Capitolul 5 - TC
-
Upload
sonya-rogers -
Category
Documents
-
view
256 -
download
0
description
Transcript of Capitolul 5 - TC
Capitolul 5. Aspecte privind eficienta ecologica a tehnologiilor curate (21p)
5.1.TIPURI DE IMPACT ASUPRA MEDIULUI A PRODUCERII SI UTILIZARII ENERGIEI – INDICATORI
Definirea şi determinarea indicatorilor de impact asupra mediului a sistemelor energetice, permite cuantificarea impactului ecologic a acestora, element deosebit de util atât în faza implementării unor soluţii noi de cât şi în cazul întocmirii auditului funcţionării sistemelor deja existente.
În tabelul 51. sunt clasificate efectele asupra mediului a activităţii umane.
Tabelul 5.1Clasificarea efectelor asupra mediului
EFECT MĂRIMENIVELUL
IMPACTULUI
DENUMIREA DE ORIGINE, INDICE ŞI
MĂRIMEA DIMENSIONALĂ
1 2 3 4CATEGORIA: RESURSE
epuizarea resurselor abiotice
valoare absolută global abiotic depletion
epuizarea resurselor biotice
valoare absolută global/localbiotic depletion[an-1]
secarea valoare absolută regional dessiccation [m3]categoria: poluare şi deşeuri
efectul de seră potenţial globalglobal warming potential (gwp)[kg co2 echivalent]
distrugerea stratului de ozon stratosferic
potenţial globalozone depletion (odp)[kg cfc11 echivalent]
acidificarea(ploi acide)
potenţial regionalacidification (ap)[kg so2 echivalent]
entrofizarea potenţial regionalnutrification (np)[kg po4
-3 echivalent]
ecotoxicitate- mediul acvatic- mediul terestru
potenţial regional / local
aquatic ecotoxicity(eca), [m3]terrestrial ecotoxicity(ect), [kg]
1 2 3 4radiaţii radioactive valoare absolută regional / local radiation [bq]
volum de deşeuri valoare absolută regional / localvolume de dechets[m3]
CATEGORIA: SĂNĂTATE UMANĂ ŞI RISCtoxicitate umană (incluzând poluanţii în aer, apă şi sol)
potenţial regionalhuman toxicity(hca, hcw, hcs)[kg]
formarea ozonului fotochimic în troposferă
potenţial regional / localoxidant formation(pocp)[kg c2 h4 echivalent]
victime valoare absolută local victimeCATEGORIA: INCONFORT, DIVERSE
zgomot valoare absolută local noise [pa2s]căldura emisă(în apă)
valoare absolută localaquatic heat[mj]
mirosuri potenţial localmalodourous air[m3]
condiţii de muncă / local working conditionsdegradarea peisajului / local damage to landscape
În tabelul 5.2, sunt sintetizate principalele tipuri de impact asupra mediului şi factorii care le produc, specifice sistemelor energetice.
Tabelul 5.2 Tipuri de impact asupra mediului a sistemelor energetice 2
Tipulde impact
Acţiunea Asupra cui acţionează
Epuizarea rezervelor de resurse naturale
Consumul de rezerve neregenerabile
Rezerve de resurse naturale
Efectul de seraEmisia gazelor cu efect de seră: CO2, CH4,N2O,CFC,O3,NOx, CO, COV
Echilibrul termic al planetei
Degradarea stratului de ozonEmisia gazelor cu efect fotochimic (CFC)
Stratul de ozon
Toxicitate şi ecotoxicitate
ToxicitateEmisii de substanţe chimice, căldură, emisii radioactive
Oameni, faună, floră
Acidificare Emisii chimice: SO2, NO2, HClFloră, faună
EutrofizareEmisii de elemente ca azot, fosfor în componenţă apelor uzate
Floră, faună
Factori perturbatori
Zgomot Emisii sonoreOameni, faună
Miros Emisii mirositoareOameni, faună
Ocuparea spaţiului
Gradul de ocupare a unei suprafeţe şi a timpului
Oameni, faună, floră
Impact vizual
Construcţii (înălţime, volum, formă)
Oameni
Fiecărui tip de impact se asociază indicatori sau indici de impact, pe baza cărora se poate face evaluarea din punct de vedere ecologic a diferitelor sisteme energetice. Calculul indicilor de impact se face pe baza poluanţilor emişi în cadrul fiecărui tip de impact 2.
Pentru determinarea principalilor indicatori de impact, se consideră cele două subsisteme, principalele componente ale conturului de analiză.
În continuare se vor prezenta principalii indicatori de impact prin care se caracterizează efectul ecologic al diferitelor sisteme energetice.
