ZINTEGROWANA OCENA EFEKTYWNOŚCI POZYSKIWANIA ENERGII ELEKTRYCZNEJ ZE ŹRÓDEŁ ODNAWIALNYCH Autor: Renata Dzik ( Rynek Energii nr 2/2005) Słowa kluczowe: energetyka, źródła odnawialne, efektywność Streszczenie. Przedstawiono metodykę oceny efektywności pozyskiwania energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych. Metodyka ta polega na uwzględnianiu zintegrowanych ocen obejmujących ocenę techniczną, ekonomiczną oraz ekologiczno-społeczną. Dalsze rozwinięcie tej metody zaprezentowane jest na przykładzie oceny efektywności elektrowni wiatrowych. 1. WPROWADZENIE W wysoko rozwiniętych krajach zachodnich od wielu lat prowadzone są badania empiryczne i metodyczne oraz działania praktyczne dotyczące opracowania i wdrażania metodyk kompleksowej oceny oddziaływania na środowisko podejmowanych przedsięwzięć inwestycyjnych. W Stanach Zjednoczonych ustawa o narodowej polityce środowiskowej z 1970 r. wprowadziła obowiązek dokonywania środowiskowej oceny wpływu zamierzonej inwestycji (Environmen-tal Impact Assessment - EIA). Od tego czasu oceny takie zaczęły wprowadzać także inne kraje zrzeszone w UE oraz Japonia i Kanada. 2. METODYKA OCENY EFEKTYWNOŚCI POZYSKIWANIA ENERGII ELEKTRYCZNEJ ZE ŹRÓDEŁ ODNAWIALNYCH W krajach zachodnich wprowadzono bardzo szeroki zakres oceny oddziaływania przedsięwzięć inwestycyjnych na środowisko. Są to oceny o charakterze inter i multidyscyplinarnym. Uwzględnia się w tej ocenie w równym stopniu aspekty mierzalne, jak też i niewymierne. Zmierza się do zintegrowanych ocen obejmujących ocenę społeczną, techniczną, środowiskową czy analizę ryzyka, przy wykorzystaniu wielu metod i technik analizy [2]. Przyjmując za cel zastosowania metody kompleksową ocenę ogólnogospodarczej, długookresowej efektywności inwestycji w źródła odnawialne można tę metodę przedstawić
jak na rys. l. W dalszej części artykułu zaprezentowana będzie zintegrowana ocena jednego ze źródeł odnawialnych - elektrowni wiatrowych. 3. OCENA TECHNICZNA ELEKTROWNI WIATROWYCH Dokonując oceny technicznej należy wyznaczyć roczną wydajność energetyczną elektrowni wiatrowych. Jest to niezbędne do dalszej oceny ekonomicznej, gdyż na tej podstawie można oszacować wielkość przychodów ze sprzedaży. Jest to również konieczne dla wyznaczenia efektywności społeczno-ekologicznej, ponieważ od wielkości produkcji zależą korzyści ekologiczne. Roczna wydajność energetyczna elektrowni wiatrowej wyraża się następująco: gdzie: w g - współczynnik gotowości, definiowany jako udział czasu w stanie gotowości do pracy w całym rozpatrywanym okresie eksploatacji EW, P(V) - charakterystyka mocy generowanej (krzywa mocy), p(v) - funkcja gęstości prawdopodobieństwa prędkości wiatru na wysokości osi wirnika, V 0 - prędkość wiatru, przy której następuje uruchomienie elektrowni wiatrowej, V w - prędkość wiatru, przy której następuje zatrzymanie elektrowni wiatrowej [7]. Z porównania danych przedstawianych przez producentów z wynikami jakie otrzymano na drodze symulacji komputerowych nasuwa się wniosek, iż dane producentów elektrowni wiatrowych o wydajności energetycznej są zawyżone. Wynika to z faktu przyjęcia 100% współczynnika gotowości definiowanego jako udział czasu w stanie gotowości do pracy w całym rozpatrywanym okresie eksploatacji. 