XII PODLASKIE FORUM GIS GIS szansą rozwoju regionu Goniądz 2015

Transkrypt

1 XII PODLASKIE FORUM GIS GIS szansą rozwoju regionu Goniądz 2015 WIELOKRYTERIALNA ANALIZA PRZYDATNOŚCI TERENÓW WOJEWÓDZTWA PODLASKIEGO DO ROZWOJU ENERGETYKI WIATROWEJ Łukasz Kolendo, Monika Kolendo, Andrzej Kobryń Katedra Geoinformacji i Gospodarki Przestrzennej Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska Politechnika Białostocka

2 PLAN PREZENTACJI [2/26] 1. Wstęp 2. Materiały i metody 3. Delimitacja obszarów predysponowanych do rozwoju energetyki wiatrowej w województwie podlaskim 4. Wielokryterialna ocena przydatności terenów województwa podlaskiego do rozwoju energetyki wiatrowej 5. Podsumowanie i wnioski

3 Moc zainstalowana z en. Wiatr [GW] 1. WSTĘP [3/26] Rys. Odnawialne źródła energii w Polsce [stan na r.] Źródło: opracowanie własne na podstawie danych z i Rys. Moc zainstalowana z en. wiatru [MW] w Polsce w latach

4 1. WSTĘP [4/26] powiat BG BM WIL PVA WOA % OZE w OZE podlaskim suwalski 0,00 0,00 113,20 0,00 0,03 113,23 40,73 Białystok 1,53 78,50 0,00 0,09 0,00 80,12 28,82 bielski 0,00 5,41 28,50 0,00 0,00 33,91 12,20 grajewski 0,00 0,63 25,30 0,10 0,00 26,03 9,36 wysokomazowiecki 2,80 0,00 5,60 0,00 0,16 8,56 3,08 białostocki 1,70 0,00 0,60 3,05 0,07 5,41 1,95 sokólski 0,00 0,00 4,10 0,00 0,00 4,10 1,47 łomżyński 0,00 0,00 2,00 0,71 0,00 2,71 0,98 kolneński 0,00 0,00 0,00 1,84 0,00 1,84 0,66 hajnowski 0,00 0,00 0,60 0,00 0,17 0,77 0,28 augustowski 0,00 0,00 0,00 0,27 0,34 0,61 0,22 Łomża 0,37 0,00 0,00 0,00 0,00 0,37 0,13 Suwałki 0,36 0,00 0,00 0,00 0,00 0,36 0,13 moniecki 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 sejneński 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 siemiatycki 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 zambrowski 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 6,76 84,54 179,90 6,05 0,76 278,02 100,00 BG biogaz; BM biomasa; WIL energia wiatru; PVA energia promieniowania słonecznego; WOA energia wód Tab. Zestawienie mocy OZE [MW] zainstalowanej w województwie podlaskim [stan na r.] Opracowanie własne na podstawie danych www. ure.gov.pl Rys. Stan wykorzystania OZE w województwie podlaskim [stan na r.] Opracowanie własne na podstawie danych z CODGiK oraz www. ure.gov.pl

5 1. WSTĘP [5/26] Szeroka ocena uwarunkowań związanych rozmieszczeniem zasobów i walorów środowiska przyrodniczego oraz kulturowego, stopniem ich przekształcenia, jak również form ich ochrony, powinna stanowić obok analizy uwarunkowań związanych z możliwościami wprowadzenia energii wytwarzanej na farmach wiatrowych do krajowej sieci elektroenergetycznej wstępny etap przygotowania strategii lokalizacji energetyki wiatrowej w Polsce. (Kistowski, 2012) Celem pracy jest przestrzenna ocena przydatności terenów województwa podlaskiego do rozwoju energetyki wiatrowej, jako rezultat analiz przestrzennych w środowisku GIS oraz wielokryterialnego wspomagania decyzji metodą AHP (ang. Analytic Hierarchy Process).

