GOSPODARJENJE Z ENERGIJO

UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO Jože VORŠIČ Andrej ORGULAN GOSPODARJENJE Z ENERGIJO

Vsebina i VSEBINA VSEBINA...1 1. GOSPODARJENJE Z ENERGIJO 1 1.1 Splošno o energiji...2 1.1.1 Nakopičena energija...2 1.1.2 Prehodne oblike energije...4 1.1.3 Drugi načini delitve energije...4 1.1.3.1 Pogostnost uporabe...4 1.1.3.2 Fizikalne lastnosti...4 1.1.3.3 Obnovljivost...4 1.1.4 Moč...5 1.2 Rezerve primarnih virov energije...6 1.2.1 Kratek zgodovinski pregled...6 1.2.2 Surova nafta...9 1.2.3 Zemeljski plin...10 1.2.4 Premog...10 1.2.5 Jedrska goriva...10 1.2.6 Hidroenergija...11 1.2.7 Sončna energija...12 1.2.8 Energija vetra...12 1.2.9 Geotermalna energija...12 1.3 Raba energije...13 1.3.1 Svet...13 1.3.2 Slovenija...16 1.4 Časovni potek rabe električne energije...29 1.4.1 Krivulja obremenitve...30 1.4.2 Faktor porabe in faktor istočasnosti...35 1.5 Tarife...38 1.5.1 Pavšalna tarifa...39 1.5.2 Števčna tarifa...40 1.5.3 Kombinirana tarifa...41 1.5.4 Stopnjevana tarifa...42 1.5.5 Pasovna tarifa...42 1.5.6 Tarife s časovnimi omejitvami...43 1.5.7 Tarifa za navidezno moč (cosϕ - tarifa)...43

ii Splošna energetika - Gospodarjenje z energijo 1.6 Napoved obremenitve... 45 1.6.1 Statistika preteklosti... 45 1.6.2 Ekstrapolacija... 46 1.6.3 Anketiranje... 46 1.6.4 Ekonomski kazalci... 46 1.6.5 Primerjava z ostalimi... 46 1.6.6 Korelacijski modeli... 46 1.6.7 Primer napovedi urejenega diagrama obremenitve... 47 1.6.7.1 O izbiri metode... 47 1.6.7.2 Časovne vrste... 48 1.7 Smotrna raba energije... 54 1.7.1 Varčevanje... 54 1.7.2 Smotrna raba... 54 1.7.3 Industrija... 55 1.7.4 Ogrevanje zgradb... 55 1.7.5 Uporaba kotlov... 56 1.7.6 Vračanje in izkoriščanje odpadne toplote... 57 1.7.7 Toplotne črpalke... 57 1.7.8 Varčevanje električne energije... 58 1.7.9 Omejevanje rabe električne energije... 58

Gospodarjenje z energijo Stran 1 1. GOSPODARJENJE Z ENERGIJO Energija je lastnost, zastavljene naloge vztrajno izvrševati in uspešno zaključiti. Energija je sposobnost opraviti delo. Energije ni mogoče niti proizvesti niti uničiti: v času opravljanja dela samo spremeni svojo obliko. Pred 175 leti se je beseda energija prvič pojavila v fiziki. Spočetka ni bila zelo pomembna. Izrek pri računanju v zvezi z gibanjem teles v mehaniki ni povedal nič več kot Newtonov zakon. Šele sredi prejšnjega stoletja so fiziki postopno spoznali energijski zakon, ki z energijo kot rdečo nitjo povezuje v celoto vse dele fizike. Zakon izraža spoznanje, ki pogosto velja tudi zunaj fizike: nekaj ni mogoče dobiti iz nič. Energija telesa se zmanjša, če telo odda delo ali toploto, in poveča, če delo ali toploto prejme. Ljudje potrebujemo delo in toploto - ponavadi rečemo kar energijo - za življenje: dvigamo bremena, potujemo, talimo kovine, si svetimo, ogrevamo prostore ipd. Večino energijskih potreb krijemo s sežiganjem goriv - premoga, nafte, zemeljskega plina - ali z elektriko, ki nam jo pošiljajo elektrarne po žicah. V gorivih se je v zemeljski zgodovini nakopičila energija, ki jo dobiva Zemlja od Sonca. Sonce pa jo dobi z zlivanjem atomskih jeder vodika v jedra helija. V elektrarnah sežigajo gorivo ali izkoriščajo padec vode, za katere krožni tok skrbi Sonce. Obstaja še druga možnost, ki ni tako neposredno povezana s Soncem. Jedrske elektrarne izkoriščajo toploto, ki se sprosti pri cepitvi jeder najtežjega naravnega elementa - urana. Toda stvari so bolj zapletene. Zaloge goriva so omejene in dejavnosti, ki so povezane s pridobivanjem energije, škodujejo okolju. To velja od vsega začetka, a povzroča prve skrbi šele v zadnjem času zaradi vse večjih potreb po energiji. Če bi naraščale potrebe, kot naraščajo sedaj, bi izčrpali znane zaloge v kakih sto letih. Okolju škodujejo strupeni plini, ki nastajajo pri gorenju goriv. Ogljikov dioksid ni strupen, postaja pa nevaren preko pojava tople grede. Pri cepitvi uranovih jeder nastajajo radioaktivni izotopi. Ob nemotenem delovanju sicer ni težko poskbeti, da ne uidejo iz reaktorja, a lahko se primeri nesreča. Druga nevšečnost, ki spremlja jedrsko energijo, je odlaganje radioaktivnih odpadkov. Energijskih potreb na eni strani in zahteve po varovanju zdravega okolja na drugi strani ni mogoče uskladiti z eno samo potezo. Potrebno bo vsestransko in dolgotrajno prizadevanje, ki bo vključevalo med drugim varčevanje z energijo, preusmeritev na dejavnosti, ki potrebujejo manj energije, uporabo boljših snovi, toplotne izolacije in boljših postopkov, na primer strojev z boljšim izkoristkom, vključevanje drugih energijskih virov, n.pr. sončne svetlobe in zemeljske toplote, in v ne tako bližnji prihodnosti zlivanje lahkih jeder.

Stran 2 Splošna energetika - Gospodarjenje z energijo 1.1 Splošno o energiji Oskrba z energijo je eden izmed temeljev človekovega obstoja. To ni samo zadovoljevanje privatnih energetskih zahtev v gospodinjstvu, obrti in kmetijstvu, temveč tudi oskrbovanje industrije, prometa in javnih postrojev z energijo. V preteklosti je bilo znak blagostanja in vzrok za vojne premoženje (hrana, zakladi,...), danes je to prav gotovo energija (2. svetovna vojna, zalivska vojna), v bližnji prihodnosti bo verjetno informacija. Energijo porabljamo v glavnem kot toplotno energijo (ogrevanje, kuhanje, proizvodnja) mehansko energijo (stacionarni pogoni, pogoni v prometu, transport) kemično energijo (procesna tehnika) razsvetljavo. Tem vrstam energije pravimo koristna energija. Končna energija je energija na vstopu v objekt porabe (električna energija na električni priključni omarici stanovanjske hiše, bencin na črpalki). Največkrat energije, ki jo najdemo v naravi, ne moremo neposredno uporabljati. Praviloma moramo primarno, v naravi nakopičeno energijo (premog, energija vode), preoblikovati v neko vmesno, sekundarno obliko (električna energija na izhodnem transformatorju elektrarne; goriva, odpremljena iz rafinerije), ki jo je mogoče lažje ali bolj ekonomično uporabljati (transportirati). Z ozirom na splošno oskrbo z energijo lahko različne možnosti pretvorbe predstavimo s shemo na sliki 1.1.1. Osnovne vrste energije lahko na grobo delimo na nakopičeno energijo in na prehodne oblike energije. 1.1.1 Nakopičena energija Nakopičena energija je lahko potencialna energija kinetična in notranja energija. Potencialna energija ali energija položaja je energija, ki jo ima telo zaradi svojega višjega položaja nad okolico: W p = m g h [J] (1.1.1) kjer je: m - masa v kg g - zemeljski pospešek 9,81 m/s 2 h - višina nad okolico Kinetična energija ali energija gibajočega se telesa: 2 Wk = 1 m v [J] (1.1.2) 2 kjer je:

