Koszt energii hydraulicznej

Energia hydrauliczna jest dookoła nas: w rurach, kranach, zaworach, pompach, rzekach, chmurach, zbiornikach i oceanach, wystarczy to zobaczyć.

Do czego jest potrzebna energia hydrauliczna?

  • Do wody w kranie
  • Do centralnego ogrzewania
  • Do tankowania samochodu
  • Do produkcji prądu
  • Do życia, do przepływu krwi i innych płynów
  • itd. itd. itd.

Odpowiedź: energia hydrauliczna potrzebna jest zawsze i do wszystkiego.

Do „wyprodukowania” mocy hydraulicznej Ph potrzebnej do transportu cieczy, konieczna jest pompa i silnik (najczęściej elektryczny). Moc elektryczną pobieraną przez silnik z sieci Pel p obliczamy ze wzoru 1.

P_{el \ p} = {P_h \over \eta_p \cdot \eta_s}  (1)

Ilość energii pobieranej z sieci Eel p, potrzebną do utrzymania przepływu w układzie w czasie t, obliczamy ze wzoru 2.

E_{el \ p} = P_{el \ p} \cdot t  (2)

Koszt energii pobieranej z sieci Kel w czasie t, obliczamy ze wzoru 3.

K_{el} = E_{el \ p} \cdot C_{je \ z}  (3)

Po uwzględnieniu wzorów 1, 2 i 3 koszt zakupu energii elektrycznej do wytworzenia energii hydraulicznej określa wzór 4.

K_{el \ z} = {P_h \over \eta_p \cdot \eta_s} \cdot t \cdot C_{je \ z}  (4)

Do „wyprodukowania” mocy elektrycznej Pel o ze źródła o mocy hydraulicznej Ph, konieczna jest turbina i generator. Moc elektryczną oddawaną przez generator do sieci Pel o obliczamy ze wzoru 5.

P_{el \ o} = {P_h \cdot \eta_t \cdot \eta_g}  (5)

Ilość energii elektrycznej oddawanej do sieci Eel o, w czasie t, obliczamy ze wzoru 6.

E_{el \ o} = P_{el \ o} \cdot t  (6)

Dochód ze sprzedaży energii elektrycznej oddawanej do sieci Del obliczamy ze wzoru 7.

D_{el} = E_{el \ o} \cdot C_{je \ s}  (7)

Po uwzględnieniu wzorów 5, 6 i 7 dochód ze sprzedaży energii elektrycznej określa wzór 8.

D_{el} = P_h \cdot \eta_t \cdot \eta_g \cdot t \cdot C_{je \ s}  (8)

Ph - moc hydrauliczna
Pel p - moc elektryczna "pobierana" z sieci
Pel o - moc elektryczna "oddawana" do sieci
t - czas
Eh - energia hydrauliczna
Eel p - energia elektryczna pobrana z sieci
Eel o - energia elektryczna oddana do sieci
ηp - sprawność pompy
ηs - sprawność silnika (np. elektrycznego)
ηt - sprawność turbiny
ηg - sprawność generatora
Cje z - cena energii przy zakupie
Cje s - cena energii przy sprzedaży
Kel - koszt energii elektrycznej pobranej z sieci
Del - dochód ze sprzedaży energii elektrycznej oddanej do sieci

Rys.1. Porównanie kosztu zakupu i zysku ze sprzedaży energii hydraulicznej

Przykład

W układzie pompowym generowane są nieuzasadnione straty hydrauliczne o mocy 10kW. Ile można rocznie zaoszczędzić przez wyeliminowanie tych strat lub ile można „zarobić” zamieniając energię hydrauliczną z powrotem na elektryczną.

Dane
  • Ph = 10 kW
  • t = 1 godz.
  • ηp = 0,66 – sprawność pompy
  • ηs = 0,9 – sprawność silnika elektrycznego
  • ηt = 0,75 – sprawność turbiny
  • ηg = 0,9 – sprawność generatora
  • Cje z = 0,7 PLN/kWh
  • Cje s = 0,35 PLN/kWh
Obliczenia

Moc elektryczna pobierana przez silnik z sieci Pel p na podstawie wzoru 1 wynosi:

P_{el \ p} = {10 \over 0,66 \cdot 0,9} = 16,8 \ kW

Koszt zakupu energii elektrycznej w ciągu 1 godziny na podstawie wzoru 4 wynosi:

K_{el \ z} = {10 \over 0,66 \cdot 0,9} \cdot 1 \cdot 0,7 = 11,8 \ PLN

Moc elektryczna oddawana przez generator do sieci Pel o na podstawie wzoru 5 wynosi:

P_{el \ o} = {10 \cdot 0,75 \cdot 0,9} = 6,75 \ kW

Dochód ze sprzedaży energii elektrycznej na podstawie wzoru 8 wynosi:

D_{el} = 10 \cdot 0,75 \cdot 0,9 \cdot t \cdot 0,35 = 2,36 \ PLN

Relacja mocy pobieranej do mocy oddawanej wynosi:

{P_{el \ p} \over P_{el \ p}}= {16,8 \over 6,75} = 2,5

Relacja kosztów nieuzasadnionych strat w układzie do dochodów ze sprzedaży odzyskanej energii wynosi:

{K_{el} \over D_{el}}= {11,8 \over 2,36} = 5

W tabeli 1 podano szacunki poniesionych strat i potencjalnych dochodów w różnych okresach rozliczeniowych.

Tab.1. Straty i zyski odpowiadające 10 kW mocy hydraulicznej

Tab.1. Straty i zyski odpowiadające 10 kW mocy hydraulicznej

 

PAMIĘTAJ

  • Przy szacowaniu strat dolicz sprawność pompy i silnika
  • Przy szacowaniu zysków odlicz sprawność turbiny i generatora
  • Zmniejszenie strat jest 2,5 razy efektywniejsze niż odzysk energii
  • Koszty strat są 5 razy większe niż dochody z jej odzysku
  • Za nieuzasadnioną stratę w układzie o mocy 10 kW, rocznie zapłacisz ok. 100 000 zł.
  • Na źródle o mocy hydraulicznej 10 kW, rocznie możemy zarobić ok. 20 000 zł.

WARTO SPRAWDZIĆ: