Scenariusze rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią w Polsce w perspektywie 2050 roku

Transkrypt

1

2 Scenariusze rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią w Polsce w perspektywie 2050 roku Publikacja została opracowana w ramach projektu Zeroemisyjna gospodarka energią w warunkach zrównoważonego rozwoju Polski do 2050 roku nr POIG /08, współfinansowanego przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka.

3 Autorzy: ANNA BIEGAŃSKA Główny Instytut Górnictwa, Katowice MAREK BIENIECKI Główny Instytut Górnictwa, Katowice ŁUKASZ BOGUS Główny Instytut Górnictwa, Katowice DOROTA CHWIEDUK Politechnika Warszawska KRYSTYNA CZAPLICKA KOLARZ Główny Instytut Górnictwa, Katowice ANDRZEJ GAJDA Główny Instytut Górnictwa, Katowice MARCIN KELM Główny Instytut Górnictwa, Katowice MARIUSZ KRUCZEK Główny Instytut Górnictwa, Katowice M. JACEK ŁĄCZNY Główny Instytut Górnictwa, Katowice MARZENA MAJER Główny Instytut Górnictwa, Katowice SYLWESTER MARKUSIK Politechnika Śląska JOANNA MARTYKA Główny Instytut Górnictwa, Katowice KATARZYNA NOWAK Główny Instytut Górnictwa, Katowice KONSTANCJA PORADOWSKA Uniwersytet Ekonomiczny Wrocław SŁAWOMIR PASIERB Fundacja na rzecz Efektywnego Wykorzystania Energii IRENEUSZ PYKA Główny Instytut Górnictwa, Katowice JAN PYKA Akademia Ekonomiczna, Katowice ANNA ROGUT Główny Instytut Górnictwa, Katowice KRZYSZTOF STAŃCZYK Główny Instytut Górnictwa, Katowice TOMASZ SZKUTNIK Uniwersytet Ekonomiczny Wrocław JERZY ŚWIĄDROWSKI Główny Instytut Górnictwa, Katowice STEFAN TACZANOWSKI Akademia Górniczo Hutnicza MIROSŁAW WÓJCIAK Uniwersytet Ekonomiczny Katowice ANDRZEJ ZIĘBIK Politechnika Śląska 2

4 Eksperci zatrudnieni w projekcie: A. Panele zrównoważonego rozwoju (SEEP): Jolanta Baran Barbara Białecka Jan Brzoska Małgorzata Chrupała Pniak Ryszard Ciach Mirosław Duda Piotr Dwojacki Krystyna Faliszek Joachim Foltys Ewaryst Hille Piotr Kaleta Andrzej Karbownik Andrzej Kassenberg Henryk Kocot Barbara Kożusznik Piotr Kukurba Marian Jacek Łączny Mirosław Majkut Eugenia Mandal Joanna Martyka Jan Mizgajski Jadwiga Molińska Aleksandra Mraczek-Krzak Sławomir Pasierb Jarosław Polak Jan Pyka Adam Ryszko Marek Stanisław Szczepański Konrad Tausz Stanisław Tokarski Grzegorz Tomasik Nikołaj Uzunow Emil Wojtowicz Maciej Zabawski Andrzej Zdunek Joanna Żelazny B. Panel technologiczny Hanna Bartoszewicz-Burczy Marek Bieniecki Andrzej G. Chmielewski Tadeusz Chmielniak Maria Cieśla Dorota Chwieduk Mariusz Czyszek Mariusz Ćwięczek Józef Dubiński Jerzy Duda Janusz Faron Marek Flekiewicz Józef Benedykt Flizikowski Damian Gąska Adam Gizicki Tomasz Golec Jan Górski Ryszard Janecki Beata Kępińska Jan Kiciński Dariusz Koc Wojciech Konecki Joachim Kozioł Stanisław Krawiec Jacek Leśny Szymon Liszka Jerzy Niewodniczański Wojciech Nowak Krystyna Olejniczak Ludwik Pieńkowski Stanisław M. Pietruszko Marek Piotrowicz Jerzy Piszczek Włodzimierz Pomierny Jan Popczyk Janusz Rakowski Henryk Rusinowski Aleksander Sobolewski Bogdan Ślęk Janusz Steller Stefan Taczanowski Karol Teliga Michał Wenzel Grzegorz Wrochna Andrzej Ziębik Krzysztof Żmijewski 3

5 Scenariusze rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią w Polsce w perspektywie 2050 roku Praca zbiorowa pod redakcją Ireneusza Pyki i Krystyny Czaplickiej Kolarz GŁÓWNY INSTYTUT GÓRNICTWA Katowice

6 Spis treści 1 Wprowadzenie Opis metodyki prac w projekcie z podkreśleniem wykorzystanych technik foresightowych Przygotowanie i agregacja danych wejściowych do projektu - raporty eksperckie Rozpoznanie uwarunkowań zrównoważonego rozwoju oraz technologii (metod, rozwiązań organizacyjnych) sprzyjających osiąganiu zeroemisyjności w gospodarce energią Grupy eksperckie (panele) SEEP Grupy eksperckie (panele) technologiczne Metodyka i cele analizy kwasi-ilościowej Konstrukcja prognoz bazowych wraz z oceną stopnia ich niepewności dla poszczególnych technologii Uwzględnienie zmian czynników kluczowych w prognozach Korekta prognoz ze względu na wystąpienie zdarzeń kluczowych Sformułowanie koncepcji scenariuszy, budowa klastrów technologii oraz opracowanie końcowych scenariuszy zrównoważonego rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią w Polsce do 2050 r Ankietyzacja tez Delphi Opracowanie koncepcji scenariuszy scenariusze zachowania się otoczenia Klastry technologii Opracowanie końcowych scenariuszy zrównoważonego rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią w Polsce do 2050 r Aktualizacja uwarunkowań wdrażania w Polsce zeroemisyjnych technologii wytwarzania energii oraz metod jej oszczędności Uwarunkowania zasobowe Uwarunkowania ekonomiczne Uwarunkowania polityczno prawne Uwarunkowania społeczne Zweryfikowane listy priorytetowych technologii wytwarzania energii i oszczędności energii analizowanych w ramach projektu Scenariusze zrównoważonego rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią w Polsce do 2030 r Syntetyczny opis wyników badania Delphi

7 5.2 Scenariusze zachowania się otoczenia Zdarzenia determinujące Krótka charakterystyka sformułowanych scenariuszy zachowania się otoczenia Wybór czynników kluczowych o największym wpływie na rozwój zeroemisyjnej gospodarki energią w Polsce w perspektywie 2050 r Opis czynników ekonomicznych Opis czynników społecznych Opis czynników polityczno-prawnych Opis czynników środowiskowych Scenariusze zachowania się otoczenia Budowa klastrów technologii Ilustracja klastrów technologii w postaci prognostycznych struktur zużycia energii finalnej i pierwotnej - scenariuszy rozwoju zero emisyjnej gospodarki energią w Polsce do 2050 r Zmniejszenie emisji CO 2, w stosunku do emisji bazowej, wynikające z zaistnienia warunków, charakteryzujących poszczególne scenariusze rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią w warunkach zrównoważonego rozwoju w Polsce do 2050 r Podsumowanie projektu i wnioski Analiza wyników projektu Wnioski Bibliografia