Epuizarea rezervelor naturale
Pentru calculul acestui indicator se fac următoarele ipoteze:se consideră materiile prime naturale de natură energetică, aferente
fiecărui subsistem al ciclului de viaţă;impactul materiilor rezultate din procesele de reciclare sau
recuperare din cadrul diverselor subsisteme se consideră nul. “Epuizarea resurselor naturale” este caracterizată de de trei
parametrii:a. consumul de materii prime;b. contribuţia la epuizarea rezervelor naturale;c. imposibilitatea regenerării materiilor prime.
a. Consumul de materii prime, M Acest parametru, exprimă intensitatea impactului şi se defineşte ca
suma tuturor cantităţilor de materii prime energetice (combustibil) consumate în cadrul soluţiei de cogenerare, în unităţi de masă raportate la unitatea funcţională.
M = Mi = mij [masă/unitate funcţională] (5.1)Unde : Mi este consumul de materii prime energetice ale
subsistemului “i”, în unităţi de masă/unitate funcţională; mij - masa materiei prime energetice de tip “j” consumată în cadrul subsistemului “i”, în unităţi de masă/unitate funcţională.
Un caz particular îl reprezintă procesul de incinerare al deşeurilor (menajere) cu recuperare de energie, pentru producerea combinată de energie electrică şi termică (se poate considera un sistem de cogenerare). Comparativ cu celelalte sisteme de cogenerare, deşeurile menajere pot fi
considerate ca materii prime combustibile, deşi procesul în sine constituie o filieră de eliminare a deşeurilor.
b. Contribuţia ciclului de viaţă a sistemului de cogenerare la epuizarea rezervelor naturale de materii prime, T .
Acest parametru caracterizează gradul în care un tip de materie primă poate fi supusă pericolului dispariţiei datorită consumului său. El permite estimarea contribuţiei sistemului de cogenerare la epuizarea rezervelor de materii prime, în funcţie de fracţia masică a fiecărei materii prime consumate. Parametrul se defineşte pornind de la perioada de abundenţă “a”(aferentă fiecărui tip de resursă primară, combustibil):
a = Rezerva mondială / Consumul mondial anual [an] (5.2)Această mărime este variabilă în timp şi este funcţie de locul
rezervei. În tabelul 5.3, se pot urmării valorile perioadei de abundenţă ale principalelor materii prime ( energetice ) [2]
Tabelul 5.3
Perioadele de abundenţă ale materiilor prime ( energetice )
a ( ani ) Materii prime energetice
Cărbune Păcură (petrol) Gaze UraniuDeşeuri
menajere
220 40 50 50 1
Observaţie: Perioada de abundenţă aferentă deşeurilor menajere, utilizate drept combustibil ( în cazul procesului de incinerare cu recuperare de energie) are valoarea 1 , deoarece se consideră că toate rezervele de deşeuri sunt consumate în întregime (tratate sau eliminate).
Cunoscând perioada de abundenţă (a), contribuţia soluţiei deproducere sau de utilizare a energiei la epuizarea stocului de materii prime (pentru fiecare subsistem “i”) se poate calcula cu relaţia:
Ti = ( mij / aj ) / Mi (5.3) în care: aj reprezintă abundenţa materiei prime de tip “j”, în ani.
Valoric, parametrul “T” este cuprins în intervalul 0 – 1 iar limitele intervalului au semnificaţia:
T = 0, corespunde unei contribuţii nule la epuizarea rezervelor de materii prime;
T = 1, corespunde unei contribuţii la epuizarea totală a rezervelor de materii prime.
c. Neregenerarea materiilor prime consumate, R
Acest parametru se calculează pornind de la timpul relativ de regenerare a materiilor prime, t, ale cărui valori caracteristice sunt prezentate în tabelul 5.4. [2].
Tabelul 59.4Timpul relativ de regenerare a materiilor prime ( energetice )
Tipul materiei prime
Materii fisibile Materii fosileMaterii minerale
(nefisibile, nefosile)Biomasă
nefosilă şi apă
t infinit 10000 infinit 1
Timpul relativ de regenerare al materiilor prime este adimensional şi reprezintă durata de regenerare a materiilor prime în raport cu biomasa (pentru biomasă t =1). Pentru deşeurile menajere , acesta are valoarea “1”.
Cu ajutorul lui “t” se poate calcula capacitatea de “neregenerare” a materiilor prime energetice utilizate, R. Pentru un subsistem “i” , relaţia de calcul este:
Ri = mij( 1 – 1 / tj ) / Mi (4.4)Unde tj reprezintă timpul relativ de regenerare a materiilor prime
“j” .Acest indice variază de la valoarea “0” ( materie primă total regenerabilă) , la valoarea “1” ( materie primă neregenerabilă).
Efectul de seră
Acesta reprezintă încălzirea atmosferei provocată de captarea radiaţiilor infraroşii reflectate de suprafaţa pământului. În figura 5.2. este ilustrat lanţul cauzal al provocării efectului de seră.
