Zarządzanie odnawialnymi źródłami energii. Aspekty ekonomiczno-techniczne - Władysław Jabłoński, Jan Wnuk

Ze Wstępu :

Głównymi źródłami energii, warunkującej trwanie, a zwłaszcza rozwój cywilizacji, są tak zwane paliwa kopalne.
Spalamy ropę, węgiel, gaz ziemny i w efekcie uwalniamy do atmosfery gazy powstałe przy spalaniu, głównie dwutlenek węgla, ale także tlenki siarki, azotu i węgla. W konsekwencji ich zawartość w atmosferze rośnie, a niebezpieczeństwo zaistnienia lawinowego efektu cieplarnianego jest całkowicie realne, gdyż wzrost temperatury nawet o stopień czy dwa może mieć katastrofalne skutki o wymiarach globalnych.
Spalając węgiel, ropę i gaz, wprowadzamy do atmosfery m.in. też kwas siarkowy.
W stratosferze ziemskiej unoszą się drobne kropelki kwasu siarkowego w postaci gęstej mgły, podobnie jak ma to miejsce w stratosferze naszego planetarnego sąsiada – Wenus. Powietrze w wielkich metropoliach jest skażone szkodliwymi substancjami powodującymi coraz częstsze przypadki zatruć ich mieszkańców.
Ludzie na Ziemi powodują również odwrotne w skutkach zakłócenia klimatu. Od setek tysięcy lat ludzie wypalają i wycinają lasy. Gwałtownie postępuje rozwój uprawy roli metodą siekiery i ognia, wycinanie lasów tropikalnych dla celów przemysłowych oraz zbyt intensywne wypasanie bydła na naturalnych obszarach zielonych.
Lasy są ciemniejsze niż łąki, a łąki ciemniejsze od pustyni. Skutkiem tej działalności jest więc proces zmniejszania ilości absorbowanego przez grunt promieniowania słonecznego.
Zmieniając charakter użytkowy znacznych obszarów Ziemi, doprowadza się do obniżenia temperatury jej powierzchni.
Czy spowodowane tym ochłodzenie może przyczynić się do powiększenia polarnych czap lodowych, które z powodu swej jasności będą odbijać jeszcze więcej promieniowania słonecznego, padającego na Ziemię, powodując dalsze ochłodzenie naszej planety? W ujęciu poetyckim Ziemia jest piękną, błękitną planetą, jest dla ludzi jedynym domem.
Wenus jest za gorąca, Mars za zimny. Ziemia zaś jest dokładnie taka, jak trzeba, jest rajem dla ludzi.
Jednak sprzyjający dotychczas klimat nie musi być stabilny. Ludzie swoimi nierozważnymi działaniami wprowadzają poważny zamęt w środowisku naturalnym Ziemi. Rodzi się pytanie: czy istnieje niebezpieczeństwo doprowadzenia środowiska naszej planety do stanu planetarnego piekła Wenus lub globalnej epoki lodowcowej Marsa?
Odpowiedź jest prosta, dziś nikt tego nie wie. Wiemy natomiast tylko to, że Ziemia jest maleńkim i kruchym światem w kosmicznej, bezkresnej otchłani i trzeba o nią dbać, zwłaszcza że światowe zapotrzebowanie na energię ciągle wzrasta, podwajając się w ciągu ostatnich trzydziestu lat. Ograniczone zasoby paliw kopalnych i dramatycznie negatywny wpływ ich spalania na ekologię Ziemi nakazują zwrócenie zainteresowania wszystkich, tzn. rządów i społeczeństw na odnawialne źródła energii (OZE) – energii przyjaznej przyrodzie i człowiekowi.

