Analiza tendencji zużycia wody w polskich miastach w sektorze gospodarstw domowych

Transkrypt

1 Barbara Batóg * Jacek Batóg ** Analiza tendencji zużycia wody w polskich miastach w sektorze gospodarstw domowych Wstęp Nie ulega wątpliwości, że jednym z podstawowych, a być może najważniejszym czynnikiem zarówno w procesie gospodarowania, jak i funkcjonowaniu gospodarstw domowych jest woda. Czynnik ten, a zwłaszcza jego zasoby i dotyczące go wzorce gospodarowania, decydują często o poziomie i strukturze produkcji dóbr i usług oraz jakości życia i poziomie bezpieczeństwa społeczeństwa. Ograniczone zasoby wody, a zwłaszcza niezadowalający bilans między zasobami i popytem na wodę, będący w wielu krajach i regionach wynikiem nadmiernej eksploatacji wody oraz niskiego poziomu opadów, powodują konieczność racjonalnego gospodarowania tym zasobem naturalnym. Działania podejmowane w tym zakresie spowodowały spadek zużycia wody w krajach Unii Europejskiej, a zwłaszcza w sektorze gospodarstw domowych [Water resources, 009]. Oprócz zmian zachodzących w zakresie stosowanych technologii i technik nawadniania, konstrukcji domów, wprowadzania obiegów zamkniętych, istotny wpływ na zmniejszanie się popytu na wodę miał znaczący wzrost cen tego czynnika, zmiana konstrukcji taryf, wprowadzenie liczników 1 oraz zmiany klimatu i wzorców konsumpcji. Warto jednocześnie zauważyć, że spadkowi popytu na wodę w polskiej gospodarce o 6% w latach (w przemyśle o 5,1%, a w ramach eksploatacji sieci wodociągowej, w tym głównie na potrzeby gospodarstw domowych, aż o 18,7% ) towarzyszyło zwiększenie się długości sieci wodociągowej o 45,5%. Jednym z czynników, który o tym zadecydował, była znacząca redukcja strat w sieci i instalacjach wodno-kanalizacyjnych. W przeszłości poziom tych strat, związanych również z nielegalnym poborem wody, był w niektórych krajach rzeczywiście bardzo wysoki 3. Powodowało to nie tylko nadmierną eksploatację istniejących zasobów, lecz przyczyniało się do wzrostu kosztów energii i zużycia urządzeń i środków stosowanych przy produkcji i uzdatnianiu wody oraz zmniejszonego ciśnienia w sieci wodociągowej, które mogło prowadzić do zanieczyszczenia dostarczanej wody. Instytucje specjalizujące się w badaniach dotyczących gospodarowania wodą wskazują, że w zakresie obniżania poziomu zapotrzebowania na wodę istnieją jeszcze znaczące rezerwy. Według Ecologic Institute sektory charakteryzujące się największym popytem na wodę: sektor publiczny z uwzględnieniem gospodarstw domowych (udział 0%), rolnictwo (udział 33%), przemysł i turystyka odznaczają się znacznym potencjałem redukcji zużycia wody [Dworak i inni, 007]. Szacunki wykonane przez Komisję Europejską * Dr, Katedra Ekonometrii i Statystyki, Wydział Nauk Ekonomicznych i Zarządzania, Uniwersytet Szczeciński, barbara.batog@wneiz.pl ** Dr hab., prof. US, Katedra Ekonometrii i Statystyki, Wydział Nauk Ekonomicznych i Zarządzania, Uniwersytet Szczeciński, batog@wneiz.pl 1 Wyniki ankiety przeprowadzonej w 10 krajach europejskich wskazały na znacząco niższy poziom popytu na wodę w przypadku gospodarstw domowych posiadających liczniki wody. Zużywały one 5% mniej wody niż gospodarstwa, w których stosowany był ryczałt [Grafton i inni, 011]. Wzrost poboru wody wystąpił wyłącznie w rolnictwie i leśnictwie i wyniósł w tym okresie 10,3%. 3 Obecnie straty z tytułu nieszczelności szacowane są na około 5 m 3 /dzień/km sieci [Learning from, 011].

