mgr inż. Bogdan Wachowicz PKE OG w Knurowie

dr inż. Józef Chmiel – Koło 17 oddział gliwicki SEP

31 marzec, 2011 r.

1. WSTĘP

Oszczędzanie energii, jako wyzwanie dla inteligentnej energetyki powinno wynikać przede wszystkim z racjonalizacji sposobu jej używania, będącego  konsekwencją zaspakajania rzeczywistych potrzeb odbiorców. Intencją autorów tego opracowania jest podkreślenie znaczenia oszczędności i racjonalizacji użytkowania energii  przez każdego jej konsumenta i wskazanie, jak pozornie nieważne zachowania codzienne silnie wpływają na bilans energetyczny w skali całego systemu. Inaczej mówiąc, jak wiele zależy nie tylko od prosumentów, ale także konsumentów, którzy mogą i powinni być, jako członkowie “społeczeństwa wiedzy” świadomymi i odpowiedzialnymi użytkownikami dostarczanej im energii i korzystać   z niej w sposób jak najbardziej inteligentny.

W tym celu przeanalizowano wybrany obiekt użyteczności publicznej, jest nim szkoła, i przeprowadzono obliczenia zużycia energii elektrycznej dla dwóch scenariuszy zachowań osób w niej przebywających.

1. 2. PIERWSZY SCENARIUSZ ZACHOWAŃ

W zachowaniach użytkowników pojawiają się następujące przykłady nieoszczędności i nieracjonalnego sposobu korzystania z energii elektrycznej:

• pozostawianie załączonych, a nieużywanych odbiorników energii elektrycznej na czas od kilku minut do kilku godzin, czasem nawet kilkunastu komputerów   i innych urządzeń w stanie pracy stand by,
• korzystanie z oświetlenia wewnętrznego mimo wystarczającego oświetlenia naturalnego, zasłanianie światła dziennego i włączanie alternatywnych źródeł oświetlenia,
• korzystanie z urządzeń do gotowania, zaparzania, podgrzewania, samowarów, czajników bezprzewodowych itp. w sposób zupełnie nie uwzględniający aspektu energooszczędności.

1. DRUGI SCENARIUSZ ZACHOWAŃ

Scenariusz drugi dotyczy sytuacji w której, jedna osoba w pełni świadomie       i odpowiedzialnie wykonując swoje obowiązki dopilnowuje przestrzegania zasad racjonalnego i oszczędnego korzystania z dostarczanej do obiektu energii elektrycznej. Zakładamy, że osoba ta postępuje konsekwentnie przez cały czas wykonywanej pracy. W takiej sytuacji rozpatrzymy zminimalizowanie zużycia energii elektrycznej w jednym pomieszczeniu. Ponieważ we współczesnej szkole wiele sal wyposażonych jest w komputery dokonamy założenia, że pomieszczeniem tym jest klasa wyposażona w komputery. W obliczeniach uwzględnimy następujące urządzenia elektryczne:12 komputerów, 6 opraw oświetleniowych, ekspres do kawy.

Przy tak określonych założeniach racjonalizacja zużycia energii elektrycznej we wskazanym pomieszczeniu powinna polegać na niedopuszczeniu do sytuacji wskazanych w scenariuszu I. Trzeba również pamiętać o tym, że na zużycie energii elektrycznej, wpływ mają nie tylko czynniki wynikające z samego sposobu użytkowania urządzeń elektrycznych. Efekt pozytywny warunkowany jest w dużym stopniu racjonalnym doborem usytuowania pracowni, ze względu na naturalne oświetlenie dzienne, właściwą powierzchnią i usytuowaniem okien oraz odpowiednim ustawieniem komputerów w rozpatrywanym pomieszczeniu.

1. KRÓTKA CHARAKTERYSTYKA OBIEKTU I UŻYWANYCH URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH

Moc czynna zainstalowana w całym obiekcie P_c≈100 kW[1].

Współczynnik zapotrzebowania mocy k_z≈0.7.

Moc czynna zapotrzebowana P_cz≈ 70 kW.

Dla maksymalnego uproszczenia przeliczeń przyjmiemy, że każde z dwunastu stanowisk składa się tylko z komputera o mocy zasilacza 200W i monitora typu LCD. Uwzględnimy pobór mocy w stanie normalnej pracy P_np oraz w stanie czuwania P_cz .

Moc monitora w stanie czuwania P_mcz≈20W,

Moc komputera w stanie normalnej pracy P_np≈120W,

Moc komputera z monitorem wstanie czuwania P_np+P_mcz≈120W+20W=140W,

Moc dwunastu monitorów w stanie czuwania P_12mcz≈12×20W=240W,

Moc jednej oprawy świetlówkowej P_oś=2×18W=36W,

Moc sześciu opraw świetlówkowych P_6oś=6×36W=216W,

Moc ekspresu do kawy P_ex≈1000W.

