Kwiecień 2025, Numer 4 (850)

---

SPIS TREŚCI

 

BIULETYN PPTE2050

Grzegorz Popczyk
ŹRÓDŁO ENERGII DLA POLSKI I ŚWIATA
Transformacja energetyczna do elektroprosumeryzmu

Marcin Fice, Danuta Komenda
Ślad węglowy modernizacji taboru autobusów miejskich na pojazdy elektryczne akumulatorowe i wodorowe

Krzysztof Bodzek, Arkadiusz Domoracki, Przemysław Papiernik,
Jesica Ponichtera, Paweł Styra, Błażej Brudny, Aleksander Jaros
Rozproszony system sterowania bazujący na sterowniku Siemens S7-1200
i przemienniku częstotliwości Eaton DE1

Andrzej Jurkiewicz
Elektroprosumenckie platformy energetyczne

 

ENERGETYKA I PRODUCENCI

AKTYWIZACJA Spółdzielnia Pracy
Gdzie napięcie sięga tysięcy woltów, bezpieczeństwo nie jest opcją, lecz bezwzględnym obowiązkiem

 

Sylwester Kalisz, Marek Pronobis, Józef Sołtys
Propozycja suplementacji KSE wykorzystaniem energii z biomasy Agro

Józef Chmiel
Składowe fizyczne prądu (SFP) – teoria mocy, oparta na koncepcji składowych fizycznych prądu, stan przeszły, teraźniejszy i co dalej?

Jerzy Piotr Bednarek
Projekt budowy Centralnego Portu Komunikacyjnego (CPK)

 

OKIEM OBIEŻYŚWIATA

Stefan Gierlotka
Kuba i elektryka

 

---

STRESZCZENIA 

 

Grzegorz Popczyk
ŹRÓDŁO ENERGII DLA POLSKI I ŚWIATA
Transformacja energetyczna do elektroprosumeryzmu
Przebudujmy obecny system i sprawmy, żeby był lepszy! Dla wszystkich. Artykuł stanowi próbę podkreślenia, przedstawienia kluczowych elementów (korzyści) i przekonania do koncepcji transformacji energetycznej do elektroprosumeryzmu – modelu bazującego na zdecentralizowanej infrastrukturze i odnawialnych źródłach energii, elektroprosumentach, efektywności (egzergii) oraz innowacyjnych technikach, w tym wirtualizacji. Elektroprosumeryzm to zrównoważone, postępowe, nowoczesne podejście mające na celu przysporzenie korzyści 99,9% społeczeństwa (zamiast 0,1%): poprzez obniżanie finansowych i środowiskowych kosztów energii dla odbiorców, aktywizowanie, włączanie, angażowanie w lokalne projekty energetyczne (potencjalne rozwiązania dla wielu problemów społecznych) oraz zwiększanie naszej autonomii i odporności (kluczowa kwestia czy lekcja do wyciągnięcia z wydarzeń i sytuacji w Ukrainie). Artykuł jest adresowany nie tylko do ludzi zawodowo zajmujących się energetyką, ale także do szerszego grona odbiorców – transformacja energetyczna jest naszą wielką szansą i wykorzystanie tej szansy ma dla nas absolutnie kluczowe znaczenie. Dlatego edukowanie oraz zwiększanie kompetencji w zakresie energii powinno być w centrum uwagi. Niniejszy artykuł opisuje wybrane aspekty koncepcji, natomiast kompletny tekst Białej Księgi transformacji energetycznej do elektroprosumeryzmu jest dostępny na stronie internetowej Senatu [1].

 

