Jak pokazać dziecku miks energetyczny, nie zaglądając do podręcznika?

Polskie Sieci Elektroenergetyczne udostępniają publicznie dane o pracy systemu na żywo — widać tam, ile w danej godzinie daje węgiel, ile wiatr, ile fotowoltaika. Warto zajrzeć razem dwa razy tego samego dnia: raz w słoneczne południe, raz po zmroku. Dziecko zobaczy wtedy własnymi oczami, jak słupek fotowoltaiki rośnie do południa i znika po zachodzie słońca, a węgiel i gaz stoją w miejscu przez całą dobę. Jedna taka obserwacja tłumaczy pojęcie miksu lepiej niż cała tabela.

Czy warto rozmawiać z dzieckiem o tym, że elektrownie węglowe będą zamykane?

Tak, i najlepiej rzeczowo, bez straszenia i bez przekonywania do żadnej strony sporu. Fakty są proste: elektrownia na węgiel płaci za każdą tonę CO₂ unijne uprawnienie, więc prąd z węgla jest coraz droższy w produkcji, a bloki w Bełchatowie czy Turowie mają po kilkadziesiąt lat. Jednocześnie w tych miejscowościach praca w elektrowni i kopalni utrzymuje tysiące rodzin. Dobre pytanie do dziecka brzmi: co powinno powstać w zamian i kto powinien za to zapłacić — bo to jest realny problem do rozwiązania, a nie kwestia dobrych i złych.

Dziecko pyta, czy opłaca się mieć panele na dachu. Co odpowiedzieć?

Warto policzyć razem, tak jak w lekcji, bo rachunek jest w zasięgu siódmoklasisty. Instalacja 5 kWp daje w polskich warunkach około 5000 kWh rocznie, typowy dom zużywa 3000–4000 kWh, więc w skali roku produkcja przewyższa zużycie. Haczyk jest w rozkładzie w czasie: latem nadwyżka, zimą niedobór, a nadwyżkę oddaje się do sieci na warunkach, które zmieniały się już kilka razy. Dlatego uczciwa odpowiedź brzmi: opłacalność zależy od tego, ile prądu uda się zużyć na miejscu, w chwili gdy panele pracują — i stąd rosnące zainteresowanie domowymi magazynami energii.

Energetyka w Polsce i odnawialne źródła energii

około 15 minut

W tej lekcji1/10

Lecę nad Bełchatowem i pode mną otwiera się dziura, której nie da się objąć wzrokiem: odkrywka głęboka na ponad 300 metrów. Obok stoi elektrownia, która sama jedna daje mniej więcej jedną siódmą prądu zużywanego w Polsce. A dwa kilometry dalej, na dachach domów, świecą w słońcu panele fotowoltaiczne. Dziś sprawdzimy, skąd naprawdę bierze się prąd w twoim gniazdku — i dlaczego to się właśnie zmienia.

Skąd bierze się prąd w polskim gniazdku

Polska produkuje rocznie około 165 miliardów kilowatogodzin prądu. Udziały źródeł zmieniają się z roku na rok, ale kierunek jest jeden: węgiel spada — w 2015 r. dawał ok. 83% — a wiatr, gaz i fotowoltaika rosną, ta ostatnia najszybciej. Biomasa, biogaz i woda stoją w miejscu.

Skąd pochodzi prąd w Polsce (ostatnie lata)

węgiel kamienny i brunatny 55%
wiatr 17%
gaz ziemny 12%
fotowoltaika 10%
biomasa, biogaz, woda 6%

Trzy elektrownie, które trzeba znać

Węgla brunatnego nie opłaca się wozić: jest ciężki, mokry i mało energii kryje w tonie. Dlatego elektrownia stoi wprost na złożu — tak jak Bełchatów (ok. 5000 MW, największa taka w Europie) i Turów w Bogatyni, w miejscu, gdzie schodzą się granice Polski, Czech i Niemiec. Kozienice, największa w Polsce elektrownia na węgiel kamienny, stoją nad Wisłą, bo potrzebują jej wody do chłodzenia.

Trzy wielkie elektrownie węglowe i miejsce pierwszej jądrowej

OZE, czyli skąd bierze się zielony prąd

Największe źródło zielonego prądu to wiatr na lądzie — w pasie północnym (Pomorze, Wielkopolska, Kujawy) wieje najmocniej. Pierwsze farmy na Bałtyku dopiero powstają, bo nad morzem wieje mocniej i równiej. Fotowoltaika leży na dachach w całym kraju: ponad 1,5 mln prosumentów. Biomasa i biogaz to zrębki i słoma palone przy tartakach oraz gaz z gnojowicy na fermach. Woda daje mało, bo polskie rzeki są nizinne i wolne.