6 2. MATERIAŁY I METODY [6/26] Bez względu na to czy badania dotyczą pojedynczego obiektu czy całego ich zespołu, wybór lokalizacji ma charakter wieloczynnikowy, a oddziaływanie na człowieka i środowisko urządzeń przetwarzających energię wiatru podlega analizom interdyscyplinarnym. Etap I model decyzyjny GIS, który umożliwi wykluczenie obszarów niewłaściwych do rozwoju energetyki wiatrowej Etap II model decyzyjny AHP, którego celem jest wycena i klasyfikacja zbioru obszarów predysponowanych do rozwoju energetyki wiatrowej ETAP I + ETAP II możliwość respektowania wymagań regulacji formalnoprawnych, jak również minimalizowania kosztów ekonomicznych, technicznych, środowiskowych oraz społecznych.

7 2. MATERIAŁY I METODY [7/26] DANE PRZESTRZENNE - Baza Danych Obiektów Ogólnogeograficznych (BDOO) (.gml) źródło: CODGiK w Warszawie - Państwowy Rejestr Granic (.shp) - źródło: CODGiK w Warszawie - Mapa glebowo-rolnicza w skali 1: (.shp) źródło: WODGiK w Białymstoku - Formy Ochrony Przyrody (.shp) źródło: RDOŚ Białystok - Important Birds Area IBA (.shp) źródło: - Cyfrowy Model Wysokościowy SRTM (format geotiff) źródło: OPROGRAMOWANIE GIS

8 3. DELIMITACJA OBSZARÓW PREDYSPONOWANYCH [8/26] Techniki GIS pozwalają na włączenie kryteriów wynikających z ustaleń prawnych (tzw. kryteriów wykluczających) i przeprowadzenie oceny przestrzennej pod kątem przydatności obszarów. ALGORYTM POSTĘPOWANIA Wygenerowanie obszarów predysponowanych do posadowienia inwestycji Rys. Procedura prowadząca do wyznaczenia obszarów predysponowanych do rozwoju energetyki wiatrowej Źródło: opracowanie własne na podstawie: Wota i Woźniak, 2008

9 3. DELIMITACJA OBSZARÓW PREDYSPONOWANYCH UWARUNKOWANIA INFRASTRUKTURALNE [9/26] Ustawa z dnia 21 marca 1985 r. o drogach publicznych (Dz. U nr 14 poz. 60) Synowiec i Luc, 2013

10 3. DELIMITACJA OBSZARÓW PREDYSPONOWANYCH UWARUNKOWANIA INFRASTRUKTURALNE [10/26] Szurek i in., 2014 Ustawa z dnia 3 lipca 2002 r. Prawo lotnicze (Dz.U nr 130 poz. 1112) oraz akty wykonawcze do Ustawy

11 3. DELIMITACJA OBSZARÓW PREDYSPONOWANYCH UWARUNKOWANIA ZWIĄZANE ZE ŚRODOWISKIEM NATURALNYM [11/26] Ustawa z dnia 16 kwietnia 2004 r. o ochronie przyrody (Dz.U nr 92 poz. 880)

12 3. DELIMITACJA OBSZARÓW PREDYSPONOWANYCH UWARUNKOWANIA ZWIĄZANE ZE ŚRODOWISKIEM NATURALNYM [12/26] Ustawa z dnia 28 września 1991 r. o lasach (Dz.U nr 101 poz. 444) Ustawa z dnia 3 lutego 1995 r. o ochronie gruntów rolnych i leśnych (Dz.U nr 16 poz. 78) Michalczuk i in., 2011

13 3. DELIMITACJA OBSZARÓW PREDYSPONOWANYCH UWARUNKOWANIA SPOŁECZNO-KULTUROWE [13/26] Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska (Dz.U nr 62 poz. 627) Ustawa z dnia 27 marca 2003 r. o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym (Dz.U nr 80 poz. 717) Ustawa z dnia 23 lipca 2003 r. o ochronie zabytków i opiece nad zabytkami (Dz.U nr 162 poz. 1568) Ustawa z dnia 28 lipca 2005 r. o lecznictwie uzdrowiskowym, uzdrowiskach i obszarach ochrony uzdrowiskowej oraz gminach uzdrowiskowych (Dz.U nr 167 poz. 1399)