8 1 Wprowadzenie Zeroemisyjna gospodarka energią w warunkach zrównoważonego rozwoju Polski do 2050 roku to tytuł projektu współfinansowanego przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka (nr POIG /08). Obecnie, jednym z najważniejszych wyzwań, stojących przed polską gospodarką energią jest jej przystosowanie do wymagań globalnej gospodarki niskoemisyjnej, charakteryzującej się dużą efektywnością energetyczną, racjonalnym zarządzaniem popytem na energię i znacznie wyższym wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii. Potrzebę zwiększenia dostępności tanich, społecznie i ekologicznie akceptowalnych technologii wykorzystania różnych nośników energii widzi Światowa Rada Energetyczna (World Energy Council) [ (1)]. Wzrost ten powinien być oparty na czystych technologiach wytwarzania i użytkowania energii, których zaletą byłoby utrzymanie na stałym poziomie emisji substancji szkodliwych do atmosfery, w tym gazów cieplarnianych, lub zmniejszenie tych emisji do poziomu uznawanego za akceptowalny oraz co najmniej ograniczenie tendencji wzrostu wielkości emisji wraz ze wzrostem gospodarczym. Celem projektu było, wykorzystując metody foresightu technologicznego, wskazanie i wielorakie scharakteryzowanie technologii (aspekty zrównoważonego rozwoju), które umożliwią rozwój gospodarki energią w kraju w kierunki gospodarki zero emisyjnej - technologie zeroemisyjne. Sformułowano wizje kierunków rozwoju tych technologii w postaci alternatywnych scenariuszy zrównoważonego rozwoju gospodarki energią w Polsce. Zróżnicowanie scenariuszy oparto na identyfikacji zdarzeń wewnętrznych i zewnętrznych, których zaistnienie będzie determinować kierunki rozwoju tak całej gospodarki energią, jak i wynikowo zapotrzebowanie na poszczególne zidentyfikowane technologie, a zatem ich rozwój. Pod pojęciem technologie zeroemisyjne w projekcie rozumiano zarówno technologie wytwarzania energii, jak i technologie, sposoby działań oraz rozwiązania organizacyjne, sprzyjające zwiększeniu oszczędności energii Polsce w horyzoncie czasowym 2050 roku. Wdrożenie wskazanych technologii, zgodnie ze sformułowanymi scenariuszami zrównoważonego rozwoju gospodarki energią w Polsce, powinno prowadzić bezpośrednio do minimalizowania emisji gazów cieplarnianych (głównie w sektorze wytwarzania energii). Za pośredni 7

9 efekt wdrażania tych technologii, z punktu widzenia celów projektu, należy uznać zmniejszanie zużycia energii finalnej, jak i pierwotnej w Polsce. Projekt Zeroemisyjna gospodarka energią w warunkach zrównoważonego rozwoju Polski do 2050 roku, stanowi w pewnym stopniu kontynuację Foresight u Energetycznego projektu pt. Scenariusze rozwoju technologicznego kompleksu paliwowoenergetycznego dla zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego kraju. Projekt ten był współfinansowany z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego i został zakończony w 2007 roku (nr WKP_1/1.4.5/1/2005/1/1/223/2005/U). Wnioski w nim sformułowane [ (2)] z jednej strony wskazywały na konieczność przeprowadzenia okresowej weryfikacji opracowanych scenariuszy rozwoju gospodarki energią w Polsce, z uwzględnieniem dłuższej perspektywy - poza rok 2030 r., który stanowił horyzont czasowy tego projektu. Z drugiej strony wskazywały na potrzebę przeprowadzenia bardziej szczegółowej analizy problematyki innowacyjnych technologii, których stosowanie wiąże się z niską lub prawie zerową emisją (w odniesieniu do emisji gazów cieplarnianych). Wskazywały też na potrzebę brania pod uwagę w większym stopniu uwarunkowań zewnętrznych - pozatechnologicznych, uwzględniając wymiary zrównoważonego rozwoju, a zwłaszcza tendencje rozwoju uwarunkowań polityczno-prawnych i społecznych. Projekt ten miał na celu opracowanie scenariuszy rozwoju elektroenergetyki opartej na paliwach kopalnych (węgiel, gaz), w mniejszym stopniu skupiono się w nim na alternatywnych rozwiązaniach ograniczania emisji gazów cieplarnianych. Obok modernizacji technologii wytwarzania energii z paliw kopalnych (zwiększania sprawności konwersji) oraz rozwoju i rozpowszechnienia technologii wychwytywania i składowania CO 2 (Carbon Capture & Storage - CCS), w ograniczaniu emisji gazów cieplarnianych nie można pominąć roli wykorzystania odnawialnych źródła energii (OZE) uważanych za zeroemisyjne, energii jądrowej, a zwłaszcza oszczędności energii. Ta ostatnia może być analizowana w odniesieniu do zużycia energii finalnej, a także zużycia nośników energii, np. poprawa sprawności konwersji. W związku z powyższym, w obszarze badawczym technologii wytwarzania energii w projekcie Zeroemisyjna gospodarka energią w warunkach zrównoważonego rozwoju Polski do 2050 roku skoncentrowano się na określeniu kierunków rozwoju głównie technologii wykorzystana odnawialnych źródeł energii (OZE) oraz energii jądrowej. Wdrażanie poszczególnych technologii (metod, rozwiązań organizacyjnych) analizowane było z uwzględnieniem wzajemnych wpływów wymiarów zrównoważonego rozwoju: ekonomicznego, polityczno prawnego, ekologicznego i społecznego. Wdrażanie nowych technologii i metod ograniczania emisji gazów cieplarnianych w wielu przypadkach niesie 8

10 dodatkowe koszty społeczne. Zmieniają się, zatem relacje między społecznymi, polityczno prawnymi, ekonomicznymi oraz środowiskowymi (ekologicznymi) wymiarami zrównoważonego rozwoju. Wizję rozwoju technologicznego skonfrontowano, zatem z wizją kształtowania się uwarunkowań zrównoważonego rozwoju gospodarki energią. Wynikiem tej konfrontacji było opracowanie najbardziej prawdopodobnych scenariuszy rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią, z uwzględnieniem kształtowania się ww. relacji i spełnienia summa summarum zasad zrównoważonego rozwoju gospodarki energią w specyficznych warunkach Polski. Dodatkowym wyzwaniem w projekcie był przyjęty horyzont czasowy mianowicie rok W warunkach Polski mamy do czynienia ze specyficzną sytuacją w sektorze energii, w porównaniu z innymi krajami UE, którą cechują: duże uzależnienie od surowców nieodnawialnych, w szczególności przy produkcji energii elektrycznej głównie od węgla [ (3)], z kolei duże bezpieczeństwo energetyczne kraju, jedno z najwyższych w UE [ (4)], duża energochłonność gospodarki - 383,54 kg toe/1000 w 2008 r. wobec średniej unijnej (UE-27) wynoszącej 167,11 kg toe/1000 [ (5)], jednocześnie małe zużycie energii per capita na poziomie 65% średniej unijnej (2005 r.) [ (6)] co jest sumą wpływów wielu czynników, np. warunków klimatycznych kraju, ale odzwierciedla również stosunkowo niski poziom rozwoju gospodarczego, duża dekapitalizacja mocy wytwórczych, większa niż średnia dla UE [ (7), (8)], brak elektrowni jądrowych, co nabiera dużego znaczenia w kontekście ograniczania emisji gazów cieplarnianych w energetyce, proekologiczne ustawodawstwo UE, z którym Polska potrzebowała zmierzyć się z opóźnieniem w porównaniu do piętnastki starych członków UE. Wymienione cechy gospodarki energią w Polsce wskazują na złożoność problemów prognozowania jej rozwoju. W przeciwieństwie do starych krajów UE w Polsce nakładają się na siebie wyzwania w o wiele większej skali oraz w większym stopniu skumulowane. Dotyczą one zarówno zrównoważonego rozwoju, w sensie dbałości o zasoby, ograniczania szkodliwych dla środowiska wpływów wykorzystania paliw kopalnych (w tym, a może zwłaszcza emisji gazów cieplarnianych), jak i konieczności poprawy gospodarki energią w sensie oszczędności energii. Dużym wyzwaniem jest też potrzeba wyrównywania poziomu życia obywateli Polski w porównaniu z obywatelami starych ekonomi UE. Ta potrzeba jest silnie wspierana polityką regionalną UE, zwłaszcza w ramach celu konwergencja [ (9)]. 9