Splošno o energiji Stran 3 m - masa v kg v - hitrost v m/s Ta energija je enaka delu, ki ga je potrebno vložiti, da se telo z maso m giblje s hitrostjo v. Številčna vrednost je odvisna od izbire koordinatnega sistema (običajno ga izberemo z ozirom na mirujočo površino zemlje). Les Premog Uran Torij Vodne sile Veter Vro~i izvori Son~na energija Nafta Plin Lahki atomi Plima, oseka Toplota morja Primarna energija Kemi~na energija Jedrska energija Potencialna energija Kineti~na energija Energija `ar~enja Notranja kalori~na energija Mehanska energija Sekundarnaen ergija Elektri~na energija Razsvetljava Mehanska energija Toplotna energija Koristna energija Kemi~na energija Slika 1.1.1: Primarne, sekundarne in koristne oblike energije Notranja energija. Potencialna in kinetična energija se lahko nakopičita ne samo v telesu kot celoti temveč tudi v najmanjših elementarnih delcih telesa. Tako se n.pr. molekule plina ves čas premikajo. Med njimi delujejo privlačne in odbojne sile. Z gibanjem molekul se ta potencialna energija spreminja v kinetično, s trki pa spet v potencialno energijo. Vsota vseh teh energij je konstantna. Tudi med atomi in znotraj atomskega jedra delujejo sile, ki se menjajo po velikosti s spremembo načina povezovanja atomov (molekulanih vezi). Posebej velike količine energije so nakopičene v atomskih jedrih. Vse te različne oblike energij imenujemo s skupnim imenovalcem notranja energija. Splošna energetika, 1. zvezek

Stran 4 Splošna energetika - Gospodarjenje z energijo 1.1.2 Prehodne oblike energije To so: toplota mehanska in električna energija. Toplota je energija, ki prehaja s telesa z višjo temperaturo na telo z nižjo temperaturo: z dimnih plinov na prenosni medij, s prenosnega medija na zrak itd. Pri tem se znižuje notranja energija toplejšega telesa in veča notranja energija hladnejšega telesa. Mehanska energija se pojavlja kot prehodna energija pri pretvorbi na primer nakopičene potencialne energije v kinetično energijo: potencialna energija vode se pretvori v kinetično energijo vode, ki vrti turbino. Električna energija se pretvarja v generatorju, ki je na isti gredi s turbino, iz mehanske energije v trenutku, ko jo potrebujemo. Nakopičena energija lahko obstaja v določeni obliki večinoma poljubno dolgo, čas trajanja prehodnih oblik energije pa je kratek. 1.1.3 Drugi načini delitve energije Vrste energije mnogokrat delimo še po različnih drugih kriterijih: pogostnosti uporabe fizikalnih zakonitostih obnovljivosti 1.1.3.1 Pogostnost uporabe Konvencionalne: Nekonvencionalne: les, premog, nafta, plin, voda, jedrska (uran, thorij), vroči izvori. olja škriljavcev, veter, plima in oseka, toplota zemljine notranjosti, toplota morij, fuzija. 1.1.3.2 Fizikalne lastnosti Kemična energija: jedrska energija: potencialna energija: kinetična energija: notranja kalorična en.: žarčenje: les, premog, nafta, plin, olja škriljavcev cepitev (uran, thorij), zlitje (lahki atomi) vodne sile, plima in oseka veter topli izvori, morje, zemljina notranjost sončna energija 1.1.3.3 Obnovljivost obnovljivi viri: sončno sevanje, vodne sile, veter, plima in oseka, toplota morja neobnovljivi viri: fosilna goriva, jedrska goriva, toplota zemlje

Splošno o energiji Stran 5 1.1.4 Moč je definirana kot sprememba energije na enoto časa: P dw = [W] (1.1.3) dt Lahko rečemo, da ustreza hitrosti pretvarjanja energije. Enote za moč in energijo so različne v različnih merskih sistemih. Od leta 1978 je dovoljena le uporaba Joula oziroma Ws, ki pripada mednarodnemu sistemu enot (SI), poznamo (in uporabljamo) pa še kpm iz Tehničnega sistema in druge. V tabelah 1.1.1 in 1.1.2 so podani medsebojni odnosi med nekaterimi enotami, ki jih največkrat uporabljamo. Tabela 1.1.1: merske enote za energijo Enota Simbol J kwh kpm kcal MeV tona ekv. premoga joule - wattsekunda J 1 2,778 10-7 0,1020 2,388 10-4 6,25 10 12 3,412 10-11 kilovatna ura kwh 3,6 10 6 1 3,671 10 5 859,8 2,25 10 19 1,228 10-4 kilopondmeter kpm 9,807 2,742 10-6 1 2,342 10-3 6,129 10 13 3,346 10-10 kilokalorija kcal 4,187 10 3 1,163 10-3 4,269 10 2 1 2,617 10 16 1.429 10-7 mega el. volt MeV 1,6 10-13 4,444 10-20 1,632 10-14 3,821 10-17 1 5,459 10-24 tona ekv. premoga t 2,931 10 10 8,142 10 3 2,989 10 9 7,00 10 6 1,832 10 23 1 Kilovatna ura ne pripada nobenemu merskemu sistemu, saj ura ni osnovna enota v nobenem merskem sistemu. Kilokalorija je večkratnik osnovne enote, ki je nekoč bila vpeljana v termodinamiki. V jedrski fiziki (in elektrotehniki) pogosto uporabljamo še ev ali njegov mnogokratnik MeV (1 ev je energija, ki je potrebna, da premaknemo osnovni naboj 1,6 10-19 As med točkama z napetostno razliko 1V). Tabela 1.1.2: merske enote za moč Enota Simbol W kw kpm/s KS kcal/h watt W 1 0.001 0,102 1.3596 10-3 0.8598 kilowatt kw 1000 1 102 1,3596 859,8 kilopondmeter na sek. kpm/s 9,807 9,807 10-3 1 1,333 10-2 8,432 konjska moč KS 735,5 0,7355 75 1 632,4 kilokalorija na uro kcal/h 1,163 1,163 10-3 0,1186 1,581 10-3 1 Splošna energetika, 1. zvezek

