Analiza LCA dla określenia efektu ekologicznego wybranych rozwiązań inwestycji podmiotów społecznych

Transkrypt

1 INSTYTUT GOSPODARKI SUROWCAMI MINERALNYMI I ENERGIĄ POLSKIEJ AKADEMII NAUK Pracownia Badań Strategicznych Analiza LCA dla określenia efektu ekologicznego wybranych rozwiązań inwestycji podmiotów społecznych Opracowanie: Łukasz Lelek Kraków, 2015

2 Spis treści 1. Wprowadzenie Opis obiektów, poszczególnych organizacji społecznych Budynek Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Chudobczycach Budynek Przedszkola w Raniżowie Ośrodek Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Posadówku Opis proponowanych inwestycji w OZE Budynek Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Chudobczycach Budynek Przedszkola w Raniżowie Ośrodek Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Posadówku Metodologia - ocenacyklu życia LCA (Life CycleAssessment) Ogólna charakterystyka metody LCA Określenie celu, jednostki funkcjonalnej oraz granic systemu Analiza zbioru wejść i wyjść (LCI Life Cycle Inventory) Ocena wpływu cyklu życia Podsumowanie

3 1. Wprowadzenie W Polsce od kilku lat dokonuje się wiele zmian prawnych i organizacyjnych mających na celu wprowadzenie efektywnie funkcjonujących przedsiębiorstw i organizacji. Oczekuje się od nich prowadzenia działalności w sposób, który społeczeństwo uznaje za odpowiedzialny. Biorąc pod uwagę zachodzące zmiany, tendencja uwzględniania w strategii firmy i NGOs działań wynikających z założeń zrównoważonego rozwoju staję się coraz bardziej popularna. Dostrzeganie korzyści wynikających z zaangażowania pracowników w proekologiczne inicjatywy oraz ich motywacja do osiągnięcia wspólnych celów dla organizacji stają się standardem. W przypadku organizacji, których działalność wykonywana jest stacjonarnie np. przedszkola, warsztaty dla dzieci lub osób niepełnosprawnych, aktywność biurową, itp. standardowymi inicjatywami proekologicznymi są: ograniczenie zużycia energii np. poprzez używanie energooszczędnego oświetlenia; udział w lokalnych projektach na rzecz ochrony środowiska np. sadzenie drzew; zachęcanie do ograniczenia zużycia wody, zakup nowych energooszczędnych urządzeń i recykling starych, czy wykorzystanie odnawialnych źródeł energii (OZE). Oprócz środowiskowego charakteru działania te mogą bezpośrednio przełożyć się na korzyści ekonomiczne. Organicznie zużycia energii przenosi się na mniejsze opłaty wynikające z jej wykorzystania, a drukowanie dwustronne np. do oszczędności papieru. W opracowaniu uwagę poświęcono proponowanym inwestycją, dla poszczególnych budynków danej organizacji społecznej, związanym z modernizacją dotychczasowego systemu ogrzewania (przy wykorzystaniu źródeł bazujących na OZE). Następnie oceniono potencjalne korzyści środowiskowe wynikające z proponowanych rozwiązań. Ocenę przeprowadzono z wykorzystaniem metody LCA (Life CycleAssessment - Ocena Cyklu Życia), która umożliwia holistyczną analizę wpływu na środowisko produktów, procesów lub usług. Pozwala ona na identyfikacje i ocenę potencjalnych zagrożeń oraz przedstawienie ich w postaci eko-wskaźników stwarzając możliwość ich hierarchizacji, a tym samym poszukiwania rozwiązań mających zachować optymalną jakość środowiska.. Stosowanie idei cyklu życia jest rekomendowane w wielu oficjalnych dokumentach UE.W Polsce jest to stosunkowo nowa metoda, natomiast w krajach Europy zachodniej jest uznanym i zalecanym narzędziem zarządzania środowiskowego. Wykorzystywana jest do oceny wpływu pojedynczych wyrobów na środowisko, ich eko- 3

4 projektowania, a także oceny strategii środowiskowych w przedsiębiorstwach. LCA znajduje również zastosowanie w jednostkach publicznych np. administracji centralnej i lokalnej, gdzie wykorzystuje się ją do oceny grupy produktów oraz całych działów gospodarki, jak i różnych rozwiązań strategicznych w regionach (m.in. gospodarki odpadami) 1. W najnowszych dokumentach Komisji Europejskiej metodę LCA zaleca się przy analizowaniu pomiaru efektywności środowiskowej w cyklu życia produktów i organizacji Opis obiektów, poszczególnych organizacji społecznych 2.1. Budynek Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Chudobczycach 3 Ośrodek SIW Barka w Chudobczycach składa się z dwóch bliźniaczych budynków powstałym w latach siedemdziesiątych XX wieku. Oba budynki zbudowane zostały w technologii tzw wielkiej płyty. Aktualnie budynki wykorzystywane są na potrzeby mieszkaniowe. Jeden z budynków został poddany termomodernizacji, drugi nie. Powierzchnia grzewcza pojedynczego budynku wynosi ok. 900 m². Każdy z budynków jest zamieszkały przez około 60 osób. W chwili obecnej budynek posiada instalację centralnego ogrzewania z grzejnikami płytowymi wyposażonymi w proste zawory odcinające (brak termostatów). Obydwa budynki ogrzewane są z lokalnej kotłowni na paliwo stałe o mocy 200kW opalanej drewnem, w której przygotowywana jest też c.w.u. Instalacja grzewcza w obecnym kształcie wykonana była ok. roku Zużycie drewna na ogrzanie obydwu budynków oraz przygotowanie na ich potrzeby c.w.u. wg danych użytkownika budynku wynosi ok. 800 m³/rok. Budynek podłączony jest do sieci elektroenergetycznej należącej do ENEA. Energia elektryczna zużywana jest na potrzeby oświetlenia (świetlówki 1 Kulczycka J., Pietrzyk-Sokulska E. (red.), Ewaluacja gospodarki odpadami komunalnymi w Polsce, Wydawnictwo IGSMiE PAN, Kraków, Zalecenie Komisji z dnia 9 kwietnia 2013 r. w sprawie stosowania wspólnych metod pomiaru efektywności środowiskowej w cyklu życia produktów i organizacji oraz informowania o niej, Dziennik Urzędowy L124 Unii Europejskiej, tom 56, ISSN , Studium Wykonalności w zakresie możliwości zastosowania odnawialnych źródeł energii na potrzeby budynku Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Chudobczycach, Fundacja Planeta 4

5 energooszczędne) i zasilania sprzętu RTV oraz AGD. Sumaryczne roczne zużycie energii elektrycznej w budynkach wynosi ok 100 MWh/rok Budynek Przedszkola w Raniżowie 4 Budynek przedszkola w Raniżowie jest budynkiem murowanym, powstałym w latach pięćdziesiątych XX wieku. Aktualnie w budynku mieści się przedszkole prowadzone przez Podkarpacki Związek Byłych Pracowników PGR. Do przedszkola uczęszcza 37 dzieci, nad którymi opiekę sprawuje 4 pedagogów. Przedszkole posiada również własną kuchnię przygotowującą posiłki. Poza godzinami lekcyjnymi w budynku prowadzone są zajęcia w świetlicy. W budynku nie ma lokali mieszkalnych. Łączna powierzchnia budynku wynosi: 1057,78 m².z czego ogrzewane jest: 381,50 m². Powierzchnia piwnic: 223,84 m². Powierzchnia poddasza/strychu: 402,94 m². Ze względu na zły stan techniczny systemu grzewczego oraz brak ocieplenia ścian (co skutkuje wysokimi kosztami eksploatacyjnymi), budynek przeznaczony jest do generalnego remontu w tym zakresie. W chwili obecnej budynek nie posiada instalacji centralnego ogrzewania. Ogrzewanie pomieszczeń realizowane jest za pośrednictwem lokalnych piecyków gazowych konwektorowych w poszczególnych pomieszczeniach (ok. 15-letnich brak danych dotyczących roku produkcji), podłączonych indywidualnie do sieci gazowej oraz układów kominowych. Dodatkowo w czasie mrozów pomieszczenia dogrzewane są nagrzewnicami elektrycznymi. Ciepła woda użytkowa przygotowywana jest w termie gazowej o pojemności 75 l. Ciepła woda użytkowa wykorzystywana jest wyłącznie na potrzeby kuchni i sanitariatów. W budynku brak jest instalacji cyrkulacyjnej c.w.u. Gaz wykorzystywany jest ponadto do gotowania posiłków. Zużycie gazu w budynku wynosi ok. 332 m³/mc w sezonie grzewczym i 2147 m³/rok. Budynek podłączony jest do sieci elektroenergetycznej należącej do PGE Dystrybucja. Energia elektryczna zużywana jest na potrzeby oświetlenia (świetlówki energooszczędne) i zasilania sprzętu RTV wykorzystywanego do zajęć dydaktycznych (2 telewizory, komputer, rzutnik, magnetofon). Ponadto w kuchni znajdują się lodówka, zamrażarka i zmywarka do naczyń. W okresach zimowych, w czasie mrozów budynek dogrzewany jest również nagrzewnicami elektrycznymi. Sumaryczne roczne zużycie energii elektrycznej w budynku wynosi ok 6200 kwh. 4 Studium Wykonalności w zakresie możliwości zastosowania odnawialnych źródeł energii na potrzeby budynku Przedszkola w Raniżowie, Fundacja Planeta 5

