Energiatervezés Alapfogalmak.

Az előadások a következő témára: "Energiatervezés Alapfogalmak."— Előadás másolata:

1 Energiatervezés Alapfogalmak

2 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

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

4 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

5 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

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

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

8 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;

9 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):

10 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

11 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

12 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)

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

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

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

16 Az Ember energiaigénye

17 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.

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

19 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.

20 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

21 Életminőség és energiafelhasználás
EU Születéskor várható élettartam Egy főre eső energiafelhasználás, kg olaj egyenérték/fő Forrás:

22 Energetika és társadalom
Az ember és emberiség energiaigénye

23 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 ( ) 1949. The Science of Culture: A study of man and civilization.

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

25 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.

26 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

27 Életminőség és energiafelhasználás
EU Születéskor várható élettartam Egy főre eső energiafelhasználás, kg olaj egyenérték/fő Forrás:

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

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

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

31 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

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

33 HDI

34 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:

35 HDI HDI országonként, 2014

36 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

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

38 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) data World Bank Updated: 4/11

39 HDI és energiafelhasználás

40 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:

41 Energetika és gazdaság
Alapfogalmak Idősoros adatok

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

43 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

44 Fogyasztói árindex - infláció
Fogyasztói kosár

45 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 (

46 Árindexek Előző év = 100% árindex

47 Energiapolitika Paradigmák, Célkitűzések

48 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

49 Az Energetika szintjei

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

51 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

52 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

53 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

54 WEC – 3A

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

56 Energiatervezés Célok, Eszközök, Módszerek

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

58 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.

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

60 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.

61 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

62 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

63 Fázisok

64 Rendszerkapcsolatok

65 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.

66 Az energiatervezés eszközei
Energiamodellek Az energiatervezés eszközei Tervezési/Modellezési szintek

67 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

68 Globális modell WORLD3

69 WORLD

70 WORLD

71 MARKAL Integrált döntéselőkészítő rendszer

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

73 „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

74 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.

75

76 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

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

78 Villamosenergia-rendszerbővítés