Energiatervezés Alapfogalmak

Követelmények Évközi jegy megadásának feltételei: Jegy megállapítása: jelenlét a gyakorlatok min. 70%-án zh (11. hét) sikeres (min. 50%) teljesítése két házi feladat eredményes (min. 50%) teljesítése órai aktivitás Jegy megállapítása: ÖP<50: elégtelen; 50≤ÖP<65: elégséges 65≤ÖP<72,5: közepes; 72,5≤ÖP<85: jó; 85≤ÖP: jeles

Energiatervezés Globális, regionális, országos  hosszú távú tervezés Források Energetika Fogyasztás energia tőke szennyezés

Energiatervezés – Hét pillér Fenntart-hatóság Rugal-masság Hozzáfér-hetőség Megbíz-hatóság Haté-konyság Bizton-ság Ellátás-biztonság Fenntartható környezet, gazdaság, politika, kultúra Változó igények követése megfelelő műszaki megoldásokkal Hozzáférés (piaci alapon) az energiahordozókhoz Minőségi és mennyiségi energiaszolgáltatás Korszerű szabályozás, magas technológiai színvonal Biztonságos létesítmények, szabványok, jogszabályok Folyamatos, megbízható, megfizethető, igazságos szolgáltatás STRATÉGIA – RENDSZERELVŰ MEGKÖZELÍTÉS – FOLYAMATKÖZPONTÚSÁG

Energiatervezés Globális, regionális, országos  hosszú távú tervezés Célok: Igények, technológiai lehetőségek és források harmonizálása Környezet- és éghajlatvédelem Ellátásbiztonság Gazdaságosság és versenyképesség Módszerek: Elemzések és előrejelzések (statisztikai, ökonometriai) Dinamikus rendszermodellek

Energiatervezés Termeléstervezés Fogyasztók (ipar, háztartások) Termelők (erőművek) Termelési függvények Terhelési függvények

Energiatervezés Termeléstervezés rövid távú tervezés Célok: Berendezések optimális üzeme Profitmaximalizálás Módszerek: Elemzések (statisztikai, ökonometriai) Dinamikus rendszermodellek Heurisztikus algoritmusok

Jelölések, elnevezések I: investment, beruházás; C: cost, költség; P: profit, nyereség; B: benefit, haszon; Y: income, bevétel (jövedelem); PV: present value, jelenérték; rövidítésekben M: marginal, határ-, növekmény- S: social, társadalmi; P: personal, egyéni p: price, ár; i: interest, kamat;

Energetikai mutatószámok Energiaigényesség (energy intensity): E: energia, J; V termelési érték, P.E. Egységnyi termék előállításához szükséges energia. Nemzetgazdasági szinten: Nemzetgazdasági szinten, ágazatonként összesítve: Ágazati súlyfaktor (gazdasági arány):

Energiaigényesség közvetlen energiaigényesség: a termék előállításának energiaigénye; közvetett: alapanyagok energiaigénye; halmozott: teljes termelési folyamatra számítva (közvetlen+közvetett) alapanyagok anyag energia AA EA AB EB AC EC 1,5 2,0 közbenső féltermék AD ED 1,5EA 2EB 0,3 0,4 közvetlen közvetett 0,4ED halmozott végtermék AT ET 0,3EC

Energetikai mutatószámok Energetikai hatékonység (energy efficiency): Egységnyi energia felhasználásával előállítató termék. Egy főre eső GDP (GDP per capita): Egy főre eső energia (energy per capita): Az energiafelhasználás és a jövedelem közötti kapcsolat lne=a+blng lnE=c+dlnGDP

Energetikai rugalmasság energy elasticity a jövedelem relatív változása mekkora relatív energiaigény-változást eredményez negatív: javul a hatékonyság (csökken az energiaigényesség) pozitív: romlik a hatékonyság (nő az energiaigényesség)

Makrogazdaság és energetika Figyeljük a táblát! GDP↗ GDP↔ GDP↘ E↗ E↔ E↘ Hogyan változik az energiaigényesség és rugalmasság? Milyennek ítélhető a makrogazdasági-energetikai fejlődéspálya: 

Cobb-Douglas függvény Általános alak: folytonos, differenciálható, monoton növekvő, konkáv.

