EcoDesign Awareness Raising Campaign for Electrical & Electronics SMEs. LIFE CYCLE ASSESSMENT (LCA) jako narzędzie.

Transkrypt

1 EcoDesign Awareness Raising Campaign for Electrical & Electronics SMEs LIFE CYCLE ASSESSMENT (LCA) jako narzędzie ekoprojektowania częśći METODYKA prof. dr hab. inż.. Zbigniew KŁOSK mgr inż.. Jędrzej J KASPRZAK

2 częś Plan ęści I: 1. Wprowadzenie 2. Oddziaływanie środowiskowe obiektów technicznych 3. Charakterystyka metod ekobilansowania 4. Zastosowania ekobilansów 5. Przykładowe analizy ekobilansowe 6. Podsumowanie

3 1. Wprowadzenie Aktualne tendencje Uregulowania prawne Ekoetykietowanie i certyfikacja Trudności w ocenie ekobilansowej niewielkie zainteresowanie przedsiębiorstw trudno dostępne dane niechętne udzielanie informacji Jednocześnie Koniecznośćdokonywania ilościowych ocen oddziaływania

4 2. Oddziaływanie środowiskowe obiektów surowce energetyczne metale, oleje Pobieranie Przekazywanie drewno, organosfera powietrze, woda Surowce: nieodnawialne (zniszczalne, przerabialne), odnawialne (w długim lub krótkim okresie) Zanieczyszczenia, odpady Elementy recyrkulowane

5 3. Charakterystyka metod ekobilansowych (1) EKOBILANSOWANIE Procesy oceny obciążeń środowiskowych związanych z systemem cyklu życia obiektu bądździałalności polegające na identyfikacji i ilościowym opisaniu użytej energii, materiałów, powstałych odpadów oraz ocenie oddziaływania tych czynników na środowisko (Kłos Z., Sozologicznośćobiektów technicznych)

6 3. Charakterystyka metod Ekobilansowanie ekobilansowych (2) procesy oceny obciążeńśrodowiskowych identyfikacja ilościowe określenie użytej energii, materiałów, powstałych odpadów ocena oddziaływania tych czynników na środowisko instrument: metody oceny ekobilansowej

7 3. Charakterystyka metod ekobilansowych (3) środowiskowe oszacowanie cyklu istnienia (LCA) metoda Feckera analiza cyklu życia produktu metoda ekopunktowa metoda sumarycznych nakładów środowiskowych

8 3. Charakterystyka metod ekobilansowych (4) Metoda Life Cycle Assessment (LCA) Sposób ilościowego określania środowiskowego obciążenia, oparty na inwentaryzacji czynników środowiskowych w odniesieniu do obiektu, procesu lub innej działalności w cyklu od wydobycia surowców do ich końcowego zagospodarowania (E-LCA. Part I Guide. Part II Backgrounds, Noh 1992)

9 3. Charakterystyka metod ekobilansowych (5) Metoda Life Cycle Assessment (LCA) Ogólna charakterystyka wyrobu w ujęciu cyklu istnienia Wprowadzenie udoskonaleń Tablica inwentarzowa ze środowiskowymi oddziaływaniami: energia, odpady itd. Środowiskowy profil i wskaźnik

10 3. Charakterystyka metod ekobilansowych (6) Przykład drzewa procesów Wytwarzanie energii Wytwarzanie materiałów Produkty uboczne Produkcja materiałów pomocniczych Produkcja Dystrybucja Eksploatacja Recyrkulacja Cykl istnienia innego wyrobu Zagospodarowanie odpadów

11 3. Charakterystyka metod ekobilansowych (7) Kategorie obciążeńśrodowiskowych: 1) stan ekosystemów: zatrucie środowiska substancjami toksycznymi, zakwaszenie i eutrofizacja, wykorzystanie i degradacja terenu, 2) zdrowie ludzkie: choroby układu oddechowego powodowane przez substancje organiczne, choroby układu oddechowego powodowane przez substancje nieorganiczne, zjawiska zmiany klimatu, zubożenie warstwy ozonowej, emisja substancji rakotwórczych (kancerogeny), promieniowanie jonizujące, 3) zasoby surowców: wydobycie kopalin, wyczerpywanie zasobów paliw kopalnych.

