wiąże się ze zwiększona ilością odpadów, trafiających na składowiska. Oszacowano, że w 2026 roku liczba odpadowych modułów fotowoltaicznych osiągnie 5 500 000 ton. Będą to zarówno pozostałości po procesie produkcji, elementy uszkodzone podczas użytkowania oraz zużyte moduły fotowoltaiczne. Rozwój technologii fotowoltaicznych prowadzi również do doskonalenia istniejących i badań nad opracowaniem nowych metod recyklingu, dostosowanych do procesów produkcji modułów. W pracy zaprezentowano stan wiedzy na temat opracowanych technologii recyklingu modułów, wykonanych z krystalicznego krzemu oraz modułów cienkowarstwowych. Przedstawiono wyniki badań własnych nad procesem delaminacji modułów oraz roztwarzania elementów ogniw wykonanych w obu technologiach. W wyniku przeprowadzonych badań określono minimalną temperaturę, która powinna zostać zastosowana podczas dekompozycji materiału laminującego. U dowodniono, że folie wykonane przez różnych producentów ulegają procesom delaminacji w różnym stopniu, co może być spowodowane różnicami w stopniu usieciowana i stosunkowi polietylenu do polioctanu winylu. Przy wykorzystaniu metody trawienia sekwencyjnego podczas usuwania metalizacji można odzyskać nawet 1,6 kg srebra na 1 t połamanych mono- i polikrystalicznych ogniw krzemowych.
Go to article

Editorial office

Editorial Board
  • Editor-in-Chief: Krzysztof Galos
  • Deputy Editor-in-Chief: Lidia Gawlik (section: Mineral resources management)
  • Editorial Secretary: Zbigniew Grudziński (section: Fuels and energy)
  • Deputy Editorial Secretary: Zenon Pilecki (section: Mining and geoengineering)
  • Statistical Editor: Jacek Mucha
Publishing Committee
  • Emilia Rydzewska – linguistic editor (Polish)
  • Michelle Atallah – linguistic editor (English)
  • Barbara Sudoł – technical editor

Contact

Mineral and Energy Economy Research Institute of the Polish Academy of Sciences
J. Wybickiego 7A, 31-261 Kraków,
Phone: (+48) 12 632 33-00, Fax: +48 12 632 35-24,
Email: lidia.gawlik@min-pan.krakow.pl

This page uses 'cookies'. Learn more