Fig. 5.1 Modul de provocare al efectului de seră
Emisia gazelor cu efect de sera
Perturbarea bilantului de radiaţii
Creşterea temperaturii globale
Creşterea nivelului apelor prin topirea gheţarilor
Impact negativ asupra ecosistemelor
Alături de alte procese, procesele energteice sunt răspunzătoare şi de producerea acestui tip de impact.
Compararea potenţialelor de încălzire aferente emisiilor de gaze pentru diferitele procese, se face pe baza indicatorului Global Warming Potentiel (GWP), recomandat de SETAC (Society of Environmental Toxicology and Chemistry).
GWP a unui gaz este definit de Intergovernmental Pannel on Climat Change (IPCC) ca integrala pe un interval de timp dat a variaţiei schimbului de energie prin radiaţie, generat prin injecţia unui kg de gaz în atmosferă 1.
(5.5)
Ai reprezintă forsajul radioactiv instantaneu dat de creşterea cu o unitate a concentraţiei gazului “i”; Ci – concentraţia gazului “i” , menţinută o perioadă de timp “t” după emisie ; ACO2, CCO2 – au semnificaţiile menţionate anterior fiind aferente CO2. Pentru diferite gaze GWP este exprimat raportat la GWP aferent CO2.
Cu alte cuvinte, acest indice compară emisia instantanee a unui kg de gaz cu emisia unui kg de dioxid de carbon considerat drept referinţă (potenţialul de încălzire global al acestuia este considerat unitar ).
Potenţialul global al efectului de seră al unui efluent gazos este determinat însumând potenţialele elementare ale efectului corespunzător fiecărui gaz component al emisiilor aferente cogenerării:
S(ki)=Sij = mij sj kg/unitatea funcţională (5.6)Unde: S(ki) reprezintă potenţialul efectului de seră al efluentului
gazos “k” emis de subsistemul “i”; Sij – potenţialul efectul de seră al elementui “j” emis de subsistemul “i”; mij – cantitatea de element care produce efectul de seră “j” emis de subsistemul “i”, în kg/unitatea funcţională ; sj – GWP ( pe 20 ani ) al unui kg de element “j”.
Principalele gaze cu efect de seră sunt: bioxidul de carbon (CO2), gazul metan (CH4), protoxidul de azot (N2O), vaporii de apă (H2O), derivaţi clorofloruraţi ai hidrocarburilor saturate (CFC, HCFC), ozonul, monoxidul de carbon (CO), precum şi compuşii organici volatili (COV). Primele trei gaze au un efect direct asupra efectului de seră în timp ce ultimele au un efect indirect.
Ponderea acestor gaze în producerea efectului de seră ţine cont de trei parametrii:
o durata de viaţă în atmosferăo capacitatea fiecărui gaz de a absorbi căldurăo concentraţia acestora în atmosferă şi a cantităţilor de
emisii antropogene pentru fiecare gaz.Perioadele de încălzire pot fi de 20,100 şi 500 de ani. În calcule se
consideră în special perioada cea mai scurtă respectiv cea de 20 de ani.
Tabelul 5.5 GWP caracteristic principalelor gaze cu efect de seră
Substanţă GWP (20 ani) GWP (100 ani) GWP (500 ani)CO2 1 1 1CH4 35 11 4N2O 260 270 170
Determinarea indicelui GWP pentru un sistem se realizează prin însumarea potenţialelor elementare de efect de seră ale fiecărui gaz ce intră în componenţa efluentului gazos al sistemului, multiplicate cu cantitatea corespunzătoare fiecărei componente.
(5.7)
unde : GWPi : potenţialul efectului de seră al elementului i din efluentul
gazos (kg CO2 echivalent)mi : cantitatea de element i (kg / unitatea funcţională).Principalele gaze care participă în mod direct la crearea efectului de
seră sunt : dioxidul de carbon (sCO2 = 1 ) şi metanul ( sCH4 = 35 ).
Acidificarea
Reprezintă perturbarea echilibrului acido-bazic al atmosferei datorate emisiilor gazoase cu caracter acid rezultate (din procesele aferente cogenerării). Acestea pot provoca perturbări semnificative a tuturor elementelor mediului ambiant (aer, apă, sol), inducând o creştere a ph–ului.
Cel mai utilizat indicator de acidificare este aciditatea echivalentă (în raport cu SO2).
Ii = j APi mij = j (j/Mj)/ (SO2/MSO2) mi
j kg echivalent SO2 (5.8)II reprezintă contribuţia la acidificare a subsistemului “i”, în kg
echivalent SO2.; APj – potenţial de acidificare al substanţei “j” (valaore definită); j – număr de moli de protoni liberi pe mol de substanţă j; Mj – masa molară de substanţă j.
Relaţia de determinare a acestui indicator este:
(5.9)
unde:APi : potenţialul de acidificare al unei substanţe i (tabelul 5.6)mi : cantitatea substanţei i [kg / unitatea funcţională]AP: potenţialul de acidificare [kg echivalent SO2/unitatea funcţională].