12 3. Charakterystyka metod ekobilansowych (8) Narzędzia obliczeniowe programy ekobilansowe: SimaPro (NL), GaBi, Umberto (D) bazy danych, struktury obliczeniowe generacja przejrzystych wyników możliwości zestawień, porównań i wnioskowania

13 4. Zastosowanie ekobilansów (1) Ekobilansowanie Adresaci Cele przedsiębiorstwa przemysłowe i handlowe rządy i władze lokalne organizacje pozarządowe rozwój obiektów technicznych: określanie mocnych i słabych stron doskonalenie ocena obiektów technicznych: rozwiązańtechnicznych zabiegów rekonstrukcyjnych strategii wybór: optymalnych rozwiązań środowiskowo obiektów w warunkach konkursu

14 4. Zastosowanie ekobilansów (2) Przemysł i przedsiębiorstwa handlowe: a) doskonalenie produktu b) procesy projektowania c) badania inwentaryzacyjne d) kształtowanie polityki przedsiębiorstwa e) informowanie f) negocjacje g) tworzenie strategii marketingowej

15 4. Zastosowanie ekobilansów (3) Administracja i organizacje pozarządowe: a) etykietowanie wyrobów b) certyfikacja wyrobów c) określanie opłat za czasowe wykorzystywanie dóbr naturalnych d) subsydiowanie i opodatkowywanie działalności gospodarczej e) wyznaczanie kierunków działańpolitycznych (gospodarowanie energiąi odpadami, polityka opakowaniowa)

16 5. Przykładowe analizy

17 6. Podsumowanie (1) 1. Dotychczas rozwój obiektów technicznych poprawa walorów użytkowych oraz efektywności ekonomicznej. Obecnie szerzej, oprócz elementów technicznych i ekonomicznych - czynniki środowiskowe. 2. W krajach wysoko rozwiniętych zagrożenia środowiskowe dostrzeżone wcześniej niż w Polsce.

18 Podsumowanie (2) 3. Metody i narzędzia rozwojowi. ulegająszybkiemu 4. Potrzeba szerszego zinterpretowania wyników dotychczasowych analiz ekobilansowych obiektów technicznych.

19 EcoDesign Awareness Raising Campaign for Electrical & Electronics SMEs LIFE CYCLE ASSESSMENT (LCA) jako narzędzie ekoprojektowania częśćii PRZYKŁADY

20 częś Plan ęści II: 1. Wprowadzenie 2. Przykład I analiza ekobilansowa 3. Przykład II procesy decyzyjne 4. Podsumowanie

21 1. Wprowadzenie Obszar badań technika spożywcza głównie badania procesów projektowania i produkcji obiektów technicznych Dotychczasowe badania w zakresie Life Cycle Assessment (LCA) - cykl istnienia obiektów ze skupieniem sięna procesach produkcyjnych

22 2. Przykład I Analiza ekobilansowa

23 2.1. Obiekty analizy ekobilansowej 8 typów wodomierzy do zastosowańprzemysłowych D N od 50 do 250 mm, w 2 grupach: wodomierze mniejsze (A, B, C, D, E) i większe (F, G, H) Urządzenia do stosowania w instalacjach z wodązimną do 50 o C oraz w wykonaniu specjalnym w instalacjach z wodąciepłądo 130 o C

24 2.2. Badania ekobilansowe (1) 1) Dane na temat całego cyklu życia badanych obiektów z materiałów dostarczonych przez wiodącego polskiego producenta wodomierzy: dane dotyczące sfer produkcji oraz eksploatacji o wysokim poziomie wiarygodności, brak danych dotyczących sfery likwidacji (postanowiono ten etap traktowaćjedynie szacunkowo), w przypadku zagadnieńzwiązanych z transportem przyjęto średniąodległośćtransportu w kraju 300 km, za granicę 900 km. 2) Uzupełnienie danych na temat produkcji półfabrykatów i materiałów dostarczanej do zakładu w postaci gotowej bazy danych.