Cobb-Douglas függvény Energiaigények meghatározása c: skálázási együttható Y: jövedelem (pl. GDP) P: energiaár d: energetikai rugalmasság b: ár rugalmasság

Az Ember energiaigénye

White törvénye C=k∙E∙T, A szocio-kulturális (társadalmi) fejlődés a felhasznált energia mennyiségétől és minőségétől függ az alábbi egyenlet szerint: C=k∙E∙T, ahol k skálázási (hatékonysági) együttható, E felhasznált energia, T technológiai fejlettség. Leslie Alvin White 1949. The Science of Culture: A study of man and civilization.

Energetika és társadalom White elmélete A technológia (mérnöki tudás) az elsődleges. ideológia társadalom technológia

Energetika és társadalom A technológiai alrendszer fontossága: Túlélési problémák megoldása  létfeltételek. Igények kielégítése  „energiás” szolgáltatások. Több energia + nagyobb hatékonyság  kulturális fölény. Több energia + nagyobb hatékonyság  gyorsabb társadalmi evolúció, nagyobb jólét és fejlettség.

Energetika és társadalom Energetikai-technológiai világkorszakok (neoevolucionista szemlélet) Emberi izomerő Állati izomerő Természeti erők (víz, szél) és biomassza (fa) Éghető ásványi energiahordozók (szén, kőolaj, földgáz) Nukleáris energiahordozók „zöld” fordulat

Életminőség és energiafelhasználás EU Születéskor várható élettartam Egy főre eső energiafelhasználás, kg olaj egyenérték/fő Forrás: http://energy-ecology.blogspot.hu/2010/04/life-expectancy-and-energy-use.html

Energetika és társadalom Az ember és emberiség energiaigénye

Energetika és társadalom A szocio-kulturális (társadalmi) fejlődés a felhasznált energia mennyiségétől és minőségétől függ az alábbi egyenlet szerint: C=k∙E∙T, ahol k skálázási (hatékonysági) együttható, E felhasznált energia, T technológiai fejlettség. Leslie Alvin White (1900-1975) 1949. The Science of Culture: A study of man and civilization.

Energetika és társadalom White elmélete A technológia (mérnöki tudás) az elsődleges. ideológia társadalom technológia

Energetika és társadalom A technológiai alrendszer fontossága: Túlélési problémák megoldása  létfeltételek. Igények kielégítése  „energiás” szolgáltatások. Több energia + nagyobb hatékonyság  kulturális fölény. Több energia + nagyobb hatékonyság  gyorsabb társadalmi evolúció, nagyobb jólét és fejlettség.

Energetika és társadalom Energetikai-technológiai világkorszakok (neoevolucionista szemlélet) Emberi izomerő Állati izomerő Természeti erők (víz, szél) és biomassza (fa) Éghető ásványi energiahordozók (szén, kőolaj, földgáz) Nukleáris energiahordozók „zöld” fordulat

Életminőség és energiafelhasználás EU Születéskor várható élettartam Egy főre eső energiafelhasználás, kg olaj egyenérték/fő Forrás: http://energy-ecology.blogspot.hu/2010/04/life-expectancy-and-energy-use.html

Életminőség és energiafelhasználás születéskor várható élettartam, év 0,01 0,1 1 5 10 egy főre eső villamosenergia felhasználási ráta, kW/fő

Életminőség és energiafelhasználás csecsemőhalandóság, 1000 élveszületésre 0,01 0,1 1 5 10 egy főre eső villamosenergia felhasználási ráta, kW/fő

Életminőség és energiafelhasználás oktatásban töltött átlagos idő, év 0,01 0,1 1 5 10 egy főre eső villamosenergia felhasználási ráta, kW/fő

Human development index humán fejlettségi mutató (1993 óta) HDI Human development index humán fejlettségi mutató (1993 óta) indikátorok dimenziók mutató HDI egész-ség várható élettartam oktatás átl. okt. idő elvárt okt. idő életminőség GNI/fő www.undp.org

