Model oceny ekoefektywności technologii

Model oceny ekoefektywności technologii
Fot. Adobe Stock. Data dodania: 20 września 2022

Pojęcie ekoefektywności zostało wprowadzone przez Światową Radę Przedsiębiorców dla Oceny Zrównoważonego Rozwoju WSCSD (World Business Council for Sustainable Development).

Ekoefektywność

Pojęcie ekoefektywności zostało wprowadzone przez Światową Radę Przedsiębiorców dla Oceny Zrównoważonego Rozwoju WSCSD (World Business Council for Sustainable Development). Zgodnie z WBCSD, ocena ekoefektywności powinna być wykonana z uwzględnieniem siedmiu kryteriów - trzech związanych z redukcją zużycia zasobów (minimalne zużycie materiałów i energii, maksymalizacja zużycia zasobów odnawialnych), trzech związanych z ograniczeniem presji na środowisko (toksyczność, stopień recyklingu, trwałość produktu), jak również jednego ekonomicznego - wzrostu wartości produktu lub usługi [1, 2].

W praktyce ekoefektywność oblicza się jako stosunek wskaźnika środowiskowego i wskaźnika ekonomicznego (wyrażanego wskaźnikiem kosztowym lub wartością produkcji), przy czym możliwe są różne warianty tworzenia wskaźnika ekoefekywności [1,2], w tym:
  • wskaźnik wydajności środowiskowej (environmentsl productivity) EEEP oraz środowiskową intensywność produkcji (environmental intensity of production) EEEIP: (wzór 1), gdzie wskaźnik wartości produkcji stanowi wartość przychodów ze sprzedaży produktów wytworzonych z wykorzystaniem analizowanej technologii.

  • wskaźnik kosztów poprawy środowiska (environmental improvement cost) EEEIC oraz jego odwrotność czyli wskaźnik efektywności kosztów środowiskowych (environmental cost-effectiveness) EEECE: (wzór 2), gdzie koszty poprawy obejmują w szczególności wszelkie nakłady związane z wdrożeniem i uruchomieniem, a także eksploatacją analizowanej technologii obniżającej negatywny wpływ na środowisko.
W ogólności wartość wskaźnika ekonomicznego, będącego elementem wskaźnika ekoefektywności, wyznacza się stosując się metodę LCC (Life Cycle Costing) lub CBA (Cost Benefit Analysis); wykorzystuje się także inne powszechnie stosowane wskaźniki efektywności ekonomicznej.

Analiza środowiskowa technologii

Analiza ekoefektywności EE (Eco-Effectiveness) przy użyciu metodyki LCA obejmuje etapy przedstawione na rysunku 1.

Wyznaczanie wartości wskaźnika (wpływu) środowiskowego opiera się najczęściej na metodach analizy cyklu życia LCA oraz DEA (Data Envelopment Analysis). Ocena cyklu życia LCA jest metodą powszechnie akceptowaną; pozwala na ocenę wpływu produktu/usługi na środowisko w całym cyklu życia [1, 3].

Rys. 1. Schemat analizy ekoefektywności [1]; etapy w polach szarych reprezentują elementy analizy LCA zgodnie z normami PN-EN ISO

Pierwszym etapem oceny cyklu życia było określenie celu i zakresu badań. W ramach tego zdefiniowano granice systemu, które uwzględniały trzy fazy życia technologii: fazę budowy, eksploatacji oraz likwidacji (rys. 2).

W drugim etapie, obejmującym analizę zbioru wejść i wyjść LCI (Life Cycle Inventory), zebrano dane wejściowe i wyjściowe dla każdej technologii w całym cyklu życia. Korzystano przy tym z wiedzy eksperckiej oraz danych z bibliotek: Ecoinvent v.2, IDEMAT 2001 i BUWAL 250.

Trzecim etapem była ocena wpływu cyklu życia LCIA (Life Cycle Impact Assessment). Oceny dokonano dwiema metodami korzystając z programu SimaPro 7.1.8.; wyznaczono wartości Ekowskaźnika 99 oraz IPCC 2001 GWP 100a.

Metoda Ekowskaźnika 99 umożliwiła przedstawienie wpływu technologii na środowisko wartościami trzech wskaźników, według kategorii oddziaływań: zdrowie człowieka, jakość ekosystemu oraz zużycie zasobów. Końcowy wynik przedstawiony został w punktach ekowskaźnika, Pt.