Bez cienia przesady można stwierdzić, że odnawialne źródła energii: promieniowanie słoneczne, energia wodna i wiatrowa, geotermiczna oraz uzyskiwana z biopaliw stałych i płynnych są przyszłością globu. Bez ich wzrastającego wykorzystania trudno sobie wyobrazić dalszy kulturowy i gospodarczy rozwój ludzkości. Prawda ta z trudem dociera do świadomości nie tylko polskiego społeczeństwa.
Jednym z istotnych problemów nurtujących władze w Polsce jest problem bezpieczeństwa energetycznego kraju.
Problem ten jest prezentowany głównie w ujęciu politycznym, tzn. uzależnienia naszego kraju od dostaw paliw, głównie ropy naftowej i gazu ziemnego z jednego kierunku – z Rosji.
Zamierza się przy tym podejmować różnego rodzaju działania, w tym także pociągające za sobą poważne nakłady inwestycyjne w celu zapewnienia dywersyfikacji dostaw paliw. Niestety, w odniesieniu do Polski pojęcie bezpieczeństwa energetycznego nie jest przez wszystkich rozumiane podobnie i jednoznacznie. Na tym tle można wskazać na pojawiające się znów z dużym nasileniem poglądy dotyczące energetyki jądrowej, a praktycznie konieczność budowy w najbliższych latach elektrowni jądrowych. Negatywne doświadczenia z budową elektrowni jądrowej w Żarnowcu nie są w dostatecznym stopniu brane pod uwagę. Koszty budowy jednej elektrowni jądrowej o mocy 1 500 MW szacuje się obecnie na około 10 mld PLN.
Specjaliści oceniają, że elektrownia taka mogłaby powstać w Polsce najwcześniej około roku 2020. Rozwiązania wymaga tu wiele problemów, poczynając od zagadnień związanych z lokalizacją tego rodzaju obiektu, poprzez całą skomplikowaną problematykę bezpieczeństwa funkcjonowania elektrowni jądrowej, aż do usuwania odpadów radioaktywnych i odpowiedniego przygotowania kadr do pracy w elektrowniach jądrowych. Stąd też biorą się koncepcje wspólnego z krajami nadbałtyckimi budowania i eksploatacji elektrowni jądrowych.
Jak wiadomo, w Polsce istnieją stosunkowo duże zasoby węgla kamiennego.
Podziemne zgazowanie złóż węgla w celu przemysłowej i na dużą skalę produkcji paliwa przyszłości, tj. wodoru, mogłoby stanowić istotną alternatywę zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego Polski. Również przeznaczenie odpowiednich nakładów na rozwój energetyki ze źródeł odnawialnych mogłoby przyczynić się do rozwiązania tego problemu.
Autorzy II wydania monografii widzą jej rolę i funkcję jako podręcznika akademickiego, z którego z pożytkiem mogą i powinni korzystać studenci kierunków ekonomicznych i technicznych wyższych uczelni. Bo to oni wkrótce będą kształtować oblicze gospodarcze kraju.
Może też ona służyć jako publikacja wspierająca działania popularyzujące wykorzystywanie odnawialnych źródeł energii w administracji samorządowej i organizacjach zajmujących się ochroną środowiska. Doceniając wieloaspektowe znaczenie energii ze źródeł odnawialnych dla rozwoju kraju, autorzy monografii dążyli do tego, aby była ona zredagowana i redakcyjnie ukształtowana w sposób pozwalający na zrozumienie prezentowanych zagadnień nawet przez osoby mające tylko ogólną orientację w podstawach ekonomii i techniki.

Monografię stanowią trzy wyraźnie zarysowane podstawowe części.
Pierwsza z nich, obejmująca rozdziały od 1 do 4, charakteryzuje sytuację energetyczną Polski na tle Unii Europejskiej i świata, określa, czym są odnawialne źródła energii i wyjaśnia czynniki warunkujące konieczność ich wykorzystywania. Omawia politykę energetyczną Unii Europejskiej. Treść tej części uzmysławia i uzasadnia wagę tematu, który stał się przedmiotem monografii.

Część druga pracy, najbardziej obszerna, obejmuje rozdziały od 5 do 11. Rozdział 5 charakteryzuje sytuację wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych w Polsce. Określono cele polityki energetycznej Polski w powiązaniu z Unią Europejską.
Pozostałe rozdziały zawierają szczegółową charakterystykę poszczególnych źródeł energii odnawialnych z elementami analizy opłacalności ich zastosowań.
Rozdział 11 pracy, całkowicie nowy w stosunku do poprzedniego wydania, zatytułowany „Wodór – paliwo przyszłości”, poświęcono nowym paliwom, które w nieodległej przyszłości powinny znaleźć szerokie zastosowanie praktyczne.
Trzecią częścią monografii stanowią rozdziały 12, 13 i 14 w całości poświęcone ekonomicznej efektywności inwestycji w sferze energii odnawialnych.
Przedstawiono też „przykładowe studium” projektu budowy elektrowni wiatrowej. Rozdział ten stanowi ekonomiczne podsumowanie monografii.


