Efektywność energetyczna w działalności gospodarczej

Efektywność energetyczna w działalności gospodarczej

rok wydania: 2023, wydanie pierwsze
ilość stron: 496
ISBN: 978-83-01-19418-5
format: 16,5x23,5cm
oprawa: miękka

Opis
Ze wstępu:
W tej pracy omawiane są problemy racjonalnego wykorzystania energii w działalności społecznej i gospodarczej, na poziomie jednostek gospodarczych i jednostek realizujących funkcje społecznie użyteczne. Właśnie na tym poziomie istnienie konieczność racjonalnego gospodarowania energią ze względu na potrzebę zmniejszenia kosztów eksploatacji i tym samym kosztów realizowania działalności. W tym celu niezbędne jest wprowadzanie przedsięwzięć modernizacyjnych, usprawniających użytkowanie energii oraz określanie efektów ich realizacji przez ocenę efektywności energetycznej i ekonomicznej. (…)
Praca nawiązuje do istniejących regulacji prawnych, w szczególności do ustawy o efektywności energetycznej z 2011 r. i 2016 r. i aktualnego rozporządzenia wykonawczego o audycie efektywności energetycznej. (…)

Poprawa efektywności energetycznej w działalności społecznej i gospodarczej oraz zwiększenie wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych stanowią zasadniczą podstawę do zapewnienia w przyszłości dostaw energii, zmniejszenia obciążenia środowiska i zapobieżenia zmian klimatu.
Unikatowa książka, która przedstawia pogłębioną wiedzę dotyczącą EFEKTYWNOŚCI ENERGETYCZNEJ i stanowi kompendium wiedzy skierowane nie tylko do studentów, ale również do biznesu czy samorządów (case studies).

W tej publikacji autor położył duży nacisk na jej praktyczność, ponieważ przedstawione problemy dotyczą obecnych realiów gospodarczych oraz wynikają ze obowiązku spełniania coraz bardziej wyśrubowanych norm środowiskowych. Stąd w pracy znajdują się przykłady zastosowania polityki efektywności energetycznej przy:
-modernizacji ciepłowni
-wykorzystaniu energii odpadowej w systemie wentylacji budynku.

Publikację kierujemy zarówno do studentów politechnik i innych uczelni z kierunkami typu: Inżynieria środowiska, Ochrona środowiska, Energetyka, Budownictwo, Inżynieria mechaniczna itp., jak również do szerokiego grona praktyków – np. samorządowców, inżynierów, energetyków, ekologów, służb utrzymania ruchu itd.

Spis treści

Przedmowa / 17
Wykaz używanych skrótów / 19

1. Wstęp / 21
1.1. Wprowadzenie / 21
1.2. Działania w zakresie efektywności energetycznej / 22
1.3. Przedmiot i zakres pracy / 24
1.4. Podstawowe określenia / 25

2. Nośniki energii i system społeczno-gospodarczy / 30
2.1. Energia wykorzystywana na Ziemi / 30
2.2. Nośniki energii – rodzaje i określenia / 32
2.3. System społeczno-gospodarczy kraju / 34
2.4. Podsystem energetyczny kraju / 37
2.5. Działalność społeczna i gospodarcza / 40
2.6. Efektywność energetyczna / 41

3. Pozyskiwanie i przetwarzanie energii nieodnawialnej / 44
3.1. Paliwa kopalne i ich spalanie / 44
3.1.1. Paliwa kopalne / 44
3.1.2. Charakterystyka energetyczna paliw / 47
3.1.3. Spalanie paliw / 50
3.2. Wytwarzanie ciepła / 51
3.2.1. Uwagi o ciepłowniach / 51
3.2.2. Czynniki uwzględniane przy doborze kotów małej mocy / 57
3.2.3. Średnia sprawność i zużycie energii pierwotnej w ciepłowni / 60
3.3. Urządzenia wytwórcze ciepła / 61
3.3.1. Informacje ogólne / 61
3.3.2. Zasilanie kotłów w paliwo i paleniska / 65
3.3.3. Wyposażenie kotłów / 67
3.3.4. Efektywność przemiany energetycznej w kotłach / 69
3.3.5. Standardy techniczne / 71
3.4. Wytwarzanie energii elektrycznej / 72
3.4.1. Wytwarzanie energii elektrycznej w elektrowniach / 72
3.4.2. Skojarzone wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej / 75
3.4.3. Elektrociepłownie tradycyjne / 77
3.4.4. Elektrociepłownie gazowo-parowe / 78
3.4.5. Elektrociepłownie z tłokowymi silnikami spalinowymi / 80
3.4.6. Zmniejszenie zużycia energii w wyniku gospodarki skojarzonej / 81