Druga metoda - IPCC 2001 GWP 100a (Intergovernmental Panel on Climate Change Global Warming Potential, 100 years) umożliwiła ocenę emisji gazów cieplarnianych. Wynik analizy LCA dla wszystkich technologii, uzyskany tą metodą, został przedstawiony w kg CO2eq.

W ostatnim etapie, Interpretacji, dokonano oceny kompletności danych.

Kolejność oceny przedstawiała się następująco:
  • wybór granicy systemu, która powinna przebiegać jednakowo w przypadku oceny środowiskowej jak i ekonomicznej (rys. 2),

  • inwentaryzacja wszystkich przepływów masowych i energetycznych w granicach,

  • ocena wpływu, w ramach której przepływy są przypisywanie do poszczególnych kategorii wpływu (klasyfikowanie) i wyrażanie w odpowiednich jednostkach w celu zsumowania (charakteryzowanie).
Analizy LCA zostały przeprowadzone w przeliczeniu na jednostkę funkcjonalną oraz obciążenie środowiska, wyrażone wartością punktów ekowskaźnika (Pt) w całym cyklu życia technologii.

Przykładowe wartości ekowskaźnika 99 (w 11 kategoriach wpływu) wyznaczone dla produkcji 1 t żeliwa szarego przedstawiono na rysunku 3 [4].

Rys. 3. Ocena oddziaływania na środowisko przy produkcji żeliwa szarego; dane z bazy ecoinvent pakietu SimaPro 7.3. [4]

Analiza ekonomiczna technologii

Do szacowania wskaźnika ekonomicznego wykorzystano jedną z dyskontowych metod oceny opłacalności przedsięwzięć, tzn. wartość zaktualizowaną netto NPV (Net Present Value).

Do szacowania wskaźnika ekonomicznego wymienia się również takie metody jak:
  • analiza CBA (Cost-Benefit Analysis) - analiza kosztów i korzyści,

  • analiza LCC (Life Cycle Costing) - analiza kosztów cyklu życia.
Istotnym czynnikiem wpływającym na porównywalność uzyskiwanych wyników jest horyzont czasowy prowadzonych analiz. Przy opracowywaniu modelu szacowania ekoefektywności (ocena wpływu na środowisko oraz ocena efektywności ekonomicznej) przyjęto jednakowy okres czasu analizy tj. 10 lat; ten horyzont czasowy jest rekomendowany przez Komisję Europejską dla przemysłu dla okresu 2007-2013 [1, 5].

Wyniki analiz ekonomicznych opracowano na podstawie ankiet dotyczących poszczególnych technologii. Wyznaczono następujące wskaźniki ekonomiczne:

Dla analizowanych technologii wyznaczono sumy:
  • zdyskontowanych nakładów inwestycyjnych i kosztów operacyjnych,

  • zdyskontowanych przychodów,

  • NPV.
Analizą objęto 40 technologii (17 materiałowych, w tym 4. odlewnicze), o których posiadano kompletne charakterystyki tzn. umożliwiające zarówno wyznaczenie wskaźników ekonomicznych, jak i środowiskowych.

Ocena społeczna technologii

W świetle obecnego stanu wiedzy i tendencji światowych, podstawowe cechy technologii rozwojowych w różnych obszarach winny spełniać kryteria zrównoważonego rozwoju, a więc być przyjazne dla środowiska, uzasadnione ekonomicznie i akceptowalne społecznie [1].

Potrzebę włączenia kryteriów społecznych do LCA uznano i zapisano w 2004 roku w Programie Narodów Zjednoczonych ds. Ochrony Środowiska (UNEP) - inicjatywa cyklu życia SETAC.

Opracowano przewodnik (Guidelines for social life assessment of products) będący rezultatem prac zmierzających do standaryzacji metody SLCA (Social Life Cycle Assessment). Ze względu na to, że metodologia SLCA nie jest dopracowana, często zbyt skomplikowana oraz pracochłonna, a ponadto mało użyteczna w przypadku oceny technologii jeszcze nie wdrożonych dlatego też przyjęto do oceny wskaźniki wynikające z zasad zrównoważonego rozwoju. Do oceny przyjęto 21. wskaźników opisujących sześć dziedzin ładu społecznego (kategorii), na które wpływa użytkowanie technologii: aktywność gospodarcza mieszkańców, jakość pracy, edukacja i rozwój, bezpieczeństwo publiczne i warunki zdrowotne, poziom życia oraz moralna odpowiedzialność. Każdy wskaźnik, bez względu na przynależność do określonej dziedziny/kategorii, mierzy występowanie badanej cechy (zmiennej) poprzez łączną ocenę trzech parametrów: rodzaj i siła wpływu, czas oddziaływania oraz sposób udokumentowania.