6 2.3. Ośrodek Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Posadówku 5 Ośrodek SIW Barka w miejscowości Posadówek składa się z trzech budynków parterowych o powierzchni łącznej ok. 750 m², z czego ogrzewane jest aktualnie 350 m². Wszystkie budynki poddane zostały termomodernizacji. Aktualnie budynki wykorzystywane są na potrzeby mieszkaniowe, a w jednym z nich ma docelowo mieścić się świetlica dla dzieci i młodzieży oraz ośrodek opieki dla dzieci z autyzmem. Budynki zamieszkałe są przez przynajmniej 30 osób (w okresie zimowym znacznie więcej). W chwili obecnej budynki nie posiadają instalacji centralnego ogrzewania i są ogrzewane piecami węglowymi oraz piecykami węglowymi typu koza zlokalizowanymi w poszczególnych pomieszczeniach. Brak instalacji c.w.u. Zużycie paliwa stałego (węgiel kamienny) wynosi 8 t/rok. Budynek podłączony jest do sieci elektroenergetycznej należącej do ENEA. Energia elektryczna zużywana jest na potrzeby oświetlenia i zasilania sprzętu RTV oraz AGD. Sumaryczne roczne zużycie energii elektrycznej w budynkach wynosi ok kwh/rok. 3. Opis proponowanych inwestycji w OZE 3.1. Budynek Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Chudobczycach 6 Ze względu na niekorzystne uwarunkowania wynikające z lokalizacji, niemożliwe jest wykorzystanie energii wody do produkcji energii elektrycznej. Ze względu na stan istniejącej instalacji grzewczej niemożliwe jest wykorzystanie pomp ciepła. Ze względu na brak gazu niemożliwe jest zastosowanie gazowej kogeneracji. Dalsza analiza możliwości zastosowania ww. technologii jest więc bezprzedmiotowa. Ze względu na korzystne uwarunkowania wynikające z lokalizacji, w dalszej części niniejszego opracowania poddane zostaną analizie możliwości wykorzystania energii słonecznej do produkcji energii elektrycznej i ciepła, energii wiatru do produkcji energii elektrycznej i biomasy do produkcji ciepła. 5 Studium Wykonalności w zakresie możliwości zastosowania odnawialnych źródeł energii na potrzeby ośrodka Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Posadówku, Fundacja Planeta 6 Studium Wykonalności w zakresie możliwości zastosowania odnawialnych źródeł energii na potrzeby budynku Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Chudobczycach, Fundacja Planeta 6

7 Na potrzeby niniejszego opracowania przyjmuje się, że zapotrzebowanie na moc grzewczą budynków wyniesie docelowo (po termomodernizacji Budynku nr 2) 60 W/m². Do ogrzewania potrzebny byłby więc kocioł o mocy: 147,61 kw Przy liczbie mieszkańców wynoszącej 120 osób, dobowe zużycie ciepłej wody kształtować się będzie na poziomie 6000l. Biorąc pod uwagę, iż 1 m² kolektora słonecznego może ogrzać ok. 50l c.w.u. w zbiorniku, wymagana powierzchnia kolektorów słonecznych w instalacji wyniesie: 6000l/50l/m² = 120 m². Zgodnie ze standardem wyznaczonym przez Solar Keymark roczna wydajność kolektorów słonecznych powinna być nie mniejsza niż 525 kwh/m²/rok. Tak więc ilość wytworzonej z tego źródła energii wyniesie przynajmniej: 264 m² x 525 kwh/m²/rok = kwh/rok. Z udostępnionych przez Użytkownika budynku danych wynika, iż roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną wynosi ok. 100 MWh. Na potrzeby niniejszego opracowania przyjęto średnią wydajność elektrowni wiatrowej na tym terenie na poziomie 7,2 MWh/kW/rok. Tak więc wymagana moc nominalna elektrowni wiatrowej potrzebnej do wyprodukowania wymaganej ilości energii elektrycznej wyniesie: 100 MWh/rok/7,2 MWh/kW/rok = 13,88 kw. Moc taką uzyskać można by poprzez montaż kilku małych elektrowni wiatrowych na budynkach, dzięki czemu możliwa byłaby realizacja takiego przedsięwzięcia bez konieczności uzyskiwania pozwolenia na budowę. Faktyczną wydajność dla konkretnej lokalizacji należy przed podjęciem decyzji inwestycyjnych potwierdzić poprzez wykonanie stosownych pomiarów wiatru przez okres min. jednego roku Budynek Przedszkola w Raniżowie 7 Dla powierzchni grzewczej budynku wynoszącej ok. 380 m², na potrzeby niniejszego opracowania przyjmuje się, że zapotrzebowanie na moc grzewczą do budynku wyniesie docelowo 55 W/m² (po termomodernizacji). Do ogrzewania budynku potrzebna więc byłaby pompa ciepła o mocy ok. 21 kw. Ze względu na wymiary działki jedyną dostępną opcją jest wykonanie dolnego źródła ciepła w postaci odwiertów. Zadaniem odwiertów jest dostarczenie ciepła niskotemperaturowego w ilości wystarczającej na pokrycie różnicy pomiędzy mocą grzewczą pompy ciepła a mocą elektryczną pobieraną przez urządzenie: 7 Studium Wykonalności w zakresie możliwości zastosowania odnawialnych źródeł energii na potrzeby budynku Przedszkola w Raniżowie, Fundacja Planeta 7