4. EKONOMICZNA OCENA EFEKTYWNOŚCI ELEKTROWNI WIATROWYCH W literaturze przedmiotu można znaleźć wiele metod szacujących efektywność ekonomiczną. Są to metody statyczne jak: okres zwrotu (Payback Period), księgowa stopa zwrotu (Accounting Rate of Return) oraz metody dynamiczne: metoda wartości zaktualizowanej netto (NPV - Net Present Value), wewnętrzna stopa zwrotu (IRR - Internal Rate of Return), wskaźnik zyskowności (PI - Profitability Index) [4]. Miary statyczne są łatwe do zastosowania, jednak nie uwzględniają zmiany wartości pieniądza w czasie. Służą zwłaszcza do wstępnej selekcji projektów inwestycyjnych i są stosowane głównie na etapie studiów przedrealizacyjnych [1]. Miary dynamiczne są najbardziej precyzyjnym narzędziem oceny opłacalności przedsięwzięć, uwzględniającym rozłożenie w czasie przewidywanych wpływów i wydatków związanych z inwestycją [3]. Jednak metody te nie uwzględniają efektu ekologicznego, który należy uwzględniać w ocenie efektywności inwestycji proekologicznych. Dla tego typu inwestycji warto zastosować metodę dynamicznego kosztu jednostkowego (DGC - dynamie generation cost). Metoda ta stała się na tyle popularna w Niemczech, że Organizacja Współpracy Landów w zakresie Gospodarki Wodnej (LAWA), uznała ją za standardowe narzędzie oceny ekonomicznej inwestycji. Przy czym metoda ta jest stosowana
nie tylko w odniesieniu do gospodarki wodnej i nie tylko w Niemczech [6]. Wskaźnik DGC jest łatwy do zrozumienia nawet przez osoby, które go nie znają, ponieważ posługuje się wielkościami, z którymi każdy człowiek spotyka się na co dzień. Jest wyrażony w złotówkach na jednostkę efektu ekologicznego. W przypadku energetyki wiatrowej, gdzie miarą efektu ekologicznego będzie wysokość uniknionych strat z tytułu zanieczyszczenia środowiska w wyniku produkcji czystej" energii, wskaźnik będzie miał miano: zł/mwh. Charakteryzuje go wzór: gdzie: p EE - cena za jednostkę efektu ekologicznego, KI t, - koszty inwestycyjne poniesione w danym roku, KE t - koszty eksploatacyjne poniesione w danym roku, EE t - efekt ekologiczny w danym roku [6]. 5. SPOŁECZNO-EKOLOGICZNA OCENA EFEKTYWNOŚCI ELEKTROWNI WIATROWYCH Oceny efektywności społeczno-ekologicznej można dokonać wyznaczając efekt ekologiczny. Przez efekt ekologiczny należy rozumieć korzyści powstałe w środowisku w związku z zastąpieniem energii pochodzącej z węgla energią ze źródeł odnawialnych. W procedurze wyznaczania efektu ekologicznego przyjęto następujące założenia: do głównych czynników szkodliwych powstających w procesach wytwarzania energii zaliczono: CO 2, SO 2, NO X ; związki te emitowane do atmosfery wywierają największy wpływ na środowisko i generują wysokie straty ekologiczne, efekt ekologiczny wykorzystania energii odnawialnej jest odnoszony do energii z węgla, tj. energii elektrycznej i ciepła, tym samym wymiar strat ekologicznych spowodowany zużyciem węgla staje się podstawą wyceny efektu ekologicznego w przypadku zastąpienia energii z węgla energią odnawialną, efekt ekologiczny obejmuje tę część szkód ekologicznych, które są spowodowane przez energetykę, szkody ekologiczne wywołane wytwarzaniem energii z węgla utożsamia się z kosztami zewnętrznymi obciążającymi jednostkę wytwarzanej energii wyrażonymi w zł/kwh lub zł/gj [8]. Z uwagi na to, że wytwarzanie energii ze źródeł odnawialnych związane jest również z pewnym ujemnym oddziaływaniem na środowisko - zwłaszcza w sferze wytwarzania urządzeń do jej wykorzystania, natomiast eksploatacja źródeł energii odnawialnej nie powoduje emisji CO 2, SO 2, NO X - efekt ekologiczny powinien być skorygowany o wielkości tych kosztów [8].