Analizę socjoefektywności (ocenę wpływu użytkowania technologii na ład społeczny) przeprowadzono korzystając z wyników ankiet dotyczących 52 technologii, w tym 3. odlewniczych. Po wykonaniu badań stwierdzono konieczność dalszego uproszczenia metodyki oceny nowych technologii pod względem ładu społecznego.

Metodyka DEA określenia ekoefektywności

Założeniem projektu badawczego "Opracowanie modelu oceny ekoefektywności technologii zrównoważonego rozwoju" było, że metoda DEA będzie stanowiła jeden z elementów wyjściowych analizy.

Metodyka DEA (Data Envelopment Analysis) jest stosowana do oceny efektywności jednostek produkcyjnych i organizacji o tej samej produkcji względnie tym samym zakresie działania. Wdrożono ją powszechnie do praktyki badań operacyjnych po jej opublikowaniu przez zespół realizujący (A. Charnes, W.W. Cooper i E. Rhodes); stąd jej akronim CCR. Metoda DEA w ujęciu jej twórców polega na zastosowaniu programowania liniowego do estymacji miar efektywności technicznej. Jest przykładem metody nieparametrycznej estymacji efektywności jednostek produkcyjnych/organizacyjnych.

Baza bibliograficzna, dotycząca badań związanych z wykorzystaniem DEA, jest tworzona w Unii Europejskiej przez Instytut Gospodarki Uniwersytetu w Rostocku. Baza jest dostępna pod adresem: http://www. deabib.org/deabib.html (18.06.2011).

W opracowanej, w ramach projektu, metodyce ekoefektywności przy pomocy DEA przyjęto, że parametry modelu stanowią:
  • aspekty środowiskowe uzyskane metodą LCA i wyrażone w ekopunktach w podziale na:
    • zdrowie ludzkie (ZL),

    • jakość ekosystemu (JE),

    • zużycie zasobów (ZZ),

  • aspekty ekonomiczne, wyrażone w jednostkach pieniężnych:
    • koszty (K),

  • aspekty społeczne wyrażone jednym zintegrowanym wskaźnikiem wg metodyki GIG (S).
Analizując charakter zmiennych opisujących technologie stwierdzono, że zdrowie ludzkie (ZL), jakość ekosystemu (JE), zużycie zasobów (ZZ) oraz koszty (K) są parametrami wejściowymi (nakładami) do modelu DEA, natomiast przychody (P) i aspekty społeczne (S) są parametrami wyjściowymi (rezultatami) modelu DEA.

Przykładowe wyniki obliczeń z wykorzystaniem systemu DEA-Solver dla poszczególnych grup technologii zamieszczono w cytowanym opracowaniu [1].

Model oceny ekoefektywności technologii

Celem projektu było opracowanie modelu, który będzie podstawą do stworzenia narzędzia dla użytkowników technologii, umożliwiającego im, w prosty i łatwy sposób dokonanie oceny ekoefektywności nowych technologii.

Model oceny ekoefektywności technologii zbudowano w oparciu o cztery moduły obliczeniowe: środowiskowy, ekonomiczny, społeczny oraz moduł wyznaczający wskaźniki ekoefektywności (rys. 4).

Ocena ekoefektywności wymagała zbioru danych wejściowych i wyjściowych, takich jak:
  • surowce/materiały, energię, odpady i emisję oraz wyznaczone na ich podstawie wskaźniki środowiskowe, opisujące wpływ technologii na zdrowie ludzkie, jakość systemu i zużycie zasobów,

  • nakłady inwestycyjne, koszty i przychody,

  • zbiór wartości opisujących dziedziny ładu społecznego, jak i odpowiadający im wskaźnik ładu społecznego.
Powyższe dane były gromadzone (zapisywane) w kartach oceny technologii przy czym informacje dotyczyły trzech faz jej cyklu życia: inwestycyjnej, eksploatacyjnej i likwidacji.

Opracowanie modelu poprzedziła analiza ekoefektywności i badania pilotażowe 40 technologii. Badania pilotażowe objęły:
  • walidację wskaźników dla technologii opisanych w kartach technologii,

  • opracowanie zbioru technologii wzorcowych, opracowanie algorytmów do wyznaczania wskaźników i oceny ekoefektywności,

  • testowanie i weryfikację modułów.
Każdy z modułów wykorzystywał model (algorytm), który wyznaczał wskaźniki opisujące wpływ danej technologii na środowisko, ekonomię i ład społeczny.