2 Finlandia Szwecja Estonia Łotwa Irlandia Słowenia Litwa Austria Grecja Bułgaria Portugalia Hiszpania Francja Rumunia Dania Słowacja Węgry Czechy Polska Włochy W. Brytania Luksemb Cypr Niemcy Belgia Holandia Malta sugerują możliwość zmniejszenia globalnego zużycia wody nawet o 40% [Europe 00, 010]. W ostatnich latach prowadzonych było na poziomie Unii Europejskiej wiele badań dotyczących nie tylko identyfikacji sektorów o najwyższym poziomie konsumpcji wody, lecz przede wszystkim określenia obszarów niepełnego funkcjonowania stosowanych instrumentów mających zapewnić racjonalne i efektywne wykorzystanie zasobów wody [Water scarcity, 007], analizy kosztów i dochodów stosowanych w tym zakresie środków [Addressing, 007] oraz systemów zarządzania produkcją i dostarczaniem wody, jak również rozwiązań stosowanych w celu oszczędnego zużywania wody [Second follow up, 009; Third follow up, 011] 4. Należy jednak tu zaznaczyć, że negatywne zjawiska związane z niskimi zasobami wody nie dotyczą wszystkich krajów i regionów. W krajach Unii Europejskiej zróżnicowanie tych zasobów w przeliczeniu na 1 mieszkańca jest stosunkowo wysokie (rysunek 1) 5. W Finlandii zasoby te wynosiły w 009 roku 41,68 tys. m 3, podczas gdy na Malcie kształtowały się na poziomie 36 m 3 (przeciętny poziom zasobów wody był równy 10,45 tys. m 3 na 1 mieszkańca, a współczynnik zmienności dla tej zmiennej kształtował się na poziomie 108%). Rysunek 1. Zasoby wody w krajach Unii Europejskiej w 009 roku (m 3 /1 mieszkańca) Źródło: [Eurostat, LTAA]. 1. Hipoteza badawcza i główne cele badania Sektorem, w którym odnotowany został najwyższy spadek zużycia wody, jest sektor gospodarstw domowych. Przeprowadzone badania poświęcone zostaną więc analizie tendencji w zakresie popytu na wodę zgłaszanego przez polskie gospodarstwa domowe. Przy czym próbę badawczą stanowić będą tylko gospodarstwa domowe funkcjonujące w największych polskich miastach. Weryfikowana hipoteza badawcza zakłada, że w procesie konsumpcji wody przez sektor gospodarstw domowych w największych polskich miastach obserwujemy nie tylko spadek popytu na wodę, lecz również wyrównywanie się (zbieżność) poziomów zużycia wody na 1 mieszkańca. Jeżeli nie będą istniały podstawy do odrzucenia 4 Również w innych krajach prowadzone są w tym zakresie badania, a nawet tworzone nowatorskie rozwiązania. Przykładem może być między innymi system zarządzania gospodarką wodną w Murray Darling Basin (Australia), gdzie wprowadzono rynek handlu prawami do konsumpcji wody na cele nawadniania w rolnictwie. System ten pozwala dokonywać racjonalnej alokacji oraz skutecznie zwiększa skłonność do stosowania wodooszczędnych innowacji [Young, 010]. 5 Zróżnicowanie regionalne zasobów wody w niektórych krajach europejskich (Francja, Hiszpania, Wielka Brytania) również kształtuje się na wysokim poziomie [Towards efficient use, 01, s. 40].

