Efekty energetyczne, ekonomiczne i ekologiczne bilansowania hybrydowej mikroinstalacji wiatrowo-słonecznej

• Autorzy: Soliński B.

Warianty tytułu

EN

Energetic, economic and ecological effects of balancing solar-wind hybrid microinstallation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

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 wykorzystującymi tylko jedno źródło wytwórcze.

EN

Renewable energy sources is an energy that is derived from natural processes that are replenished at a higher rate than they are consumed. The main advantage of using renewable energy sources is the ability to use free energy which only slightly negatively impacts the environment, thus providing stakeholders energy, economic and ecological effects. One of the main problems accompanying the generation of energy from renewable sources is the large variability and unpredictability of its production resulting from the dependence of the amount of energy produced on the current weather conditions (wind and solar energy). Creating hybrid systems based on several types of technology is intended to complement each other, generating a number of benefits. It would be ideal if both hybrid energy systems sources could continuously cover the total energy requirement of the user. Unfortunately due to the short-term and long-term variability of the weather conditions, such a balance is unattainable especially for wind and solar energy. With the use of such unpredictable and discontinuous energy sources as the sun and wind, it is desirable to add energy storage to the power system, however. Energy storage is too expensive, the role of the energy storage is now also played by the electricity grid. The article presents the advantages and disadvantages of renewable energy sources, with a particular focus on the solar and wind energy. On the basis of real data from the working systems of production and household energy consumption, simulations were performed and the actual balancing of the system for different variants was calculated. Energy, ecological and economic effects were then taken into account, reflecting the balancing of these sources resulting from the mutual complement of generated power at certain times in these power stations. These effects demonstrate the superiority of wind-solar hybrid systems over systems using only one generation source.

Słowa kluczowe

PL

efekt ekologiczny; efektywność ekonomiczna; efektywność energetyczna; odnawialne źródła energii; elektrownia hybrydowa

EN

ecological effects; economic efficiency; renewable energy sources; hybrid power plants

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 102
• Strony: 65--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Soliński B.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

Bibliografia

• 1. Gasparatos i in. 2017 – Gasparatos, A., Doll, C, Esteban, M., Ahmed, A. i Olang, T. 2017. Renewable energy and biodiversity: implication for transitioning to a Green Economy. Renewable and Sustainable Energy Reviews 70, s. 161–184.
• 2. Hondo H. 2005 – Life cycle GHG emission analysis of power generation system. Energy 2005, 30, s. 2042–2056.
• 3. Lewandowski, W. 2006. Proekologiczne odnawialne źródła energii. Warszawa: Wyd. Naukowo-Techniczne.
• 4. Mejro Cz., 1980 – Podstawy gospodarki energetycznej. Warszawa: Wyd. Naukowo-Techniczne.
• 5. Nugent, D. i Sovacool, B. 2014. Assessing the lifecycle greenhouse gas emission from solar PV and wind energy: A critical meta-survey. Energy Policy 65, s. 229–244.
• 6. Patel, M. 1999. Wind and solar Power systems, CRC Press LCC, Florida.
• 7. Pehnt, M. 2006. Dynamic life cycle assessment (LCA) of renewable energy technologies. Renewable Energy 31(1), s. 55–71.
• 8. Rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 18 października 2012, w sprawie szczegółowego zakresu obowiązków uzyskania i przedstawienia do umorzenia świadectw pochodzenia, uiszczenia opłaty zastępczej, zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii oraz obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii elektrycznej wytworzonej w odnawialnym źródle energii Dz.U. 2012, poz. 1229.
• 9. Soliński, B. 2015. Zarządzanie hybrydowymi systemami wytwarzania energii elektrycznej wykorzystującymi odnawialne źródła energii. Kraków: Wyd. AGH.
• 10. Soliński, B. red. 2014. Hybrydowy, wiatrowo-słoneczny system wytwarzania energii elektrycznej. Włocławek: AR TOP.
• 11. Ustawa o odnawialnych źródłach energii z dnia 20 lutego 2015 r. (Dz.U. 2015, poz. 478).
• 12. Wskaźniki emisyjności CO2 , SO2, NOx, CO i TSP dla energii elektrycznej na podstawie informacji zawartych w Krajowej bazie o emisjach gazów cieplarnianych i innych substancji za 2015 rok. KOBZE (Krajowy Ośrodek Bilansowania i Zarządzania Emisjami) – Zespół Zarządzania Krajową Bazą, Luty 2017.
• 13. [Online] Dostępne w: www.iea.org/aboutus/glossary/ [Dostęp: 12.03.2017].

Uwagi

Opracowanie w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).