Wynikowy moduł oceny efektywności technologii służył do wyznaczenia wskaźników efektywności rozpatrywanej technologii. Zaproponowano następujący algorytm obliczeń:

1. wybór antywzorca technologii (obiekt sztuczny),
2. normalizacja zmiennych,
3. obliczenie metryk odległości od antywzorca technologii - względnego miernika ekoefektywności,
4. zakwalifikowanie ocenianego obiektu do klasy ekoefektywności.

Wyznaczenie antywzorca polegało na wyznaczeniu dla każdej zmiennej wartości maksymalnej lub minimalnej, w zależności od tego, czy zmienna jest stymulantą czy destymulantą; stymulanty to zmienne, dla których wysokie wartości są pożądane, a destymulany to zmienne, dla których niskie wartości są pożądane.

Zastosowanie procedur normalizacyjnych pozwala na wprowadzenie różnoimiennych cech o zróżnicowanym zakresie zmienności do wzajemnej porównywalności, co jednocześnie przynosi pozbawienie ich mian i umożliwia ich dodawanie.

W ocenie ekoefektywności zastosowano normalizację za pomocą tzw. metody unitaryzacji zerowanej, która przekształca w sposób liniowy zmienne na przedział wartości [0;1].

Kolejnym etapem analizy było wyznaczenie odległości każdego działu od wyznaczonego antywzorca technologii. Jako miarę odległości przyjęto odległość euklidesową. Otrzymana w ten sposób odległość euklidesowa jest poszukiwaną wartością wskaźnika ekoefektywności technologii.

W celu ułatwienia interpretacji przyjęto klasy ekoefektywności (oznaczone A, B, C i D) dla przedziału wyników uzyskanych w poszczególnych grupach. A oznacza klasę technologii o najwyższej ekoefektywności, a kolejne litery alfabetu: B, C, D odpowiadają klasom technologii z coraz to niższą ekoefektywnością.

Do modelu oceny ekoefektywności użyto danych z trzech obszarów: wyników analizy LCA, warunków ekonomicznych, warunków społecznych.

Wyniki analizy LCA dostarczyły trzech następujących wskaźników:
  • oddziaływanie na zdrowie ludzkie - oznaczenie zmiennej "ZL"; destymulanta,

  • oddziaływanie na jakość ekosystemu - oznaczenie zmiennej "JE"; destymulanta,

  • zmniejszenie zasobów surowców - oznaczenie zmiennej "ZZ"; destymulanta.
Z warunków ekonomicznych zostały wzięte dwie zmienne:
  • nakłady inwestycyjne netto na uruchomienie technologii ogółem oraz Koszty działalności operacyjnej ogółem (netto) związane z analizowaną technologią - z odtworzeniami, bez amortyzacji - oznaczenie zmiennej "Koszty"; destymulanta,

  • przychody z działalności podstawowej związanej z analizowaną technologią ogółem - oznaczenie zmiennej "Przychody"; stymulanta,
Warunki społeczne zostały ujęte w postaci jednego wskaźnika - oznaczenie zmiennej "Społeczne"; stymulanta.

W modelu wpływ rozpatrywanych technologii na warunki środowiskowe, ekonomiczne i społeczne zróżnicowano, stosując następujące wagi:
  • warunki środowiskowe 50%,

  • ekonomiczne 33,3%,

  • społeczne 16,7%.
Przyjęte wartości wag to wynik przeprowadzonych, w ramach projektu, badań ankietowych, w których uczestniczyli eksperci reprezentujący rozpatrywane obszary: środowisko, ekonomię i nauki społeczne.

W cytowanej publikacji zamieszczono przykłady ilustrujące proces obliczeniowy oceny ekoefektywności technologii energetycznych, materiałowych i środowiskowych.

Ekoefektywność wyrażona w postaci wskaźnika i klasy daje możliwość porównania różnych technologii w danej grupie. Daje też możliwość porównywania różnych wariantów tej samej technologii i ich klasyfikacji ze względu na ekoefektywności. Otrzymuje się zatem przejrzysty ranking technologii w danej grupie i miejsce interesującej nas technologii w tym rankingu.