8 Moc pomp ciepła: 21 kw, Moc elektryczna: 4,88 kw, Moc dostarczana z gruntu: 21 kw 4,88 kw = 16,12 kw. Do obliczeń przyjęto wartość energetyczną odwiertów na poziomie 50 W/mb. 16,12 kw = W/50W/mb = 322,4 mb Uzyskaną wartość zaokrąglono do 322 mb 4 odwierty po ok. 80 mb każdy. Z przedstawionego przez Użytkownika budynku zestawienia wynika, iż roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną wynosi ok kwh. Dla tej wartości możliwy jest dobór optymalnej wielkości instalacji fotowoltaicznej, uwzględniając szacowane roczne uzyski. Przy założeniu, że moduły fotowoltaiczne zostaną po równo rozłożone na obydwu połaciach (wschodniej i zachodniej), średnia produkcja energii z 1 kwp instalacji fotowoltaicznej wyniesie: 760,5 kwh/rok. Pmpp systemu fotowoltaicznego = 6200 kwh/rok/760,5 kwh/kwp/rok = 8,15 kwp. Zważywszy na fakt, iż moc pojedynczego modułu fotowoltaicznego wynosi 0,25 kwp, na potrzeby dalszej części niniejszego opracowania moc instalacji zaokrąglono w dół do pełnych modułów fotowoltaicznych, czyli do 8 kwp po 4 kwp na każdą połać dachu. W przypadku realizacji instalacji grzewczej na bazie pomp ciepła, konieczne będzie zwiększenie mocy systemu fotowoltaicznego, aby mógł on wyprodukować również energię potrzebną do zasilenia pomp ciepła. Z symulacji wykonanej przez program AlfaPlan wynika, że dodatkowe zapotrzebowanie na energię elektryczną wyniesie w przypadku pomp gruntowych kwh/rok. Tak więc potrzebna moc systemu fotowoltaicznego wyniesie: Pmpp systemu fotowoltaicznego = kwh/rok/760,5 kwh/kwp/rok = 26 kwp. Planowany montaż instalacji po 13 kwp na każdej z połaci dachu. Wyliczona moc instalacji kwalifikuje ją do mikroinstalacji. Niemniej jednak, aby możliwe było jej przyłączenie do sieci na uproszczonych warunkach, konieczne będzie zwiększenie mocy umownej dla budynku do 26 kwp przed rozpoczęciem realizacji projektu. 8

9 3.3. Ośrodek Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Posadówku 8 Dla powierzchni grzewczej budynków wynoszącej 750 m² na potrzeby niniejszego opracowania przyjmuje się zapotrzebowanie na moc grzewczą na poziomie 80 W/m². Do ogrzewania budynku potrzebny byłby kocioł o mocy: 78,76 kw. Ze względu na zastosowanie inteligentnego sterownika połączonego z pokojowym regulatorem temperatury, w układzie nie byłby potrzebny bufor ciepła. Kocioł wyposażony byłby w automatyczny podajnik paliwa (pelletu). Z udostępnionych przez Użytkownika budynku danych wynika, iż roczne zapotrzebowanie na energię elektryczną wynosi ok. 30 MWh.Na potrzeby niniejszego opracowania przyjęto średnią wydajność elektrowni wiatrowej na tym terenie na poziomie 7,2 MWh/kW/rok. Tak więc wymagana moc nominalna elektrowni wiatrowej potrzebnej do wyprodukowania wymaganej ilości energii elektrycznej wyniesie: 30 MWh/rok/7,2 MWh/kW/rok = 4,2 kw. Moc taką uzyskać można by poprzez montaż elektrowni wiatrowej o mocy ok 5 kw. Faktyczną wydajność dla konkretnej lokalizacji należy przed podjęciem decyzji inwestycyjnych potwierdzić poprzez wykonanie stosownych pomiarów wiatru przez okres min. jednego roku. Ponadto dla budynków dla wszystkich budynków zaproponowane zostały działania termomodernizacyjne, uwzględniające montaż warstwy izolacyjnej o grubości kolejno 12, 13, 4 cm. Przyczyni się to do znacznego ograniczenia zużycia energii finalnej (ciepła) w analizowanych budynkach. 4. Metodologia ocena cyklu życia LCA (Life Cycle Assessment) 4.1. Ogólna charakterystyka metody LCA Ocena cyklu życia według oficjalnej definicji podanej przez Komisję Europejską to proces zbierania i oceny danych wejściowych" (inputs) i wyjściowych" (outputs) wyrobu, jak i oceny potencjalnego wpływu na środowisko w całym jego cyklu życia (produkcja, użytkowanie i utylizacja). Metoda LCA została opisana przez Międzynarodowy Komitet Normalizacyjny w normach z serii ISO 1404X (Zarządzanie 8 Studium Wykonalności w zakresie możliwości zastosowania odnawialnych źródeł energii na potrzeby ośrodka Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Posadówku, Fundacja Planeta 9

10 Analiza LCA dla określenia efektu ekologicznego wybranych rozwiązań inwestycji podmiotów społecznych środowiskowe - Ocena cyklu życia), po raz pierwszy wydanych w Polsce w 2000 roku (normy: Zasady i struktura, Określenie celu i zakresu oraz analiza zbioru, Ocena wpływu cyklu życia, Interpretacja cyklu życia), a następnie uaktualnianych w latach 2006 i Obecnie obowiązujące normy to: PN-EN ISO 14040:2009 Zarządzanie środowiskowe - Ocena cyklu życia - Zasady i struktura oraz PN-EN ISO Zarządzanie środowiskowe - Ocena cyklu życia - Wymagania i wytyczne. Jednym z podstawowych zadań LCA jest badanie w całym cyklu życia wyrobu potencjalnych wpływów na środowisko (rys.1). Rysunek 1. Cykl życia produktu, procesu usługi oraz oddziaływania (bezpośrednie i pośrednie) analizowane w trakcje oceny środowiskowej. Wyrobem może być zarówno proces wytwórczy, produkt, usługa lub system. Ocena LCA ocena uwzględnia nie tylko ilość oraz jakość bezpośrednio wytwarzanych odpadów i emisji (tzw. wyjścia), ale również wpływ na środowisko aspektów pośrednich tj. zużywanych materiałów i energii (tzw. wejścia). Takie podejście powoduje, iż dokonuje się oceny nie tylko jednej dziedziny ochrony, np. powietrza, lecz również korzyści związanych z ograniczeniami energo-, materiałochłonności, począwszy od pozyskania 10