Tabelul 5.6Valorile AP ale unor substanţe
Substanţa APSO2 1NO 1.07NO2 0.7NOx 0.7NH3 1.88HCl 1.88HF 1.6
Degradarea stratului de ozon
Indicele utilizat pentru măsurarea contribuţiei unei substanţe la distrugerea stratului de ozon este ODP (Ozon Depletion Potential). ODP-ul unei substanţe gazoase reprezintă efectul asupra ozonului stratosferic al emisiei unui kg de substanţă raportată la freonul CFC 11.
În tabelul 5.7 sunt prezentate valorile ODP pentru o serie de substanţe.
Tabelul 5.7ODP pentru diferite substanţe raportate la CFC 11
Substanţa Factor ODP Substanţa Factor ODPCFC 11 1 Halon 1211 3.0CFC 12 1.0 Halon 1301 10.0CFC 113 0.8 HCFC 22 0.055CFC 114 1.0 HCFC 123 0.05CFC 115 0.6 CCl 14 1.1
Determinarea indicelui ODP pentru un sistem se realizează prin însumarea ODPi ale fiecărui gaz ce intră în componenţa efluentului gazos al sistemului, multiplicate cu cantitatea corespunzătoare fiecărui component.
(5.10)
unde:ODPi: indicele ODP al elementului i din efluentul gazos [kg CFC11
echivalent]mi : cantitatea substanţei i [kg / unitatea funcţională].
Eutrofizarea
Acest fenomen are ca efect creşterea consumului de oxigen în mediile acvatice şi terestre datorită unei concentraţii ridicate de produse azotate şi fosfatice. Acest lucru are drept consecinţă o dezvoltare a planctonului în zonele acvatice cu consecinţe directe asupra faunei: o reducere până la eliminarea ei din cauza consumului ridicat de oxigen. Trebuie precizat faptul că emisiile din aer ale compuşilor azotaţi şi fosfaţi contribuie de asemenea la acest efect. În general, in studii se consideră deocamdată numai fenomenul de eutrofizare a mediului acvatic. Contribuţia la fenomenul de eutrofizare a unei substanţe i este reprezentat de potenţialul de eutrofizare NP a cărui valori sunt exprimate în kg echivalent fosfat PO4
3-.
(5.11)
unde:NPi : potenţialul de eutrofizare al unei substanţe i (tabelul 5.8)mi : cantitatea substanţei i [kg / unitatea funcţională]NP: potenţialul de eutrofizare [kg echivalent fosfat/unitatea
funcţională].
Tabelul 5.8 Valorile NP caracteristice diferitelor substanţe
Substanţa NPPO4
3- 1NO 0.2NO2 0.13NOx 0.13NH4 0.33
N 0.42P 3.06
CCO (cererea chimică în oxigen) 0.022
Ecotoxicitate – toxicitate
a. EcotoxicitateAcest efect regrupează efectele toxice emanate în principal de metale
grele şi hidrocarburi aromatice nehalogenate în mediile acvatice şi terestre. Se definesc doi indicatori de cuantificare a ecotoxicităţii acvatice şi respectiv terestre:
ECA (Ecotoxicological Classification factor for Aquatic Ecosistem) pentru mediul acvatic: apă dulce şi sărată
ECT (Ecotoxicological Classification factor for Terrestrial Ecosistem) pentru mediul terestru.
Aceşti indici se calculează ca inversul concentraţiei maxime tolerabile (MTC) :
ECA (T) i=1/MTC A(T) i (5.12) corespunzător unei substanţe i
(5.13)
(5.14)
unde: ECAi, ECTi : factori de ponderare a ecotoxicităţii (indici) acvatice şi
terestre pentru o substanţă i, [kg/mg], [m3/mg], (tabelul 5.9)mai, mti: cantităţile emise de o substanţă i în apă, sol [mg / unitatea
funcţională]ECA, ECT: indici de caracterizare a ecotoxicităţii acvatice şi terestre
[m3 / unitatea funcţională], [kg / unitatea funcţională].
Tabelul 5.9 Valorile ECA, ECT pentru diferite substanţe
Substanţa ECA ECTAs 0.2 3.6Cd 200 13Cr 1 0.42Co - 0.42Cu 2 0.77Pb 2 0.43Hg 500 29Ni 0.33 1.7Zn 0.38 2.6
C6H6 (benzen) 0.029 -C6H5OH (fenol) 5.9 5.3
dioxină - 1400petrol brut 0.05 -
b. Toxicitate umanăContribuţia unei substanţe la indicele de impact asupra mediului,
toxicitate umană, se face pornind de la trei factori de ponderare după mediu: aer, apă şi sol.
HCA (Human Toxicological Classification factor for the Air) pentru aer
HCW (Human Toxicological Classification factor for the Water) pentru apă
HCS (Human Toxicological Classification factor for the Soil) pentru sol.