Podsumowanie

W zakończeniu opracowania [1] stwierdzono, że przyjęta metodyka gromadzenia, selekcji i weryfikacji informacji zawartych w projektach foresight będzie w dalszym ciągu weryfikowana i doskonalona. Planuje się, że analogiczna analiza przeglądowa zostanie przeprowadzona w ramach kontynuacji Narodowego Programu Foresight POLSKA 2020 w zakresie Projektu Systemowego Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego pt. "Wsparcie systemu zarządzania badaniami naukowymi oraz ich wynikami"

W podsumowaniu końcowym autorzy monografii [1] stwierdzają, że w Europie rozpoczęto dyskusje o konieczności monitorowania ekoefektywności branż przemysłowych. Jest to krok w kierunku realizacji koncepcji efektywności ekologicznej w praktyce. Proponuje się prowadzenie analizy struktury środowiskowo-ekonomicznej wydajności gospodarki, pokazując tym samym stopień wdrażania unijnej dyrektywy do walki z zanieczyszczeniem środowiska.

Zaprezentowana przez autorów metodyka oceny ekoefektywności jest znacznie szersza, gdyż ujmuje wszystkie aspekty oddziaływania technologii: środowiskowe, ekonomiczne i społeczne. Zaproponowany został model obliczeniowy stosunkowo prosty, choć ujmujący wszystkie istotne wskaźniki (zmienne) charakteryzujące daną technologię i pozwalający w sposób łatwy analizować jej ekoefektywność.

Realizowany obecnie projekt Ministerstwa Gospodarki pt.: "Foresight Technologiczny Przemysłu InSight 2030" pokazuje w swej roboczej części 10 kierunków rozwoju polskich technologii innowacyjnych. Dobrym początkiem łączenia dorobku projektów foresightowych i innych, metodologicznych, dotyczących innowacyjnych i ekoefektywnych technologii byłaby próba wdrożenia metodologii opisanej w niniejszej monografii [1] do określenia ekoefektywności przedsiębiorstw i przyszłościowych kierunków innowacyjnej, polskiej produkcji.

Literatura

1. KLEIBER M. i in.: Ekoefektywność technologii. Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii i Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego w Radomiu, 2011 r. - http://www.itee.radom.pl/aktual/Ekoefektywność_technologii.pdf (data dostępu 20.06.2012)
2. HUPPES G., ISHIKAWA M.: Eco-efficiency and Its Terminlogy, Journal of Industrial Ecology, vol. 9, 4, 2005, s. 43-46
3. FEDORYSZYN A., BRZEZIŃSKI M., ZYZAK P.: Metoda oceny ekologicznej wyrobów, procesów i technologii. Przegląd Odlewnictwa, t. 62, 2012, nr 5-6, s. 328
4. FEDORYSZYN A. i in.: Zintegrowane systemy zarządzania. Laboratorium. Skrypt AGH - w przygotowaniu do druku. Kraków, 2012
5. Komisja Europejska. Dyrekcja Generalna ds. Polityki Regionalnej (2008): Przewodnik do Analizy Kosztów i Korzyści projektów inwestycyjnych. Fundusze strukturalne, Fundusz Spójności oraz Instrument Przedakcesyjny Raport końcowy przedłożony przez TRT Transporti e Territorio oraz CSIL Centre for Industrial Studies
×

DALSZA CZĘŚĆ ARTYKUŁU JEST DOSTĘPNA DLA SUBSKRYBENTÓW STREFY PREMIUM PORTALU WNP.PL

lub poznaj nasze plany abonamentowe i wybierz odpowiedni dla siebie. Nie masz konta? Kliknij i załóż konto!

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu

Podaj poprawny adres e-mail
W związku z bezpłatną subskrypcją zgadzam się na otrzymywanie na podany adres email informacji handlowych.
Informujemy, że dane przekazane w związku z zamówieniem newslettera będą przetwarzane zgodnie z Polityką Prywatności PTWP Online Sp. z o.o.

Usługa zostanie uruchomiania po kliknięciu w link aktywacyjny przesłany na podany adres email.

W każdej chwili możesz zrezygnować z otrzymywania newslettera i innych informacji.
Musisz zaznaczyć wymaganą zgodę

KOMENTARZE (0)

Do artykułu: Model oceny ekoefektywności technologii

NEWSLETTER

Zamów newsletter z najciekawszymi i najlepszymi tekstami portalu.

Polityka prywatności portali Grupy PTWP

Logowanie

Dla subskrybentów naszych usług (Strefa Premium, newslettery) oraz uczestników konferencji ogranizowanych przez Grupę PTWP

Nie pamiętasz hasła?

Nie masz jeszcze konta? Kliknij i zarejestruj się teraz!