4. Pozyskiwanie i przetwarzanie energii odnawialnej / 83
4.1. Wprowadzenie / 83
4.2. Wykorzystanie energii słonecznej / 85
4.2.1. Sposoby wykorzystania energii słonecznej / 85
4.2.2. Aktywne systemy wykorzystania energii słonecznej / 88
4.2.2.1. Kolektory słoneczne / 88
4.2.2.2. Wykorzystanie aktywnych systemów słonecznych / 91
4.2.2.3. Przykłady aktywnych systemów słonecznych / 92
4.2.3. Bierne wykorzystanie energii słonecznej / 94
4.2.4. Wykorzystanie systemów fotowoltaicznych / 97
4.2.5. Systemy fotowoltaiczne zintegrowane z budynkiem / 99
4.3. Energetyczne wykorzystanie biomasy i biopaliw / 101
4.3.1. Pochodzenie i klasyfikacja / 101
4.3.2. Charakterystyka energetyczna biopaliw / 103
4.3.3. Wykorzystanie energetyczne / 107
4.3.4. Wykorzystanie biopaliwa gazowego / 109
4.4. Wykorzystanie energii ze źródeł geotermalnych / 110
4.4.1. Energia wód geotermalnych / 110
4.4.2. Ciepłownicze wykorzystanie wód geotermalnych / 112
4.5. Wykorzystanie energii wody / 115
4.5.1. Zasady wykorzystania energii wody / 115
4.5.2. Rodzaje elektrowni wodnych / 118
4.5.3. Znaczenie elektrowni wodnych / 119
4.6. Wykorzystanie energii wiatru / 120
4.6.1. Budowa i działanie siłowni wiatrowej / 120
4.6.2. Cechy charakterystyczne wiatru / 123
4.6.3. Ocena energetyczna wiatru / 126
4.6.3.1. Strefy energetyczne wiatru / 126
4.6.3.2. Sprawność przemiany energii wiatru w energię elektryczną / 127
4.6.4. Charakterystyka mocy siłowni wiatrowej / 130
4.6.5. Możliwości wykorzystania mocy zainstalowanej siłowni wiatrowej / 132

5. Wybrane problemy przesyłania nośników ciepła / 134
5.1. Wprowadzenie / 134
5.2. Nośniki ciepła / 135
5.2.1. Para wodna / 135
5.2.2. Ciepła woda / 136
5.2.3. Ciecze o podwyższonej temperaturze wrzenia / 137
5.2.4. Inne nośniki ciepła / 138
5.3. Układy sieci cieplnych / 138
5.4. Regulacja dostarczania ciepła / 142
5.5. Izolacja przewodów sieci cieplnej / 144
5.6. Straty energii w sieciach cieplnych / 149
5.6.1. Sieci parowe / 149
5.6.2. Wodne sieci cieplne / 150
5.7. Węzły cieplne / 151
5.8. Izolacje cieplne / 155
5.8.1. Wprowadzenie / 155
5.8.2. Materiały termoizolacyjne / 156
5.8.3. Podstawowe wymagania w odniesieniu do materiałów izolacyjnych / 161
5.8.4. Ekonomicznie uzasadniona grubość izolacji cieplnej / 162