Prosument to ktoś, kto prąd naraz produkuje i zużywa: w słoneczne południe oddaje nadwyżkę do sieci, a wieczorem bierze z niej z powrotem.

Wiatr na lądzie i na morzu oraz dwie największe elektrownie wodne; fotowoltaika jest wszędzie, więc mapa jej nie pokazuje

Żarnowiec, czyli magazyn energii wielkości jeziora

Prądu nie da się odłożyć na półkę. Musi zostać zużyty w tej samej sekundzie, w której powstaje — więc nadmiar trzeba przenieść w czasie.

Żarnowiec: nadmiar prądu zamienia się w wodę na górze, a woda na górze — z powrotem w prąd

Ile prądu daje dach jednego domu

1
Moc instalacji. Na dachu domu pod Kielcami leży 12 paneli po 420 W. Sumujemy ich moc — wynik podaje się w kilowatach mocy szczytowej, czyli w kWp.
$12 \cdot 420\text{ W} = 5040\text{ W} \approx 5\text{ kWp}$
2
Produkcja w ciągu roku. W polskich warunkach każdy kilowat zainstalowanej mocy daje przez rok około 1000 kilowatogodzin.
$5\text{ kWp} \cdot 1000\ \frac{\text{kWh}}{\text{kWp}} = 5000\text{ kWh}$
3
Zużycie domu. Ta sama czteroosobowa rodzina zużywa rocznie 3500 kWh: lodówka, pralka, oświetlenie, komputery, bojler.
$3500\text{ kWh}$
4
Ile to procent zużycia. Dzielimy roczną produkcję przez roczne zużycie.
$\frac{5000\text{ kWh}}{3500\text{ kWh}} \cdot 100\% \approx 143\%$
5
700 kWh
250 kWh
100 kWh
350 kWh
I tu zaczyna się prawdziwy problem. W czerwcu dach daje około 700 kWh, a dom zużywa 250. W grudniu dach daje 100 kWh, a dom 350 — bo o szesnastej jest już ciemno.
$E_{\text{VI}} \approx 700\text{ kWh},\quad E_{\text{XII}} \approx 100\text{ kWh}$
6
Wniosek. W skali roku instalacja produkuje o 43% więcej, niż dom zużywa. W skali doby i miesiąca — prawie nigdy tyle, ile trzeba, i rzadko wtedy, kiedy trzeba.
Wskazówka
Dlatego prosument nie odcina się od sieci. Sieć jest dla niego magazynem — a magazyn ktoś musi zbudować i utrzymać.

Wszystkie kroki za Tobą!

Twoja kolej

Wietrzna listopadowa noc. Wiatraki na Pomorzu kręcą się pełną mocą, ale kraj śpi i prądu prawie nikt nie potrzebuje. Co robi w tym czasie elektrownia szczytowo-pompowa w Żarnowcu?

Twoja kolej

Postawienie wiatraka w morzu kosztuje kilka razy więcej niż na polu: potrzeba fundamentu w dnie, statków montażowych i kabla pod wodą. Dlaczego mimo to buduje się farmy na Bałtyku?

Pułapka! „OZE nie działają, bo w nocy nie ma słońca”

Źle: skoro w nocy panele nie produkują, a czasem nie wieje, to na odnawialnych źródłach nie da się oprzeć prądu w kraju.

Ściąga do zapamiętania

Energetyka Polski i OZE — co trzeba wiedzieć?