HDI Hosszú és egészséges élet (LE: születéskor vérható élettartam) ~Japán Oktatás: átlag ~MSc szint Anyagi életminőség:

HDI

HDI Norvégia: 0,944 (1.) Ausztrália: 0,935 Svájc: 0,930 8. USA: 0,915 (4.) 25. Szlovénia: 0,88 28. Csehország: 0,87 35. Szlovákia: 0,844 36. Lengyelo.: 0,843 44. Magyaro.: 0,828 (2011-ben: 38.) 52. Románia: 0,793 Utolsó 188. Niger: 0,348 Forrás: http://report.hdr.undp.org/ http://hdr.undp.org/en/data-explorer

HDI HDI országonként, 2014

EDI EDI Háztartási indikátor Közösségi indikátor Energetikai fejlettségi mutató – Energy Development Index (EDI) EDI Háztartási indikátor Villamosenergia-felhasználás mértéke Modern tüzelőanyagok felhasználásának mértéke Közösségi indikátor Egy főre eső közösségi villamosenergia felhasználás Termelési célú energiafelhasználás aránya

HDI és energiafelhasználás Energiafelhasználás fejlettségi mutató (EDI) Humán fejlettségi mutató (HDI) Forrás: Human Development Report 2015, United Nations Development Programme

HDI és energiafelhasználás Hungary HDI: nagyon magas/very high, magas/high, közepes/medium, alacsony/low Human Development Index 4 000 kWh/fő/a a határ a fejlődő és a fejlett országok között. Egy főre eső éves villamosenergia-felhasználás, E, kWh/fő/év Forrás: Human Development Index – 2010 data United Nations; Annual Per Capita Electricity Consumption (kWh) - 2007 data World Bank Updated: 4/11

HDI és energiafelhasználás

HDI és fenntarthatóság HDI és az ökológiai lábnyom kapcsolata Ökológiai lábnyom: adott technológiai fejlettség mellett egy emberi társadalomnak milyen mennyiségű földre és vízre van szüksége önmaga fenntartásához és a megtermelt hulladék elnyeléséhez Forrás: http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/figures/correlation-of-ecological-footprint-2008

Energetika és gazdaság Alapfogalmak Idősoros adatok

Statisztikai elemzések Idősorok jellemzői – Statisztikai mutatószámok Bázisindex, BI Láncindex, LI Összefüggés az indexek között: Átlagos index, ÁI

Gazdasági jellemzők GDP (Gross Domestic Product) GDP = fogyasztás + beruházás + export – import vagy GDP = háztartások fogyasztása + kormányzati fogyasztás + beruházás + nettó export GDP volumenindex = láncindex összehasonlító áron nominál GDP: folyó áron számolt érték reál GDP: összehasonlító áron számolt érték

Fogyasztói árindex - infláció Fogyasztói kosár

Gazdasági jellemzők GDP: nominál és reálérték A nominál és reálérték közötti kapcsolat: árindex Év Élelmiszerek Szeszes italok, dohányáruk Ruházkodási cikkek Tartós fogyasztási cikkek Háztartási energia Egyéb cikkek, üzemanyagok Szolgáltatások Összesen 1989 117,7 111,1 118,2 117,6 111,4 122,4 116,6 117 1990 135,2 130,7 123,3 120,8 127,6 128,9 125,6 1991 121,9 125,1 132,1 131,7 181 143,4 141,9 135 1992 119,4 119,6 123 114,3 143,2 127,2 126 1993 129,2 118,6 116,7 111 120,3 121,6 124,1 122,5 1994 123,4 116,4 116,1 111,8 111,7 119 118,8 1995 131,1 120,1 120,2 124 150 127,3 128,2 1996 117,3 126,6 119,2 132,5 125,7 126,4 123,6 1997 117,5 118,9 118,7 108,5 129,9 118,3 1998 114,4 115,3 114,1 108,1 117,9 110,7 116,2 1999 102,9 111,5 110,6 106,6 109,4 114,7 114,8 110 2000 109,2 105,8 101,7 109,1 115 109,7 109,8 2001 113,8 111,2 105,3 101 110,3 104,9 2002 105,4 104 98,4 105,5 104,1 106,4 2003 102,7 103 98,6 107,3 103,9 105,9 104,7 2004 106,5 111,3 103,4 99,4 107,6 106,8 2005 102,5 103,3 100,2 97,7 106,2 104,5 103,6 2006 107,7 104,3 99,3 96 2007 106,7 98,7 124,6 107,4 108 2008 110,2 105,6 100 112,7 104,6 105 106,1 2009 104,4 107,5 100,5 102,6 108,2 101,1 104,2 2010 103,2 99,6 106,3 108,8 2011 105,7 102,2 2012 98,8 107,2 2013 102,8 110,9 98,1 91,5 2014 99,5 88,3 101,8 99,8 2015 100,9 103,1 100,8 97,1 95,4 101,9 99,9 Forrás: KSH (www.ksh.hu)