SPIS TREŚCI :

Wstęp

1. Polityka energetyczna Polski w dziedzinie odnawialnych źródeł energii

2. Sytuacja energetyczna świata i Polski u progu XXI wieku

2.1. Wstęp
2.2. Energia konwencjonalna i niekonwencjonalna
2.3. Odnawialne źródła energii (OZE)
2.3.1. Biopaliwa stałe
2.3.2. Biopaliwa ciekłe
2.3.3. Energetyka wodna
2.3.4. Energetyka wiatrowa
2.3.5. Energia geotermalna
2.3.6. Energia solarna

3. Wykorzystywanie odnawialnych źródeł energii jako konieczność wynikająca z wyczerpywania się konwencjonalnych zasobów energii i z ochrony środowiska

3.1. Odnawialne i nieodnawialne źródła energii
3.2. Surowce energetyczne nieodnawialne
3.3. Energia odnawialna
3.4. Energia ze źródeł odnawialnych a ochrona środowiska

4. Polityka energetyczna Unii Europejskiej

4.1. Udział OZE w bilansach paliwowo-energetycznych
4.2. Ustawodawstwo Unii Europejskiej w odniesieniu do gospodarki energetycznej
4.3. Cele polityki energetycznej Unii Europejskiej
4.4. Mechanizmy i instrumenty działania na rzecz realizacji celów polityki energetycznej Unii Europejskiej
4.4.1. Instrumenty prawne
4.4.2. Nowe polityki i instrumenty
4.5. Instytucjonalne ramy zarządzania energią w Unii Europejskiej
4.6. Instrumenty finansowe zarządzania polityką energetyczną
4.7. Instrumenty finansowe stosowane w poszczególnych krajach członkowskich Unii Europejskiej

5. Energetyka ze źródeł odnawialnych w Polsce w porównaniu z innymi krajami

5.1. OZE w Polsce na tle innych krajów
5.2. Sytuacja w zakresie wykorzystania energii ze źródeł odnawialnych w Polsce
5.3. Ustawodawstwo polskie w zakresie gospodarki energetycznej
5.4. Cele polityki energetycznej Polski
5.5. Działania wspierające rozwój energetyki odnawialnej w Polsce

6. Energia wiatrowa

6.1. Historia energetyki wiatrowej
6.2. Energetyka wiatrowa w Europie i na świecie
6.3. Warunki rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce z uwzględnieniem sytuacji meteorologicznej
6.3.1. Ocena lokalnych zasobów energetycznych wiatru
6.3.2. Elektrownie wiatrowe
6.3.3. Pompy wiatrowe
6.4. Rozwiązania konstrukcyjne i technologiczne elektrowni wiatrowych
6.4.1. Konstrukcje turbin wiatrowych
6.5. Efektywność ekonomiczna energetyki wiatrowej; możliwości finansowania inwestycji
6.6. Wybrane aspekty zarządzania energią odnawialną ze szczególnym uwzględnieniem energii wiatrowej
6.6.1. Ceny energii wiatrowej na konkurencyjnym rynku energii
6.6.2. Wpływ stopy procentowej na ceny ofertowe energii
6.6.3. Wpływ ryzyka finansowego na ceny ofertowe energii
6.6.4. Wpływ cen zakupu elektrowni wiatrowych na ceny ofertowe energii
6.6.5. Kierunki zmian ceny energii elektrycznej z różnych źródeł
6.6.6. Uwarunkowania ekonomiczne rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce

7. Energetyka solarna

7.1. Znaczenie energii słonecznej (solarnej)
7.2. Energia promieniowania słonecznego w Polsce
7.2.1. Dostępność energii promieniowania słonecznego w Polsce
7.3. Sposoby wykorzystania energii słonecznej
7.4. Fotowoltaika
7.4.1. Systemy fotowoltaiczne w zastosowaniach energetycznych
7.4.2. Działanie ogniw fotowoltaicznych
7.4.3. Zastosowania ogniw fotowoltaicznych
7.4.4. Urządzenia pomocnicze systemów fotowoltaicznych
7.4.5. Systemy fotowoltaiczne
7.4.6. Instalacja i obsługa systemów fotowoltaicznych
7.5. Wykorzystanie systemów fotowoltaicznych
7.5.1. Fasady budynków
7.5.2. Lampy solarne
7.5.3. Obiekty mieszkalne
7.5.4. Elektrownie solarne i systemy pompowe
7.6. Koszty systemów fotowoltaicznych
7.7. Kolektory solarne
7.7.1. Budowa kolektorów solarnych
7.7.2. Instalacje grzewcze z kolektorami promieniowania słonecznego
7.7.3. Rodzaje kolektorów solarnych i ich wykorzystanie
7.8. Solarne instalacje grzewcze
7.8.1. Solarne instalacje podgrzewania ciepłej wody użytkowej
7.8.2. Kompleksowa instalacja grzewcza centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej
7.8.3. Zastosowania instalacji solarnych z wykorzystaniem kolektorów
7.9. Wykorzystanie energii solarnej w obiektach budowlanych
7.9.1. Wykorzystanie energii solarnej do dodatkowego naświetlania pomieszczeń
7.9.2. Dogrzewanie pomieszczeń za pomocą szklarni stanowiącej część bryły budynku
7.9.3. Projekt architektoniczny i usytuowanie budynku

8. Energia geotermalna

8.1. Wstęp
8.2. Pompy cieplne
8.3. Wykorzystanie energii geotermalnej w świecie
8.4. Wykorzystanie energii geotermalnej w Polsce
8.4.1. Sondy ciepła jako odbiorniki energii geotermalnej
8.4.2. Klasyfikacja i ocena zasobów geotermalnych w Polsce
8.4.3. Zasada działania typowej ciepłowni geotermalnej wykorzystującej niskotemperaturowe wody geotermalne
8.5. Warunki rozwoju energetyki geotermalnej w Polsce z uwzględnieniem zasobów tej energii
8.6. Elektrownie geotermalne
8.7. Przykłady projektów systemów wykorzystania energii geotermalnej w Polsce
8.7.1. Projekt Koło
8.7.2. Projekt Poddębice
8.7.3. Projekt Czarnków
8.8. Efektywność ekonomiczna ciepłowni geotermalnych
8.8.1. Ogólna ocena efektywności ekonomicznej
8.8.2. Czynniki decydujące o opłacalności ciepłowni geotermalnych

9. Biopaliwa stałe i gazowe

9.1. Wykorzystanie biomasy do celów energetycznych
9.2. Biomasy jako źródło energii odnawialnych
9.2.1. Wykorzystanie odpadów drzewnych
9.2.2. Wykorzystanie słomy jako paliwa energetycznego
9.3. Paliwa gazowe z biomasy
9.3.1. Wykorzystanie energetyczne biogazu
9.3.2. Wykorzystanie gospodarcze gazu z wysypisk
9.3.3. Wykorzystanie odpadów komunalnych

10. Biopaliwa płynne

10.1. Znaczenie biopaliw płynnych
10.2. Zagrożenia ekologiczne produktami ropy naftowej i paliwami ropopochodnymi
10.2.1. Zagrożenia wynikające ze wzrastającej liczby samochodów na świecie
10.2.2. Zagrożenia ekologiczne składnikami spalin
10.2.3. Rynek paliw w Polsce i w Europie
10.3. Jakość paliw i biopaliw
10.4. Produkcja benzyn z dodatkiem odwodnionego spirytusu etylowego – bioetanolu
10.4.1. Benzyny z dodatkiem alkoholi w Polsce
10.4.2. Benzyny z dodatkiem alkoholi w Unii Europejskiej i Stanach Zjednoczonych
10.5. Wykorzystanie olejów roślinnych do produkcji biopaliw
10.5.1. Wykorzystanie ziarna rzepaku do produkcji biopaliw
10.5.2. Regionalna koncepcja produkcji biopaliw
10.5.3. Wymagania jakościowe wobec biodiesla
10.5.4. Produkcja biodiesla w Polsce
10.5.5. Olej rzepakowy jako surowiec do produkcji biopaliw
10.5.6. Olej rzepakowy tłoczony na zimno czy biodiesel?
10.6. Wpływ biopaliw na warunki pracy silników samochodowych
10.7. Podsumowanie