11 Według klasycznych modeli makroekonomicznych, wzrostowi zamożności społeczeństw towarzyszy najczęściej większa konsumpcja energii [ (10)]. Zakładając sukces realizacji celu konwergencja, za jaki należy uznać wzrost PKB per capita w regionach nim objętych (de facto cała Polska), zmniejszenie zużycia energii może wydawać się problematyczne. Biorąc jednak pod uwagę dużą energochłonność polskiej gospodarki, można wstępnie wnioskować o wyjątkowej roli oszczędności energii, zarówno dla gospodarki energią, jako takiej, jak i osiągania jej zeroemisyjności. Z drugiej strony te klasyczne modele makroekonomiczne, w odniesieniu do relacji wzrostu gospodarczego i zużycia energii, nie mogą być bezkrytycznie przyjmowane w badaniach prospektywnych. Badanie nie tyle zależności między wzrostem gospodarczym a zużyciem energii, co zależności przyczynowo skutkowych między tymi dwoma wielkościami nie prowadzi do jednoznacznych wniosków potwierdzających, że wzrost gospodarczy prowadzi do wzrostu zużycia energii [ (11), (12), (13)]. Zwraca się uwagę, że inaczej takie zależności kształtują się w analizach globalnych, a inaczej w analizach lokalnych, wreszcie zależą one od poziomu rozwoju gospodarczego analizowanych krajów. Kraje bogate zwracają większą uwagę na ochronę środowiska, co sprzyja oszczędności energii [ (11)]. Wreszcie są dwie gospodarki Chin i Indii, które są specyficzne i na tyle znaczące, że mogą wyraźnie oddziaływać na tego typu analizy w skali globalnej [ (12)]. Dodatkowo, wręcz przeciwnie do teorii klasycznych, w różnych dokumentach strategicznych prospektywnych, spotyka się również scenariusze rozwoju gospodarki energią, co prawda w skali globalnej, zakładające istotny spadek zużycia energii pomimo utrzymywania wzrostu gospodarczego przyrostu PKB [ (14)]. Ma to być w dużym stopniu efektem wdrażania polityk sprzyjających zrównoważonemu rozwojowi gospodarki energią, a zwłaszcza polityk wymuszających redukcję emisji gazów cieplarnianych. Niniejsze opracowania ma na celu syntetyczne przedstawienie wyników projektu Zeroemisyjna gospodarka energią w warunkach zrównoważonego rozwoju Polski do 2050 roku. W rozdziale 2. opisano metodykę realizacji projektu, podkreślając zastosowane techniki foresightowe. W rozdziale 3. zaktualizowano uwarunkowania zrównoważonego rozwoju, będące przedmiotem przeglądu literatury, wykonanego na wstępnym etapie projektu i również syntetycznie przedstawionego we wcześniejszej publikacji [ (15)]. Aktualizacja uwarunkowań technologicznych zachodziła na bieżąco w toku prac w bloku technologicznym i jej efekty są zawarte w wynikach jego prac. Wybrane wyniki projektu zostały przedstawione w rozdziałach 4. i 5. W rozdziale 6. zebrano najważniejsze wnioski i rekomendacje, wynikające z reali- 10

12 zacji projektu i sformułowanych scenariuszy rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią w Polsce do 2050 r. Scenariusze te, w wypadku niniejszego projektu, zostały wzbogacone o ich ilościową interpretację w oparciu o zbudowane klastry technologii. Przez klastry technologii, autorzy opracowania rozumieją: zestawy technologii priorytetowych z różnych dziedzin, objętych analizą w projekcie, zarówno dotyczących wytwarzania energii jak i metod, technologii i rozwiązań organizacyjnych, pozwalających na zwiększenie oszczędności energii charakteryzujących się cechami, które predestynują te technologie i rozwiązania do wdrożenia w ramach danego scenariusza, przy uwzględnieniu uwarunkowań charakterystycznych dla tego scenariusza. Zbudowanie klastrów technologii było możliwe dzięki adaptowaniu na potrzeby projektu oryginalnej foresightowej techniki ilościowej (właściwie kwasi-ilościowej), pozwalającej skwantyfikować prognozy wytwarzania/oszczędności energii, dla każdej analizowanej w projekcie technologii (metod, rozwiązań organizacyjnych), na podstawie odpowiednio stymulowanych opinii kompetentnych ekspertów merytorycznych. Graficzne prezentacje informacji pozyskanych w wyniku budowy klastrów technologii to nic innego, jak prospektywne struktury zużycia energii finalnej i nośników energii pierwotnej, odpowiadające opracowanym scenariuszom rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią w Polsce do 2050 r. 2 Opis metodyki prac w projekcie z podkreśleniem wykorzystanych technik foresightowych Projekt realizowano z wykorzystaniem oryginalnej metodyki, dostosowanej do specyficznych potrzeb wynikających z jego założeń. Uproszczony schemat metodyki realizacji projektu zamieszczono na rysunku 2.1. Metodyka ta uwzględniała zastosowanie kilku technik foresightowych. W projekcie założono wykorzystanie jakościowych i ilościowych technik foresightowych. Techniki te wymieniono poniżej równolegle z syntetycznym opisem zakresu i celów poszczególnych etapów realizacji projektu. Z danych literaturowych wynika, że to techniki jakościowe są stosowane w opracowaniach foresightowych najczęściej [ (16)]. W niniejszym projekcie, z uwagi na jego technologiczny charakter, założono konieczność wyrażenia ilościowego jego wyników. W tym celu wykorzystano wspomnianą już kwasi-ilościową technikę foresightową, opierającą się na konstrukcji subiektywnych modeli prognostycznych w ujęciu systemowo dynamicznym, opisaną szczegółowo w podrozdziale