14 3. DELIMITACJA OBSZARÓW PREDYSPONOWANYCH UWARUNKOWANIA HYDROGEOLOGICZNE [14/26] Ustawa z dnia 18 lipca 2001 r. Prawo wodne (Dz.U nr 115 poz. 1229) Bielska i Oberski, 2014

15 3. DELIMITACJA OBSZARÓW PREDYSPONOWANYCH WYNIKI ETAP I [15/26] Uwzględnienie kryterium dostępności przestrzennej eliminacja spośród terenów predysponowanych poligonów o powierzchni mniejszej niż 1 ha (Banak, 2010; Michalczuk i in., 2011; Boczar, 2008)

16 4. WIELOKRYTERIALNA ANALIZA PRZYDATNOŚCI TERENU [16/26] Po wyznaczeniu na obszarze województwa podlaskiego obszarów wstępnie predysponowanych do funkcji rozwoju energetyki wiatrowej, dokonano oceny i klasyfikacji tych terenów z wykorzystaniem wybranej metody wielokryterialnego wspomagania decyzji. Metoda AHP pozwala na podejmowanie optymalnych decyzji w sytuacji występowania alternatywnych rozwiązań, poprzez możliwość uwzględnienia zarówno ilościowych, jak i jakościowych aspektów danego problemu. Podstawy matematyczne tej metody zostały opracowane przez wybitnego amerykańskiego matematyka Thomasa L. Saaty ego w latach 70- tych ubiegłego wieku. Znajduje ona zastosowanie w wielu dziedzinach, m. in. w podejmowaniu różnorodnych decyzji lokalizacyjnych, ocenie wielofunkcyjności obszarów, innowacyjności technologii, bezpieczeństwa, czy też rozwiązywania problemów organizacyjnych i menadżerskich. (Dietrich, 2010).

17 (B) Geomorfologia (A) warunki wiatrowe 4. WIELOKRYTERIALNA ANALIZA PRZYDATNOŚCI TERENU [17/26] ETAP 1: budowa struktury hierarchicznej (P I) cel główny analizy (P II) grupy głównych kryteriów (A-E) (P III) subkryteria (P IV) przedziały liczbowe odpowiadające skali oddziaływania poszczególnych subkryteriów P II PIII (A1) strefa wietrzności (Lorenc) PIV (A1.1) strefa I (A1.2) strefa II (A1.3) strefa II (A1.4) strefa IV (B1) spadki (B1.1) <7 (B1.2) 7-12 (B1.3) (B1.4) >15 (B2) ekspozycja (B2.1) W, NW, flat (B2.2) N, NE, S, SW ( B2.3) E, SE

18 ( C) Środowisko naturalne 4. WIELOKRYTERIALNA ANALIZA PRZYDATNOŚCI TERENU [18/26] (C1) rolnicza przestrzeń produkcyjna (C2) odległość od granicy lasu (C3) parki krajobrazowe (C4) obszary chronionego krajobrazu (C5) odległość od OSO (C6) odległość od SOO (C7) IBA (C1.1) klasy I-III (C1.2) IV (C1.3) V-VI (C1.4) nieużytki (C2.1) m (C2.2) m (C2.3) (C2.4) >3000 m m (C3.1) na obszarze (C3.2) m (C3.3) m (C3.4) >1000 m (C4.1) na obszarze (C4.2) m (C4.3) m (C4.4) >1000 m (C5.1) m (C5.2) m (C5.3) (C5.4) > 5000 m m (C6.1) m (C6.2) (C6.3) >1000 m m (C7.1) na obszarze (C7.2) (C7.3) m (C7.4) >1000 m (C8) parki narodowe, rezerwaty (C8.1) m (C8.2) m (C 8.3) >1000 m (C9) inne formy ochrony przyrody (C9.1) m (C9.2) m (C9.3) >1000 m (C10) odległośc od cieków wodnych i wód powierzchniowych (C10.1) <500 m (C10.2) m (C10.3) >1000 m