3 powyższej hipotezy, to pozwoliłoby to obliczać znacznie bardziej efektywne (dokładne i trafne) prognozy zapotrzebowania na wodę. Prognozy te mogłyby wówczas stanowić wartościową podstawę do formułowania strategii nie tylko w zakresie funkcjonowania i rozwoju indywidualnych zakładów wodno-kanalizacyjnych, lecz również w skali całego kraju. Podstawowymi celami badania jest analiza kształtowania się tendencji w zakresie popytu gospodarstw domowych na wodę w największych polskich miastach, ocena czy obserwujemy spowolnienie tempa spadku zapotrzebowania na wodę, próba klasyfikacji badanych obiektów (miast) ze względu na podobieństwo tendencji i determinant (poziom wynagrodzeń, wielkość miasta, odsetek ludności korzystającej z sieci wodociągowej) zużycia wody, a przede wszystkim zbadanie konwergencji poziomów konsumpcji wody na 1 mieszkańca w sektorze gospodarstw domowych w największych polskich miastach.. Stosowane metody badawcze Analiza kształtowania się zużycia wody przeprowadzona zostanie za pomocą modeli szeregów czasowych, natomiast w badaniu zbieżności poziomów konsumpcji wody per capita wykorzystane zostaną modele i miary stosowane w klasycznej analizie konwergencji dochodowej. Należą do nich modele konwergencji absolutnej i warunkowej typu β, jak również miary konwergencji typu σ. Ze względu na stosunkowo liczną literaturę na ten temat poniżej zamieszczony został wyłącznie model pozwalający określić, czy w badanym zjawisku występuje konwergencja o charakterze warunkowym 6 : 1 YiT j ln Yi j X it it T Y 0 1 ln 0, (1) i0 j YiT wartość badanej zmiennej w okresie T, Y0T wartość badanej zmiennej w okresie początkowym, j X it zmienne reprezentujące zjawiska wpływające na zmiany popytu na wodę. Modele absolutnej i warunkowej konwergencji nie umożliwiają analizy zmian szybkości konwergencji zachodzących w badanym okresie. Zastosowano zatem podejście krańcowej konwergencji poziomej, która umożliwia ocenę wpływu długości zakresu czasowego próby na szybkość zbieżności typu β. Koncepcja ta opiera się na wykorzystywaniu standardowego równania konwergencji dla zróżnicowanych wariantów przedziałów czasowych próby poprzez modyfikację polegającą na zmianie roku przyjętego za rok bazowy. Wyróżnić tu można dwa odmienne podejścia: postępujące i wsteczne. W przypadku podejścia postępującego badany okres rozszerzany jest przy ustalonym roku początkowym. Mierzony jest w ten sposób wpływ ostatnich lat na uzyskiwaną szybkość konwergencji. W podejściu wstecznym zakres czasowy próby skracany jest przy roku końcowym uznanym za rok bazowy. Dokonujemy w ten sposób pomiaru wpływu początkowych lat na szybkość zjawiska konwergencji dochodowej [Batóg, 011, s. 1 8]. 3. Uzyskane wyniki Analizę kształtowania się tendencji w zakresie zużycia wody w sektorze gospodarstw domowych przeprowadzono na podstawie danych charakteryzujących to zjawisko w 64 największych polskich miastach na prawach powiatu. Źródłem danych był 6 Szerzej o rodzajach konwergencji w zakresie zjawisk ekonomicznych i społecznych oraz stosowanych narzędziach badawczych traktuje praca [Batóg, 010].

4 Bank Danych Lokalnych Głównego Urzędu Statystycznego 7. Dwa podstawowe wnioski, które można sformułować na podstawie tych danych, to silny spadek popytu na wodę obserwowany w okresie , wyrażany zarówno w ujęciu zużycia ogółem (zobacz rysunek ), jak i w przeliczeniu na 1 mieszkańca (rysunek 3). Na rysunkach oraz 3 nie została zamieszczona legenda, ponieważ miały one na celu zaprezentowanie wyłącznie podobieństwa zmian w czasie zużycia wody w analizowanych miastach. Rysunek. Zużycie wody ogółem w gospodarstwach domowych w miastach na prawach powiatu ( , tys. m 3 ) Źródło: [BDL GUS]. Widoczne jest jednocześnie zjawisko wyrównywania się poziomów zużycia wody, szczególnie w przypadku zużycia per capita. Prawidłowość tę potwierdza kształtowanie się wartości średniej i odchylenia standardowego oraz przebieg trendu logarytmicznego zaprezentowane na rysunku 4. Rysunek 3. Zużycie wody na 1 mieszkańca w gospodarstwach domowych w miastach na prawach powiatu ( , m 3 ) Źródło: [BDL GUS]. 7 Informacje zawarte w BDL GUS weryfikowane były w uzasadnionych przypadkach w wybranych zakładach wodociągowo-kanalizacyjnych.