Marcin Fice, Danuta Komenda
Ślad węglowy modernizacji taboru autobusów miejskich na pojazdy elektryczne akumulatorowe i wodorowe
Ślad węglowy stanowi istotny wskaźnik oceny oddziaływania produktu lub usługi na środowisko, obejmując emisje gazów cieplarnianych w całym cyklu życia, a nie tylko bezpośrednie emisje dwutlenku węgla z pojazdów. W analizie uwzględniono główne gazy cieplarniane: dwutlenek węgla (CO2), metan (CH4) i podtlenek azotu (N2O), które są istotne w kontekście sektora transportu. W artykule przedstawiono wyniki obliczeń śladu węglowego miejskiej usługi transportowej w Wodzisławiu Śląskim, przeprowadzonych zgodnie z wytycznymi protokołu GHG (Greenhouse Gas Protocol). Analizie poddano zarówno istniejący tabor z silnikami Diesla, jak i scenariusze modernizacji floty na pojazdy elektryczne zasilane akumulatorowo oraz wodorowe. Obliczenia obejmowały emisje bezpośrednie (zakres 1), emisje pośrednie związane z zakupioną energią elektryczną (zakres 2) oraz inne emisje pośrednie, takie jak produkcja komponentów autobusów, źródła paliw i energii oraz działalność operacyjna przedsiębiorstwa transportowego (zakres 3). Wyniki wskazują, że całkowity ślad węglowy jest silnie uzależniony od źródła pochodzenia paliwa i energii. W analizowanym przypadku, transport określany jako „zeroemisyjny” może generować wyższy ślad węglowy w porównaniu z tradycyjnymi pojazdami z silnikami spalinowymi, szczególnie gdy energia elektryczna lub wodór pochodzą z nieodnawialnych źródeł. Dodatkowo, produkcja akumulatorów może znacząco zwiększyć całkowite emisje gazów cieplarnianych. Do przeprowadzenia obliczeń wykorzystano dane z kilkudziesięciu źródeł literaturowych oraz wyniki rzeczywistych testów autobusów o danych producentów. Analiza podkreśla również, że wyniki śladu węglowego mogą się różnić w zależności od zastosowanych źródeł danych i przyjętych założeń.

 

Krzysztof Bodzek, Arkadiusz Domoracki, Przemysław Papiernik, Jesica Ponichtera, Paweł Styra, Błażej Brudny, Aleksander Jaros
Rozproszony system sterowania bazujący na sterowniku Siemens S7-1200 i przemienniku częstotliwości Eaton DE1
W artykule przedstawiono koncepcję i realizację rozproszonego systemu sterowania napędami elektrycznymi z wykorzystaniem sterowników Siemens S7-1200 oraz przemienników częstotliwości Eaton DE1. System został zaprojektowany zgodnie z ideą Przemysłu 4.0 jako modułowa i skalowalna architektura, umożliwiająca autonomiczne sterowanie lokalnymi gniazdami technologicznymi oraz ich integrację w sieć z nadrzędnym sterowaniem i wizualizacją HMI. Kluczowym elementem było opracowanie uniwersalnej biblioteki komunikacyjnej DE1_MODBUS_RTU wykorzystującej protokół Modbus RTU do sterowania i diagnostyki falownika. System został przetestowany w warunkach laboratoryjnych z uwzględnieniem synchronizacji napędów, odporności na błędy oraz możliwości diagnostyki i wizualizacji parametrów pracy. Projekt zrealizowano w ramach metodyki Project Based Learning, umożliwiając studentom zdobycie praktycznych kompetencji w zakresie programowania sterowników PLC, integracji komunikacji przemysłowej, projektowania systemów rozproszonych oraz cyfrowej diagnostyki. Przedstawione rozwiązanie znajduje zastosowanie nie tylko w automatyce przemysłowej, ale również w nowoczesnych strukturach energetycznych, wpisując się w potrzeby transformacji energetycznej i cyfryzacji infrastruktury technicznej.

 

Andrzej Jurkiewicz
Elektroprosumenckie platformy energetyczne
W artykule przedstawiono porównanie trzech wariantów realizacji osiedla mieszkaniowego pod względem nakładów inwestycyjnych, kosztów eksploatacji oraz prostego czasu zwrotu poniesionych nakładów. Analizowane warianty obejmują dwa podejścia tradycyjne (zasilanie z sieci ciepłowniczej lub kotłowni gazowych) oraz innowacyjny wariant WII-EPE, oparty na lokalnej elektrociepłowni z odnawialnymi źródłami energii, magazynem energii i systemem zarządzania energią. Mimo najwyższych nakładów inwestycyjnych (17,46 mln zł, 582 zł/m²), wariant WII-EPE wykazuje zdecydowanie najniższe koszty eksploatacji – nawet o ponad 3,2 mln zł rocznie niższe w porównaniu z wariantem WI i o 2,5 mln zł niższe względem wariantu WIII. Prosty czas zwrotu dodatkowych nakładów wynosi odpowiednio 4,26 roku (w porównaniu z WI) i 5,46 roku (w porównaniu z WIII), co wskazuje na wysoką opłacalność tego modelu przy obecnych warunkach rynkowych. Dodatkowe korzyści w postaci wyższej autokonsumpcji energii z OZE, obniżonych wskaźników EP i EK oraz możliwości generowania przychodów z elektromobilności i bilansowania energii sprawiają, że wariant EPE stanowi najbardziej efektywne i przyszłościowe rozwiązanie z perspektywy ekonomicznej, środowiskowej i społecznej.