11 surowców poprzez produkcję, użytkowanie aż do utylizacji. Zgodnie z normami ISO wymaga się, aby analiza LCA prowadzona była następującymi etapami (rys. 2): 1. Określenie celu i zakresu. Na tym etapie określony zostaje cel i zakres badań, jednostka funkcjonalna oraz granice analizowanego systemu. Jednostką funkcjonalną, dostarczającą płaszczyzny odniesienia dla naszej analizy, może być wielkość fizyczna, pojedynczy produkt, grupa produktów, proces technologiczny, usługa lub cały system. 2. Analiza zbioru wejść i wyjść. Na tym etapie analizowane są zbiory wejść i wyjść (inwentaryzacja) oraz weryfikowane są dane i granice systemu. Etap ten to kompleksowa ocena analizowanego wyrobu, która powinna obejmować opis procesu technologicznego (istniejącego lub projektowanego), bilanse strumieni przepływów surowców, energii i materiałów pomocniczych oraz bilanse wytwarzanych i usuwanych (emitowanych) odpadów, a także identyfikację potencjalnych źródeł ich powstawania. 3. Ocena wpływu cyklu życia na środowisko. Na tym etapie zebrane dane przekształcane są w wskaźniki kategorii wpływu, a dla uzyskania wartości przeprowadza się zgodnie z ISO trzy obligatoryjne procedury postępowania: wybór odpowiednich kategorii wpływu, wskaźników kategorii i modeli charakteryzowania, klasyfikację (przypisanie wyników z drugiego etapu do poszczególnych kategorii wpływu), charakteryzowanie, które polega na obliczeniu wartości wskaźnika kategorii wpływu dla wyników z tablicy inwentarzowej. 11

12 Rysunek 2. Schemat etapów oceny cyklu życia LCA Źródło: PN-EN ISO 14040:2009; Zarządzanie środowiskowe - Ocena cyklu życia - Zasady i struktura, PKN, Warszawa 2009 r. W literaturze i w praktyce stosowanych jest kilka uznanych metod oceny wpływu cyklu życia. Dla warunków europejskich są to m.in. Eco-indicator 99,IMPACT 2002+, CML czy ReCiPe.W metodach tych wyniki analizy zbioru są przypisywane do poszczególnych kategorii wpływu, charakteryzowanych poprzez odpowiednie parametry (tab.1). Tabela 1. Przykładowe kategorie wpływu Kategoria wpływu Zmniejszenie abiotycznych Efekt cieplarniany zasobów Zubożenie warstwy ozonowej Zagospodarowanie terenu Zakwaszanie Tworzenie fotochemicznych utleniaczy Jednostki parametrów charakteryzowania wystarczalność zasobów w kg na rok lub m 3 na rok kg równoważnika CO2 lub gram równoważnika CO2 na jednostkę funkcjonalną kg równoważnika CFC-11 m 2 zagospodarowanego terenu kg równoważnika SO2 kg równoważnika etylenu Eutrofizacja kg równoważnika PO4 3- Ekotoksyczność kg równoważnika 1,4-dichlorobenzenu (w podziale na podkategorie, tj. woda, gleba, woda morska Źródło: Z. Kowalski, J. Kulczycka, M. Góralczyk., Ekologiczna ocena cyklu życia procesów wytwórczych (LCA), Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa,

13 Wartości kategorii wpływu są opisane w jednostkach parametrów charakteryzowania, które najczęściej wyrażone są w jednostkach ekwiwalentnych, np. dla efektu cieplarnianego kg równoważnego CO2. Wartość każdej kategorii wpływu jest określona w innej jednostce, dlatego też nie ma możliwości ich bezpośredniego porównania. Na podstawie otrzymanych wyników etapu charakteryzowania możliwe jest obliczanie wartości wskaźników kategorii wpływu (profil środowiskowy), które w dalszym postępowaniu mogą być rozpatrywane w ramach etapów opcjonalnych (rys. 3). Pierwszym z nich jest normalizacją, polegająca na przekształcaniu wskaźników charakteryzowania tak, aby możliwe było porównywanie poszczególnych kategorii wpływu. Celem tych działań jest otrzymanie wartości względnych dla poszczególnych potencjalnych wpływów (podanych w wartościach liczbowych lub niemianowanych) i ujednolicenie wskaźników w wyniku podzielenia ich przez wybraną wielkość wzorcową. Może nią być przypadająca np. całkowita emisja lub wielkość zużytych zasobów występująca na danej powierzchni, bądź całkowita emisja w przeliczeniu na powierzchnię, na osobę. Drugim opcjonalnym etapem jest grupowanie, które polega na porządkowaniu i uszeregowaniu kategorii wpływu. Ostatnim etapem jest proces ważenia, w którym wyniki normalizacji mnoży się przez odpowiednie subiektywne współczynniki ważności. Dzięki temu możliwa jest ocena potencjalnego wpływu określonych procesów lub produktów za pomocą jednego ekowskaźnika, wyrażonego w tzw. eko-punktach (Pt). Informują one o wpływie na środowisko wywieranym średnio przez jednego Europejczyka w okresie jednego roku. Oblicza się je jako iloraz całkowitej emisji w Europie przez liczbę mieszkańców. 13

