zintegrowana ocena efektywno„ci pozyskiwania energii elekt

zintegrowana ocena efektywno„ci pozyskiwania energii elekt

ZINTEGROWANA OCENA EFEKTYWNOŚCI
ELEKTRYCZNEJ ZE ŹRÓDEŁ ODNAWIALNYCH
POZYSKIWANIA
ENERGII
Autor: Renata Dzik
(„Rynek Energii” – nr 2/2005)
Słowa kluczowe: energetyka, źródła odnawialne, efektywność
Streszczenie. Przedstawiono metodykę oceny efektywności pozyskiwania energii elektrycznej ze źródeł
odnawialnych. Metodyka ta polega na uwzględnianiu zintegrowanych ocen obejmujących ocenę techniczną,
ekonomiczną oraz ekologiczno-społeczną. Dalsze rozwinięcie tej metody zaprezentowane jest na przykładzie
oceny efektywności elektrowni wiatrowych.
1. WPROWADZENIE
W wysoko rozwiniętych krajach zachodnich od wielu lat prowadzone są badania empiryczne i
metodyczne oraz działania praktyczne dotyczące opracowania i wdrażania metodyk
kompleksowej oceny oddziaływania na środowisko podejmowanych przedsięwzięć
inwestycyjnych. W Stanach Zjednoczonych ustawa o narodowej polityce środowiskowej z
1970 r. wprowadziła
obowiązek
dokonywania
środowiskowej oceny wpływu
zamierzonej inwestycji (Environmen-tal Impact Assessment - EIA). Od tego czasu oceny
takie zaczęły wprowadzać także inne kraje zrzeszone w UE oraz Japonia i Kanada.
2.
METODYKA OCENY EFEKTYWNOŚCI
ELEKTRYCZNEJ ZE ŹRÓDEŁ ODNAWIALNYCH
POZYSKIWANIA
ENERGII
W krajach zachodnich wprowadzono bardzo szeroki zakres oceny oddziaływania
przedsięwzięć inwestycyjnych na środowisko. Są to oceny o charakterze inter i
multidyscyplinarnym. Uwzględnia się w tej ocenie w równym stopniu aspekty mierzalne, jak
też i niewymierne. Zmierza się do zintegrowanych ocen obejmujących ocenę społeczną,
techniczną, środowiskową czy analizę ryzyka, przy wykorzystaniu wielu metod i technik
analizy [2].
Przyjmując za cel zastosowania metody kompleksową ocenę ogólnogospodarczej,
długookresowej efektywności inwestycji w źródła odnawialne można tę metodę przedstawić
jak na rys. l.
W dalszej części artykułu zaprezentowana będzie zintegrowana ocena jednego ze źródeł
odnawialnych - elektrowni wiatrowych.
3. OCENA TECHNICZNA ELEKTROWNI WIATROWYCH
Dokonując oceny technicznej należy wyznaczyć roczną wydajność energetyczną elektrowni
wiatrowych. Jest to niezbędne do dalszej oceny ekonomicznej, gdyż na tej podstawie można
oszacować wielkość przychodów ze sprzedaży. Jest to również konieczne dla wyznaczenia
efektywności społeczno-ekologicznej, ponieważ od wielkości produkcji zależą korzyści
ekologiczne.
Roczna wydajność energetyczna elektrowni wiatrowej wyraża się następująco:
gdzie: wg - współczynnik gotowości, definiowany jako udział czasu w stanie gotowości do
pracy w całym rozpatrywanym okresie eksploatacji EW, P(V) - charakterystyka mocy
generowanej (krzywa mocy), p(V) - funkcja gęstości prawdopodobieństwa prędkości wiatru
na wysokości osi wirnika, V0 - prędkość wiatru, przy której następuje uruchomienie
elektrowni wiatrowej, Vw - prędkość wiatru, przy której następuje zatrzymanie elektrowni
wiatrowej [7].
Z porównania danych przedstawianych przez producentów z wynikami jakie otrzymano na
drodze symulacji komputerowych nasuwa się wniosek, iż dane producentów elektrowni
wiatrowych o wydajności energetycznej są zawyżone. Wynika to z faktu przyjęcia 100%
współczynnika gotowości definiowanego jako udział czasu w stanie gotowości do pracy w
całym rozpatrywanym okresie eksploatacji.
4. EKONOMICZNA OCENA EFEKTYWNOŚCI ELEKTROWNI WIATROWYCH
W literaturze przedmiotu można znaleźć wiele metod szacujących efektywność ekonomiczną.
Są to metody statyczne jak: okres zwrotu (Payback Period), księgowa stopa zwrotu
(Accounting Rate of Return) oraz metody dynamiczne: metoda wartości zaktualizowanej netto
(NPV - Net Present Value), wewnętrzna stopa zwrotu (IRR - Internal Rate of Return),
wskaźnik zyskowności (PI - Profitability Index) [4].