13 PANELE SEEP PANEL TECHNOLOGICZNY Określenie wstępnych uwarunkowań zrównoważonego rozwoju (SEEP) zeroemisyjnej gospodarki energią w Polsce Określenie wstępnych uwarunkowań rozwoju technologii zeroemisyjnych (w zakresie przyjętym w projekcie) Wyznaczenie czynników determinujących rozwój poszczególnych grup technologii oraz wybór czynników kluczowych SEEP Określenie kształtowania się poziomów czynników SEEP w okresie prognostycznym projektu Priorytetyzacja technologii z uwzględnieniem czynników techniczno - technologicznych Identyfikacja czynników kluczowych determinujących rozwój poszczególnych technologii Budowa subiektywnych modelu prognostycznych w ujęciu systemowo - dynamicznym Analiza wzajemnych oddziaływań czynników zrównoważonego rozowju (SEEP) Opracowanie tez Delphi i przeprowadzeni ich ankietyzacji Opracowanie scenariuszy zachowania się otoczenia Opracowanie klastrów technologii Opracowanie scenariuszy zrównoważonego rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią w Polsce do 2050 r. 12

14 Rys 2.1. Uproszczony schemat metodyki realizacji projektu Zeroemisyjna gospodarka energią w warunkach zrównoważonego rozwoju Polski do 2050 roku. 2.1 Przygotowanie i agregacja danych wejściowych do projektu - raporty eksperckie Przygotowane, zagregowane dane wejściowe do projektu, w postaci raportów eksperckich, posłużyły do wstępnej identyfikacji przedmiotu merytorycznego projektu foresightowego. Ten etap prac, polegał na zebraniu danych, opisujących warunki zewnętrzne realizacji projektu, stanowiących bazę danych wejściowych do projektu, np. kwantyfikujących niektóre zjawiska i wymiary zrównoważonego rozwoju oraz identyfikujących technologie, analizowane w dalszej części projektu oraz dotychczasowy stan ich rozwoju. Dane te stanowiły bazę odniesienia dla ekspertów zatrudnionych w projekcie - na ich podstawie prowadzono dalsze prace. Zadanie to zrealizowano metodą przeglądu literatury. Ze względu na specyfikę przedmiotu zainteresowań projektu, przyjęło ono formę wieloaspektowego przeglądu literatury, wykonanego przez 11 zespołów eksperckich. Krytyczną analizę literatury i innych informacji dotyczących przedmiotów badań wykonano osobno dla każdego z uwarunkowań (wymiarów) zrównoważonego rozwoju: ekonomicznego, środowiskowego, polityczno prawnego, społecznego, oraz osobno dla każdego z przyjętych w projekcie bloków technologicznych: odnawialne źródła energii, energetyka jądrowa, metody oszczędności energii w budownictwie, metody oszczędności energii w przemyśle i energetyce, metody oszczędności energii w transporcie, metody oszczędności energii w zakresie życia codziennego. W wyniku tak przeprowadzonego przeglądu literatury dokonano wielostronnego spojrzenia na poszczególne uwarunkowania. Wynika to z faktu, że każda z analiz, czy to z grupy uwarunkowań technologicznych, czy to z grupy uwarunkowań zrównoważonego rozwoju, zawierała, prawie w każdym wypadku, elementy analizy charakterystyczne dla drugiej grupy. 13

15 Sposób przeprowadzenia przeglądu literatury w projekcie posiadał w dużym stopniu charakter skaningu środowiskowego typu ad hoc. Opracowania eksperckie z przeglądu literatury stanowią bogaty, ale nieuporządkowany z punktu widzenia całości projektu materiał analityczny. W celu ułatwienia jego odbioru przez szersze grono odbiorców oraz w celach jego rozpowszechnia, dokonano agregacji wyników skanowań uwarunkowań zrównoważonego rozwoju i uwarunkowań technologicznych w postaci jednego opracowania, wiążącego wszystkie przedmioty badań wstępnych. Wyniki agregacji danych zawarto w formie syntetycznej w osobnej publikacji [ (15)]. Elementem przeglądu literatury w zakresie zagadnień technologicznych była również analiza foresightu energetycznego w aspekcie aktualności scenariuszy. Niniejszy projekt bazuje w pewnym stopniu na wynikach Foresight u Energetycznego [ (2)]. Dotyczy to zwłaszcza scenariuszy rozwoju elektroenergetyki opartej na paliwach kopalnych (węgiel, gaz). Tematy te nie były bezpośrednio przedmiotem prac foresightowych w projekcie Zeroemisyjna gospodarka energią w warunkach zrównoważonego rozwoju Polski do 2050 roku. Szczegółowy schemat metodyki prac poświęconych przygotowaniu i agregacji danych wejściowych wraz z ich powiązaniami oraz zastosowane techniki foresightowe zobrazowano na rysunku Rozpoznanie uwarunkowań zrównoważonego rozwoju oraz technologii (metod, rozwiązań organizacyjnych) sprzyjających osiąganiu zeroemisyjności w gospodarce energią Rozpoznanie uwarunkowań zrównoważonego rozwoju oraz identyfikacja technologii i wizji ich rozwoju, jak również metod i rozwiązań organizacyjnych, sprzyjających osiąganiu zeroemisyjności gospodarki energią w Polsce, stanowiły dwa duże bloki prac badawczych w projekcie. Prace realizowano w dwóch grupach paneli eksperckich: technologicznej panel technologiczny oraz identyfikującej wymiary zrównoważonego rozwoju: (ekonomiczny, polityczno prawny, środowiskowy i społeczny) panele SEEP. Ich przejściowe wyniki łączono z zastosowaniem technik foresightu w celu sformułowania spójnych scenariuszy rozwoju gospodarki energią w Polsce, uwzględniających różnorakie jego uwarunkowania technologiczne i pozatechnologiczne. Scenariusze te wzbogacono o ich ilościowe prezentacje w postaci klastrów technologii, w wyniku zastosowania w projekcie innowacyjnej techniki badań foresightowych (kwasi-ilościowej), również łączącej opinie ekspertów z obu grup paneli: SEEP i technologicznego. Zakres prac paneli obejmował: 14

16 rozpoznanie czynników zrównoważonego rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią w Polsce - sporządzenie list czynników społecznych, polityczno-prawnych, ekonomicznych i środowiskowych dla każdej grupy technologicznej osobno i ich scalenie, wybór kluczowych czynników zrównoważonego rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią w Polsce, sporządzenie list technologii (metod, rozwiązań organizacyjnych), które będą niezbędne dla osiągnięcia zeroemisyjności gospodarki energią w Polsce i pozwolą na określenia kierunków jej rozwoju do 2050 roku, utworzenie ostatecznej listy technologii kluczowych priorytetowych, określenie potrzeb badawczo rozwojowych dla poszczególnych technologii, opracowanie tez i pytań do ankiety Delphi, przygotowanie danych dla potrzeb analizy kwasi-ilościowej, wyłonienie metodą krzyżowej analizy wpływów, z listy czynników kluczowych, czynników na podstawie których budowano scenariusze rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią. Na rysunku 2.3. przedstawiono schemat metodologii realizacji prac nad rozpoznaniem uwarunkowań zrównoważonego rozwoju, determinujących przechodzenie do gospodarki zeroemisyjnej w Polsce do 2050 r., oraz związanych z identyfikacją sprzyjających temu technologii (metod, rozwiązań organizacyjnych). Przedstawiono również powiązania poszczególnych etapów prac oraz wskazano zastosowane techniki foresightowe. 15