14 Rysunek 2.Schemat etapów oceny potencjalnego oddziaływania na środowisko LCIA Life CycleImpactAssessement Źródło: PN-EN ISO 14040:2009;Zarządzanie środowiskowe - Ocena cyklu życia - Zasady i struktura, PKN, Warszawa 2009 r. LCA ocenia potencjalny, a nie rzeczywisty wpływ na środowisko (w LCA nie uzyska się informacji, co do wielkości specyficznego wpływu z konkretnej emisji, np. prawdopodobieństwo, iż emisja ścieków przyczynia się do zmniejszenia populacji ryb w danym odcinku rzeki), odnosząc najczęściej uzyskane wyniki do średniej europejskiej. W wielu krajach UE opracowano już odpowiednie bazy danych, tak aby możliwa była weryfikacja wpływu w warunkach krajowych. Najczęściej informacją odniesienia (strumieniem normalizacyjnym) jest oddziaływanie na środowisko w ramach poszczególnych problemów środowiskowych (kategorii wpływu lub szkody) przypadające na mieszkańca danego regionu. Określanie strumieni normalizacyjnych jest zazwyczaj jedną z głównych i pierwszych inicjatyw podejmowanych w ramach zorganizowanych działań na rzecz rozwoju LCA w danym kraju. W Polsce metoda LCA zaczyna być stosowana w praktyce przedsiębiorstw, a można spodziewać się, iż dalsze rozpowszechnienie wykorzystania instrumentów oceny cyklu życia, oznakowania ekologicznego i deklaracji środowiskowych doprowadzi do świadomego wyboru usług i wyrobów, zwiększając konkurencyjność firm inwestujących kapitał w technologie przyjazne środowisku. Metodologia analiza porównawcza 14

15 Dla zaproponowanych rozwiązań projektowych w analizowanych budynkach przeprowadzona została analiza CF uwzględniająca cały cykl życia (LCA Life CycleAssessment). Ocena uwzględniała dwa scenariusze tj. bazowy i po modernizacji. Na tej podstawie obliczono efekt ekologiczny wyrażony w unikniętej emisji CO 2 e Określenie celu, jednostki funkcjonalnej oraz granic systemu Celem analizy LCA jest ocena potencjalnych korzyści środowiskowych wynikających z zastosowania proponowanych rozwiązań, wyrażonych w unikniętej emisji CO 2 e (ekwiwalent). W celu określenia w sposób jednoznaczny i mierzalny zakresu analizy przyjęta została jednostka funkcjonalna stanowiącą ilościowo 1 rok zużycia energii cieplnej i elektrycznej przez poszczególne obiekty. Ocena prowadzona od tzw. kołyski aż do grobu uwzględnia zarówno bezpośrednie obciążenia środowiskowe tj. bezpośrednie emisje, wytwarzane odpady, jak i pośrednie wynikające z cyklu życia wykorzystywanych materiałów, infrastruktury i paliw. Analiza została oparta na danych opracowanych przez Fundacja Planeta oraz pozyskanych z komercyjnej bazy danych LCA Ecoinvent Analiza zbioru wejść i wyjść (LCI Life Cycle Inventory) Dla każdego z przedstawionych obiektów wykorzystano tzw. wejścia z technosfery tj. dane dotyczące wykorzystywanej energia elektryczna i ciepła. Pod każdy wariant podpięte zostały odpowiednie tabele inwentarzowe, adekwatne do produkcji danej energii oraz uwzględniające technologię wykorzystywaną w tym celu. Tabele inwentarzowe zawierają elementy pełnego cyklu życia dla danej technologii uwzględniając emisję bezpośrednie i pośrednie, wytworzone odpady, wykorzystywane materiały i infrastrukturę. Przykładową tabelę dotycząca produkcji energii cieplnej z biomasy (pellet) przedstawiono na rys. 3. Dane wykorzystane do analizy jak i rodzaj wykorzystanych procesów jednostkowych przedstawiono w tabeli 2. Wielkości przedstawione w tabeli odnoszą się do rocznego zapotrzebowania na energię elektryczna i ciepło dla poszczególnych budynków. Tabela 2.Wejścia z technosfery dla analizowanych budynków i przyjętych wariantów Wejścia do systemu Ilość Jednostka Budynek Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Chudobczycach (wariant zero) Energia elektryczna, siec niskiego napięcia 100 MWh Ciepło, drewno kominkowe mix, kocioł do100kw 8112 GJ Budynek Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Chudobczycach(wariant 15