25 2.2. Badania ekobilansowe (2) 3) Przyjęcie granic systemu cały cykl życia badanych wyrobów od pozyskania i wykorzystania surowców naturalnych. 4) Wyodrębnienie jednostki funkcjonalnej, do której odnoszono uzyskane wyniki: cykl życia jednego wodomierza. 5) Wyodrębnienie 10 aspektów środowiskowych, na które oddziaływały badane obiekty w całym cyklu życia. 6) Przeprowadzenie etapu obliczeniowego w oparciu o program komputerowy. 7) Wysunięcie sugestii zmian konstrukcyjnych na podstawie uzyskanych wyników i wniosków.

26 Całkowite współczynniki oddziaływa ywań środowiskowych 2.3. Wyniki analiz (1) 12,00 Pkt 40% RÓŻNICY 11,00 10,00 8,00 6,00 4,00 270% RÓŻNICY 25% RÓŻNICY 4,08 4,17 4,34 4,64 5,14 7,27 8,10 2,00 0,00 A B C D E F G H wodomierze

27 2.3. Wyniki analiz (2) Profil oddziaływa ywańśrodowiskowych dla wodomierza A ,31 CHOROBY UKŁADU ODDECHOWEGO POWODOWANE PRZEZ SUBSTANCJE NIEORGANICZNE 15 Pkt 10 9,948 7,25 5 5,261 2,289 1,2562 0, ,274 0,2054 0, Aspekty środowiskowe

28 2.3. Wyniki analiz (3) Oddziaływania sfer istnienia na środowisko Pkt 10 A B C D E F G H Produkcja Eksploatacja Transport Likwidacja Sfery istnienia

29 2.3. Wyniki analiz (4) Elementy wodomierzy powodujące największe oddziaływania środowiskowe Wodomierze mniejsze: Pokrywa: 2,26 Pkt Korpus: 1,27 2,21 Pkt (zależnie od typu) Wspornik: 0,0481 Pkt Wodomierze większe: Korpus: 3,85 7,89 Pkt (zależnie od typu) Pokrywa: 0,89 Pkt Osłona sprzęgła: 0,45 Pkt Wspornik: 0,163 Pkt

30 2.4. Sugestie zmian prośrodowiskowych rodowiskowych Przykład wodomierz A Pkt 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 4,08 2,25 2,15 0,343 MO59 Zl200 MO59 Zl200 Detal (pokrywa) Wodomierz

31 2.4. Wnioski z przykładu I W przykładzie przedstawiono oddziaływania środowiskowe grupy wodomierzy przemysłowych, z uwzględnieniem: określenia najbardziej szkodliwych dla środowiska typów wodomierzy, ukazania dominujących pod względem środowiskowych oddziaływańsfer istnienia wodomierzy, identyfikacji elementów składowych wodomierzy, które wywierająnajwiększy wpływ na środowisko, określenia dominujących pod względem środowiskowym aspektów oddziaływania, przykładowej próby zmniejszenia obciążenia środowiskowego.

32 3. Przykład II Wspomaganie podejmowania decyzji

33 3.1. Prośrodowiskowy rodowiskowy rozwój j obiektów (1) Istniejący wyrób PROJEKTOWANIE WYROBU PRZYJAZNEGO ŚRODOWISKU Nowy wyrób Polepszenie wpływu wyrobu na środowisko Przeprojektowanie wyrobu Czynniki oceny zewnętrznej -organizatorzy projektowania -organizacje konsumenckie -warunki rynkowe -program ekoetykietowania -polityka wyrobu Wymagania Wewnętrzna ocena Zewnętrzna ocena WYRÓB PROŚRODOWISKOWY Minimalizacja negatywnego wpływu wyrobu na środowisko Nowo zaprojektowany wyrób