5 Rysunek 4. Zużycie wody na 1 mieszkańca w gospodarstwach domowych w miastach na prawach powiatu ( , m 3 ) średnia średnia - odchylenie standardowe średnia + odchylenie standardowe minimum maksimum trend logarytmiczny Źródło: Obliczenia własne na podstawie [BDL GUS]. Model trendu logarytmicznego przeciętnego zużycia wody na 1 mieszkańca po oszacowaniu przyjmuje następującą postać (w nawiasach podano wartości statystyki t Studenta dla poziomu istotności 0,05): yt 6408, 1013ln, t, R 0,99. () (1178), ( 39, 41) Oszacowany model charakteryzuje się bardzo wysokim dopasowaniem do danych oraz statystycznie istotnymi parametrami strukturalnymi. Na podstawie modelu () wyznaczone zostały prognozy przeciętnego zużycia wody na 1 mieszkańca w sektorze gospodarstw domowych dla lat (tablica 1). Tablica 1. Prognozy (01 016, m 3 /1 m) Rok Prognoza Względny błąd predykcji (%) 01 34,81, ,6, ,74, ,5, ,78,71 Źródło: Obliczenia własne. Uzyskane wyniki prognozowania charakteryzują się stosunkowo niskimi błędami predykcji i wskazują na utrzymywanie się w kolejnych latach malejącej tendencji w zakresie zgłaszanego zapotrzebowania na wodę przez miejskie gospodarstwa domowe. Wniosek ten może stanowić istotną przesłankę do aktualizacji strategii zakładów wodociągowokanalizacyjnych ze względu na przewidywany spadek przychodów z tytułu sprzedaży wody i odprowadzania ścieków (przy stałych, a nawet rosnących cenach za te usługi). Może być również pomocny przy podejmowaniu decyzji co do poziomu zdolności przerobowych nowo budowanych oczyszczalni ścieków. Zjawisku spadku popytu na wodę towarzyszy prawidłowość polegająca na wyrównywaniu się poziomów zużycia wody na 1 mieszkańca w grupie badanych obiektów w ujęciu konwergencji typu σ (rysunek 5). Przy czym zjawisko to było znacznie bardziej widoczne do roku 00. Potwierdzeniem tej prawidłowości są wyniki estymacji modeli (3) i (4) reprezentujących trendy odchylenia standardowego logarytmów zużycia wody per capita.

6 S( ln y ) 0, 40-0, 009t, R 0, 93 t, (3) ( 47, 43) ( 8, 91) S( ln y ) 0166, -0, 004t, R 0,96 t. (4) ( 97, 41) ( 1318, ) Rysunek 5. Odchylenie standardowe zużycia wody na 1 mieszkańca w gospodarstwach domowych w mnpp ( , m 3 ) Źródło: Obliczenia własne. Oszacowane modele charakteryzują się wysokim dopasowaniem do danych oraz statystycznie istotnymi parametrami strukturalnymi. W pierwszym podokresie dynamika spadku zróżnicowania logarytmów zużycia wody per capita była wyższa niż w drugim podokresie parametr przy zmiennej czasowej kształtował się na poziomie odpowiednio 0,009 oraz 0,004. Szczegółowych informacji o kształtowaniu się zbieżności poziomów zużycia wody na 1 mieszkańca dostarcza model konwergencji absolutnej typu β (wzór 5). 1 yit ln 0146, - 0, 045lnYi0, T yi0 (8, 63) ( 10, 61) 7,81% T 8,87 1 R 0,65 Otrzymane oceny parametrów strukturalnych modelu (5) pozwalają stwierdzić występowanie silnej konwergencji zużycia wody w sektorze gospodarstw domowych w największych polskich miastach. Przy zachowaniu dotychczasowych tendencji w tym zakresie połowa okresu konwergencji powinna zostać osiągnięta już po upływie niespełna 9 lat. Ten interesujący wniosek to istotna przesłanka, która może być wykorzystana w tworzeniu strategii rozwoju w zakresie kształtowania się popytu na wodę nie tylko w przypadku poszczególnych miast, lecz również w skali całego kraju. Zaobserwowane zjawisko skutkować może również uzyskiwaniem bardziej trafnych prognoz zużycia wody przez sektor gospodarstw domowych. Warto jednak zauważyć, że proces zbieżności poziomów zużycia wody na 1 mieszkańca nie przebiegał równomiernie w czasie. Wskazywały już na to wyniki estymacji modeli (3) i (4), a ostateczne potwierdzenie tej prawidłowości znajdujemy dzięki zastosowaniu krańcowej zbieżności poziomej w podejściu postępującym. Rezultaty wykonanych obliczeń przedstawione zostały w tablicy oraz na rysunku 6. Tablica. Wyniki obliczania krańcowej zbieżności poziomej (podejście postępujące) Okres Beta T1/ T/3 T9/ ,078 8,9 14,1 8, ,075 9, 14,6 9,3 (5)