Miary statyczne są łatwe do zastosowania, jednak nie uwzględniają zmiany wartości
pieniądza w czasie. Służą zwłaszcza do wstępnej selekcji projektów inwestycyjnych i są
stosowane głównie na etapie studiów przedrealizacyjnych [1].
Miary dynamiczne są najbardziej precyzyjnym narzędziem oceny opłacalności przedsięwzięć,
uwzględniającym rozłożenie w czasie przewidywanych wpływów i wydatków związanych z
inwestycją [3].
Jednak metody te nie uwzględniają efektu ekologicznego, który należy uwzględniać w ocenie
efektywności inwestycji proekologicznych.
Dla tego typu inwestycji warto zastosować metodę dynamicznego kosztu jednostkowego
(DGC - dynamie generation cost). Metoda ta stała się na tyle popularna w Niemczech, że
Organizacja Współpracy Landów w zakresie Gospodarki Wodnej (LAWA), uznała ją za
standardowe narzędzie oceny ekonomicznej inwestycji. Przy czym metoda ta jest stosowana
nie tylko w odniesieniu do gospodarki wodnej i nie tylko w Niemczech [6].
Wskaźnik DGC jest łatwy do zrozumienia nawet przez osoby, które go nie znają, ponieważ
posługuje się wielkościami, z którymi każdy człowiek spotyka się na co dzień. Jest wyrażony
w złotówkach na jednostkę efektu ekologicznego. W przypadku energetyki wiatrowej, gdzie
miarą efektu ekologicznego będzie wysokość uniknionych strat z tytułu zanieczyszczenia
środowiska w wyniku produkcji „czystej" energii, wskaźnik będzie miał miano: zł/MWh.
Charakteryzuje go wzór:
gdzie: pEE - cena za jednostkę efektu ekologicznego, KIt, - koszty inwestycyjne poniesione w
danym roku, KEt - koszty eksploatacyjne poniesione w danym roku, EEt - efekt ekologiczny
w danym roku [6].
5. SPOŁECZNO-EKOLOGICZNA OCENA EFEKTYWNOŚCI ELEKTROWNI
WIATROWYCH
Oceny efektywności społeczno-ekologicznej można dokonać wyznaczając efekt ekologiczny.
Przez efekt ekologiczny należy rozumieć korzyści powstałe w środowisku w związku z
zastąpieniem energii pochodzącej z węgla energią ze źródeł odnawialnych. W procedurze
wyznaczania efektu ekologicznego przyjęto następujące założenia:
• do głównych czynników szkodliwych powstających w procesach wytwarzania energii
zaliczono: CO2, SO2, NOX; związki te emitowane do atmosfery wywierają największy wpływ
na środowisko i generują wysokie straty ekologiczne,
• efekt
ekologiczny
wykorzystania
energii odnawialnej jest odnoszony do energii z
węgla, tj. energii elektrycznej i ciepła, tym samym wymiar strat ekologicznych spowodowany
zużyciem węgla staje się podstawą wyceny efektu ekologicznego w przypadku zastąpienia
energii z węgla energią odnawialną,
• efekt ekologiczny obejmuje tę część szkód ekologicznych, które są spowodowane przez
energetykę,
• szkody ekologiczne wywołane wytwarzaniem energii z węgla utożsamia się z kosztami
zewnętrznymi obciążającymi jednostkę wytwarzanej energii wyrażonymi w zł/kWh lub zł/GJ
[8].
Z uwagi na to, że wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych związane jest również z
pewnym ujemnym oddziaływaniem na środowisko - zwłaszcza w sferze wytwarzania
urządzeń do jej wykorzystania, natomiast eksploatacja źródeł energii odnawialnej nie
powoduje emisji CO2, SO2, NOX - efekt ekologiczny powinien być skorygowany o wielkości
tych kosztów [8].
Efekt ekologiczny wykorzystania energii odnawialnej przedstawia się następująco:
gdzie: EOi - efekt ekologiczny z tytułu wykorzystania energii odnawialnej z i-tego źródła
odnawialnego, KZW - koszt zewnętrzny obciążający energię wytworzoną z węgla, KZOi koszt zewnętrzny obciążający energię wytworzoną z i-tego źródła odnawialnego [8].
Niezwykle trudną do oszacowania jest wielkość kosztu zewnętrznego, zarówno obciążającego
energię wytworzoną z węgla, jak i z i-tego źródła odnawialnego, gdyż należy tu uwzględnić
nie tylko straty wymierne ale również te niewymierne. Można tego dokonać przy pomocy
metody macierzowej (rys. 2), gdzie dobiera się odpowiednie współczynniki ważności.