19 ( E) Infrastruktura (D) Uwarunkowania społeczne 4. WIELOKRYTERIALNA ANALIZA PRZYDATNOŚCI TERENU [19/26] (D1) odległość od zabudowy (D1.1) m (D1.2) m (D1.3) m (D1.4) > 3000 m (D2) odległość od istniejących elektrowni wiatrowych (D2.1) <1000 m (D2.2) m (D2.3) > 5000 m (E1) odległość od linii elektroenergetycznych (E1.1) m (E 1.2) m (E1.3) m (E.1.4) >10000 m (E2) odległość od dróg (E2.1) <500 m (E2.2) m (E2.3) m (E2.4) >2000 m ETAP 2: obliczenie preferencji globalnych i lokalnych każdego z elementów hierarchii Preferencje lokalne wiążą się z danym poziomem, natomiast wagi globalne oblicza się jako iloczyn preferencji czynników danego poziomu z wagami globalnymi elementów wyższego stopnia struktury problemu.

20 4. WIELOKRYTERIALNA ANALIZA PRZYDATNOŚCI TERENU [20/26] Do obliczenia preferencji lokalnych i globalnych wykorzystano skalę ocen porównań parami wg Saaty ego. ocena definicja objaśnienie 1 jednakowa ważność wpływ obu porównywanych czynników (elementów) jest taki sam 3 nieznaczna przewaga jeden z czynników jest nieznacznie ważniejszy od drugiego 5 zasadnicza przewaga zasadnicza lub wyraźna ważność jednego czynnika nad drugim 7 bardzo mocna przewaga wyraźna dominacja jednego czynnika nad drugim 9 absolutna przewaga dominacja jednego czynnika nad drugim ma charakter absolutny 2, 4, 6, 8 wartości pośrednie stosowane wtedy, gdy zachodzi potrzeba kompromisu pomiędzy dwiema sąsiednimi ocenami Źródło: opracowanie własne na podstawie: Saaty, 1990 Wszystkie oceny zapisano w macierzy kwadratowej o wymiarach n x n, gdzie n odpowiada liczbie czynników na danej płaszczyźnie. W ten sposób na poziomie drugim (P II), utworzono macierz o wymiarach 5x5, będącą wynikiem porównań parami kryteriów głównych (A-E) względem celu nadrzędnego, występującego na szczycie hierarchii problemu. W celu określenia wag globalnych i lokalnych subkryteriów z poziomu III oraz przedziałów liczbowych, odpowiadających skali oddziaływania, rozwiązano cztery macierze poziomu III (2x2, 10x10, 2x2 i 2x2) oraz 17 macierzy poziomu IV.

21 ( E) Infrastruktura (D) Uwarunkowania społeczne 4. WIELOKRYTERIALNA ANALIZA PRZYDATNOŚCI TERENU [21/26] P II PIII PIV WG WL WG WL WG WL WG WL WG WL WG (D1.1) m (D1.2) m (D1.3) m (D1.4) > 3000 m 0,1896 (D1) odległość od zabudowy 0,8000 0,1517 (D2) odległość od istniejących elektrowni wiatrowych 0,2000 0,0379 0,0524 0,0079 0,1157 0,0176 0,2586 0,0392 0,5733 0,0870 (D2.1) występowanie <1000 m (D2.2) m (D2.3) > 5000 m 0,1634 0,0062 0,2970 0,0113 0,5396 0,0205 (E1.1) m (E 1.2) m (E1.3) (E.1.4) > ,2236 (E1) odległość od linii elektroenergetycznych 0,7500 0,1677 0,4673 0,0784 0,2772 0,0465 0,1601 0,0268 0,0954 0,0160 (E2.1) <500 m (E2.2) (E2.3) m (E2.4) >2000 (E2) odległość od dróg 0,2500 0,0559 0,0688 0,0038 0,5447 0,0304 0,2286 0,0128 0,1579 0,0088 Tab. Przykład wyznaczenia preferencji globalnych i lokalnych na poszczególnych poziomach struktury hierarchicznej w Rys. obrębie Struktura grup hierarchiczna kryteriów (D) modelu Uwarunkowania wraz z preferencjami społeczne oraz globalnymi (E) Infrastruktura i lokalnymi Źródło: opracowanie własne na podstawie: Wota i Woźniak, 2008

