Emergy systémy

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá základním popisem emergy systémů a následnou aplikací této rozvíjející se teorie na využití energetických zdrojů a na výpočet efektivnosti. První část práce obsahuje základní přehled využití emergy systémů a popis základních emergy pojmů. V dalším bodě se nachází popis postupů aplikovaných při emergy výpočtech a analýza modelů využití některých energetických zdrojů, které byly k dispozici v souborech Excel dostupných online. Jedná se o modely využití obnovitelných a neobnovitelných zdrojů, jejich kombinace a využití zdrojů v ekonomickém emergy modelu. Ve třetí části práce porovnávám výrobu jednotky energie ve vybraných zemích v přepočtu na emergy jednotky. Vzhledem k nutnosti jednotných vstupních dat jsem vybrala tři státy Evropské unie (ČR, Německo a Itálii). Výpočty jsou provedeny ve dvou variantách dle charakteristiky vstupních dat. Obě varianty dále řeším na základě dat primární produkce a hrubé domácí spotřeby energetických zdrojů. Tyto hodnoty jsou přepočteny pomocí příslušných indexů na emergy jednotky (seJ/rok). Vydělením hodnoty emergy hodnotou energie je dosaženo výsledné energetické náročnosti výroby jednotky energie ve vybraných zemích vyjádřené v emergy jednotkách. Podle výstupních grafů a tabulek porovnání jednotlivých zemí jsem zjistila, že výsledek srovnání je závislý na volbě varianty, tedy zejména na definici vstupních údajů. Podrobnější analýza výsledků se nachází u jednotlivých výstupních tabulek a grafů každé varianty. Poslední část práce se zabývá využitím emergy jednotek pro výpočet efektivnosti. To zahrnuje výpočet efektivnosti různých pohonných paliv v přepočtu na emergy jednotky. Vzhledem k dostupným vstupním údajům jsem zvolila porovnání energetické efektivnosti v přepočtu na emergy jednotky pro pět různých paliv, jimiž jsou motorová nafta, benzín, bionafta, vodík a elektřina. Tento výpočet je proveden na základě spotřeby paliva porovnatelných automobilů, které tyto pohonné hmoty používají. Zjistila jsem, že z pohledu využití solárních Joulů na ujetí 100 km je nejefektivnějším palivem vodík, dále motorová nafta, elektřina a čtvrtý se umístil benzín. Nejméně efektivní je dle mého výpočtu z pohledu emergy jednotek bionafta. Na základě výstupů z této práce je možno pohlédnout na výpočty efektivnosti využití energetických zdrojů spíše z environmentálního hlediska za pomoci emergy jednotek.

This thesis deals primarily with a still developing theory of Emergy Systems and provides its basic description and usage for both energy resources utilization and calculation of effectiveness. The first part contains a general overview of Emergy Systems usage and introduces general Emergy concepts. The thesis then describes procedures used in the Emergy calculations as well as an analysis of usage models for some of the energy resources which were available in Excel online. The usage models represent both renewable and non-renewable resources, their combination and application in an economic Emergy system. This is followed by a comparison of the production of an energy unit converted to Emergy units in a few selected countries. Due to the consistency of the input data three European Union countries were selected - the Czech Republic, Germany, and Italy. The calculations were made in two different ways, each of them characterizing the selected input data. Both options were then dealt with on the basis of two data sets - primary production and gross domestic consumption of energy resources. Using respective indices those values were converted to Emergy units (seJ/year) whose shares resulted in the final amount of energy intensity needed for production of an energy unit in respective countries. It was observed, that according to the comparison of both output charts and tables for each of the countries, the result is dependent on the selected method of calculation and especially on the definition of the input data. A more detailed analysis of the results can be found in each method's output graphs and tables. The final part of this thesis discusses the Emergy's application to the calculation of effectiveness. This includes the effectiveness' calculation of different motor fuels converted to Emergy units. In regards to the available input data I selected a comparison of energy efficiency converted to Emergy units for five different fuels - diesel, gasoline, biodiesel, hydrogen, and electricity. The calculation is made on the basis of fuel consumption of comparable automobiles using the same fuels. I found out that the most efficient fuel, in terms of the usage of solar Joules per 100 km, is hydrogen, followed by diesel, electricity and then gasoline. The least effective fuel, in regards to the Emergy units, turned out to be biodiesel. Based on the thesis' outcomes it is possible to look at the effectiveness' calculation of the usage of energy resources from an environmental point of view with the help of Emergy units.