6. Charakterystyka sfery użytkowania energii / 166
6.1. Wprowadzenie 166
6.2. Działalność gospodarcza 167
6.2.1. Procesy produkcji wyrobów / 167
6.2.2. System produkcji wyrobu / 169
6.2.3. Przepływ materiałów i energii w cyklu istnienia wyrobu / 170
6.3. Wybrane procesy produkcji przemysłowej / 171
6.3.1. Wytwarzanie energii elektrycznej / 171
6.3.2. Produkcja wyrobów ceramiki budowlanej / 174
6.3.3. Produkcja stali / 177
6.3.4. Produkcja cementu / 179
6.4. Procesy wznoszenia obiektów budowlanych / 184
6.5. Procesy transportu / 185
6.6. Procesy użytkowania i eksploatacji / 188
6.7. Likwidacja i poużytkowe przetwarzanie materiałów i wyrobów / 190
6.7.1. Problem wykorzystania poużytkowych i poprodukcyjnych odpadów / 190
6.7.2. Schematy zagospodarowania zasobów poużytkowych / 193

7. Wpływ działalności społecznej i gospodarczej na środowisko / 195
7.1. Wprowadzenie / 195
7.2. Oddziaływanie na środowisko według sektorów gospodarki / 196
7.2.1. Energetyka / 196
7.2.2. Przemysł / 197
7.2.3. Budownictwo i gospodarka komunalna / 199
7.2.4. Transport / 200
7.2.5. Rolnictwo / 201
7.2.6. Materiały eksploatacyjne w działalności gospodarczej / 202
7.3. Obciążenie środowiska w wyniku wykorzystania zasobów / 203
7.3.1. Rodzaje zasobów środowiska / 203
7.3.2. Wykorzystanie surowców nieenergetycznych / 204
7.3.3. Wykorzystanie surowców energetycznych / 204
7.3.4. Wykorzystanie zasobów wody / 205
7.3.5. Wykorzystanie zasobów gruntów i gleby / 205
7.4. Charakterystyka zanieczyszczeń wprowadzanych do środowiska / 206
7.4.1. Powstawanie i przenoszenie zanieczyszczeń / 206
7.4.2. Główne zanieczyszczenia chemiczne / 207
7.4.2.1. Dwutlenek i tlenek węgla / 207
7.4.2.2. Tlenki siarki / 208
7.4.2.3. Tlenki azotu / 208
7.4.2.4. Ciężkie metale / 209
7.4.2.5. Substancje rozproszone / 210
7.4.2.6. Metan i inne węglowodory / 211
7.4.3. Inne obciążenia środowiska / 211
7.4.4. Obciążenia środowiska pracy 214
7.5. Skutki w środowisku wywołane wprowadzaniem obciążeń / 215
7.5.1. Wprowadzenie / 215
7.5.2. Uszczuplenie zasobów naturalnych / 216
7.5.3. Oddziaływanie zanieczyszczeń na zdrowie ludzkie / 218
7.5.4. Zmiany klimatyczne / 221
7.5.4.1. Efekt cieplarniany / 221
7.5.4.2. Degradacja stratosferycznej warstwy ozonowej / 226
7.5.5. Skażenie środowiska / 229
7.5.5.1. Zakwaszenie środowiska / 229
7.5.5.2. Smog letni i zimowy w atmosferze / 230
7.5.5.3. Eutrofizacja środowiska / 231
7.5.6. Oddziaływanie obciążeń środowiska na materiały i budowle / 232
7.5.7. Inne skutki środowiskowe / 233
7.5.8. Skutki obciążenia środowiska pracy / 234
7.6. Wykorzystanie energii odnawialnej a środowisko / 236
7.6.1. Skutki wykorzystania energii słonecznej / 236
7.6.2. Skutki energetycznego wykorzystania biomasy 237
7.6.3. Skutki wykorzystania energii wiatru / 238
7.6.4. Oddziaływanie małej energetyki wodnej / 239
7.6.5. Skutki wykorzystania złóż geotermalnych / 240
7.6.6. Porównanie wybranych wskaźników charakteryzujących oddziaływanie na środowisko / 241