16 modernizacji) Energia elektryczna, turbina wiatrowado 30kW 100 MWh Ciepło,pellet mix, kocioł do 200kW, 3257 GJ Ciepło, płaski kolektor słoneczny do przygotowania c.w.u. dom 486 GJ jednorodzinny, Budynek Przedszkola w Raniżowie (wariant zero) Energia elektryczna, siec niskiego napięcia 6,2 MWh Ciepło, gaz ziemny, kocioł do100kw 77,55 MJ Budynek Przedszkola w Raniżowie (wariant modernizacji) Energia elektryczna, panele fotowoltaiczne, mix technologii 19,85 MWh Ciepło, pompa ciepła, wymiennik gruntowy pionowy, woda 13,65 MWh solanka 10kW Ośrodek Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Posadówku(wariant zero) Energia elektryczna, siec niskiego napięcia 30 MWh Ciepło, węgiel kamienny kocioł do15kw 207 GJ Ośrodek Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Posadówku (wariantmodernizacji) Energia elektryczna, turbina wiatrowa do 30kW/ 30 MWh Ciepło, pellet mix, kocioł do 200kW, 155 GJ 16

17 Analiza LCA dla określenia efektu ekologicznego wybranych rozwiązań inwestycji podmiotów społecznych Rys. 3 Tabela inwentarzowa dla procesu produkcji ciepła w piecu zasilanym przez pellet 17

18 4.4. Ocena wpływu cyklu życia Analiza wykonana została w programie SimaPro8, a ocena wpływu cyklu życia dokonano metodą ILCD 2011 Midpoint+ V1.05/EU Na najbardziej skumulowanym poziome, wielkość oddziaływania na środowisko w metodzie wyrażona jest wartością ekowskaźnika i mierzona w punktach środowiskowych [Pt]. Wynik skumulowanego ekowskaźnika można rozłożyć na mniejsze elementy tzw. kategorie szkody (zdrowie ludzkie, jakość ekosystemu, zmiany klimatu, zużycie surowców mineralnych), które następnie można podzielić na tzw. kategorie wpływu: czynniki rakotwórcze, czynnikinierakotwórcze, zaburzenia oddechowe wynikające z emisji związków nieorganicznych, zaburzenia oddechowe wynikające z emisji związków organicznych, promieniowanie jonizujące, zubożenie warstwy ozonowej, ekotoksyczność środowiska wodnego, ekotoksyczność środowiska lądowego, zakwaszenie/nitryfikacja środowiska lądowego, zajmowanie terenu, zakwaszenie środowiska wodnego, eutrofizacja środowiska wodnego, globalne ocieplenie, zubożenie nieodnawialnych surowców energetycznych, zubożenie nieenergetycznych surowców mineralnych. Kategorie wpływu reprezentują obszary środowiskowe, na które wpływa ma analizowany system, proces czy technologia. Ponieważ ILCD 2011 Midpoint+ jest metodą kombinowaną, to te same kategorie szkody i wpływu można analizować na bardziej szczegółowych poziomach: normalizowania i charakteryzowania (midpointslevel). W tym ostatnim przypadku wyniki wskaźników kategorii wpływu wyrażone będą w ich własnych jednostkach np. kg CO2e 9. dla globalnego ocieplenia, kg C2H3Cl e. dla czynników rakotwórczych, kg CFC-11 e. dla zubożenia warstwy ozonowej. 9 ekwiwalent 18

19 Tka więc dla określenia śladu węglowego wykorzystane zostaną wyniki na poziomie charakteryzowania (midpointlevle) dla jednej kategorii wpływu, a mianowicie globalnego ocieplenia. Bez względu na poziom analizy zawsze obowiązuje zasada, że im wyższy dodatni wynik wskaźnika, tym większe negatywne oddziaływanie na środowisko. W przypadku analizy wariantowej to zbilansowany wynik dwóch wariantów informuje nas o efekcie ekologicznym wyrażony w unikniętej emisji CO 2 e. Wyniki analizy śladu węglowego, przeprowadzonej zgodnie z najnowszą normą ISO14067 oraz metodyką LCA (ISO 14040, ISO 14041) przedstawiono na rys. 4, 5, 6 oraz w tabeli 4. Mg CO2e 160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 Budynek Stowarzyszenia Barka w Chudobczycach - stan bazowy Budynek Stowarzyszenia Barka w Chudobczycach - stan po modernizacji (kociol biomasowy, turbiny wiatrowe) Rys. 4 Wyniki analizy wariantowej CF (Mg CO 2 e) dla Budynków Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Chudobczycach 14,0 12,0 10,0 Mg CO2e 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 Budynek Przedszkola w Ranizowie - stan bazowy Budynek Przedszkola w Ranizowie - stan po modernizacji (pompa ciepla, instalacja fotowoltaiczna) Rys. 5 Wyniki analizy wariantowej CF (Mg CO 2 e) Przedszkola w Raniżowie 19