11. Wodór – paliwo przyszłości

11.1. Właściwości wodoru z punktu widzenia wykorzystania go jako paliwa
11.2. Pozyskiwanie wodoru
11.3. Problemy z zastosowaniem wodoru jako paliwa do silników samochodowych
11.4. Systemy zbiorników na wodór stosowane w transporcie samochodowym
11.5. Budowa i bezpieczeństwo paliwowej stacji wodorowej
11.5.1. Problem szybkiego tankowania wodoru
11.5.2. Zbiorniki hybrydowe
11.5.3. Budowa i bezpieczeństwo stacji wodorowej
11.5.4. Najważniejsze zagrożenia wynikające z eksploatacji stacji wodorowej
11.5.5. Budowa stacji wodorowej
11.6. Ogniwa paliwowe
11.6.1. Zasada działania ogniw paliwowych
11.6.2. Rodzaje ogniw paliwowych
11.6.3. Zalety ogniw paliwowych
11.6.4. Wpływ na środowisko
11.6.5. Zastosowanie ogniw paliwowych
11.6.6. Przykład samochodu firmy Honda

12. Ekonomiczno-prawne aspekty zarządzania energią odnawialną w Polsce

12.1. Wprowadzenie
12.2. Instrumenty i źródła finansowania energetyki odnawialnej
12.2.1. Obsługa zadłużenia
12.2.2. Finansowanie przedsięwzięć z zakresu OZE traktowanych jako projekty innowacyjne
12.3. Ekonomiczna efektywność inwestycji z zakresu energetyki odnawialnej
12.3.1. Rola i znaczenie rachunku ekonomicznej efektywności inwestycji
12.3.2. Metody oceny efektywności inwestycji
12.3.3. Proste metody oceny opłacalności inwestycji
12.3.4. Dyskontowe metody oceny opłacalności inwestycji
12.4. Ocena finansowa projektów inwestycyjnych w warunkach niepewności
12.4.1. Wskaźniki finansowe
12.4.2. Wskaźniki zyskowności
12.5. Ocena finansowa w warunkach niepewności
12.5.1. Analiza wrażliwości
12.5.2. Analiza progu rentowności
12.5.3. Analiza prawdopodobieństwa
12.5.4. Ocena ryzyka związanego z inflacją

13. Przykładowe studium projektu inwestycyjnego budowy elektrowni wiatrowej

13.1. Charakterystyka ogólna projektu
13.2. Lokalizacja firmy i jej charakterystyka
13.3. Aspekty prawne związane z realizacją projektu
13.4. Strategia marketingowa. Promocja
13.5. Charakterystyka programu inwestycyjnego
13.6. Źródła finansowania projektu
13.7. Zysk i rentowność projektu
13.8. Okres zwrotu nakładów inwestycyjnych
13.9. Wartość zaktualizowana netto i wewnętrzna stopa zwrotu
13.10. Obsługa zadłużenia
13.11. Analiza wrażliwości wskaźnika IRR na zmiany warunków funkcjonowania projektu
13.12. Próg rentowności projektu
13.13. Podsumowanie wyników analizy

14. Efektywność ekonomiczna wykorzystania różnych źródeł energii odnawialnych

14.1. Czynniki ograniczające wykorzystanie zasobów energii odnawialnych w Polsce
14.1.1. Bariery utrudniające rozwój energetyki odnawialnej
14.2. Problem lobbingu
14.3. Analiza SWOT odnawialnych źródeł energii
14.4. Oczekiwania związane z procesem integracji i przystąpieniem Polski do Unii Europejskiej
14.5. Podsumowanie

Spis literatury