Stran 6 Splošna energetika - Gospodarjenje z energijo 1.2 Rezerve primarnih virov energije 1.2.1 Kratek zgodovinski pregled Les je vsekakor najstarejša oblika energije, ki jo je človek uporabljal v prvi vrsti za pripravo hrane in ogrevanje. V prvi fazi razvoja razsvetljava ni imela velikega pomena; za prvo razsvetljavo so najverjetneje uporabili kar leseno bakljo. Asfalt je prvo fosilno gorivo. Že Sumerci so (okoli 6000 pr.n.št.) uporabljali asfalt iz nahajališča blizu Ararata. Kasneje so goriva uporabljali za proizvodnjo opeke in apna in nato za pridobivanje bakra in železa. Približno leta 3000 pr.n.št. zasledimo uporabo goriv za izdelavo glazur in emajla pri lončarskih izdelkih ter proizvodnji porcelana in stekla. Za razsvetljavo so uporabljali živalske in rastlinske maščobe. Obdobje Babilonskega cesarstva (leta 2500 do 538 pr.n.št.) je prvo zgodovinsko obdobje uporabe fosilnih goriv. Takrat so namreč v veliki meri uporabljali asfalt in surovo nafto za proizvodnjo opeke (za zgradbe, mostove in pregrade) in apna. Izkopanine iz tega obdobja vsebujejo razen apna tudi asfalt. Kolikor je znano so premog v tem obdobju (okoli 1100 pr.n.št.) uporabljali samo na Kitajskem, kjer so v tem času dosegli znaten tehnološki napredek. Za proizvodnjo kovin, papirja, sladkorja in smodnika so potrebovali gorivo, lesa pa niso imeli dovolj, zato so ga nadomestili s premogom in zemeljskim plinom. Obstajale so namreč vrtalne naprave za izkoriščanje plitkih nahajališč zemeljskega plina, ki so ga nato s pomočjo bambusovih cevi transportirali do porabnikov. V tem času so Feničani izdelali prve voščene sveče. Kljub uporabi fosilnih goriv je les ostal glavni izvor energije. Zato je bila poraba lesa zelo velika. Tako so n.pr. v Indiji popolnoma uničili gozdove in povzročili nastanek velikih puščav. V naslednjih stoletjih predstavljajo glavno gorivo živalski iztrebki, kar je povzročilo manjšo plodnost zemljišč. Podobno bi se verjetno dogajalo tudi na drugih področjih, če se ne bi pričelo upočasnjevanje, pa tudi stagnacija tehnološkega razvoja. To je bila posledica propada Babilonskega cesarstva, zmage Konfucijeve filozofije na Kitajskem in nastanka kast v Indiji. V Grčiji se je tehnološki razvoj ustavil v 4. stoletju pr.n.št. Okoli leta 500 pr.n.št. se začenja dolgo obdobje industrijske stagnacije. Vendar se je ravno takrat začel razvoj abstraktnih idej, ki doseže vrhunec v moderni znanosti. Grki so namreč položili temelje industrijskemu razvoju, do katerega bo prišlo šele 2000 let kasneje. V tem dolgem obdobju so neprestano naraščale potrebe po mehanski energiji. Rimljani so prvi izkoriščali vodno energijo (mlinsko kolo). To predstavlja, razen uporabe energije vetra za pogon ladjevja, edino mehansko energijo, ki jo v tem obdobju niso pridobili s pomočjo človeških ali živalskih mišic. Mehansko energijo so potrebovali za gradnjo hiš, obdelavo polj, za prevoz in obrt. Sužnji in živali so bili takrat edino sredstvo za zadovoljitev teh potreb. O številu prebivalcev v antičnih državah sicer ni podatkov, vendar je zanesljivo, da je bilo več sužnjev kakor svobodnih ljudi. Glavni plen v vojnah so bili takrat sužnji. Na področju bližnjega vzhoda so Perzijci po letu 500 pr.n.št. opustili uporabo asfalta in apna ter začeli uporabljati nežgano opeko. Okoli leta 1000 so Arabci že izkoriščali vodno energijo in vetrnice, toda niso uporabljali fosilnih goriv čeprav so na tem področju že prej obstajala nahajališča surove nafte in asfalta. Maji v Srednji Ameriki niso poznali kovin. Les je bil osnovni material in energetski vir. Toda, ko so izkoristili svoje gozdove je propadlo tudi njihovo cesarstvo.

Rezerve primarnih virov energije Stran 7 V Veliki Britaniji so uporabljali premog že pred prihodom Rimljanov. Zanimivo je, da so indijanska plemena v današnji Arizoni uporabljala premog že dvesto let pred prihodom Kolumba. V Veliki Britaniji in Evropi je bila uporaba premoga zaradi neznanja in predsodkov precej omejena. Kralj Edvard I (1306) je pod pretnjo smrtne kazni prepovedal ogrevanje s premogom z razlago, da so plini, ki nastajajo ob izgorevanju strupeni. Eno takšno smrtno kazen so tudi izvršili. Smrtno kazen so kasneje ukinili, toda predsodki so ostali. Prepoved kurjenja s premogom je ponekod ostala do 17. stoletja, priporočali so pa kurjenje z lesom. V Franciji so kaznovali kovače, ki so brez posebnega dovoljenja uporabljali premog. Tehnologija je napredovala kljub temu. Leta 1587, ko so obglavili Marijo Stewart, so prvič uporabili koks za ogrevanje stanovanj, leta 1620 pa so izdali britanski patent št. 15 za postopek koksiranja premoga. Čeprav je več stoletij stagnirala, je začela uporaba goriv v tem obdobju naraščati. To ni bila samo posledica uporabe za kuhanje in ogrevanje, temveč tudi za proizvodnjo železa. Ta porast je zahteval nadomestilo lesa s premogom. Menjava energentov je bila na področjih z malim številom prebivalcev (Amerika) in na področjih brez industrije (večji del Evrope in Azija) skoraj neopazna. V Angliji in delu Francije so z odkritjem koksa, ki je nadomestil oglje, preprečili opustošenje teh področij. Premog in koks so začeli množično uporabljati šele v začetku 18. stoletja. Plin, ki so ga pridobili iz premoga so prvič uporabili na Irskem leta 1691, toda preteklo je še celo stoletje, preden je takšen plin dosegel komercialno vrednost. Napredek pri izkoriščanju primarnih oblik energije so postopoma dosegali tudi na drugih področjih. Leta 1627 so odkrili izvor surove nafte v ZDA (država New York). V Italiji (Modena) so dokončali naftno vrtino l. 1640. To nahajališče so izkoriščali približno 200 let. Leta 1803 so s petrolejem iz te vrtine razsvetlili ulice v Genovi in Parmi. V Romuniji so začeli nafto pridobivati l. 1650, V Galiciji pa l. 1750. S petrolejem iz Galicije so 70 let kasneje razsvetlili ulice v Pragi. Za začetek industrijskega izkoriščanja surove nafte štejemo l. 1859, ko so usposobili prvo večjo vrtino v Pennsylvaniji (ZDA). L. 1694 so izdelali v Veliki Britaniji prvo tekoče gorivo iz oljnih skrilavcev, toda komercialna proizvodnja je stekla šele 120 let kasneje v Kanadi. Med leti 1850 in 1860 je bilo v ZDA kakšnih 50 obratov za predelavo oljnih skrilavcev, ki so jih uvažali iz Kanade. Z razvojem izkoriščanja surove nafte so te obrate opustili. Cela stoletja so za razsvetljavo uporabljali lesene baklje, vosek ter rastlinske in živalske masti. Sredi 18. st. so za razsvetljavo izdelali olje iz kitove glave. Takšno olje so uporabljali za razsvetljavo skoraj celo stoletje, dokler ga niso izrinila tekoča fosilna goriva. Plamen iz teh goriv je bil precej nestabilen in neprijetnega vonja. Večjo spremembo zasledimo l. 1784, ko je Argand prvič uporabil stekleni valj. Naslednja večja izboljšava pri plinski razsvetljavi je izum plinske mrežice l. 1886 (Auer von Welsbach). Takšo mrežico so izdelovali iz tekstila in jo impregnirali s cezijem, torijem ali magnezijem. L. 1760 Watt začne eksperimentirati s parnim strojem in l. 1790 uspe izdelati tehnično uporaben parni stroj, kar omogoči pretvorbo energije goriva v mehansko energijo. Ta dogodek je eden od mejnikov v zgodovini in predstavlja začetek industrijske revolucije. Ta izum namreč omogoča pretvorbo mehanske energije neodvisno od pojava primarne energije (energija vode) ter njene jakosti (vodni pretoki, hitrost vetra). Razširitev uporabe parnega stroja je zahtevala povečano pridobivanje premoga, kar je spet omogočil prav parni stroj. Zanimivo je, da so za pogon prvih parnih strojev uporabljali les in oglje, uporabljali pa so jih v rudnikih premoga. Prvo parno lokomotivo so izdelali l. 1803 in so jo uporabljali za prevoz premoga. Potrošnja premoga je skokovito naraščala. L. 1820 so v ZDA izkopali 300 ton premoga, 20 let kasneje pa več kot milijon ton. Splošna energetika, 1. zvezek