7 ,068 10, 16, 3, ,065 10,6 16,9 33, ,06 11, 17,7 35, ,056 1,4 19,6 39, ,053 13,1 0,7 41, ,043 16,3 5,8 51, ,037 18,5 9,3 58, ,038 18,3 9,0 57,9 Źródło: Obliczenia własne. Rysunek 6. Połowa okresu konwergencji T1/ (krańcowa zbieżność pozioma podejście postępujące) Źródło: Obliczenia własne. Jak widać, pomijanie kolejnych wcześniejszych lat pozwala zauważyć zmniejszanie się szybkości konwergencji, co oznacza, że proces zbieżności poziomów zużycia wody na 1 mieszkańca w kolejnych latach ulegał spowolnieniu. Spowodowane to było zapewne spadkiem siły wpływu różnych czynników charakteryzujących poziom popytu na wodę, takich na przykład jak cena wody, oraz samym charakterem zjawiska konsumpcji wody przez gospodarstwa domowe, które nie są w stanie znacząco zmniejszać zużycia wody w nieskończoność. Połowa okresu zbieżności wydłużyła się z 8,9 dla pełnego okresu do 18,5 lat dla okresu Warto podkreślić, że identyczne wnioski pozwalają sformułować rezultaty obliczeń otrzymane za pomocą podejścia wstecznego. W dalszej części badania wykorzystano model konwergencji warunkowej (1). Na jego podstawie nie stwierdzono istotnego związku poziomu zużycia wody na 1 mieszkańca z liczbą mieszkańców (wielkością) miasta, poziomem dochodów mierzonym przeciętnym miesięcznym wynagrodzeniem brutto, jak również odsetkiem ludności korzystającej z sieci wodociągowej. Zakończenie W gospodarstwach domowych największych polskich miast obserwowany jest w okresie ostatnich 0 lat znaczący spadek zużycia wody zarówno w ujęciu bezwzględnym, jak i na 1 mieszkańca w tym drugim przypadku z 6,54 m 3 w 1995 roku do 36,0 m 3 w 011 roku, czyli o 4,1%. Aczkolwiek tempo tego spadku znacząco się zmniejszyło od 003 roku to obliczone prognozy wskazują na utrzymywanie się w najbliższym okresie malejącego zapotrzebowania na wodę w sektorze gospodarstw domowych w miastach. Drugą prawidłowością widoczną w kształtowaniu się tego zjawiska jest wyrównywanie się poziomów zużycia wody per capita w grupie badanych miast. Wniosek ten potwierdzają zarówno miary konwergencji typu σ, jak i modele konwergencji typu β. Wykorzystana koncepcja krańcowej konwergencji poziomej wskazuje jednak na spadek szybkości tej zbieżności. Rezultaty analizy czynników determinujących poziom zużycia wody nie potwierdziły związku między wybranymi cechami charakteryzującymi zarówno badane

8 miasta (liczba ludności), jak i gospodarstwa domowe (poziom dochodów) a wielkością popytu na wodę. Można więc stwierdzić, że zjawisko zmniejszającego się zużycia wody jest w tym przypadku spowodowane innymi czynnikami, a przede wszystkim wzrostem cen dostaw wody. Potwierdzenie tej hipotezy wymaga jednak dodatkowych badań prowadzonych odrębnie dla każdego miasta. Literatura 1. Addressing the challenge of water scarcity and droughts in the European Union. Impact Assessment (007), SEC(007) 993, Commission staff working document, Brussels, er/quantity/pdf/comm_droughts/impact_assessment.pdf, dostęp dnia Bank Danych Lokalnych Głównego Urzędu Statystycznego, www. stat.gov.pl/bdl. 3. Batóg J. (010), Konwergencja dochodowa w krajach Unii Europejskiej. Analiza ekonometryczna, Uniwersytet Szczeciński, Rozprawy i Studia T. (DCCCLIV) 780, Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Szczecińskiego, Szczecin. 4. Batóg J. (011), Krańcowa pozioma konwergencja realna, w: Mikroekonometria w teorii i praktyce, Batóg B., Markowicz I. (red.), Uniwersytet Szczeciński, Studia i Rozprawy T. (DCCCLXIX) 795, Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Szczecińskiego, Szczecin. 