Efekt ekologiczny wykorzystania energii odnawialnej przedstawia się następująco: gdzie: EO i - efekt ekologiczny z tytułu wykorzystania energii odnawialnej z i-tego źródła odnawialnego, KZW - koszt zewnętrzny obciążający energię wytworzoną z węgla, KZO i - koszt zewnętrzny obciążający energię wytworzoną z i-tego źródła odnawialnego [8]. Niezwykle trudną do oszacowania jest wielkość kosztu zewnętrznego, zarówno obciążającego energię wytworzoną z węgla, jak i z i-tego źródła odnawialnego, gdyż należy tu uwzględnić nie tylko straty wymierne ale również te niewymierne. Można tego dokonać przy pomocy metody macierzowej (rys. 2), gdzie dobiera się odpowiednie współczynniki ważności. Wszystkie elementy macierzy zarówno wymierne jak i niewymierne są wyrażone według jednolitej skali punktowej, a więc w aspekcie rangowym są porównywalne. Dzięki temu wartość strat wymiernych pozwala określić wartość strat niewymiernych według następującego wzoru: gdzie: N - rangowe oszacowanie wszystkich strat niewymiernych, W - rangowe oszacowanie wszystkich strat wymiernych, p - wartość strat wymiernych [5]. W publikowanych w Polsce szacunkach metoda analizy macierzowej wykorzystywana była kilkakrotnie. Podstawowymi wycenami dokonanymi przy jej zastosowaniu są: - ocena społeczno-ekonomiczna racjonalności funkcjonowania Celwiskozy w Kotlinie Jeleniogórskiej, przeprowadzona w 1986 r. przez zespół pod kierownictwem T. Borysa i Ginsberta-Geberta, - sozoekonomiczna analiza skutków funkcjonowania Zakładów Azotowych Kędzierzyn" S.A. przez K. Malika, - sozoekonomiczny rachunek opłacalności górnictwa węgla kamiennego, przeprowadzony przez zespół pod kierunkiem F. Piontka [5]. Rys. 2. Macierz strat (lub korzyści) społeczno - ekologicznych związanych z inwestycją (np. z budową elektrowni) [5]; S i - i-ty rodzaj strat społeczno-ekonomicznych (elementy środowiska, w którym powstają skutki), K i - i-ty rodzaj korzyści społeczno-ekonomicznych (elementy środowiska, w którym powstają skutki),
Dj - j-ty rodzaj oddziaływania, W - straty/korzyści wymierne, N -straty/korzyści niewymierne, X ij - ranowe oszacowanie wielkości i-tego rodzaju strat/korzyści wymiernych spowodowanych j-tym rodzajem oddziaływania, a ij - rangowe oszacowanie ważności i-tego rodzaju strat/korzyści wymiernych spowodowanych j- tym rodzajem oddziaływania, yij - rangowe oszacowanie wielkości i-tego rodzaju strat/korzyści niewymiernych spowodowanych j-tym rodzajem oddziaływania, β ij - rangowe oszacowanie ważności i-tego rodzaju strat/korzyści niewymiernych spowodowanych j-tym rodzajem oddziaływania. 6. PODSUMOWANIE Ocena efektywności pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych nie może polegać tylko i wyłącznie na ocenie ekonomicznej. Inwestycje ekologiczne w znacznym stopniu finansowane są ze środków publicznych, dlatego ocena opłacalności inwestycji tylko z punktu widzenia pojedynczego inwestora może doprowadzić do nieprawidłowej alokacji zasobów. Zatem rachunek ekonomiczny powinien być uzupełniony o szacowany efekt ekologiczny. LITERATURA [1] Gawron H.: Rachunek efektywności inwestycji. Akademia Ekonomiczna w Poznaniu, Poznań 1993. [2] Łojewski S.: Ekonomia środowiska. Wydawnictwo ATR, Bydgoszcz 1998. [3] Marcinek K.: Finansowa ocena przedsięwzięć inwestycyjnych przedsiębiorstw. Akademia Ekonomiczna w Katowicach, Katowice 1997. [4] Pazio W.: Analiza finansowa i ocena efektywności projektów inwestycyjnych przedsiębiorstw. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2002. [5] Piontek F., Piontek W.: Rachunek ekonomiczny w ochronie środowiska. Wyższa Szkoła Ekonomii i Administracji, Bytom 2002. [6] Rączka J.: Analiza efektywności kosztowej w oparciu o wskaźnik dynamicznego kosztu jednostkowego. Wydawnictwo NFOŚiGW, Warszawa 2002. [7] Snel H., Th. von Holten, Folings F.: Study on the next generation of large wind turbines. Part 1: technical concept analysis, European Community Wind Energy Conferce, Madrid 1990. [8] Solińska M., Soliński L: Efektywność ekonomiczna proekologicznych inwestycji rozwojowych w energetyce odnawialnej. Wydawnictwo AGH, Kraków 2003. [9] Szwed P.: Opłacalność budowy i eksploatacji rynkowej elektrowni wiatrowych. Rynek Energii 2003, nr 1. INTEGRATED ASSESSMENT OF EFFICIENCY OF ELECTRICITY LOGGING FROM RENEWABLE SOURCES Key words: power industry, renewable sources, efficiency Summary. The article presents the methodology for efficiency assessment of electrical energy gained from renewable sources. The metod is based on integrated technical, economic and socio-ecological evaluation. Explication of the metod is presented for a case of efficiency estimation for a power station. Renata Dzik, mgr, doktorantka w Instytucie Organizacji Systemów Produkcyjnych Politechniki Warszawskiej, należy do Towarzystwa Naukowego Organizacji i Kierownictwa, e-mail: rdzik@op.pl