17 techniki foresightowe Przeglądy literatury: czynniki SEEP (zrównoważonego rozwoju) Przeglądy literatury: technologie zero emisyjne generacji energii, Sposoby metody oszczędności energii Opracowanie ekspertyzy: uwarunkowania ekonomiczne Opracowanie ekspertyzy: uwarunkowania środowiskowe Opracowanie ekspertyya: uwarunkowania polityczno- Opracowanie ekspertyzy: uwarunkowania społeczne Opracowanie ekspertyzy : Zeroemisyjne technologie wytwarzanie energii -OZE Opracowanie Ekspertyzy : Zeroemisyjne technologie generacji energii-energetyka Opracowanie ekspertyzy : Metody oszczędności energii w budownictwie Opracowanie Eespertyzy : Metody oszczędności energii w przemyśle Opracowanie ekspertyzy : Metody oszczędności energii W transporcie Opracowanie ekspertyzy : Metody oszczędności energii W zakresie życia codziennego społeczeństwa Analiza foresightu energetycznego w aspekcie aktualizacji scenariuszy Analiza literatury, (skaning środowiskowy) Agregacja wyników ekspertyz Rozpowszechnianie wyników projektu Opracowanie klastrów technologii utworzenie listy czynników SEEP charakteryzujących zrównoważony rozwój wskazanie technologii zeroemisyjnych i metod oszczędności energii Opracowanie scenariuszy rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią Rys Schemat metodyki prac poświęconych na przygotowanie i agregację danych wejściowych wraz z ich powiązaniami (zastosowane techniki foresightowe). 16

18 techniki foresightowe Przeglądy literatury zadanie 2 Przeglądy literatury - zadanie 2 techniki foresighto- Praca w panelach SEEP Praca w panelach technologicznych Panel ekonomiczny Panel środowiskowy Panel politycznoprawny Panel społeczny Przygotowanie zweryfikowanej listy czynników zrównoważonego rozwoju Przyporządkowanie czynników do poszczególnych grup technologicznych Określenie szans dla różnych poziomów czynników SEEP dla 2010, 2020 i 2050 r dla grup technologii Wskazanie kluczowych czynników zrównoważonego rozwoju urza mózgów, technika Krzyżowa analiza wpływów MIC-MAC Analiza kwasi- ilościowa Panel: energetyka jądrowa Panel:- Odnawialne źródła energii -OZE Panel: Metody oszczędności energii w budownictwie Panel: Metody oszczędności energii w przemyśle Panel: Metody oszczędności energii w transporcie Utworzenie listy technologii (perspektywicznych) Panel: Metody oszczędności energii w zakresie życia codziennego Priorytetyzacja technologii (pod względem techniczno technologicznym) Przyporządkowanie czynników zrównoważonego rozwoju do poszczególnych technologii priorytetowych Praca w panelach eksper- Przygotowanie tez i pytań do ankiety Deplhi Krzyżowa analiza wpływów czynników kluczowych dla potrzeb opracowania scenariuszy Przygotowanie koncepcji scenariuszy rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią Wyznaczenie poziomu produkcji/oszczędności energii dla 2010, 2020 i 2050 r Rys Schemat metodyki realizacji prac związanych z przewidywaniem kształtowania się uwarunkowań zrównoważonego rozwoju oraz opracowaniem wizji rozwoju technologii wraz z ich powiązaniami (zastosowane techniki foresightowe). Określenie potrzeb badawczych 17

19 2.2.1 Grupy eksperckie (panele) SEEP Wstępne rozpoznanie czynników zrównoważonego rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią - sporządzenie list czynników społecznych, politycznych, ekonomicznych i środowiskowych dla każdej grupy technologicznej osobno oraz ich scalenie przebiegało dwuetapowo. W grupach ekspertów (panelach) SEEP prace zostały rozpoczęte z zastosowaniem metody burzy mózgów lub jej odmiany techniki aktywizującej (6 grup, 3 pomysły na raz, w ciągu 5 minut). Poszczególne panele SEEP: ekonomiczny polityczno-prawny środowiskowy społeczny, utworzyły odrębne listy czynników zbieżnych z zasadami zrównoważonego rozwoju, które w perspektywie do 2050 roku będą miały wpływ na rozwój zeroemisyjnej gospodarki energią w Polsce. W drugim etapie, metodą kolejnych przybliżeń, opracowano ostateczne listy czynników. Dodatkowo, przyporządkowano, odrębnie w każdym z paneli SEEP, zidentyfikowane czynniki do poszczególnych grup technologii: stosowanie energii ze źródeł odnawialnych (technologie OZE), wprowadzenie energetyki jądrowej, oszczędność energii w budownictwie, oszczędność energii w przemyśle i energetyce, oszczędność energii w transporcie, oszczędność energii w życiu codziennym, będące przedmiotem prac w ramach panelu technologicznego w odrębnych podpanelach. Kolejnym etapem prac ekspertów, w każdym panelu SEEP osobno, był wybór kluczowych czynników zrównoważonego rozwoju. Wybór czynników kluczowych miał między innymi na celu precyzyjne zdefiniowanie obszaru dalszych prac w projekcie tak, aby były one wykonalne i dające się interpretować. Do wyboru czynników kluczowych zastosowano technikę ilościową: krzyżową analizę wpływów, wykorzystując program MIC MAC. Eksperci wypełniali macierz wpływów bezpośrednich, utworzoną z czynników zrównoważonego rozwoju gospodarki energią zidentyfikowanych w danym panelu SEEP. Do określenia interakcji pomiędzy poszczególnymi czynnikami zrównoważonego rozwoju, zidentyfikowanymi w pierwszym etapie prac w zadaniu 3., zastosowano skalę liczbową od 0 do 3, gdzie 0 ozna- 18

20 czało brak zależności między czynnikami, a 3 bardzo silną zależność między poszczególnymi czynnikami. Po wypełnieniu macierzy i przeprowadzeniu analizy, zostały wskazane istotne zależności pośrednie i bezpośrednie pomiędzy czynnikami. Czynniki zostały zrangowane na podstawie dwóch kryteriów: wpływu i zależności. Czynniki mające największy wpływ na inne i największą zależność, zarówno w wypadku wpływów bezpośrednich, jak i pośrednich, zostały uznane za czynniki kluczowe. Wyniki analizy zostały następnie zweryfikowane przez panele SEEP celem wskazania ostatecznej listy czynników. W międzyczasie eksperci paneli SEEP dokonali oceny poziomów czynników zrównoważonego rozwoju czynników SEEP, przyporządkowanych przez ekspertów paneli technologicznych do poszczególnych wytypowanych przez nich technologii priorytetowych. Ponieważ ocena ta stanowiła etap formułowania subiektywnych modeli prognostycznych w ujęciu systemowo dynamicznym (kwasi ilościowej techniki foresightowej), zastosowanych podczas realizacji projektu, została ona omówiona w podrozdziale Eksperci paneli SEEP wzięli również udział w pracach przygotowujących scenariusze rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią. Udział ten polegał na wykonaniu krzyżowej analizy wpływów dla wszystkich zidentyfikowanych wcześniej czynników kluczowych. Na podstawie wyników tej analizy wytypowano czynniki uwzględnione w budowie scenariuszy otoczenia rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią w Polsce do 2050 roku. Eksperci paneli SEEP uczestniczyli ponadto w weryfikacji oraz przyjęciu ostatecznej wersji scenariuszy, opracowanych przez z zespół celowy, powołany do opracowania scenariuszy rozwoju zeroemisyjnej gospodarki energią. Miało to miejsce podczas wspólnego spotkania zespołu zadaniowego z wszystkimi ekspertami paneli SEEP Grupy eksperckie (panele) technologiczne Poszczególne podpanele technologiczne: technologii OZE, technologii energetyki jądrowej, oszczędności energii w przemyśle i energetyce, oszczędności energii w budownictwie, oszczędności energii w transporcie, oszczędności energii w życiu codziennym, stworzyły listy technologii perspektywicznych w horyzoncie czasowym do 2050 r. w oparciu o wcześniej opracowane ekspertyzy. W projekcie przez termin technologia, w obszarze prac ekspertów technologicznych, rozumie sie zarówno metody wytwarzania ener- 19