Árindexek Előző év = 100% árindex

Energiapolitika Paradigmák, Célkitűzések

Energiapolitikai célok A hagyományos energia-politikai célháromszög Paradigmaváltás energia-politikai célnégyszögre ellátás- biztonság környezet- , éghajlat-védelem gazdasá-gosság energia-politikai négyszög energia-politikai háromszög környezet- , éghajlat-védelem gazdasá-gosság társadalmi elfogadás ellátás- biztonság

Az Energetika szintjei

Az EU energiapolitikája Versenyképesség Competitiveness Ellátásbiztonság Security of Supply Sustainable Development Fenntartható fejlődés

Az energetika ellentmondásai Biztonság K ö rnyezet Gazdaságosság Versenyk é pess g, profit, piaci á r Versenyképesség, Megfizethet ? s k lts g - t í pus ú Megfizethetőség, Költség alapú ár N veked s, fogyaszt Növekedés és fogyasztás Fenntarthat ó takar koss Fenntarthatóság, takarékosság L tfelt tel Létfeltétel Gazdas gi t nyez Gazdasági tényező B G

Fenntarthatóság Környezet és Fejlődés Világbizottság (WCED): „fenntartható fejlődés olyan fejlődés, amely kielégíti a jelen szükségleteit anélkül, hogy károsítaná a jövőbeli generációk képességét saját szükségleteinek kielégítésére.” Eszközök: fenntartható használat fenntartható gazdaság fenntartható társadalom

WEC elképzelések WEC (World Energy Council): 3A Accessibility: hozzáférhetőség minden piaci szereplő számára elfogadható áron  szabályozás Availability: energiahordozók hosszú távú rendelkezésre állása  nyitottság minden energiahordozó felé Acceptability: társadalmi elfogadottság  környezetbarát és biztonságos technológiák

WEC – 3A

Hazai stratégiai célkitűzések Gazdaságélénkítés Vidékfejlesztés Oktatás és foglalkoztatás Környezet- és természet-védelem Társadalmi és szociális szempontok Ellátásbiztonság Versenyképesség Fenntarthatóság Eszközök

Energiatervezés Célok, Eszközök, Módszerek

Energiatervezés Okok: energiahordozó-szerkezet strukturális változásai; technológiai fejlődés; gazdasági átalakulások; társadalmi elvárások; környezetvédelmi célkitűzések.

Energiatervezés Szempontok: energiahordozókhoz való hozzáférhetőség; a biztonságos energiaellátás: készletezési lehetőségek; gazdasági hatások; technikai-technológiai lehetőségek; társadalmi elvárások; igény oldali befolyásolás lehetőségi; környezeti hatások; „legkisebb társadalmi költség” elvének érvényesítése.

Energiatervezés Legfontosabb befolyásoló tényezők: gazdasági növekedés; társadalmi lehetőségek; energiatakarékosság és -hatékonyság; az energetika tőkeigényessége; energiahordozók árstabilitása; környezeti hatások; regionális fejlődés.

Előrejelzési módszerek A múltbéli folyamatok kivetítése a jövőre (forecasting): időben előrehaladó, bázis a jelenben, a cél kialakul ökonometriai modell, regresszió alapú. A jövőbeli cél kitűzése (backcasting) és visszavezetése a jelenig: időben visszafelé haladó, bázis=cél a jövőben, egyes időszakokban végzendő feladatok.