1. OBLICZENIA OSZCZĘDNOŚCI

Założenia do przeliczeń:

- przez 3 godziny monitory niepotrzebnie pozostawały w stanie czuwania,

- przez 3 godziny niepotrzebnie zastąpiono dzienne oświetlenie oświetleniem

świetlówkowym,

- niewłaściwie dobrany lub nieumiejętnie używany sprzęt AGD  – możliwość

wyeliminowania lub nawet kilkukrotnego skrócenia czasu załączenia.

Obliczenie niepotrzebnie zużytej energii P_strat= P_12mcz×3h + P_6oś×3h + P_ex×0.2h = 240W×3h+216W×3h+1000W×0,2h = 720Wh+648Wh+200Wh = 1568Wh ≈ 1,5 kWh
Na podstawie spostrzeżeń dotyczących środowiska, w którym autorzy pracują można stwierdzić, że żadne z dokonanych cząstkowych założeń nie zostało tendencyjnie przeszacowane. Dodatkowo uwzględniając, że przeliczenia mają charakter bardzo uproszczony i poglądowy uzyskany wynik zaokrąglimy do 1,5kWh. Jednodniowy zysk pieniężny instytucji wyniesie więc zaledwie kilkadziesiąt groszy, ale w skali roku będzie to już kwota około 100 złotych. W sytuacji niewydawania własnych pieniędzy zajmowanie się tym faktem budzi u niektórych osób ironiczny uśmiech. Jednak chyba każdy zdaje sobie sprawę z tego, jak trudno uzyskać od kogokolwiek choćby kilkadziesiąt groszy w bezinteresownym geście. Spróbujmy jednak spojrzeć nie na pieniądze tylko na sumę energii elektrycznej niepotrzebnie zużytej lub inaczej mówiąc zmarnowanej. Uwzględniając obszar tylko jednego województwa i tylko część w nim funkcjonujących instytucji, a mianowicie szkoły podstawowe -1227, gimnazjalne-794   i ponad-gimnazjalne: ZSZ -240, LO-432, Licea profilowane -115, Technika -264 oraz przemnażając ten wskaźnik przez 1,5 kWh uzyskamy
1840,5 kWh + 1191 kWh + 360 kWh +648 kWh + 172,5 kWh + 396 kWh = 4608 kWh ≈ 4,6 MWh

Porównując ten wynik do mocy wytwórczej jednego przeciętnego, małego bloku energetycznego ( założono 50 MW ) możemy stwierdzić, że odpowiada to 10% energii wytwarzanej.

1. WNIOSKI

Przeprowadzone rozumowanie miało na celu uzmysłowienie faktu, jak wiele zależy od pojedynczego konsumenta – użytkownika energii, nawet w sytuacji gdy,     w zakładzie pracy sam jeden odpowiedzialnie podejmuje pewne drobne czynności. Oczywiście założyliśmy, że takich inteligentnych konsumentów nie zabraknie też      w pozostałych wybranych przez nas obiektach, inaczej mówiąc w każdej szkole w obrębie jednego województwa.

Zdajemy sobie sprawę, że uzyskany wynik ma charakter szacunkowy i bardzo przybliżony i nie należy go interpretować w oderwaniu od zarysowanych przez autorów ogólnych rozważań dotyczących idei oszczędności w opisanych sytuacjach.

Uważamy, że warto byłoby przeprowadzić eksperyment w skali całego kraju, polegający na świadomej i zdyscyplinowanej realizacji zachowań jak największej ilości osób w każdej instytucji zgodnie ze scenariuszem 2. Oczywiście wymagałoby to wcześniejszego przeprowadzenia kampanii reklamowej w telewizji, radio i Internecie. Wyniki pomiarów wykonanych przez producentów energii elektrycznej byłyby interesującym przyczynkiem do podjęcia dalszych starań w optymalizowaniu zużycia energii elektrycznej i innych cennych surowców energetycznych.

Inteligentna energetyka i rola w niej producenta, konsumenta i prosumenta nie może być traktowana wyłącznie w kategoriach finansowych, w kategoriach tak zwanego wolnego rynku. Bardzo potrzebna jest wysoka świadomość                            i odpowiedzialność wszystkich wymienionych podmiotów. Stawianie takich wymagań konieczne jest chociażby ze względu na fakt ograniczoności zasobów energii konwencjonalnej i niebezpieczeństwa wynikającego z rozwoju energetyki pod  presją konieczności stałego wzrostu zapotrzebowania energetycznego. Warto również podkreślić fakt, że niesprawiedliwe jest obciążanie kosztami zwiększania zapotrzebowania energetycznego w sposób równy wszystkich, podczas gdy podmioty dysponujące nadwyżkami pieniędzy nie wdrażają mechanizmów oszczędnościowych.

---

[1] opracowania własne