34 3.1. Prośrodowiskowy rodowiskowy rozwój j obiektów (2) DECYZJE MINIMALIZUJĄCE ODDZIAŁYWANIA ŚRODOWISKOWE PROJEKTOWANIE WYTWARZANIE EKSPLOATACJA LIKWIDACJA Zmiany w materiale - oczyszczanie surowca - zastąpienie surowca Zmiany w produkcie (przeprojektowanie) - zastąpienie produktu - zmiany w składzie produktu - odpowiedni projekt produktu umożliwiający oszczędność czasu, energii... Zmiany w technologii - zastąpienie procesu bardziej ekonomicznym procesem (np. energooszczędność, obiekt zamknięty chłodziwa)

35 3.2. Studium przypadku (1) W2 W1 SE MASZYNA DO PAKOWANIA PRODUKTÓW SPOŻYWCZYCH 2H17N2 3H13 przekładnia GX12Cr14 3H17M 2H13 zębata GX5CrNi19 0H18N9 1H18N9T 1H13 koło zębate wał korpus 00H17N14M2 0H13J

36 mpt 700 Współczynniki środowiskowe wybranych rozwiązańprzekładni Przekładnia zębata 3.2. Studium przypadku (2) x - koła zębate y - wałki z - korpus , H13 x 3H13 y 3H13 z 1H13 1H13 3H13 1H13 1H13 1H13 3H13 3H13 3H13 H17 H17 H17 GX12Cr14 GX12Cr14 GX12Cr14 2H17N2 2H17N2 2H17N2 2H17N2 2H17N2 1H18N9T GX5CrNi19 GX5CrNi19 GX5CrNi19 0H18N9 0H18N9 0H18N9 1H18N9T 1H18N9T 1H18N9T 00H17N14M2 00H17N14M2 00H17N14M2 00H17N14M2 00H17N14M2 1H18N9T

37 Środowiskowy profil przekładni zębatej z punktu widzenia podziału na mpt kategorie oddziaływań 3.2. Studium przypadku (3) 400 Niszczenie warstwy ozonowej 0 Smog letni Efekt cieplarniany 1H13/ 3H13/ 3H13 1H13/ 1H13/ 3H13 1H13/ 1H13/ 1H13 3H13/ 3H13/ 3H13 Zakwaszenie gleby H17/ H17/ H17 GX12Cr14/ GX12Cr14/ GX12Cr14 2H17N2/ 2H17N2/ 2H17N2 2H17N2/ 2H17N2/ 1H18N9T Metale ciężkie Smog zimow y GX5CrNi19/ GX5CrNi19/ GX5CrNi19 0H18N9/ 0H18N9/ 0H18N9 1H18N9T/ 1H18N9T/ 1H18N9T 00H17N14M2/ 00H17N14M2/ 00H17N14M2 Eutrofizacja Substancje rakotwórcze 00H17N14M2/ 00H17N14M2/ 1H18N9T

38 stali i staliw mpt Współczynniki środowiskowe wybranych rozwiązańkół ze 3.2. Studium przypadku (4) H13 3H17M 2H13 2H17N2 GX12Cr14 1H13 GX5CrNi19 0H18N9 1H18N9T H17 00H17N14M2 0H13J

39 Porównanie profili środowiskowych dla kółze stali i staliw 3.2. Studium przypadku (5) mpt 40 Niszczenie warstwy ozonowej 0 Smog letni Efekt cieplarniany 2H13 2H17N2 Zakwaszenie gleby GX12Cr14 1H13 GX5CrNi19 0H18N9 Metale ciężkie 1H18N9T H17 Smog zimowy 00H17N14M2 0H13J Eutrofizacja Substancje rakotwórcze 3H13 3H17M

40 Współczynniki środowiskowe wału 6,5 mpt wybranych 3H13 (najkorzystniejsze pod względem środowiskowym) dla rozwiązańkół zębatych 3.2. Studium przypadku (6) 6,4 6,3 6,2 6,1 6,0 5,9 5,8 5,7 1H13 3H17M 2H13 2H17N2 GX12Cr14 3H13 GX5CrNi19 koła zębate 0H18N9 1H18N9T H17 00H17N14M2 0H13J