8. Określanie zużycia energii pierwotnej dla wyrobów i nośników energii / 244
8.1. Potrzeba określania zużycia energii pierwotnej / 244
8.2. Skumulowane zużycie energii / 245
8.3. Skumulowane obciążenie środowiska / 248
8.4. Nakład nieodnawialnej energii pierwotnej na wytworzenie i dostarczenie nośnika energii do miejsca wykorzystania / 250
8.5. Skumulowana sprawność energetyczna pozyskania i dostarczenia nośnika energii do miejsca wykorzystania / 253
8.6. Przykład określania sprawności użytkowej energii wykorzystywanej w budynku / 257
8.7. Zasady obliczania zużycia energii pierwotnej w miejscu wykorzystania / 259
8.8. Analiza energetyczna i energetyczno-ekologiczna / 261
8.9. Możliwości poprawy charakterystyki energetyczno-ekologicznej przetworzonych nośników energii / 268
8.9.1. Charakterystyka energetyczno-ekologiczna nośników energii / 268
8.9.2. Możliwości wpływu na charakterystykę energetyczno-ekologiczną nośników energii / 270
8.9.3. Zwiększenie efektywności obecnych technologii energetycznych / 271
8.9.4. Zwiększenie udziału skojarzonego wytwarzania ciepła i energii elektrycznej / 272
8.9.5. Poprawa wskaźników ekologicznych obecnych technologii energetycznych / 273
8.9.6. Wprowadzanie nowych technologii energetycznych / 275
8.9.7. Zwiększenie wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych / 275
8.9.8. Udział energetyki jądrowej / 277

9. Możliwości wpływu na zużycie energii w pełnym cyklu istnienia obiektu / 279
9.1. Wprowadzenie / 279
9.2. Przekształcenia obiektu technicznego w cyklu istnienia / 281
9.3. Wpływ rozwiązań urbanistycznych i architektonicznych na energochłonność obiektów budowlanych / 282
9.4. Możliwości wpływu na zużycie energii w fazie projektowania / 285
9.4.1. Czynniki proekologicznego oddziaływania / 285
9.4.2. Możliwości wpływu przez wybór nośników energii / 287
9.4.3. Maksymalne zapotrzebowanie na nośniki energii końcowej / 288
9.4.4. Możliwości wpływu na zużycie materiałów, wyrobów i nośników energii / 288
9.4.5. Możliwości wpływu na wytworzenie i dostarczenie energii podczas użytkowania / 290
9.5. Możliwości wpływu na zużycie energii w fazie realizacji obiektu / 293
9.6. Możliwości wpływu na zużycie energii w fazie użytkowania / 295
9.6.1. Czynniki uwzględniane w fazie użytkowania / 295
9.6.2. Znaczenie trwałości wyrobów i obiektu / 297
9.6.3. Rola systemu eksploatacji w zużyciu zasobów i oddziaływaniu na środowisko / 299
9.6.4. Możliwości oddziaływania na zużycie materiałów i wyrobów / 301
9.7. Możliwości wpływu na efektywność energetyczną w fazie likwidacji / 302
9.8. Możliwości wpływu na efektywność energetyczną przez racjonalizację wyrobów / 304
9.8.1. Działania w cyklu istnienia / 304
9.8.2. Projektowanie wyrobów / 305
9.8.3. Wytwarzanie wyrobów / 306
9.8.4. Eksploatacja wyrobów / 307
9.8.5. Likwidacja i poużytkowe przetwarzanie wyrobów / 308
9.8.6. Racjonalna gospodarka odpadami i zasobami poużytkowymi / 309
9.9. Doskonalenie praktyki działalności gospodarczej / 311
9.10. Projektowanie proekologiczne i rozwój / 312