Aceşti indici se calculează pentru fiecare substanţă imisă în mediile: aer, apă şi sol după un mod de calcul complex. În cadrul acestui mod de calcul se iau în considerare : dimensiunea acestuia mediului, maniera în care are loc un schimb de substanţe imise între medii, degradarea substanţelor în cadrul fiecărui mediu, mijloacele prin care omul poate absorbi substanţele, numărul de persoane expuse, cantităţile acceptabile de substanţe absorbite de om. Pornind de la aceşti factori se calculează :
(5.15)
unde:HCAi, HCWi, HCSi: factori de ponderare pentru imisiile atmosferice,
acvatice şi terestre (sol) pentru substanţa i [kg / kg], (tabelul 5.10).mai, mwi, msi: cantităţile imise de substanţa i în aer, apă şi sol [kg /
unitatea funcţională]
TH: indice de caracterizare a toxicităţii umane [kg/unitatea funcţională].
Tabelul 4.10 Valorile factorilor HCA, HCW şi HCS pentru unele substanţe
Substanţa HCA HCW HCSmetale
As 4700 1.4 0.043Ba 1.7 0.14 0.019Cd 580 2.9 7Co 24 2 0.065Cu 0.24 0.02 0.0052Fe 0.042 0.0036Hg 120 4.7 0.15Mn 120Ni 470 0.057 0.014Pb 160 0.79 0.025Zn 0.033 0.0029 0.007
compuşi neorganiciNH4 0.02 0.0017CO 0.012
CN (cianură) 2.6 0.22 5.4F 0.48 0.041
H2S 0.78NOx 0.78NO2 0.26 0.022SO2 1.2
alteleC6H6(benzen) 3.9 0.66
C6H5 OH (fenol) 0.56 0.048 0.62dioxină 3 300 000 290 000petrol 1.7 0.00092
Poluarea foto-oxidantă
Ca urmare a reacţiilor fotochimice ale oxizilor de azot şi a compuşilor organici volatili (COV), în baza troposferei se formează cantităţi importante de foto-oxidanţi, deosebit de toxici pentru organismele vii. Creşterea semnificativă a concentraţiei acestor produse are repercusiuni importante asupra ecosistemelor. Aceste perturbări sunt sesizate în general la nivel local sau regional. Printre foto-oxidanţi cel mai important este ozonul. Indicatorul utilizat pentru exprimarea acestui impact se numeşte indice al potenţialului de formare a ozonului fotochimic (PCOP) şi reprezintă (HEIJUNGS, 92) masa de ozon produsă de 1 kg de o substanţă
emisă suplimentar 4. Pentru referinţă se consideră etilena. De aceea el exprimă în kg echivalent etilenă.
Formarea ozonului fotochimic mai este cunoscut şi sub denumirea de “smog de vara”. Ozonul este considerat dăunător pentru sănătatea oamenilor. Formarea oxidanţilor fotochimici, dintre care ozonul este reprezentantul majoritar, este rezultatul reacţiilor între oxizii de azot (NOx) şi COV sub influenţa radiaţilor ultraviolete. Denumirea originală a POCP este Photochimical Creation Potential .
Relaţia de calcul a potenţialului de formare a ozonului fotochimic este:
(4.16)
unde:POCPi: indicii potenţialului de creare a ozonului fotochimic pentru
substanţa i (tabelul 5.11).mi: cantităţile emise de o substanţă i, ce influenţează formarea
ozonului fotochimic [kg / unitatea funcţională]POCP: indicele potenţialului de creare a ozonului fotochimic [kg
echivalent C2H4 / unitatea funcţională].
Tabelul 5.11 Valorile POCP ale unor substanţe
Substanţa POCPmetan 0.007etan 0.082
propan 0.42alcani 0.398
hidrocarburi halogenate 0.021metanol 0.123etanol 0.268alcooli 0.196acetonă 0.178esteri 0.223etilenă 1
propilenă 1.03acetilenă 0.168benzen 0.189
formaldehidă 0.421aldehide 0.443
hidrocarburi 0.377
Victime
În timpul ciclului de viaţă al unui produs sau al unui proces se pot întâmpla evenimente nedorite care au ca rezultat pierderi de vieţi omeneşti, rănirea gravă a unor persoane participante la realizarea ciclului de viaţă respectiv. Până în prezent, nu există nici o metodă care să ia în calcule aceste pierderi de vieţi omeneşti sau accidente.
Mirosuri
Aprecierea confortului olfactiv depinde de fiecare individ. Emisia unei substanţe rău mirositoare este raportată la un prag numit OTV (Odour Threshold Value). Acest prag este definit drept concentraţia substanţei care în condiţii standard definite este apreciată de cel puţin 50% dintr-un eşantion reprezentativ de populaţie ca fiind diferită de aerul curat. În tabelul 4.12 sunt prezentate valorile OTV pentru unele substanţe.