Stran 8 Splošna energetika - Gospodarjenje z energijo Iz premoga so pridobivali tudi plin. L. 1812 je bila mreža plinske napeljave v Londonu dolga okoli 200 km, v glavnem za potrebe razsvetljave. V Londonu so iz premoga pridobili dnevno okoli 10.000 m 3 plina, kar je zadostovalo za 75.000 plinskih svetilk. V novejšem obdobju so zemeljski plin prvič uporabili v Fredoniji (država New York, ZDA) za ogrevanje stanovanj. Poraba je bila zelo mala. V večjem obsegu so začeli izkoriščati zemeljski plin šele 1884, ko so plin po 23 km dolgem plinovodu pripeljali v Pittsburgh. Uporabljali so ga za razsvetljavo, gretje in razne toplotne procese. Parni stroj je bil dolgo edini način pretvorbe druge oblike energije v mehansko tam, kjer so to energijo potrebovali. Toda izkoriščanje te energije je bilo mogoče samo v neposredni bližini parnega stroja (jermenski prenosi, zobniki). To velja tudi za izkoriščanje vodne energije. Šele z odkritjem električne energije, ki jo je mogoče enostavno in brez velikih naprav pretvoriti v mehansko energijo (elektromotor), je bilo mogoče energijo prenašati na večje razdalje. Vendar je razvoj bil zelo dolg. Že l. 1799 je Volta iznašel elektrokemični element, l. 1834 je Jacobi konstruiral prvi uporaben elektromotor, 1866 so izdelali električni generator (Siemens, Wheatstone) in l. 1879 prvo električno žarnico z nitko iz oglja (Edison). Toda šele z odkritjem trifazne napetosti in vrtilnega magnetnega polja (Tesla, 1887) nastopi enostavna možnost pretvorbe električne energije v mehansko. L. 1895 je Tesla zgradil prvo veliko HE na slapovih Niagare. L. 1891 je zabeležen prvi prenos električne energije na večjo razdaljo (elektrotehniška razstava v Frankfurtu). Razvoj proizvodnje električne energije je bil pogojen s konstrukcijo vodnih in parnih turbin. Prva moderna vodna turbina je imela moč 45 kw (Fourneyron, 1837). Z izboljšanjem njene konstrukcije je nastala prva Francisova turbina (1847) kasneje pa še Peltonova (1878) za velike in Kaplanova turbina (1922) za male padce. Izkoriščanje kemične energije goriv v pravem pomenu je postalo mogoče šele, ko so parne turbine zamenjale parne stroje. Prvo enostopenjsko parno turbino so zgradili 1883 (Laval), prvo večstopenjsko pa 1884 (Parsons). Odkritje parnega stroja je povzročilo razvoj železniškega omrežja, jadrnice pa so zamenjali parniki. Razvoj cestnega in zračnega prometa pa se je začel šele z odkritjem motorja z notranjim izgorevanjem. Prvi patentirani motor z notranjim izgorevanjem je bil dvotaktni plinski motor (Lenoir, 1860). Prvi štiritaktni motor, kot jih poznamo danes je l. 1877 sestavil Otto. Bencinski avtomobilski motor so iznašli 1883 in prvi motor s kompresijo čistega zraka v katerega se vbrizguje gorivo l. 1897 (Diesel). Reakciski motor so prvič izdelali l. 1939. To je v bistvu specialna izvedba plinske turbine, ki se je razvijala vzporedno s parno. Kontrolirana cepitev uranovih jeder (Fermi, 1942) predstavlja začetek novega poglavja v razvoju energetike. L. 1954 so dali v pogon prvo eksperimentalno jedrsko elektrarno (Obinsk pri Moskvi). Istega leta je zaplula prva podmornica na jedrski pogon ( Nautilus ). Prva komercialna jedrska elektrarna je pričela delovati dve leti kasneje (Calder Hall, Velika Britanija). Kadar se pogovarjamo o porabi in rezervah energije naletimo na tujko resursi (resources-viri) oziroma nosilci energije (Energieträger, energy carrier). Nosilce energije lahko razdelimo grobo na fosilne in druge. Od njih je odvisno, kako bo svet bodočnosti moral uravnavati svoj razvoj, saj je proizvodnja in poraba energije bodoče družbe tesno povezana oziroma neposredno odvisna od nosilcev ali virov energije.

Rezerve primarnih virov energije Stran 9 Dele` (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1800 1900 2000 2100 Leta Legenda: Zemeljski plin Jedrska energija - cepitev Nafta Jedrska energija - zlitje Premog Son~na energija Voda, veter, les in odpadki Slika 1.2.1: Delež posameznih nosilcev energije v preteklosti in prihodnosti 1.2.2 Surova nafta Po ocenah znašajo zaloge nafte vsega sveta 212 10 12 ton. Od tega je potrjenih zalog 88 10 12 ton, dosegljivih 135 10 9 ton, trenutna poraba pa je 3 10 9 ton. Ocene zalog, potrjene zaloge in poraba po posameznih področjih so navedene v tabeli 1.2.1. Razmerja med ocenjenimi zalogami nafte, letno proizvodnjo in preostalimi zalogami se seveda naglo spreminjajo tako z leti, kakor tudi po področjih. Po ocenah strokovnjakov naj bi tako dosegljive nafte zmanjkalo v tridesetih do sedemdestih letih. Tabela 1.2.1: Poraba in zaloge nafte (v milijardah ton) Področje Poraba 1980 Potrjene zaloge Domnevne zaloge Severna Amerika 0,888 4421 24000 Srednja in južna Amerika 0,228 9787 12000 Zahodna Evropa 0,665 3133 10000 Afrika 0,064 7329 34000 Bližnji vzhod 0,091 49252 52000 Srednji in Dalj. vzhod, Avstralija 0,425 2627 12000 Vzhodna Evropa, SZ *, Kitajska 0,643 11803 64000 Antarktika - - 4000 * države na področju bivše SZ Splošna energetika, 1. zvezek