10. Formułowanie przedsięwzięć usprawniających użytkowanie energii / 315
10.1. Działalność o charakterze modernizacyjnym / 315
10.2. Podejmowanie decyzji gospodarczych / 317
10.2.1. Wprowadzenie / 317
10.2.2. Podejście przy podejmowaniu problemu modernizacji / 318
10.2.3. Stosowanie rachunku efektywności ekonomicznej / 320
10.3. Rodzaje przedsięwzięć usprawniających użytkowanie energii / 321
10.3.1. Wprowadzenie 321
10.3.2. Podział przedsięwzięć usprawniających użytkowanie energii / 323
10.3.2.1. Podział ze względu na poziom występowania w procesach / 323
10.3.2.2. Podział ze względu na wielkość nakładów niezbędnych na realizację / 324
10.3.2.3. Podział ze względu na motywację przy podejmowaniu decyzji o realizacji / 325
10.3.2.4. Podział ze względu na sposób uzyskiwania efektów / 326
10.3.2.5. Podział ze względu na charakter wprowadzanych zmian / 326
10.3.3. Wykorzystanie surowców wtórnych / 329
10.4. Obszary poszukiwania oszczędności energii według ustawy o efektywności energetycznej [U10, U11] / 330
10.5. Audyting energetyczny i zasady jego wykonywania / 331
10.5.1. Wprowadzenie / 331
10.5.2. Podstawowe określenia / 333
10.5.3. Wykonywanie audytingu energetycznego / 335
10.5.3.1. Przygotowanie do wykonywania audytingu / 335
10.5.3.2. Opracowanie zbioru danych o użytkowaniu energii / 336
10.5.3.3. Obserwacje przebiegu procesów produkcji i pomiary / 337
10.5.3.4. Zestawienie bilansu energii / 339
10.5.3.5. Sformułowanie propozycji przedsięwzięć usprawniających użytkowanie energii / 340
10.5.3.6. Obliczanie energetycznych efektów modernizacji / 340
10.5.4. Uwagi o audytingu energetycznym obiektów budowlanych / 342
11. Problemy określania kosztów i efektów działalności / 344
11.1. Uogólnione koszty i efekty społeczne / 344
11.2. Efekty w realizacji przedsięwzięć racjonalizujących działalność gospodarczą / 347
11.3. Instrumenty polityki ekologicznej w racjonalizacji gospodarczej / 349
11.4. Zasady określania efektów w działalności jednostek wykorzystujących energię / 351
11.4.1. Jednostki gospodarcze / 352
11.4.2. Jednostki niekreujące dochodu / 356
11.5. Uwagi o określaniu nakładów na realizację przedsięwzięć / 357
11.5.1. Nakłady inwestycyjne / 357
11.5.2. Uwagi o określaniu nakładów na modernizację / 359
11.6. Możliwości wpływu na koszty w pełnym cyklu istnienia obiektu / 361

12. Określanie kosztów, dochodu i przepływów pieniężnych / 365
12.1. Koszty w przedsiębiorstwie / 365
12.1.1. Wprowadzenie / 365
12.1.2. Koszty i wyniki działalności operacyjnej / 366
12.2. Określanie kosztów i dochodu w analizach efektywności ekonomicznej / 374
12.2.1. Określanie kosztów realizacji i funkcjonowania przedsięwzięć / 374
12.2.2. Określanie kosztów eksploatacji / 375
12.2.3. Dochód netto związany z funkcjonowaniem przedsięwzięcia / 378
12.3. Przepływy pieniężne podczas funkcjonowania obiektu technicznego / 381
12.3.1. Określenia / 381
12.3.2. Określanie wartości przepływów pieniężnych / 382
12.3.3. Określanie przyrostu przepływów pieniężnych po modernizacji / 385
12.4. Określanie składników kosztów eksploatacji / 387
12.4.1. Koszt nośników energii / 387
12.4.1.1. Wprowadzenie / 387
12.4.1.2. Rozporządzenia taryfowe i taryfy opłat za nośniki energii / 388
12.4.1.3. Koszt ciepła / 389
12.4.1.4. Koszt paliw gazowych 390
12.4.1.5. Koszt energii elektrycznej / 392
12.4,1.6. Koszt paliw ciekłych i stałych / 393
12.4.2. Opłaty za korzystanie ze środowiska / 394
12.4.2.1. Wprowadzenie / 394
12.4.2.2. Wprowadzanie zanieczyszczeń gazowych i pyłowych do środowiska / 394
12.4.2.3. Umieszczanie odpadów na składowisku 397