(5.17)
unde:OTVi: indicii corespunzători ai unei substanţe i, ce contribuie la
impactul asupra mediului numit mirosuri (tabelul 5.12)vi: volumele emise de componentele unei substanţe i [m3]OTV: indicele ce defineşte efectul de miros al unui produs sau proces
[m3/unitatea funcţională].
Tabelul 5.12 Valorile OTV ale diferitelor substanţe
Substanţă OTVamoniac (NH3) 1
clorobenzen (C6H5Cl) 1diclormetan (CH2Cl2) 640
disulfit de carbon (CS2) 0.18etanol (C2H5OH) 0.64metanol (CH3OH) 73fenol (C6H5OH) 0.039
hidrogen sulfurat (H2S) 0.00043acetonă 72
Zgomot
În general în foarte puţine studii de stabilire a impactului asupra mediului al unui produs sau proces (stabilirea ACV-ului) este luat în considerare acest tip de impact.
Stabilirea acestui tip de impact se face după o ecuaţie logaritmică ce conduce la un rezultat reprezentând o valoare relativ normalizată :
(5.18)
unde :Ni: surse sonore [dB]Nt: zgomotul rezultant [dB]Dacă se utilizează în calculul ACV, metoda punctajului în situaţia
creată de impactul asupra mediului al zgomotului, penalităţile luate în calcul sunt:
0 dacă Nt < 60 dB2 dacă 60 < 90 dB4 dacă Nt 90 dBÎn aceste condiţii impactul (I) se calculează după formula :I = 2 x Nt (60 < 90) + 4 x Nt (Nt 90) (5.19)
Degradarea peisajului
Pentru luarea în calcul a unor astfel de efecte este relativ dificil de a dezvolta o metoda care să evalueze degradarea peisajului. Această degradare a mediului este caracterizată de o modificare a mediului ambiant . Cu toate acestea cele mai recente analize au luat în considerare acest efect, având grijă ca folosind metoda punctajului să atribuie penalităţi sau bonificaţii pentru unele reabilitări ale spaţiului considerat.
Se definesc astfel patru nivele de urbanism:Nivelul I: sisteme naturale fără nici o intervenţie umanăNivelul II: influenţa umană este mai mare decât cea a florei şi faunei
iniţiale, dar nu sunt prezente suprafeţe cultivateNivelul III: majoritatea spaţiului este cultivatNivelul IV: urbanizarea este preponderentă (autostrăzi,
imobile.....etc.).
Trecerea de la un nivel de urbanism inferior la unul superior se traduce printr-o penalizare (P), în timp ce reabilitarea unei zone (trecerea de la un nivel superior la unul inferior) se face prin acordarea unei bonificaţii, lucrul ce se poate observa în tabelul 5.13.
Tabelul 5.13
Modul de aplicare al penalităţilor şi bonificaţilor pentru zonele de urbanism
Degradare Penalităţi Reabilitare BonificaţieI II 4 II I 0.25
II III 3 III II 0.33
II IV 4 IV II 0.25
III IV 2 IV III 0.5
Se remarcă că penalităţile acordate sunt supuse următoarelor reguli:– cu cât degradarea este mai importantă, cu atât penalizarea este mai
mare;– cu cât zona considerată este într-o stare iniţială mai aproape de
starea naturală, cu atât mai mult degradarea sa este penalizată.Impactul este apoi măsurat prin suprafaţa ocupată corespunzătoare
unităţii funcţionale, cât şi ţinând cont de penalităţi:I = S x P (5.20)I: impactul asupra mediului S: suprafaţa ocupată [m2]P: penalitate.Pentru o analiză completă trebuieşte luat considerare şi durata de
ocupare a spaţiului (d):I = S x P x d (5.21)Pentru exemplificare, în tabelul 5.14 sunt sintetizaţi principalii
indicatori de impact, cel mai curent utilizaţi în evaluarea ecologică a filierelor de producere a energiei, poluanţii care produc impactul şi modul de determinare a acestora.
Tabelul 5.14
Principalii indicatori de impact caracteristici filierelor de producere a energiei
ImpactPoluanţi care
produc impactulIndicator Mod de determinare
1 2 3 4Epuizarea rezervelor de resurse naturale
Consumul de materii prime
Epuizarea rezervelor naturale, ERN (kg/an)
ERN = i (mi/a)A=50 ani
Efect de seră CO2, CH4
Global Warming Potential, GWP (kg CO2)
GWP=i (GWPi*mi)GWP CO2 = 1GWP CH4 = 35
Acidificare atmosferică
SO2, NOxPotential de acidificare, AP (kg SO2)
AP =i (APi*mi)AP SO2 = 1AP NOx = 0.7
Emisii fotooxidante
HC, CH4, CO
Photochemical Ozone Creation Potentiel, PCOP(g C2H4)
POCP =i (POCPi*mi)POCP HC=0.416POCP CH4 = 0.07POCP CO = 0.036
Emisii de praf praf Volumul critic, m3 aerIpraf=i (mi/Ci)Cpraf=0.07
Unde mi – masa materiei prime energetice consumată în cadrul subsistemului “i”, în unităţi de masă/unitate funcţională; a – rezerva mondială / consumul mondial anual, în ani, aferent unui tip de combustibil.