5. Dworak T., Berglund M., Laaser C., Strosser P., Roussard J., Grandmougin B., Kossida M., Kyriazopoulou I., Berbel J., Kolberg S., Rodríguez-Díaz J.A., Montesinosi P. (007), EU water saving potential, European Commission Report, Brussels. 6. Europe 00 A strategy for smart, sustainable and inclusive growth, (010), Communication from the Commission, COM(010) 00, Brussels. 7. Grafton R.Q., Ward M.B., To H., Kompas T. (011), Determinants of residential water consumption: evidence and analysis from a 10-country household survey, Water Resources Research, Vol. 47, No. W Learning from International Best Practices (011), European Benchmarking Co-operation, Water and Wastewater Benchmark. 9. Second follow up Report to the Communication on water scarcity and droughts in the European Union COM(007)414 final (010), COM(010) 8 final, Brussels. 10. Third follow up Report to the Communication on water scarcity and droughts in the European Union COM(007)414 final (011), COM(011) 133 final, Brussels. 11. Towards efficient use of water resources in Europe (01), EEA Report No. 1/01, European Environment Agency, Copenhagen. 1. Water resources across Europe confronting water scarcity and drought, (009), EEA Report No., European Environment Agency, Copenhagen. 13. Water scarcity and droughts. In-depth assessment (007), Second Interim Report, European Commission, June, Brussels. 14. Young M.D. (010), Environmental effectiveness and economic efficiency of water use in agriculture, the experience of and lessons from the Australian water reform programme, Report Sustainable management of water resources in agriculture prepared for the OECD study. Streszczenie Zagadnieniu oszczędnego gospodarowania zasobami wody zużywanej na potrzeby gospodarki i gospodarstw domowych poświęca się sporo uwagi, zwłaszcza w krajach, w których zasoby te są stosunkowo ograniczone. Zmiany popytu na wodę uzależnione są od wielu czynników.

9 W okresie ostatnich dwudziestu lat do najważniejszych z nich należały: znaczący wzrost ceny wody oraz stosowanie coraz bardziej wodooszczędnych technologii. W ramach przeprowadzonego badania przeanalizowane zostały zmiany w czasie popytu na wodę w gospodarstwach domowych w wybranych polskich miastach. Podjęta został między innymi próba ustalenia, czy polskie gospodarstwa domowe osiągnęły już minimalny (racjonalny, optymalny) poziom zużycia wody oraz czy w zakresie popytu na wodę obserwowane jest zjawisko zbieżności. Pozwoliło to odpowiedzieć na pytanie, czy istnieje długookresowy punkt równowagi oraz czy jesteśmy w stanie obliczyć długookresowe prognozy zużycia wody. Dodatkowym aspektem prowadzonych rozważań jest próba klasyfikacji badanych obiektów (miast) ze względu na podobieństwo obserwowanych tendencji w zakresie zużycia wody. W przeprowadzanych analizach wykorzystane zostały również zmienne kontrolne typu wielkość miasta, poziom wynagrodzeń itp. Słowa kluczowe popyt na wodę, gospodarstwa domowe, zbieżność Analysis of tendencies in households water consumption in Polish cities (Summary) The proper management of water consumption by economy and households is very important nowadays especially in countries with limited water resources. The changes in water demand depend on many factors such as increase of water price and application of water saving technologies. The Authors analyzed the changes in households water demand in selected Polish cities in Also they tried to find out whether the Polish households have achieved optimal level of water consumption and if convergence in water demand could be observed. In case of convergence occurring it is possible to compute the steady-state point and also long-term forecasts of water consumption. Additionally the Authors tried to classify Polish cities according to the tendencies in water consumption. The control variables such as city size or level of wages were incorporated into analysis. Keywords water demand, households, convergence