20 70,0 60,0 50,0 40,0 Mg CO2e 30,0 20,0 10,0 0,0 Budynek Stowarzyszenia Barka w Posadówku - stan bazowy Budynek Stowarzyszenia Barka w Posadówku - stan po modernizacji (kociol na pellet, turbiny wiatrowe) Rys. 6 Wyniki analizy wariantowej CF (Mg CO 2 e) Ośrodek Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Posadówku Analizowany wariant Wynik Efek Jednostka wskaźnika ekologiczny Budynek Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty 149,2 Mg CO 2e Barka w Chudobczycach (wariant zero) 100,3 Budynek Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty 48,9 Mg CO 2e Barka w Chudobczycach(wariant modernizacji) Budynek Przedszkola w Raniżowie (wariant zero) 13,1 Mg CO 2e Budynek Przedszkola w Raniżowie (wariant 4,3 8,8 Mg CO 2e modernizacji) Ośrodek Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty 66,5 Mg CO 2e Barka w Posadówku(wariant zero) 63,1 Ośrodek Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty 3,5 Mg CO 2e Barka w Posadówku (wariant modernizacji) 5. Podsumowanie Dla zaproponowanych rozwiązań projektowych w analizowanych budynkach (organizacje społeczne) przeprowadzona została analiza CF uwzględniająca cały cykl życia (LCA Life Cycle Assessment). Ocena uwzględniała dwa scenariusze tj. bazowy i po modernizacji. Na tej podstawie obliczono efekt ekologiczny wyrażony w unikniętej emisji CO 2 e. Budynki Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Chudobczycach, obecnie posiadają instalację centralnego ogrzewania z grzejnikami płytowymi wyposażonymi w proste zawory odcinające (brak termostatów), do których ciepła woda dostarczana jest z kotłowni (o mcy 200 kw) opalanej za pomocą drewna. Energia elektryczna pochodzi z sieci elektroenergetycznej należącej do ENEA. Wariant modernizacji zakładał instalację kotła na 20

21 biomasę (pellet), montaż kolektorów słonecznych do przygotowania c.w.u. oraz elektrowni wiatrowej do produkcji energii elektrycznej. Łączne oszacowane korzyści środowiskowe dla takiej inwestycji, wynikające z analizy LCA to 100,3 Mg CO 2 e/rok. W przypadku Przedszkola w Raniżowie, pomieszczenia w budynku ogrzewane są za pośrednictwem lokalnych piecyków gazowych, konwektorowych, natomiast energia elektryczna pochodzi z sieci elektroenergetycznej należącej do PGE Dystrybucja. Wariant modernizacji, do produkcji ciepła, zakładał instalację gruntowej pompy ciepła (dolne źródła ciepła w postaci odwiertów), a w przypadku energii elektrycznej montażowi paneli fotowoltaicznej na dachu budynku. Łączne oszacowane korzyści środowiskowe dla takiej inwestycji, wynikające z analizy LCA, to 8,810 Mg CO 2 e/rok. Ośrodek Stowarzyszenia Integracyjnego Wspólnoty Barka w Posadówku, w chwili obecnej nie posiada instalacji centralnego ogrzewania, a pomieszczenia ogrzewane są piecami węglowymi oraz piecykami węglowymi typu koza. Brak jest również instalacji przygotowania c.w.u. Energia elektryczna pochodzi z sieci elektroenergetycznej należącej do ENEA. Wariant modernizacji zakładał instalację kotła na biomasę (pellet) z instalacją c.o. oraz montaż elektrowni wiatrowej do produkcji energii elektrycznej. Łączne oszacowane korzyści środowiskowe dla takiej inwestycji, wynikające z analizy LCA, to 58,41 Mg CO 2 e/rok. Różnice wynikające z efektów ekologiczny oszacowanych przez Fundację Planeta dla proponowanych rozwiązań, a przedstawionych w niniejszym opracowaniu wynikają z zastosowania różnych wskaźników dotyczących emisji CO 2. Fundacja Planeta w swoich obliczeniach zastosowała wskaźniki opublikowane przez KOBIZE, a w przypadku źródeł odnawialnych (w tym również dla biomasy) przyjmowano wskaźnik na poziomie 0. W analizie LCA, cykl życia proponowanych rozwiązań uwzględnia oprócz emisji bezpośrednich (prezentowane przez KOBIZE) również emisji pośrednie. Obejmują wszystkie czynniki wpływające na środowisko w całym cyklu życia danego produktu w tym również fazę wytworzenia danej instalacji oraz jej utylizacji. Ponadto wyniki LCA wyrażone są w ekwiwalencie CO 2, co oznacza iż oprócz emisji ditlenku węgla uwzględniają również emisje pozostałych gazów cieplarnianych do atmosfery. Należy zwrócić uwagę, iż analiz CF jest oceną obejmującą wyłącznie wskaźnik związany z pojedynczym aspektem środowiskowym, jakim jest oddziaływanie gazów cieplarnianych na tworzenie efektu globalnego ocieplenia. Analiza z wykorzystaniem metodyki LCA pozwala na bardziej szczegółowa ocenę, z uwzględnieniem kilkunastu aspektów środowiskowych. Podejście z uwzględnieniem wszystkich potencjalnych 21

22 oddziaływań na środowisko może mieć znaczenie w przypadku nowych technologii, w tym do produkcji energii z OZE. Nowoczesne rozwiązania wykorzystujące nowe materiały mogą przyczyniać się, np. na etapie ich zagospodarowania jako odpad, do wyższych szkód środowiskowych odzwierciedlających się w innych obszarach, niż globalne ocieplenie. Tak więc pełna analiza LCA dostarcza znacznie więcej informacji na temat potencjalnych korzyści jak i obciążenia środowiska umożliwiając pogląd na większe spektrum obszarów środowiskowych niż wyłącznie globalne ocieplenie. 22