5.2.. Evaluarea indicatorilor de impact
O etapă deosebit de importantă a studiului impactului asupra mediului a sistemelor energetice, constă în interpretarea valorilor indicatorilor de impact calculaţi. Evaluarea ecologica, se poate face:
A. evaluarea “impact cu impact”, luând în consideraţie câte un singur indicator de impact calculat;
B. evaluarea globală a impacturilor. A. Evaluarea sistemelor energetice “impact cu impact”
Se stabilesc indicatorii semnificativi pentru aceste sisteme şi pe baza acestora se face comparaţia între acestea. Acest mod de evaluare se mai numeşte şi “sistem cu sistem”. Se poate utiliza şi reprezentarea grafică a indicilor de impact calculaţi, prin histograme, denumite ecoprofile.
În acest fel se obţin concluzii parţiale privind impactul sistemelor energetice asupra mediului:
Deficienţele evaluării “impact cu impact”, a cărui grad de elocvenţă este dat şi de numărul de indicatori de impact consideraţi, se pot elimina prin aplicarea evaluării globale.
B. Evaluarea globală, constă în traducerea în parametrii decizionali a rezultatelor calculelor indicatorilor de impact, pentru caracterizarea din punct de vedere ecologic a sistemelor energetice, prin aprecierea metodelor matematice de analiză multicriterială, diferenţiate în special prin modul de formulare a rezultatelor obţinute, ceea ce impune alegerea metodei de analiză. Câteva exemple de astfel de metode sunt: LAEPSI (CARRE 97), FRENAL 99, ELECTREIS, 2.
Acest mod de evaluare este strict necesar în luarea deciziei pentru stabilirea unei soluţii optime, în cazul în care evaluarea “impact cu impact” nu reflectă informaţii complete privind impactul asupra mediului ale diferitelor sisteme energetice analizate.
5.3. Cuantificarea economică a efectelor ecologice ale
5.3.1.Oportunitatea internalizării efectelor de mediu
Elaborarea unui model complex de analiză tehnico-economică a unui sistem energetic de producere sau de consum are în vedere următoarele aspecte:
o elemente de natură energetică o elemente economice o elemente ecologice
În general, efectele asupra mediului ale diferitelor solutii de producere a energiei sau de consum, utilizând diferite filiere de combustibil, sunt cuantificate ecologic prin indicatori de impact, cum sunt: epuizarea resurselor neregenerabile, eutrofizarea, efectul de seră, acidificarea, poluarea foto-oxidantă (detaliaţi în cadrul subcapitolului 9.4). Concluziile rezultate dintr-o astfel de analiză nu sunt direct cuantificabile economic. De aceea se impune “internalizarea” efectelor ecologice în cadrul unui model complex de analiză tehnico-economică.
În sfera impactului asupra mediului a acestor procese , “externalităţile” reprezintă efectele indirecte induse de aceste procese. Astfel, “externalităţile” sunt materializate de diferitele tipuri de impact asupra mediului, ca de exemplu:
– construcţii aferente minelor, sondelor, clădirilor aferente obiectivului analizat;
– pierderi de combustibil în timpul transportului şi prelucrării acestuia;
– efectul emisiilor în aer, apă şi sol. În general, încorporarea „costurilor” impactului asupra mediului
ale diferitelor soluţii de producere sau consum energetic este denumită “internalizare” şi se poate realiza atât prin metode directe, cât şi indirecte.
5.3.2. Ecotaxele
Cele mai uzuale metode de evaluare a externalităţilor de mediu sunt taxele de mediu (ecotaxele).În afara ecotexelor, pe plan mondial, se utilizeaza şi alte metode de “internalizare” a “externalităţilor” de mediu, cum sunt:
– aprecierea valorii statistice a unei vieţi umane – VOSL (Value of Statistical Life);
– cuantificarea valorică a unui an de viaţă pierdut datorită degradării mediului – YOLL (Years of Life Lost).
Evaluarea monetară prin metoda VOSL se exprimă prin relaţia:
VOSL=WTP/MRD (5.22.)
în care: WTP reprezintă disponibilitatea individului afectat de a plăti pentru a evita impactul negativ al poluării iar MRD - modificarea riscului de deces. Ca valori uzuale în studiile europene se consideră VOSL în intervalul 2,6 – 3,6 MECU (1995) iar YOLL în jur de 70000 ECU (1995).
În evaluarea “externalităţilor”, prin aceste metode, intervin diferite grade de incertitudine: date statistice cu caracter tehnic, epidemiologice, modele meteo de împrăştiere a emisiilor, etc. Din aceste motive în ultimul timp ecotaxele sau penalităţile de mediu reprezintă soluţiile cele mai adecvate de internalizare a externalităţilor de mediu.