13. Metody oceny efektywności ekonomicznej przedsięwzięć / 398
13.1. Koncepcja podejścia / 398
13.2. Okres eksploatacji i stopa dyskontowa / 401
13.2.1. Okres eksploatacji przedsięwzięcia 401
13.2.2. Zmiana wartości pieniądza w czasie / 403
13.2.3. Obliczanie wartości zaktualizowanej przychodów / 405
13.3. Metoda wartości zaktualizowanej kosztów w pełnym cyklu istnienia / 408
13.4. Metoda wartości zaktualizowanej netto w pełnym cyklu istnienia / 413
13.4.1. Wartość zaktualizowana netto / 413
13.4.1.1. Obliczanie wartości zaktualizowanej netto / 413
13.4.1.2. Podstawowe czynniki wpływające na wartość NPV / 415
13.4.2. Wewnętrzna stopa zwrotu / 416
13.4.3. Zmodyfikowana wewnętrzna stopa zwrotu / 419
13.4.4. Ocena przedsięwzięć o różnym okresie eksploatacji i różnym poziomie ryzyka / 420
13.4.4.1. Metoda zastępowania łańcuchowego / 421
13.4.4.2. Metoda nieskończonej powtarzalności wartości NPV 423
13.5. Metoda dynamicznego kosztu efektu społecznego / 425
13.6. Koszt uzyskania oszczędności kosztów energii i kosztów eksploatacji / 429
13.7. Okres zwrotu nakładów / 431
13.7.1. Prosty okres zwrotu nakładów / 431
13.7.2. Zdyskontowany okres zwrotu nakładów / 434
13.8. Ocena wiarygodności wyników analizy / 436
13.8.1. Potrzeba oceny wiarygodności wyników analizy ekonomicznej przedsięwzięcia / 436
13.8.2. Niepewność wynikająca z oceny poziomu nakładów inwestycyjnych / 438
13.8.3. Niepewność ze względu na ocenę efektów / 439
13.8.4. Niepewność wynikająca z przygotowania projektu / 440
13.8.5. Metody oceny ryzyka / 440
13.8.5.1. Jednoparametrowa analiza wrażliwości / 440
13.8.5.2. Metody statystyczne / 441
13.8.5.3. Przykład analizy wrażliwości dwóch przedsięwzięć modernizacyjnych / 443

14. Przykładowe przedsięwzięcia modernizacyjne i ocena ich opłacalności ekonomicznej / 447
14.1. Wprowadzenie / 447
14.2. Problem odzysku ciepła odpadowego wentylacji w budynku użyteczności publicznej / 452
14.2.1. Określenie możliwości modernizacji / 452
14.2.2. Opis istniejącej instalacji / 453
14.2.3. Proponowany zakres przebudowy instalacji / 454
14.2.4. Bilans cieplny instalacji wentylacyjnej przed modernizacją / 457
14.2.5. Bilans cieplny układu po modernizacji / 459
14.2.6. Przystosowanie charakterystyki nagrzewnicy / 463
14.2.7. Obliczenie sprawności energetycznej układu rekuperacji / 463
14.2.8. Energetyczne efekty modernizacji instalacji wentylacyjnej / 465
14.2.9. Ocena efektywności ekonomicznej przedsięwzięcia / 466
14.3. Modernizacja ciepłowni komunalnej wyposażonej w kotły typu WR / 469
14.3.1. Wprowadzenie / 469
14.3.2. Charakterystyka modernizowanego obiektu / 471
14.3.2.1. Opis kotłowni 471
14.3.2.2. Wyposażenie i stan techniczny ciepłowni / 471
14.3.2.3. Charakterystyka techniczna kotłów WR 10 / 475
14.3.2.4. Ocena pracy jednostek kotłowych / 473
14.3.2.5. Wykres uporządkowany zapotrzebowania na moc cieplną / 474
14.3.3. Zakres modernizacji kotłów / 476
14.3.3.1. Informacje ogólne / 476
14.3.3.2. Propozycja zakresu modernizacji / 477
14.3.3.3. Analiza przebiegu obciążenia jednostek kotłowych po modernizacji / 479
14.3.3.4. Określenie poziomu nakładów i kosztów eksploatacji / 482
Bibliografia / 487