 

Sylwester Kalisz, Marek Pronobis, Józef Sołtys
Propozycja suplementacji KSE wykorzystaniem energii z biomasy Agro
Zadaniem Krajowego Systemu Elektroenergetycznego (KSE) jest zapewnienie odpowiednio wysokich i dyspozycyjnych dostaw energii elektrycznej w warunkach odchodzenia od węgla i innych paliw kopalnych. Obecnie w Polsce nastąpił znaczący wzrost mocy wytwórczych w obszarze fotowoltaiki (PV) i farm wiatrowych (FW), dzięki czemu udział tych OZE w wytwarzaniu energii istotnie wzrósł. Jednak te OZE nie są w pełni dyspozycyjne, co powoduje, że dla bezpieczeństwa KSE potrzebna jest moc zainstalowana w źródłach o wysokiej dyspozycyjności, którymi są klasyczne elektrownie oparte na spalaniu paliw oraz jądrowe. Dopóki zdolność magazynowania energii nie osiągnie poziomu zapewniającego bezpieczeństwo KSE, to zarówno PV jak i FW muszą być wspierane przez te elektrownie. Nie ma przy tym znaczenia wielkość mocy zainstalowanej w tych OZE, skoro nie jest ona w stanie zapewnić pełnej dyspozycyjności dostaw energii w ciągu roku. Natomiast energia wytwarzana w elektrowniach na paliwa kopalne nie jest zielona – jej ślad węglowy jest nieakceptowalny. Dopóki nie pojawią się w Polsce elektrownie jądrowe, jedynym źródłem odnawialnym spełniającym kryterium pełnej dyspozycyjności są elektrownie na biomasę. Przy czym nie powinna to być biomasa leśna, ponieważ jej szersze wykorzystanie obniża zdolność absorbcji CO2 przez lasy. Pozostaje więc biomasa Agro specjalnie produkowana na cele energetyczne, również na gruntach o małej bonitacji. W artykule przeanalizowano możliwość suplementacji polskiego KSE wykorzystaniem energii z biomasy Agro wskazując, że nadmierny rozwój PV i FW nie tylko generuje duże koszty, ale doprowadzi do zapaści w dostawach energii w okresie przed uruchomieniem źródeł jądrowych. Alternatywą jest konieczność dalszego spalania paliw kopalnych w elektrowniach, co trudno zaakceptować zarówno ze względów ekologicznych, jak i ekonomicznych.

 

Józef Chmiel
Składowe fizyczne prądu (SFP) – teoria mocy, oparta na koncepcji składowych fizycznych prądu, stan przeszły, teraźniejszy i co dalej?
W artykule przeanalizowano główne właściwości teorii mocy CPC jej pochodzenie i rozwój. Wyjaśniono dlaczego teoria ta wzbudzała kontrowersje i spróbowano odpowiedzieć na pytanie – czy nadal je wzbudza? Czy tytułowe pytanie „…co dalej?” – jest pytaniem zasadnym, czy całość zagadnień związanych z teorią mocy została wyczerpana? Dotyczy to przede wszystkim zrozumienia właściwości energetycznych obwodów elektrycznych z przebiegami niesinusoidalnymi.

 

Jerzy Piotr Bednarek
Projekt budowy Centralnego Portu Komunikacyjnego (CPK)
W artykule opisano projekt budowy Centralnego Portu Komunikacyjnego, w jakim przewidziano stosunkowo tanią i nowoczesną realizację budowy z uwzględnieniem symboliki Solidarności oraz cech klimatu w Polsce, przy zachowaniu światowych standardów i architektury na najwyższym poziomie. Przedmiotowy projekt jest obecnie jedynym kompleksowym opracowaniem CPK zgodnym z normami polskimi i międzynarodowymi. Zaprojektowane lotnisko należy do najlepszych i największych na świecie.