21 gii, jak i metody, ale i rozwiązania organizacyjne, sposoby, itp., oszczędności energii. O zamieszczeniu na liście decydowały wyłącznie kryteria techniczno-technologiczne, uwzględniające np. podstawy teoretyczne procesu technologicznego, materiały konstrukcyjne, itp. Przez technologie perspektywiczne rozumiano technologie stosowane obecnie, dla których przewiduje się, że będą stosowane w przyszłości do 2050 r. oraz technologie znajdujące się w różnej fazie badań, dla których znane są zarówno ich potencjalne słabości, jak i sposoby ich wyeliminowania. W drugiej kolejności poszczególne podpanele technologiczne dokonały priorytetyzacji technologii pod względem techniczno-technologicznym, w oparciu o określone kryteria atrakcyjności i wykonalności technicznej. Priorytetyzacja polegała na ocenie każdej z technologii w skali 1 (niska) do 5 (wysoka) według przyjętego zestawu kryteriów o ustalonych wagach z uwzględnieniem horyzontu czasowego do 2050 r. Przykładowe kryteria: niski stopień skomplikowania technologii (prostota rozwiązań), sprawność energetyczna, możliwość kreowania nowych badań/wdrożeń, niski poziom zużycia surowców i materiałów, szerokie możliwości lokalizacyjne, techniczny czas życia, dostępność surowców i materiałów, silne podstawy teoretyczne i doświadczenia z wdrożonej technologii o zbliżonym profilu, potencjał badawczy. Priorytetyzacja technologii miała między innymi na celu precyzyjne zdefiniowanie obszaru dalszych prac w panelach technologicznych i projekcie tak, aby były one wykonalne i dające się interpretować. Ograniczenie obszaru badań, jakie jest konsekwencją tego kroku nie umniejsza jakości analiz i badań, służy natomiast wręcz poprawie jakości wyników dalszych prac i koncentrowaniu się na zasadniczych technologiach, pokrywających i tak zdecydowaną większość potencjału zeroemisyjnego wytwarzania energii i potencjału oszczędności energii. Dalsze prace w panelach technologicznych były związane z analizą kwasi-ilościową i są omówiono w podrozdziale

22 Dodatkowym produktem realizacji tego etapu prac była wstępna lista potrzeb badawczych niezbędnych dla rozwoju technologii. Wyników tej analizy nie włączono do niniejszego opracowania Metodyka i cele analizy kwasi ilościowej. Jednym z celów projektów typu foresight jest tworzenie scenariuszy rozwoju przedmiotu badania o stosunkowo odległej perspektywie czasowej, najczęściej w warunkach, gdy nie jest możliwa prosta ekstrapolacja posiadanej wiedzy. Ważną cechą takich scenariuszy jest systematyczność prób spojrzenia na przyszłość. Spojrzenie to wspiera się stosowaniem różnych technik foresightowych, pozwalających na systematyzowanie prac i ich wyników. Ogólnie techniki te można podzielić na jakościowe (np. burze mózgów, panele eksperckie, gry symulacyjne, analiza SWOT itp.), ilościowe (np. benchmarking, modelowania, analiza patentów, itp.), a także kwasi-ilościowe (np. analiza Delphi, analiza wpływów krzyżowych, tworzenie map drogowych, itp). Wszystkie te techniki spełniają dobrze swoje funkcje w zastosowaniach w różnych projektach foresightowych. Niestety nie wszystkie, pozwalają skwantyfikować przedmiot badań i podać wyniki foresightu w jednostkach fizycznych, specyficznych dla przedmiotu badań. Nawet modelowanie, stanowiące przykład techniki ilościowej, wobec braku danych historycznych, staje się nieprzydanym narzędziem, gdy zakłada się potrzebę dodatkowej ilustracji wyników foresightu w postaci danych technicznych, wyrażonych w jednostkach fizycznych, a dotyczących przyszłych technologii. Taka sytuacja ma miejsce, gdy prowadzi się badania prospektywne o wąskim zakresie merytorycznym, np. dla stosunkowo wąskiej grupy technologii lub jednej technologii; stosunkowo innowacyjnej lub całkiem innowacyjnej, dla której brak historycznych danych technicznych. Wystąpiła ona również podczas realizacji projektu Zeroemisyjna gospodarka energią w warunkach zrównoważonego rozwoju Polski do 2050 roku, gdy prognozowane miały być wielkości wytwarzania czy też oszczędności energii, wynikające z rozwoju nowych technologii. Dla wielu analizowanych w projekcie technologii, brak jest danych dotyczących kształtowania się ich rozwoju w przeszłości. Można wówczas skorzystać z technik kwasiilościowych, bazujących na wiedzy kompetentnych ekspertów merytorycznych. Jeśli nie ma możliwości wykorzystania danych statystycznych, zarówno historycznych, jak i przekrojowych, alternatywą jest próba budowania tzw. modelu formalnego II rodzaju [ (17), (18), (19)], którego parametry nie są szacowane na podstawie danych historycznych. Możliwe jest wtedy zastosowanie istniejących modeli, lecz ich parametry określane są na podstawie opinii kom- 21