Stran 10 Splošna energetika - Gospodarjenje z energijo 1.2.3 Zemeljski plin Zaloge zemeljskega plina sestavljajo le 4,8% vse razpoložljive energije. Ob današnji porabi 0,13 10 12 ton naj bi razpoložljivih 2,6 10 9 ton (283 10 12 m 3 ) zadoščalo še za naslednjih 150 let. To je zgornja meja, saj je velik del teh rezerv le teoretičnih, torej nedostopnih. 1.2.4 Premog Po nekajletnem zatišju zaradi nizke cene nafte pridobiva premog na veljavi. Razpoložljive zaloge (10 12 ton) pomenijo pomemben energetski vir. Celotne zaloge strokovnjaki cenijo na 12 10 12 ton, hkrati pa so na konferenci za svetovno energijo leta 1977 ocenili, da je v perspektivi razpoložljivih le 6 % teh zalog. Ob trenutni letni porabi 4,7 10 9 ton bi naj te zaloge zadoščale za 200 let. Tabela 1.2.2: Svetovne zaloge premoga Področje zaloge zadošča za Evropa 192 10 9 t 160 let Severna Amerika 229 10 9 t 330 let Sovjetska zveza 151 10 9 t 330 let Azija 130 10 9 t 330 let Afrika 19 10 9 t 330 let Južna Amerika 7 10 9 t 330 let Premoga je v svetu torej še dovolj, problemi pa so z rudniki, saj so jih v dobi cenene nafte povsod opuščali kot nerentabilne. Posebni problem pomenijo pri tem tiste zaloge, ki jih ni mogoče izkoriščati po klasični poti in bo potrebno še počakati na nove tehnološke rešitve (uplinjanje, premogovodi, itd.) 1.2.5 Jedrska goriva Na svetu obratuje 419 jedrskih elektrarn z inštalirano močjo 324 160 MW, iz katerih pridobijo okoli 17% vse električne energije. Poglavitna surovina za pridobivanje jedrske energije je trenutno uran. Izkoristek, ki je razmerje med človeku koristno energijo ali delom in vloženo energijo ali delom, je tudi pri rabi jedrskih goriv zelo odvisen od uporabljene tehnologije. Danes porabi povprečni lahkovodni reaktor z močjo 1000 MW v svoji življenski dobi okoli 5000 t urana. Ob ponovni predelavi porabljenega goriva in izrabljanju neporabljenega urana, bi se ta količina lahko zmanjšala na 17 %. Po grobi oceni znašajo zaloge urana 4,45 10 6 t, kar pomeni v lahkovodnih reaktorjih skupno moč 800 GW. Novi tehnološki ravoj je zato usmerjen v oplodne reaktorje, ki naj bi imeli po predvidevanjih 60 do 1000 krat boljši izkoristek. Pogledi in delo raziskovalcev pa so že uprti tudi v gorilne reaktorje s ciklom uran - torij ter v zlitje.

Rezerve primarnih virov energije Stran 11 Tabela 1.2.3: Področje Razporeditev ocenjenih zalog urana po svetu zaloge Severna Amerika 71% Severna Amerika 71 % Evropa 10 % Oceanija 7 % Ostali svet 12 % Ostali svet 12% Oceanija 7% Evropa 10% 1.2.6 Hidroenergija Hidroenergija je edini obnovljivi vir energije, pri kateri ekonomičnost energetskih naprav za (spremembo energije vode v električno) v preteklosti ni bila vprašljiva. Prav gotovo pa je v vseh razvitih deželah opazno stagniral razvoj teh naprav, saj so v teh deželah vsi enostavno ali ceneno izrabljivi hidroenergetski potenciali že izkoriščeni. Tabela 1.2.4: Svetovni hidroenergetski potencial Izkoriščene vodne kapacitete 315.147 MW 14 10 6 GWh/a Neizkoriščene vodne kapacitete 1.912.000 MW 35 10 6 GWh/a Kot je možno razbrati iz tabele 4, je skupna možna proizvodnja iz hidroenergije 9.700.274 GWh. Nadalje lahko izračunamo, da izkoriščamo trenutno na svetu le 13,9% razpoložljivega hidroenergetskega potenciala. Ta izračun moramo jemati s precejšnjo mero previdnosti, saj vsega potenciala tehnično ni možno izkoristiti. Prav tako je stanje izkoriščenosti različno porazdeljeno. Po ocenah naj bi v Evropi izkoriščali že 60% hidropotenciala, ta odstotek pa se bo zvišal celo na 80%, ko bodo izgrajene načrtovane kapacitete. Drugod po svetu omogoča uvajanje nove tehnologije izrabo vodne energije daleč od odjema. Največji takšen hidroenergetski sistem, ki ga že gradijo in deloma obratuje, je Itaipu moči 12.600 MW. V Indoneziji gradijo na Sumatri kompleks Asakan, v Braziliji so dali leta 1988 v pogon sistem v Balbini z močjo 250 MW, v Kanadi nadaljujejo delo na dodatku objekta z močjo 1900 MW (k 5328 MW enoti LaGranda, ki je eden izmed štirih v 10282 MW kompleksu v Jamesovem zalivu). Ravno v kanadskem primeru pa je večja pozornost usmerjena na razširitev enosmerne visokonapetnostne povezave v pet-terminalski 1325 km dolg sistem napetosti ± 450 KV. Prvi svetovni sistem z več kakor dvema simultanima terminaloma bi naj bil v pogonu že septembra 1990. Podobne povezave načrtujejo v Novi Angliji, kjer bi naj 1500-2000 MW-na povezava s Kanadskim omrežjem oziroma z omenjenim enosmernim visokonapetostnim terminalom rešila probleme pomanjkanja konične moči. Nasprotje tem projektom so mini vaške elektrarne, ki jih gradi LR Kitajska na vodah svojega namakalnega sistema (potrebna je naložba le za turbine in generator). Na ta način se izkoriščenost hidroenergetskih potencialov po svetu bliža zgornji meji. Splošna energetika, 1. zvezek

Stran 12 Splošna energetika - Gospodarjenje z energijo 1.2.7 Sončna energija Gostota energije, ki jo seva sonce na Zemljo, je 1400 W/m 2 pri srednji razdalji Zemlje od Sonca in pri vpadnem kotu 90. Pri prehodu skozi atmosfero se del te energije pretvori v izgube, del pa reflektira v vesolje. Povprečna prepustnost zemeljske atmosfere je 0,34 in se spreminja z oblačnostjo, snežno odejo itd. Skupni dotok energije, ki prispe do površine je 920 W/m 2. Zaradi rotacije in ukrivljenosti se energijski tok porazdeli po vsej površini in znaša v povprečju 230 W/m 2. V primerjavi z drugimi viri energije je žarčenje sonca energetski izvor majhne gostote. To je razlog, da ga je človeštvo v preteklosti le redko uporabljalo (soline, tople grede itd.), čeprav je povprečna letna energija, ki dospe na Zemljo, 10 9 TWh, kar je 20.000 krat več, kot je letna izraba vseh energetskih virov. 1.2.8 Energija vetra Energijo vetra so v preteklosti dolgo uporabljali kot gonilno silo v pomorstvu in kot izvor energije v gospodinjstvih. Danes je uporaba vetra nepomembna, ker ima dve slabosti: malo gostoto energije in veliko spremembo jakosti. Skupna moč vetra nad kopnim delom zemeljske površine znaša 75 10 12 MW, vendar je od tega izkoristljiv le majhen del. Najstalnejši je veter nad Antarktiko vendar je proizvodnja električne energije zaradi velike razdalje prenosa do potrošniških središč povsem neekonomična. 1.2.9 Geotermalna energija Počasno razpadanje radioaktivnih elementov v zemeljski površini je izvor največjega dela notranje toplotne energije Zemlje. Celotna energija je ocenjena na 10 24 kwh. Širjenje toplote proti površini ima toplotni gradient 10 K/km do globine 100 km, dalje v notranjosti pa je ta manjši. Temperatura v središču je 4000 K, povprečna toplota, ki se s prevajanjem pojavlja dnevno na površini je 1,4 Wh/m 2. Za praktično uporabo pride danes v poštev le globina do 10 km (tehnologija izvrtin). Toplotna energija v tem pasu znaša 300 10 18 kwh, od tega približno tretjina pod kopno površino. To je 6 10 6 krat večja količina energije, kot jo trenutno potrebuje človeštvo letno. Do nedavnega je tehološki razvoj dopuščal izkoriščanje le tistega dela geotermične energije, ki je prišla na površino kot vroča voda, kot naravni izvir ali pa kot posledica vrtanja.