Wszystkie elementy macierzy zarówno wymierne jak i niewymierne są wyrażone według jednolitej skali punktowej, a więc w aspekcie rangowym są porównywalne. Dzięki temu wartość
strat wymiernych pozwala określić wartość strat niewymiernych według następującego
wzoru:
gdzie: N - rangowe oszacowanie wszystkich strat niewymiernych, W - rangowe oszacowanie
wszystkich strat wymiernych, p - wartość strat wymiernych [5].
W publikowanych w Polsce szacunkach metoda analizy macierzowej wykorzystywana była
kilkakrotnie. Podstawowymi wycenami dokonanymi przy jej zastosowaniu są:
- ocena społeczno-ekonomiczna racjonalności funkcjonowania Celwiskozy w Kotlinie
Jeleniogórskiej, przeprowadzona w 1986 r. przez zespół pod kierownictwem T. Borysa i
Ginsberta-Geberta,
- sozoekonomiczna analiza skutków funkcjonowania Zakładów Azotowych „Kędzierzyn"
S.A. przez K. Malika,
- sozoekonomiczny rachunek opłacalności górnictwa węgla kamiennego, przeprowadzony
przez zespół pod kierunkiem F. Piontka [5].
Rys. 2. Macierz strat (lub korzyści) społeczno - ekologicznych związanych z inwestycją (np. z budową
elektrowni) [5]; Si - i-ty rodzaj strat społeczno-ekonomicznych (elementy środowiska, w którym powstają
skutki), Ki - i-ty rodzaj korzyści społeczno-ekonomicznych (elementy środowiska, w którym powstają skutki),
Dj - j-ty rodzaj oddziaływania, W - straty/korzyści wymierne, N -straty/korzyści niewymierne, Xij - ranowe
oszacowanie wielkości i-tego rodzaju strat/korzyści wymiernych spowodowanych j-tym rodzajem
oddziaływania, aij - rangowe oszacowanie ważności i-tego rodzaju strat/korzyści wymiernych spowodowanych jtym rodzajem oddziaływania, yij - rangowe oszacowanie wielkości i-tego rodzaju strat/korzyści niewymiernych
spowodowanych j-tym rodzajem oddziaływania, βij - rangowe oszacowanie ważności i-tego rodzaju
strat/korzyści niewymiernych spowodowanych j-tym rodzajem oddziaływania.
6. PODSUMOWANIE
Ocena efektywności pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych nie może polegać tylko i
wyłącznie na ocenie ekonomicznej. Inwestycje ekologiczne w znacznym stopniu finansowane
są ze środków publicznych, dlatego ocena opłacalności inwestycji tylko z punktu widzenia
pojedynczego inwestora może doprowadzić do nieprawidłowej alokacji zasobów. Zatem
rachunek ekonomiczny powinien być uzupełniony o szacowany efekt ekologiczny.
LITERATURA
[1] Gawron H.: Rachunek efektywności inwestycji. Akademia Ekonomiczna w Poznaniu,
Poznań 1993.
[2] Łojewski S.: Ekonomia środowiska. Wydawnictwo ATR, Bydgoszcz 1998.
[3]
Marcinek K.: Finansowa ocena przedsięwzięć inwestycyjnych przedsiębiorstw.
Akademia Ekonomiczna w Katowicach, Katowice 1997.
[4] Pazio W.: Analiza finansowa i ocena efektywności projektów inwestycyjnych
przedsiębiorstw. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2002.
[5] Piontek F., Piontek W.: Rachunek ekonomiczny w ochronie środowiska. Wyższa Szkoła
Ekonomii i Administracji, Bytom 2002.
[6] Rączka J.: Analiza efektywności kosztowej w oparciu o wskaźnik dynamicznego kosztu
jednostkowego. Wydawnictwo NFOŚiGW, Warszawa 2002.
[7] Snel H., Th. von Holten, Folings F.: Study on the next generation of large wind turbines.
Part 1: technical concept analysis, European Community Wind Energy Conferce, Madrid
1990.
[8] Solińska M., Soliński L: Efektywność ekonomiczna proekologicznych inwestycji
rozwojowych w energetyce odnawialnej. Wydawnictwo AGH, Kraków 2003.
[9] Szwed P.: Opłacalność budowy i eksploatacji rynkowej elektrowni wiatrowych. Rynek
Energii 2003, nr 1.
INTEGRATED ASSESSMENT OF EFFICIENCY OF ELECTRICITY LOGGING
FROM RENEWABLE SOURCES
Key words: power industry, renewable sources, efficiency
Summary. The article presents the methodology for efficiency assessment of electrical energy gained from renewable sources. The metod is based on integrated technical, economic and socio-ecological evaluation. Explication of the metod is presented for a case of efficiency estimation for a power station.
Renata Dzik, mgr, doktorantka w Instytucie Organizacji Systemów Produkcyjnych Politechniki Warszawskiej,
należy do Towarzystwa Naukowego Organizacji i Kierownictwa, e-mail: [email protected]