41 Porównanie profili środowiskowych wałów 3H13 (najkorzystniejsze względem 3.2. Studium przypadku (7) mpt pod środowiskowym) dla wybranych rozwiązańkół zębatych 4 Niszczenie warstwy ozonowej 0 Smog letni Efekt cieplarniany 2H13 2H17N2 Zakwaszenie gleby GX12Cr14 1H13 Metale ciężkie GX5CrNi19 1H18N9T 0H18N9 H17 koła zębate Smog zimowy Eutrofizacja Substancje rakotwórcze 00H17N14M2 0H13J 3H13 3H17M

42 Współczynniki środowiskowe korpusu względem mpt wybranych 3H13 (najkorzystniejsze pod środowiskowym) dla rozwiązańkół zębatych 3.2. Studium przypadku (8) H13 3H17M 2H13 2H17N2 GX12Cr14 31H13 GX5CrNi19 koła zębate 0H18N9 1H18N9T H17 00H17N14M2 0H13J

43 Porównanie profili środowiskowych korpusów 3H13 (najkorzystniejsze pod względem 3.2. Studium przypadku (9) 30 mpt środowiskowym) dla wybranych rozwiązańkół zębatych Niszczenie warstwy ozonowej 0 Smog letni Efekt cieplarniany 2H13 2H17N2 Zakwaszenie gleby GX12Cr14 1H13 Metale ciężkie GX5CrNi19 1H18N9T 0H18N9 H17 koła zębate Smog zimowy Eutrofizacja Substancje rakotwórcze 00H17N14M2 3H13 0H13J 3H17M

44 3.3. Algorytm projektowania Kryteria środowiskowe Informacje ogólne Zasady konstruowania Dobór materiałów Dobór technologii wytwarzania Informacje Wystąpienie potrzeby konstrukcji szczegółowe: zapotrzebowanie Wyspecyfikowanie cech użytkowych ograniczenia itp. ANALIZA Wyspecyfikowanie cech konstrukcyjnych założenia do konstrukcji (obliczenia wytrzymałościowe, energetyczne) LCA elementów, technologii Selekcja wybranych rozwiązań (konstrukcyjnych, materiałowych, technologicznych) Kryteria oceny Metody oceny LCA (maszyny) marketing Ulepszenia konstrukcyjne i technologiczne Opinie użytkowników LCA elementów, podzespołów zespołów SYNTEZA (konstruowanie) OCENA analityczna Wykonanie prototypu Badania laboratoryjne Wykonanie serii wyrobów Badanie pracy konstrukcji Produkcja ciągła wyrobów EKSPLOATACJA LIKWIDACJA

45 Przydatnośćśrodowiskowej oceny w rozwoju obiektów technicznych 3.4. Wnioski z przykładu II UDOSTĘPNIANIE INFORMACJI PORÓWNYWANIE O ODDZIAŁYWANIU cykl istnienia I KLASYFIKOWANIE MASZYN I URZĄDZEŃ maszyny OBIEKTÓW NA - wybór najlepszych istniejących rozwiązań ŚRODOWISKO - rozpoznawanie struktury wpływów środowiskowych - pomoc w konstruowaniu, - wskazywanie obszarów profil PROJEKTOWANIU działańnaprawczych środowiskowy PRZEPROJEKTOWYWANIU EKOZNAKOWANIE (informacja towarzysząca maszynom i urządzeniom) mpt ŚRODOWISKOWA CECHA MASZYNY DZIAŁANIA MARKETINGOWE PRODUCENTA OBIEKTU TECHNICZNEGO INNE ZASTOSOWANIA

46 3. Podsumowanie Główne korzyści płynące z analiz ekobilansowych, to m.in.: poznanie oddziaływańśrodowiskowych obiektów technicznych, możliwośćulepszania produktów, możliwośćoceny alternatywnych rozwiązań, działania inwentaryzacyjne, szukanie oszczędności materiałowych, energetycznych, możliwośćdostosowania produkcji do wymagań normatywnych, podnoszenie prestiżu producenta, zdobywanie środków finansowych i subsydiów od władz różnych szczebli.