Raba energije Stran 13 1.3 Raba energije 1.3.1 Svet V času pred letom 1973 je energetika veljala za samo po sebi umevno gospodarsko infrastrukturo, ki po potrebah napaja gospodarstvo in njegov razvoj. Graditev velikih kompleksov težke industrije in elektroenergetskih gigantov, intenzivna motorizacija, elektrifikacija gospodinjstev in podobno so bili sinonim za gospodarski napredek ter dvig življenske ravni po vsem svetu. V Ameriki so naložbe v energetiko pomagale premagovati gospodarsko krizo v tridesetih letih in istočasno uvajati močan nadzor države nad gospodarstvom. V socialističnih državah sta gradnja težke industrije in elektrifikacija služili kot propagandno mobilizacijsko jedro za sodelovanje vsega ljudstva pri začetnih naporih za razvoj ali obnovo gospodarstev. Svečane otvoritve velikih objektov za pridobivanje ali odjem energije so bile desetletja prvovrstni propagandni dogodki za politike vseh barv in sistemov. Odnos družbe do energetike sta označevala optimizem, da je energije v naravi za vedno dovolj, ter prepričanje, da sta zadostna dobava in pretvarjanje energije v uporabne oblike zgolj ozek tehnični problem, torej kvečjemu preizkusni kamen strokovne usposobljenosti energetikov. Odjem energije v svetu je v takem vzdušju živahno in pospešeno rasel: v obdobju 1925-1973 povprečno letno 3,3%, v obdobju 1933-1973 letno 4,1%, ter v obdobju 1960-1973 kar 4,3% letno. V razvitih državah je odjem naraščal še hitreje: v EGS je v obdobju 1960-1973 odjem rasel v povprečju 5,1% letno. Vsak izpad energije ima posledice za celotno gospodarstvo. V svetu izrazito razmejenih nacionalnih gospodarstev in nezanesljivih političnih odnosov je bilo popolnoma razumljivo, da je vsaka država težila k čim manjši energetski povezanosti z drugimi, se pravi k energetski neodvisnosti. Nafta je prva premagala nacionalne okope in postala svetovno razširjeno gorivo, ker je bila dolgo časa zelo poceni. Nafta pa je leta 1973 posredno tudi povzročila, ali pa je bila vzvod za enega gospodarskih preobratov v novejši zgodovini. Čeprav svet od energetske krize dalje vse več trguje z drugimi nosilci energije (premog, zemeljski plin, elektrika) in ima vsak od teh pomembno vlogo na mednarodnem energetskem tržišču, je vpliv nafte na svetovno gospodarstvo še vedno navzoč. Ker cena nafte v precejšnji meri vpliva na cene vseh oblik energije, nam bo gibanje izvoznih cen nafte na sl. 1.3.1 z dvema izrazitima skokoma (1973-1975 in 1979-1981) in tretjim v začetku devetdesetih let v marsičem pojasnilo tudi dogajanja na celotnem energetskem prizorišču. Za naftno krizo leta 1973 je iz današnje oddaljenosti značilno, da so njeni posredni učinki bistveno globlji in daljnosežnejši kot sama energetska vsebina krize (ukrotitev nekajmesečnih motenj preskrbe kapitalističnih gospodarstev zaradi blokade dobave surove nafte iz zalivskih arabskih držav). Takih in tudi neprijetnejših motenj se je svet prej in kasneje otresal precej lagodneje, predvsem pa z manjšim občutkom ogroženosti. K obsegu reakcije so bistveno prispevale napetosti, ki jih je kopičil ekstenziven razvoj energetike s svojimi agresivnimi učinki na okolje in posredno na človekove življenske pogoje. Politični in ekonomski učinki naftne krize so v prvi fazi povzročili neposredno varčevanje z energijo, na račun gospodarske recesije in padca osebnega udobja. V kratkem času pa je tej reakciji sledila naslednja, mnogo bolj dolgoročna: prestrukturiranje rabe energije oziroma celotnega gospodarstva. Ker je bilo temeljno prestrukturiranje nujno, ni protislovno, da so ravno v tem času dobile polno moč in veljavo zahteve po čistem okolju, ki vsaj na videz energetsko stisko še poglabljajo. Splošna energetika, 1. zvezek

Stran 14 Splošna energetika - Gospodarjenje z energijo cena nafte [USD/sod] 35 30 nominalna cena cena v USD ('74) 25 20 15 10 5 0 1960 65 70 73 75 77 79 81 83 85 87 89 91 Slika 1.3.1: Gibanje cen surove nafte V manj kot desetletju se je struktura industrije v razvitih državah bistveno spremenila: zmanjšali so delež tradicionalnih energetsko intenzivnih panog (železarstvo, pridobivanje aluminija, kemijska industrija, tekstilna industrija) tako, da so jih odstopili manj razvitemu svetu in t.i. socialističnim državam. Skokovito pa so naraščale dejavnosti, ki ne zahtevajo dosti energije: storitve, računalništvo, informatika, elektronika. Vzporedno z medpanožnim prestrukturiranjem so posodabljali tudi klasično industrijo. Izrazit primer je posodobitev proizvodnje vedno manjših in varčnejših avtomobilov! Sprva navidez stihijski proces so kasneje krepko vodile vlade. Uravnavale so domače cene energije in krojile davčno politiko. K stroškom energije so postopoma prištevale vedno več stranskih stroškov energije. Davke so pretežno pobirale od velikih odjemalcev energije in jih usmerjale v razvoj mladih, energetsko varčnih gospodarskih panog. Odjem energije v razvitem zahodnem svetu po letu 1973 narašča neprimerno počasneje kot prej. Na sl. 1.3.2 so prikazane rasti družbenega proizvoda in odjema primarne energije v državah OECD in EGS v opazovanem obdobju. Pred letom 1973 je odjem primarne energije povprečno naraščal za spoznanje hitreje kot družbeni proizvod, od takrat dalje pa nekajkrat počasneje, oziroma je v krajših obdobjih celo upadal. V primerjavi s prejšnjim obdobjem lahko govorimo o skoraj ničelni rasti odjema primarne energije. Ostrino preusmeritve v energetsko varčnejši razvoj v posameznih državah lahko ocenimo na sl. 1.3.3. Krivulje za posamezno državo prikazujejo trajektorijo sprememb odjema primarne energije ob istočasnih spremembah družbenega proizvoda, od leta 1960 (začetek krivulje levo spodaj) do 1988. V nekaterih državah se je po letu 1973 ali 1981 odjem energije na prebivalca celo zmanjšal (ZDA, Danska), pri ostalih pa se je vsaj bistveno zmanjšala strmina naraščanja odjema energije z rastjo družbenega proizvoda. Oblikoval se je nov globalni pogled na energijo, ki sloni na naslednjih izhodiščih: razvoj celotne družbe in gospodarstva ni neogibno pogojen z večanjem odjema energije;