22 4. WIELOKRYTERIALNA ANALIZA PRZYDATNOŚCI TERENU ETAP 3 budowa zestawu warstw przestrzennych odpowiadających poszczególnym kryteriom oceny (p III subkryteria) [22/26] Analizy prowadzono na rastrowym modelu danych, a pole podstawowe obliczeń przyjęto na poziomie 10 x 10 m Rys. Przykład przypisania wag globalnych w obrębie subkryterium D1 odległość od zabudowy Opracowanie własne

23 4. WIELOKRYTERIALNA ANALIZA PRZYDATNOŚCI TERENU ETAP 4 sumaryczna ocena przydatności analizowanego terenu do rozwoju energetyki wiatrowej [23/26] Rys. Klasy przydatności terenów woj. Podlaskiego do rozwoju energetyki wiatrowej Opracowanie własne

24 5. PODSUMOWANIE I WNIOSKI [24/26] Systemy Informacji Geograficznej GIS oraz metody wielokryterialnego wspomagania decyzji stanowią skuteczne narzędzie wspomagające proces decyzyjny w dziedzinie planowania przestrzennego, szczególnie tam, gdzie podejmowane decyzje są pochodną różnego rodzaju uwarunkowań (szczególnie o charakterze przestrzennym). Na podstawie I etapu prezentowanego procesu analitycznego wyselekcjonowano obszary wstępnie predysponowane do rozwoju energetyki wiatrowej (ok.30% badanego terenu). Zastosowanie metody AHP pozwoliło na ocenę terenów predysponowanych i następnie ich klasyfikację na łącznie 6 klas przydatności do rozwoju energetyki wiatrowej. Na podstawie ostatecznych wyników można stwierdzić, iż największe powierzchnie terenów najbardziej przydatnych do posadowienia badanej funkcji (klasa I i II) występują na terenach powiatów suwalskiego i kolneńskiego. Dalsze kierunki badań powinny obejmować analizy prowadzone w większej skali (np. obszar pojedynczej gminy), jak również przy zastosowaniu baz danych o większej szczegółowości i rozdzielczości.

25 LITERATURA [25/26] Synowiec W., Luc M Wielokryterialna ocena przydatności terenu do rozwoju energetyki wiatrowej na przykładzie gminy Rymanów. Przegląd Geograficzny 83 (3), s Banak M. J Lokalizacja elektrowni wiatrowych uwarunkowania środowiskowe i prawne. Człowiek i Środowisko 34(3-4), s Ocena ryzyka środowiskowego przy realizacji inwestycji w energetyce wiatrowej. Polska Izba Gospodarcza Energii Odnawialnej. Boczar T Energetyka wiatrowa aktualne możliwości wykorzystania. Wydawnictwo Pomiary Automatyka Kontrola, Warszawa. Dietrich A Zastosowanie metody hierarchii analitycznej (AHP) do ceny poziomu bezpieczeństwa technicznego gazociągów, Nafta-Gaz nr 12, s Wota A., Woźniak A Metodyka wyboru lokalizacji składowisk odpadów komunalnych. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich nr 8, s Szurek M., Blachowski J., Nowacka A GIS-based method for wind farm location multicriteria analysis. Mining Science, vol. 21, s Kistowski M Propozycja metodyczna oceny środowiskowych uwarunkowań lokalizacji farm wiatrowych w skali regionalnej. Przegląd Geograficzny, 84 (1), s Michalczuk W. (red.) Przestrzenne aspekty lokalizacji energetyki wiatrowej w województwie lubelskim. Biuro Planowania Przestrzennego w Lublinie.

26 Dziękuję za uwagę