MIKS: Polska produkuje ok. 165 mld kWh prądu rocznie. Węgiel kamienny i brunatny to wciąż najwięcej, ok. 55%, ale udział szybko spada (w 2015 r. ok. 83%). Dalej wiatr ok. 17%, gaz ok. 12%, fotowoltaika ok. 10% (rośnie najszybciej), biomasa, biogaz i woda ok. 6%. ELEKTROWNI JĄDROWEJ NIE MA — pierwsza planowana w Lubiatowie-Kopalinie w gminie Choczewo nad Bałtykiem. WIELKIE ELEKTROWNIE: Bełchatów (węgiel brunatny, ok. 5000 MW, największa na węgiel brunatny w Europie, stoi na złożu, bo tego węgla nie opłaca się wozić), Kozienice (największa na węgiel kamienny, chłodzona wodą z Wisły), Turów w Bogatyni przy granicy z Czechami i Niemcami. OZE: wiatr na lądzie głównie na północy kraju, pierwsze morskie farmy na Bałtyku koło Łeby i Ustki, fotowoltaika na dachach — ponad 1,5 mln prosumentów, biomasa i biogaz, woda (Solina, Włocławek) w niewielkiej skali. MAGAZYNOWANIE: elektrownia szczytowo-pompowa Żarnowiec (716 MW) pompuje wodę 125 m w górę, gdy prądu jest nadmiar, i spuszcza ją przez turbiny, gdy prądu brakuje; wraca ok. 3/4 energii. KOSZTY ŚRODOWISKOWE WĘGLA: ok. 1 kg CO₂ na kilowatogodzinę, Bełchatów ok. 30 mln ton rocznie, do tego unijne uprawnienia do emisji, które podnoszą cenę prądu. OGRANICZENIE OZE: zależność od pogody i pory dnia — odpowiedzią jest miks źródeł, elastyczny gaz, połączenia z sąsiadami i magazyny, których koszt jest dziś główną przeszkodą.

Dla rodzica

Jak pomóc dziecku w tym temacie?

Jak pokazać dziecku miks energetyczny, nie zaglądając do podręcznika?: Polskie Sieci Elektroenergetyczne udostępniają publicznie dane o pracy systemu na żywo — widać tam, ile w danej godzinie daje węgiel, ile wiatr, ile fotowoltaika. Warto zajrzeć razem dwa razy tego samego dnia: raz w słoneczne południe, raz po zmroku. Dziecko zobaczy wtedy własnymi oczami, jak słupek fotowoltaiki rośnie do południa i znika po zachodzie słońca, a węgiel i gaz stoją w miejscu przez całą dobę. Jedna taka obserwacja tłumaczy pojęcie miksu lepiej niż cała tabela.
Czy warto rozmawiać z dzieckiem o tym, że elektrownie węglowe będą zamykane?: Tak, i najlepiej rzeczowo, bez straszenia i bez przekonywania do żadnej strony sporu. Fakty są proste: elektrownia na węgiel płaci za każdą tonę CO₂ unijne uprawnienie, więc prąd z węgla jest coraz droższy w produkcji, a bloki w Bełchatowie czy Turowie mają po kilkadziesiąt lat. Jednocześnie w tych miejscowościach praca w elektrowni i kopalni utrzymuje tysiące rodzin. Dobre pytanie do dziecka brzmi: co powinno powstać w zamian i kto powinien za to zapłacić — bo to jest realny problem do rozwiązania, a nie kwestia dobrych i złych.
Dziecko pyta, czy opłaca się mieć panele na dachu. Co odpowiedzieć?: Warto policzyć razem, tak jak w lekcji, bo rachunek jest w zasięgu siódmoklasisty. Instalacja 5 kWp daje w polskich warunkach około 5000 kWh rocznie, typowy dom zużywa 3000–4000 kWh, więc w skali roku produkcja przewyższa zużycie. Haczyk jest w rozkładzie w czasie: latem nadwyżka, zimą niedobór, a nadwyżkę oddaje się do sieci na warunkach, które zmieniały się już kilka razy. Dlatego uczciwa odpowiedź brzmi: opłacalność zależy od tego, ile prądu uda się zużyć na miejscu, w chwili gdy panele pracują — i stąd rosnące zainteresowanie domowymi magazynami energii.

Sprawdź się!

Które źródło daje dziś w Polsce najwięcej prądu?

Jak elektrownia szczytowo-pompowa w Żarnowcu magazynuje energię?

Dlaczego elektrownia Bełchatów stoi dokładnie tam, gdzie stoi?

Na dachu leży instalacja o mocy 4 kWp. Każdy kilowat mocy daje w Polsce około 1000 kWh rocznie, a dom zużywa 3200 kWh na rok. Jaki procent rocznego zużycia pokryje ta instalacja?

Kolega mówi: „na odnawialnych źródłach nie da się oprzeć prądu w kraju, bo w nocy nie ma słońca”. Co jest w tym rozumowaniu nie tak?

Następny temat

Restrukturyzacja przemysłu Górnego Śląska