23 petentnych, merytorycznych ekspertów [zob. np. (20) (19)]. Modele takie pozwalają zintegrować ilościową metodę prognozowania z odpowiednio ukierunkowanymi, pod względem zakresu wymaganych danych liczbowych, ocenami ekspertów [ (18), (21),]. Metodykę tworzenia modeli formalnych II rodzaju można zakwalifikować do kwasi-ilościowych technik foresightowych. Opracowana na potrzeby projektu Zeroemisyjna gospodarka energią w warunkach zrównoważonego rozwoju Polski do 2050 roku metodyka obejmuje trzy główne etapy: 1. Konstrukcja prognoz bazowych rozwoju poszczególnych technologii (metod, itp.) z oceną stopnia ich niepewności dla poszczególnych technologii w oparciu o dane pozyskane od ekspertów. 2. Korekta prognoz bazowych ze względu na wystąpienie zmian poziomów czynników kluczowych wpływających na daną technologię. 3. Korekta prognoz bazowych ze względu na wystąpienie zdarzeń kluczowych. W przypadku prognozowania produkcji/oszczędności energii za pomocą nowych technologii, jako modele prognostyczne można wykorzystać modele tendencji rozwojowej (np. liniowy, wykładniczy, wykładniczy odwrotnościowy, logistyczny), odzwierciedlające spodziewany kształt krzywej życia danej technologii. Prognozy uwzględniają warunki tworzone przez otoczenie: czynniki SEEP. Tak zbudowane prognozy mogą stanowić wariant bazowy scenariusza rozwoju technologii. W tak dalekim horyzoncie czasowym prognozy (tu: rok 2050), jaki występuje w badaniach typu foresight, konieczne jest uwzględnienie zmienności warunków otoczenia np. sytuacji: ekonomicznej, politycznej, prawnej, społecznej, środowiska, technologicznej. Uwzględnienie zmienności otoczenia jest możliwe poprzez budowę prognoz wariantowych, uwzględniających przyjęte scenariusze rozwoju otoczenia dla alternatywnych, w stosunku do bazowych poziomów czynników otoczenia. Podejście to nie uwzględnia jednak wpływu zdarzeń kluczowych na rozwój danej technologii, których wystąpienie w długim horyzoncie czasowym jest wielce prawdopodobne. Zdarzenie kluczowe można zdefiniować jako zdarzenie o niskim/umiarkowanym prawdopodobieństwie zajścia, aczkolwiek o silnym wpływie na rozwój analizowanej technologii. W celu uwzględnienia tych zdarzeń można zastosować analizę trendów zmiennych (trend impacts analysis). Na podstawie danych pozyskanych od ekspertów, dotyczących m.in. prawdopodobieństwa zajścia wpływu danego zdarzenia kluczowego na technologię, czasu trwania wpływu, możliwa jest korekta prognoz wariantu bazowego scenariusza rozwoju technologii (metody, itp.). Polega ona na wzbogaceniu analizy o badanie związków, zachodzących po- 22

24 między zdarzenia kluczowymi, uwzględniających zarówno współzależność tych zdarzeń, jak również ich łączny wpływ na rozwój technologii. Jest to tzw. analiza zależności zdarzeń (cross impact analysis). Poniżej opisano szerzej poszczególne etapy kwasi ilościowej techniki foresightowej, opierającej się na budowaniu modelu formalnego II rodzaju, zastosowanej w projekcie. Schemat metodyki tej analizy przedstawiono na rysunku

25 Praca w panelach SEEP przygotowanie zweryfikowanej listy czynników zrównoważonego rozwoju Przyporządkowanie czynników do poszczególnych grup technologicznych Praca w panelach technologicznych Utworzenie listy technologii (perspektywicznych) i ich priorytetyzacja Dalsza praca z wykorzystaniem techniki kwasi-ilościowej nad technologiami priorytetowymi Przyporządkowanie czynników zrównoważonego rozwoju do grup technologii Ustalenie bazowego i alternatywnych poziomów czynnika SEEP Wybór kluczowych czynników zrównoważonego rozwoju i przyporządkowanie ich każdej z technologii Określenie poziomu produkcji/oszczędności energii dla 2010, 2020 i 2050 r, z uwzględnieniem poziomów czynników SEEPprzypisanie krzywej życia technologiom Konstrukcja prognoz bazowych Uwzględnienie zmian poziomów czynnika SEEP na rozwój technologii Uwzględnienie zmian poziomów czynnika SEEP korekta prognoz bazowych Określenie listy zdarzeń kluczowych i dokonanie ich parametryzacji Określenia prawdopodobieństw warunkowego wystąpienia zdarzeń kluczowych Korekta prognoz bazowych ze względu na wystąpienie czynników kluczowych z wykorzystaniem symulacji Badanie niepewnosci prognoz Rys Schemat metodyki analizy kwasi-ilościowej zastosowanej w projekcie opartej na budowaniu modeli formalnych II rodzaju. 24

26 Konstrukcja prognoz bazowych wraz z oceną stopnia ich niepewności dla poszczególnych technologii Znane z literatury przedmiotu modele formalne II rodzaju wykorzystywane są głównie do opisu dynamiki sprzedaży nowych produktów [ (18), (22), (20)]. Prognosta przyjmuje założenie o postaci funkcyjnej modelu w oparciu o spodziewany kształt krzywej życia produktu. Wykorzystywane są w tym celu następujące funkcje: 1) liniowa: Y t = α + βt (1) 2) wykładnicza: Y ) t t = α ( 1+ g (2) oraz, jeśli dodatkowo przyjmuje się założenie o skończonym potencjale rynku: 3) wykładnicza odwrotnościowa (z asymptotą poziomą): Y t t = α βg, g <1 (3) 4) logistyczna: Y t 1 = α βg t (4) gdzie: t zmienna czasowa; α, β, g parametry modelu. Prognozę * y T na dowolny okres T > 1 wyznacza się poprzez ekstrapolację zbudowanego modelu. W odniesieniu do prognozowania sprzedaży nowych produktów, parametry modeli wyznacza się na podstawie sądów eksperta lub grupy ekspertów, które dotyczą: w przypadku funkcji liniowej i wykładniczej wartości dwóch zmiennych losowych: wielkości sprzedaży w pierwszym okresie istnienia produktu na rynku (Y 0 ) oraz wielkości sprzedaży w jednym z późniejszych okresów, po ustabilizowaniu się (Y n ); w przypadku funkcji wykładniczej odwrotnościowej i logistycznej wartości trzech zmiennych losowych: wielkości sprzedaży w pierwszym okresie istnienia produktu na rynku (Y 0 ), wielkości sprzedaży w jednym z późniejszych okresów (Y n ) oraz poziomu nasycenia rynku (Y ). Formuły pozwalające na wyznaczenie parametrów α, β, g są powszechnie znane w literaturze przedmiotu. Ponieważ modele trendu nie są szacowane na podstawie danych historycznych, czyli obiektywnej informacji, dotyczącej przeszłości prognozowanego zjawiska, w dalszej części opracowania będą nazywane subiektywnymi modelami tendencji rozwojowej. 25