Raba energije Stran 15 energetika je del družbe oziroma gospodarstva in njene realne možnosti soodvisno vplivajo na možnosti razvoja drugih panog; problemi smotrnega odjema energije so vsaj toliko pomembni kot problemi pridobivanja (prihranjena kilovatna ura je vredna vsaj toliko kot pridobljena kilovatna ura, večinoma celo precej več); energija ima visoko ceno, kot surovina zaradi omejene količine, pa tudi zaradi zahtevnih postopkov pretvarjanja v uporabno obliko; v stroške energije morajo biti vključeni vsi neposredni in posredni, takojšnji in naknadni stroški surovine, pridobivanja, preoblikovanja v uporabno obliko, prenosa, razdeljevanja in odjema, seveda pa tudi stroški zmanjševanja škodljivih stranskih učinkov v vseh teh fazah; vsi procesi v zvezi z energijo imajo široke stranske učinke, predvsem grobo škodujejo okolju, ki je tudi omejen in vedno bolj dragocen vir za človekov obstoj, torej je postal čim skromnejši odjem energije splošno pravilo. Korenitost spremembe odnosa do energije najbolje ocenimo po tem, da je nekdaj uporabljano merilo za energetsko-gospodarski razvoj; absolutno količino letno uporabljene energije, povsem nadomestilo novo merilo; zmanjševanje specifične rabe energije, to je količine energije, uporabljene na enoto družbenega proizvoda. Gibanje specifične rabe primarne energije v nekaterih razvitih državah vidimo na sliki 1.3.4. V državah evropske dvanajsterice se je spefična raba energije v obdobju 1973 do 1988 zmanjšala za več kot 20%. Če upoštevamo, da so dogajanja v zvezi z energijo obremenjena z veliko vztrajnostjo, je tak razvoj skokovit. Skoraj gotovo bi ga v letu 1970 ne napovedal noben energetski jasnovidec. Plani razvoja dvanajsterice pa predvidevajo še nadaljnje zmanjševanje specifične rabe - za okroglih 30% v letih 1985 do 2010. Kolikšne težve z dojemanjem novih razmer so imeli napovedovalci rabe energije na samem prizorišču teh dogajanj, lahko ocenimo iz sl. 1.3.2, ki prikazuje napovedi in dejanski potek rabe v ZR Nemčiji v tem obdobju. Prikaz je ironičen do zgrešenih napovedi v preteklosti. Povsem resno pa je dejstvo, da so v ZRN ob povečanju družbenega proizvoda za 36% od leta 1973 do 1989 ohranili skoraj enako rabo energije. Če je zadnja napoved (NAP '89) manj zgrešena od prejšnjih, bodo do leta 2010 ob majhnem zmanjšanju rabe energije povečali družbeni proizvod še za 50%. Splošna energetika, 1. zvezek

Stran 16 Splošna energetika - Gospodarjenje z energijo 16 800 NAP. '74 NAP. '77 PRIMARNA ENERGIJA [1000 PJ/leto] 14 12 10 700 600 500 DRU@BENI PROIZVOD [mrd USD('85)/leto] NAP. '81 PRIMARNA ENERGIJA NAP. '84 NAP. '89 8 400 DRU@BENI PROIZVOD 6 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Slika 1.3.2: Napovedi in potek rabe energije v Nemčiji (brez vzhodnih pokrajin) Napovedi gospodarske in politične integracije v Evropi posegajo tudi na področje energetike. Mednarodne povezave elektroenergetskih sistemov, skupna vlaganja v pridobivanje nafte v Severnem morju, graditev celinskih plinovodov in daljnovodov ter tvorba skupne strategije za nastopanje na svetovnem energetskem prizorišču so namenjeni zagotavljanju večje zanesljivosti pa tudi gospodarnejši oskrbi z energijo. Avtarkija v okviru nacionalnega energetskega gospodarstva, ki je bila pred desetletji cenjena kot znak gospodarske neodvisnosti in pogoj za politično suverenost, izgublja svoj pomen. Energija postaja blago mednarodne menjave, podvrženo ekonomskim presojam. Ranljivosti za izpade dobave energije zaradi globalnih političnih zapletov se razvita gospodarstva izogibajo tako, da si zagotavljajo dobavo iz različnih virov in s primernimi zalogami kritičnih goriv, n.pr. nafte. Najnovejša dogajanja v vzhodni Evropi obetajo še eno zanimivo razsežnost energetskega tržišča. V naslednjih desetletjih lahko predvidevamo nove mednarodne energijske tokove, ko se bosta gospodarsko zbliževala evropski Vzhod in Zahod. Energija v osnovnih oblikah (nafta, plin), pa tudi pretvorjenih (električna) je najpomembnejše menjalno blago Vzhoda v trgovini z Zahodom, s katerimi bo plačeval storitve in opremo. Kljub nekaterim negotovostim sodelovanje v teh energijsko-gospodarskih tokovih je in ostane donosen posel. 1.3.2 Slovenija Slovenija je v razvoju energetike delila usodo vseh t.i. socialističnih družb. V povojnih letih je razvoj energetike prispeval k celotnemu gospodarskemu in družbenem razvoju. Ekstenzivnost je bila nekako neizogibna, v enako uglašenem svetovnem orkestru pa niti ni izstopala. neodzivnost socialistične gospodarske ureditve na ekonomske pobude je začela kazati zobe po letu 1973. Prve naftne krize kot prijatelji arabskih držav nismo občutili tako kot Zahod, saj naftne blokade nismo doživeli. Lahko dosegljivi tuji krediti so omogočali konjukturo in ugodno rast družbenega proizvoda ter nas uspavali.

Raba energije Stran 17 Ob drugi podražitvi nafte, leta 1979, ki nam je bolj prodrla v zavest kot prva, smo bili že globoko v razvojni krizi ter krizi zunanje in notranje prezadolženosti. Uspešnega programa prestrukturiranja ni bilo, pa tudi zunanji pogoji so se poslabšali: ni bilo več kapitala, vse večji je bil tudi pritisk energetsko intenzivnih panog, ki so se selile iz razvitega sveta. Dve daleč največji investiciji v zadnjem destletju sta bili v jeklarstvo in predelavo aluminija. Z izvozom na konvertibilna tržišča pa so gasile devizno žejo ravno energetsko intenzivne panoge, s katerih izdelki je bilo na videz najlaže prodreti na ta tržišča. Sprotni računi za energijo so se večali, plačevati pa jih je bilo zmeraj teže. Poskusi administrativnega omejevanja rabe energije v začetku osemdesetih let (bencinski boni, parni in neparni dnevi, redukcije električne energije) niso imeli pozitivnega materialnega učinka, ampak le negativni psihološki: strah pred energetsko stihijo. 250 10 DRU@BENI PROIZVOD PRIMARNA ENERGIJA [1000 PJ/leto] 200 150 100 8 6 4 [1000mrd USD('85)/leto] DR. PROIZVOD OECD PRIMARNA ENERGIJA 50 2 EGS (12) 0 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 Slika 1.3.3: Letna raba primarne energije in družbeni proizvod v državah EGS in OECD v obdobju 1960-1988 V vrtincih ekonomskih in socialnih problemov, ki so se kopičili, je energetika vlekla kratko. S subvencioniranjem cen in kopičnejem izgub je bila le začasno blažilo tegob drugih panog. Samo energetsko gospodarstvo, nekoč paradna panoga, se je pogrezalo v ekonomske in socialne probleme, kjer je racionalno ukrepanje postajalo vedno težje. Gibanje indikatorjev naše rabe energije v obdobju 1960-1988 je prikazano na slikah 1.3.6, 1.3.7 in 1.3.8. Primerjava s slikami 1.3.3, 1.3.4 in 1.3.5 nam pokaže, da je bil razvoj energetske intenzivnosti ravno nasproten kot v razvitih državah (in tudi v večini revnih, ki imajo morda z nami primerljive tehnične in strukturne razvojne probleme)! Splošna energetika, 1. zvezek