Előrejelzési módszerek trend extrapoláció (GDP, energiafelhasználás) előny: egyszerű hátrány: függetlenül kezeli a mennyiségeket bizonytalanság: milyen szakaszt kell extrapolálni és milyen függvénnyel (lineáris vagy hatvány vagy exponenciális) makrogazdasági forgatókönyv alapján előny: megbízhatóbb, mint az előző hátrány: komplexebb (mi legyen a másik változó: hatékonyság vagy a rugalmasság) bizonytalanság: makrogazdasági előrejelzések

Előrejelzési módszerek dinamikus rendszerkapcsolatokon alapuló modell előny: részletes és pontos képet, alkalmas „mi lenne ha” típusú forgatókönyv (szcenárió) elemzésre hátrány: bonyolult, kiterjedt adatigényű bizonytalanság: a modellfelépítés, modellparaméterek, bemenő adatok megbízhatósága

Fázisok

Rendszerkapcsolatok

Energiatervezési alapelvek (globális hosszú távú tervezés) igények kielégítésének korlátai; növekedés korlátai; hiányos információk; visszajelzések; a trendek folytatása nem a jövő; a jövő nem előre determinált; folyamatok tehetetlensége; komplex szemléletmód; növekvő kölcsönös függőség (globalizáció); egyedi és közösségi érdekek ütközése; verseny helyett együttműködés.

Az energiatervezés eszközei Energiamodellek Az energiatervezés eszközei Tervezési/Modellezési szintek

Modelltípusok „Top-down” fentről-lefelé, „lebontó” típus globális (nemzetgazdasági) előrejelzés lebontva ágazatokra, termékcsoportokra „Bottom-up” lentről-felfelé, „építkező” típus termékek/termékcsoportok a kiindulás sorozatos összegzés nemzetgazdasági szintig Köztes modellek hasonlít a „bottom-up”-ra, de elnagyoltabb

Globális modell WORLD3

WORLD3 - 1972

WORLD3 - 2000

MARKAL Integrált döntéselőkészítő rendszer

National Energy Modelling System párhuzamos részmodellek USA - NEMS National Energy Modelling System párhuzamos részmodellek

„bottom-up” (aluról-felfelé) elv Görögország „bottom-up” (aluról-felfelé) elv Energiaig é nyek V é gfelhaszn á l á s M ó dszer F ű t é s Lakoss á g Haszn á lati melegv í z Ter ü letegys é gre vet í tve Technol ó giai Termodinamikai t ö rv é nyek L é gkondicion á l á s Kommun á lis Tel í tetts é gi t é nyez ő Elektromos k é sz ü l é kek Energiaig é ny Mez ő gazdas á g H ő Ter ü letegys é gre vet í tve Mez ő gazdas á gi g é pek Sz á ll í t á s Statisztikai adatok alapj á n H ő Ipar Statisztikai adatok alapj á n Villamos energia

Integrált forrástervezés Integrated Resource Planning Optimális forrás-felhasználási szempontok: összhang a nemzeti, regionális és helyi érdekekkel; a villanyhoz való hozzáférés biztosítása minden fogyasztó számára; az ellátásbiztonság fenntartása, növelése; a rövid és hosszú távú költségek minimalizálása; az energiaellátás környezeti kockázatának minimalizálása; az ellátásbiztonság érdekében a külső függés lehetséges minimalizálása; helyi gazdasági előnyök biztosítása.

Integrált forrástervezés Célkitűzések Ellátásbiztonság Villamosítás Környezeti hatások minimalizálása Belső energiabiztonság Helyi erőforrások használata Diverzifikáció Hatékonyság növelése Költségek minimalizálása Társadalmi jólét elősegítése Helyi foglalkoztatottság növelése Technológia és szakértelem megszerzése Rugalmasság megtartása

Integrált forrástervezés Igény oldali (fogyasztói) befolyásolás Demand Side Management energiatudatos gondolkodásmódra oktatás, ösztönzés; jobb hatásfokú fogyasztók alkalmazása; energiahordozó-helyettesítés; terhelés időzítése.

Villamosenergia-rendszerbővítés