27 Można zauważyć, że po dokonaniu odpowiednich przekształceń algebraicznych, wynikających z formuł obliczeniowych, każdy z modeli (1) (4) można zapisać jako funkcję o postaci [ (19)]: Yt = f ( t, Y1, Yn, Y ), (5) gdzie: t - zmienna czasowa; y1, yn, y Dla prognozy Y1, Yn, posłużyły do wyznaczenia parametrów modelu. * y T, otrzymanej przez ekstrapolację modelu zgodnie z regułą prognozowania według wartości oczekiwanej: Y - zmienne, których oceny wartości oczekiwanych * yt = f ( T, y1, yn, y ), (6) można wyznaczyć miernik dopuszczalności, analogiczny do znanego błędu prognozy ex ante (estymator odchylenia standardowego błędu prognozy). Wzory (5), (6) przedstawiono w wersji odpowiadającej modelom wykładniczemu odwrotnościowemu i logistycznemu. W przypadku funkcji liniowej i wykładniczej we wzorach nie występują wielkości związane ze zmienną Y. W niniejszym opracowaniu nazwano go standardową niepewnością prognozy i oznono u( y T ) [ (23)]. Jego wartość można ocenić korzystając z tzw. prawa przenoszenia odchyleń standardowych [ (24)]: Jeżeli wzajemnie skorelowana jest tylko jedna para z tych zmiennych, współczynniki korelacji dla pozostałych dwóch par zmiennych zastępuje się zerami. W sytuacji pojedynczych sądów ekspertów o możliwych wartościach zmiennych Y n,, 1 Y Y ( 1 n ), oceny odchyleń standardowych u y ), u( y ), u( y można wyznaczyć na podstawie rozkładów prawdopodobieństwa subiektywnego [ (23)]. Problem oceny ewentualnej korelacji pomiędzy parami zmiennych Y Y, n omówiono w pracy [ (25)]. 1, Y Metodyka prognozowania na podstawie subiektywnych modeli tendencji rozwojowej znalazła zastosowanie do konstrukcji bazowych prognoz rozwoju nowych technologii. Zbudowane prognozy zostały w późniejszych etapach badania skorygowane w oparciu o dodatkowe informacje pozyskane od ekspertów. W badaniu tym dla wyszczególnionych technologii produkcji energii lub technologii (metod) oszczędności energii, dla bazowych poziomów czynników zrównoważonego rozwoju, eksperci określali (por. tabela 2.1): wielkość produkcji/oszczędności energii w 2010 roku, minimalną (a), maksymalną (b) i najbardziej prawdopodobną (w) wielkość wytwarzania/oszczędności energii w latach 2020 oraz 2050, 26

28 spodziewany kształt krzywej życia technologii w okresie (wybierano jedną spośród funkcji: liniowej, wykładniczej, wykładniczej odwrotnościowej, logistycznej). 27

29 Przykład określenia produkcji/oszczędności energii j-tej technologii przy zadanych poziomach czynników kluczowych w GWh. Nazwa czynnika Model tendencji rozwojowej Poziom czynnika 2010 a / b 2050 Wartość Poziom czynnika prawd. max min Poziom czynnika Czynnik Czynnik Tabela 2.1. prawd. max min Czynnik 3 3 (wykładniczo odwrotnościowy) Czynnik a jeśli technologia nie jest wdrożona obecnie należy podać rok jej wdrożenia. b jeśli technologia nie jest wdrożona obecnie należy podać wartości produkcji po dziesięciu latach od wdrożenia. Źródło: Opracowanie własne. 28

30 W procedurze wyznaczenia prognoz na kolejne lata oraz oceny stopnia ich niepewności można wyróżnić następujące etapy: Etap 1. Ustalenie wartości y y, n 1, y, niezbędnych do oceny parametrów modelu α, β, g Wielkość wytwarzania/oszczędności energii, podaną przez ekspertów dla 2010 roku uznano za deterministyczną zmienną Y 1. Za ewentualny potencjał rynkowy w okresie prognozy przyjęto maksymalną wartość, określoną przez ekspertów dla 2050 roku. Założono ponadto, że wielkości wytwarzania/oszczędności energii w latach 2020 oraz 2050 to niezależne zmienne losowe oraz Y o rozkładach trójkątnych, rozpiętych na Y11 41 trzech wartościach określonych przez ekspertów: minimalnej (a), maksymalnej (b) i najbardziej prawdopodobnej (w) [ (26), (27) (28)]. Zatem: y 1 wartość podana przez ekspertów dla 2010 roku; y 11 wartość oczekiwana rozkładu trójkątnego, określonego przez trzy wartości podane (a, w i b) przez ekspertów dla 2020 roku; wyznaczana jako: m = a + w + b 3 y 41 wartość oczekiwana rozkładu trójkątnego, określonego przez trzy wartości podane przez ekspertów dla 2050 roku; y maksymalna wartość określona przez ekspertów dla 2050 roku. Etap 2. Ocena odchyleń standardowych u y ), u( y ), u( y ) ( 1 n Dla deterministycznie określonej wielkości dla 2010 roku przyjęto u( y 1 ) = 0. Wartości u ( y 11 ) oraz u y ) wyznaczono jako odchylenia standardowe odpowiednich rozkładów ( 41 trójkątnych. W wypadku, gdy w opinii ekspertów brak jest informacji, na podstawie których można ocenić niepewność maksymalnej wielkości w 2050 roku, przyjęto arbitralnie jednostajny rozkład zmiennej Y w przedziale 0,75y ;1,25y ]. Było to następstwem założenia, [ że maksymalny błąd eksperta, popełniony przy określaniu tej wielkości jest rzędu 25%. Etap 3. Konstrukcja prognoz kombinowanych na okres Dla każdej z rozważanych technologii zbudowano wstępnie dwa modele prognostyczne: Model 1). na podstawie wielkości y1, y11 (oraz ewentualnie y ), Model 2). na podstawie wielkości y1, y41 (oraz ewentualnie y ). Postać funkcyjna obu modeli była jednakowa, zgodna ze wskazaną przez ekspertów krzywą rozwoju technologii w okresie

31 W oparciu o modele 1) i 2) wyznaczono odpowiednio prognozy * y (1 oraz y( * ) T 2) T dla okresów T=1,,41 i oceniono ich niepewności standardowe u y ) oraz ( ). (patrz etap pierwszy). Następnie dla każdego T=1,,41 wyznaczono prognozę kombinowaną, jako: y = w y + w y, (7) * T * * ( 1) (1) T (2) (2) T gdzie: 1 ( T u 2 y T 1 u1( yt ) w(1) =, u ( y ) u ( y ) 1 T 2 T w(2) = u 1 1 ( y u T 2 1 ( y T + ) u ) 2 1 ( y T ) Etap 4. Ocena stopnia niepewności prognoz Dla prognoz kombinowanych * y T (T=1,,41) wyznaczono standardowe niepewności u( y T ) na podstawie prawa propagacji odchyleń standardowych, zakładając przy tym maksymalną dodatnią korelację pomiędzy prognozami wchodzącymi w skład kombinacji. Otrzymano, zatem: u ( yt 1 T 2 T ) = w(1) u ( y ) + w(2) u ( y ) (8) Wielkość (8) można interpretować, jako odchylenie standardowe błędu prognozy, wyznaczonej na okres T. Jako dodatkowy miernik niepewności przyjęto rozpiętość przedziału: * * [ y u( y ); y + u( y )] (9) T T T T Uwzględnienie zmian czynników kluczowych w prognozach Rozpatrywane w foresightach 20, 30-sto letnie horyzonty czasowe muszą uwzględniać zmiany otoczenia rozpatrywanego zjawiska np. sytuacji: ekonomicznej, politycznej, prawnej, społecznej, środowiska, technologicznej. W przypadku, gdy zmiany te są regularne można je uwzględnić poprzez budowę prognoz wariantowych. Ponieważ nie dysponuje się formalnym modelem ekonometrycznym, zmiany najważniejszych czynników (czynniki kluczowe) mogą zostać uwzględnione, jako korekta subiektywnego modelu tendencji rozwojowej. Ze względu na charakter wyróżnionych zmiennych, nie zawsze jest możliwy ich precyzyjny pomiar. W związku z tym zaproponowano zastosowanie 5 stopniowej skali semantycz- 30