Stran 18 Splošna energetika - Gospodarjenje z energijo 400 Primarna energija/prebivalca [GJ/leto] 350 300 250 200 150 100 50 Avstrija Kanada 1960 EGS Italija '73 '79 ZDA '75 '82 Norve{ ka Finska OECD Nem~ija [vica Danska Japonska '88 0 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 DP/prebivalca [USD('85)/leto] Slika 1.3.4: Spremembe letne rabe primarne energije in družbenega proizvoda na prebivalca v razvitih državah v obdobju 1960-1988 spec. raba [MJ/USD('85)] 28 26 24 EGS (12) Avstrija ZRN Italija Japonska ZDA V.Britanija Norve{ ka 22 20 18 16 14 12 10 1960 65 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 Slika 1.3.5: Gibanje energetske intenzivnosti v razvitih državah v obdobju 1960-1988 Tako padanje energetske intenzivnosti v prvih letih po 1973 kot naraščanje v zadnjem desetletju sta pretežno posledica gibanja družbenega proizvoda, zelo malo pa posledica aktivnih premikov v odnosu do rabe energije. Do leta 1979 so se nadaljevali prejšnji trendi, po letu 1975 celo ugodnejši zaradi hitre rasti družbenega proizvoda, v osemdesetih letih pa smo bili v popolni razvojni blokadi. Neusmiljeni rezultat teh gibanj je dejstvo, da stroški za energijo, ki so sicer sami

Raba energije Stran 19 po sebi primerljivi s stroški v razvitem svetu, predstavljajo mnogo večji delež v našem bistveno manjšem družbenem proizvodu. primarna energija 275 Primarna energija dru` beni proizvod [ PJ/leto ] Dru` beni proizvod [ mrd USD('85)/leto ] 11 250 225 200 175 150 125 100 75 50 25 0 1960 1965 1970 1975 1980 1985 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Slika 1.3.6: Letna raba primarne energije in družbeni proizvod v Sloveniji v obdobju 1960-1988 Prim. en./preb. [ GJ/leto ] 160 140 120 100 80 '60 '88 Slovenija '75 '73 Gr~ija '60 '88 '87 '79, '83 [ panija EGS(12) Irska '73 '75 '79 '82 '88 60 Jugoslavija 40 20 0 '60 Tur. Port. 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 DP/preb. [ USD('85)/leto ] Slika 1.3.7: Spremembe letne rabe primarne energije in družbenega proizvoda na prebivalca v Sloveniji, Jugoslaviji in nekaterih drugih državah v obdobju 1960-1988 Če bi v desetletju 1978-1988 raba primarne energije v Sloveniji ne naraščala, bi prihranili v tem obdobju okoli 226 PJ primarne energije, to pomeni ekvivalent 5,4 milijona ton surove nafte. Pri povprečni ceni v tem obdobju 26 USD('85)/sod, ki velja približno tudi za ekvivaletne količine naših drugih goriv, bi bil prihranek v denarju nekaj čez milijardo USD('85) oziroma okoli 1,3 milijarde današnjih USD. V tej številki niso upoštevani stroški predelave (elektrarne, rafinerije) in transporta energije do porabnikov! Splošna energetika, 1. zvezek

Stran 20 Splošna energetika - Gospodarjenje z energijo Spec. raba [ MJ/USD('85) ] 35 30 25 20 Slovenija Jugoslavija EGS (12) [panija Tur~ija Gr~ija Portugalska Irska 15 10 1960 1965 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 leta Slika 1.3.8: Gibanje energetske intenzivnosti v Sloveniji, Jugoslaviji in nekaterih drugih državah v obdobju 1960-1988 Tabela 1.3.1: Oskrba s primarno energijo v svetu energent / leto 1985 1990 1995 2000 2005 1. trdna goriva 2028 2215 2280 2542 2831 3. surova nafta 2889 3133 3341 3633 3962 2. zemeljski plin 1419 1672 1863 2195 2620 4. jedrska energija 386 517 550 586 616 5. vodna energija 175 189 223 267 324 6. geotermalna energija 20 25 31 41 51 7. biomasa 505 542 620 718 831 skupaj 7422 8295 8908 9986 11141 Poleg tega, da porabimo v Sloveniji preveč energije, je potratna tudi struktura rabe, predvsem z relativno velikim deležem električne energije v končni energiji - 21,76% v letu 1988. Ti deleži so bili za nekatere druge države: povprečje OECD 16,9%, EGS 15,6%, Avstrija 16,7%, Belgija 13,7%, Kanada 22,5%, Danska 16,2%, Finska 21,2%, Francija 17,2%, ZRN 16%, Italija 14,9%, Japonska 20,5%, Nizozemska 11,3%, Norveška 43,8% (99% električne energije pridobijo iz HE), Španija 17%, Švedska 28% (48% elektrike iz HE), Švica 19,6%, Velika Britanija 15,3% in ZDA 15,5%. Ker v Sloveniji samo 30% električne energije pridobimo iz hidroelektrarn, je proizvodnja

Raba energije Stran 21 elektrike povezana z visokimi stroški pridobivanja in hudim onesnaževanjem okolja iz termoelektrarn. GEOTER- MALNA ENERGIJA 0% ZEMELJSKI PLIN 20% JEDRSKA ENERGIJA 6% SUROVA NAFTA 38% TRDNA GORIVA 27% VODNA ENERGIJA 2% BIOMASA 7% Slika 1.3.9: Oskrba s primarno energijo v svetu Norve{ ka Kanada [vedska Finska ZDA OECD [vica Nem~ija Danska Belgija Japonska Avstrija Francija Slovenija V. Britanija Nizozemska OECD (Evropa) EGS (12) Italija Irska [panija Gr~ija Jugoslavija Portugalska Tur~ija 279 402 270 250 328 203 200 175 150 125 100 75 [GJ/leto] 50 25 0-25 5-50 10-75 15-100 20 [1000 USD('85)], -125-150 30-175 35-200 40 [ MJ/USD('85) ] El.en./preb[GJ] prim.en./preb. [GJ] DP/preb. [1000 USD] prim.en./dp [MJ/USD] Slika 1.3.10: Primerjava kazalcev rabe energije med državami leta 1988 Splošna energetika, 1. zvezek

Stran 22 Splošna energetika - Gospodarjenje z energijo [PJ] 200 180 Jedrska energija 160 140 Teko~a goriva 120 100 80 60 Trda goriva 40 20 Vodna energija 0 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 Slika 1.3.11: Oskrba s primarno energijo po virih indeks (1980 = 100) 140 120 100 80 60 40 20 0 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 Oskrba s prim.en. GDP Elektri~na energija Slika 1.3.12: Ekonomika primarne energije in električne energije

Raba energije Stran 23 [PJ] 60 50 40 Vodna energija 30 Jedrska energija 20 10 Ostalo 0 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 Slika 1.3.13: Proizvodnja energije po virih 600 550 500 Zaloge konvencionalnih viror [EJ] 400 300 200 100 0 37 0.1 5.2 Premog Plin Uran Surova nafta Slika 1.3.14: Zaloge klasičnih virov energije Splošna energetika, 1. zvezek

Stran 24 Splošna energetika - Gospodarjenje z energijo [PJ] 12 10 8 Ostala goriva 6 4 Jedrska energija 2 Vodna energija 0 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 Slika 1.3.15: Proizvodnja električne energije po virih 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 Industrija Transport Ostalo Slika 1.3.16: Odjem električne energije po sektorjih