Dificultatea aplicării ecotaxelor constă în stabilirea legăturii directe între “efecte” (indicatorii de mediu) şi taxele propriu-zise (valorile economice).
În cele ce urmează sunt specificate principalele tipuri de taxe de mediu aplicate în prezent şi caracteristicile acestora 9, 10.
Taxa pe energie – este o taxă de tip cantitativ, se aplică asupra consumului de energie. Pe baza acesteia sunt promovate măsurile de economisire a energiei şi eficientizare energetică. Aceste taxe se aplică atât în sfera producerii cât şi a consumului (utilizării) energiei.
Taxa pe diferiţi poluanţi (SO2, NOx, etc) – este o taxă de tip calitativ. Rolul determinant îl are conţinutul unui anumit poluant al combustibilului ars. Aceasta poate constitui o motivaţie pentru schimbarea structurii consumului de combustibil, nu numai energetic dar şi tehnologic.
Dintre taxele pe poluanţi cea mai utilizată este taxa pe carbon.Aceasta este o taxă de tip calitativ, în care rolul determinant îl are
conţinutul de carbon al combustibilului ars. Taxa mixtă (poluant/energie), înglobează atât aspecte cantitative
dar şi calitative îmbinând elementele menţionate anterior.Studiile europene în domeniu, subliniază principala caracteristică a
taxelor de mediu: spre deosebire de celelalte taxe, îmbunătăţesc eficienţa energetică şi implicit şi pe cea economică. Această caracteristică rezultă din faptul că taxele de mediu stimulează interesul simultan pentru: utilizarea resurselor energetice curate, regenerabile, alături de tehnologiile curate de producere (tehnologii cu eficienţă energetică ridicată şi poluare redusă).
Efectele ecotexelor
Pentru exemplificare se vor prezenta efectele ecotaxelor asupra costurilor de producere a energiei electrice si termice
Cuantificarea economică a efectelor ecologice ale diferitelor filiere de cogenerare, trebuie să se reflecte în costurile de producere, respectiv preţurile energiei electrice şi căldurii.
O importanţă deosebită o are stabilirea prealabilă a ipotezelor în care se face analiza ecologică şi economică, precum şi a legaturilor existente între valorile ecologice (mărimea emisiilor, a indicatorilor de impact) şi valorile economice corespunzătoare (taxa pe energie, taxa pe carbon, taxa mixtă, alte taxe pe diverşi poluanţi - în cazul existenţei acestora).
În cadrul costului de producţie al celor două forme de energie, o pondere importantă o au cheltuielile anuale variabile cu combustibilul. Această componentă se consideră ca fiind afectată de “externalităţile” de mediu, efectul fiind atât direct, cât şi indirect.
Efectul direct este cuantificat ecologic prin mărimea emisiilor aferente iar economic prin mărimea taxelor pe poluanţi (taxa pe carbon).
Efectul indirect este cuantificat ecologic prin indicatorul de impact "mărimea consumului de combustibil”, iar economic prin mărimea taxei pe energie (consum de combustibil).
Utilizarea ecotaxei mixte (carbon/energie) permite înglobarea in costurile energiei electrice si a căldurii atât a aspectelor cantitative, cât şi a celor calitative.
În prezent cea mai utilizata ecotaxă este taxa pe carbon (emisiile de
CO2), valoarea ei variind în funcţie de legislatia în vigoare din fiecare stat
(3 – 40Euro/tCO2). Tendinţa este de creştere, estimându-se că în 2020 va
ajunge la cca 80Euro/tCO2.
În cadrul capitolului 10 se va prezenta un studiu de caz privind
determinarea efectelor ecotaxelor asupra costurilor de producere a celor
doua forme de energie.
Bibliografie1.R.Patrascu, Producerea energiei si impactul asupra mediului in contextul dezvoltarii durabile, Editura POLITEHNICA PRESS, ISBN 973-7838-23-8, Bucuresti 2006.2. ISO 14040 (1997). Analyse de Cycle de Vie. Principe et cadre, Genève, 1997. 3. ROUSSEAUX P., Analyse de Cycle de Vie: évaluation des impacts. Les techniques de l’ingénieur, 1998.4. POPESCU M., BLANCHARD J.M.,, Analyse et traitement physico-chimique des rejets atmosphériques industriels, , Paris, 1996.5.Gh. Lăzăroiu, R.Patrascu s.a. – Impactul CTE asupra mediului, Editura POLITEHNICA PRESS, ISBN 973-8449-88-x, Bucuresti, 2005
6. ***, Législation communitaire en matière d’environnement, Volume 2, Air CCE, Bruxelles, 1998.7. Patrascu R., Situatia pe plan mondial privind evaluarea economica a impactului diferitelor solutii de cogenearre asupra mediului, Revista Energetica, 2001, pag. 310-315