wybrane aspekty ekologiczno-ekonomicznej … · autorzy: agnieszka terelak-tymczyna, jacek eliasz,...

WYBRANE ASPEKTY EKOLOGICZNO-EKONOMICZNEJ ANALIZY

CYKLU ŻYCIA ELEKTROWNI GAZOWO-PAROWEJ

Autorzy: Agnieszka Terelak-Tymczyna, Jacek Eliasz, Waldemar Szydłowski

("Rynek Energii" - sierpień 2014)

Słowa kluczowe: elektrownia gazowo-parowa, zarządzanie energią i środowiskiem, LCA

Streszczenie. Zgodnie z polityką energetyczną Polski, jak również Unii Europejskiej coraz większą uwagę

zwraca się na nowe niskoemisyjne technologie energetyczne, w tym elektrownie gazowo-parowe zasilane gazem

ziemnym.

W referacie przedstawiono podstawowe założenia modelowe ekologiczno-ekonomicznej analizy cyklu życia

elektrowni gazowo-parowej, obejmującej fazy jej budowy, eksploatacji oraz złomowania. Prezentowany w refe-

racie model uwzględnia ponadto takie typowe dla technologii energetycznej czynniki oraz zmienne jak: nakłady

materiałowe, obciążenia środowiskowe, koszty budowy, koszty paliw, koszty utrzymania ruchu, pośrednie i

bezpośrednie koszty środowiskowe, przychody ze sprzedaży. Natomiast do obliczenia efektu ekonomicznego

zostały zastosowane takie wskaźniki jak: wewnętrzna stopa zwrotu inwestycji (IRR), wartość przepływów finan-

sowych netto (NPV), jednostkowy koszt wytworzenia energii elektrycznej, jednostkowa cena sprzedaży energii

elektrycznej.

1. WSTĘP

Na kształtowanie się polityki energetycznej zarówno Polski, jak i Unii Europejskiej [12]

wpływ mają takie czynniki jak:

– wzrastające zapotrzebowanie na energię elektryczną, zgodnie z [1] średnioroczny wzrost

zapotrzebowania na energię finalną w latach 2008-2030 wyniesie 1,6%,

– struktura wiekowa elektrowni,

– międzynarodowa polityka przeciwdziałania zmianom klimatu, w szczególności redukcji

emisji tzw. „gazów cieplarnianych” – konferencja klimatyczna w Kyoto (1997r.) oraz

Durbanie (2011).

Wszystkie wyżej wymienione czynniki powodują, że jednym z elementów polityki energe-

tycznej Polski oraz UE stało się dążenie do budowy nowych mocy energetycznych w oparciu

o niskoemisyjne technologie energetyczne oraz źródła energii odnawialnej. Dlatego też nie-

zwykle ważnym wydaje się dokonanie właściwego wyboru niskoemisyjnych technologii

energetycznych, do których z pewnością zaliczyć należy bloki gazowo-parowe. Świadczą o

tym chociażby publikacje [2,4,8,14,17,23,25,27,30], odnoszące się do analizy elektrowni i

elektrociepłowni gazowo-parowych, wykorzystujących różne rodzaje paliwa w postaci gazu

ze zgazowania węgla lub gazu ziemnego, jako technologii niskoemisyjnych.

Ze względu na wspomnianą wyżej światową politykę przeciwdziałania zmianom klimatu, do

wyboru niskoemisyjnych technologii energetycznych nie wystarcza już tylko uwzględnianie

ich oddziaływania w fazie eksploatacji, ale również w fazie budowy i złomowania. Z tego

powodu w ostatnich latach ukazało się szereg publikacji poświęconych ekologicznej ocenie

cyklu życia technologii energetycznych [5,8÷10,13÷14,16,18,20,23÷27]. W większości pu-

blikacje te dotyczą technologii odnawialnych [9,13,16,18] lub przedstawiają modele oceny

cyklu życia różnych technologii energetycznych [5,9,10,20,24,25]. Jednakże część z nich

poświęcona została również elektrowniom gazowo-parowym [8,14,20,23, 25÷27].

Prezentowany w niniejszym artykule model ekologiczno-ekonomicznej analizy cyklu życia

elektrowni gazowo-parowej, został oparty o model zawarty w [9,11,26,27] oraz model zawar-

ty w normie ISO 14040, a także analizę wejść-wyjść.

2. CEL I ZAKRES ORAZ OKREŚLENIE GRANIC SYSTEMU

Celem jest stworzenie modelu ekologiczno-ekonomicznej analizy cyklu życia elektrowni ga-

zowo-parowej, który pozwalałby na przedstawienie oddziaływania technologii energetycznej

na środowisko oraz opłacalności inwestycji w tego typu technologie, uwzględniając wszystkie

fazy cyku życia, tj. budowę, eksploatację oraz złomowanie. Prezentowany w referacie model

uwzględnia takie typowe dla technologii energetycznej czynniki oraz zmienne jak: nakłady

materiałowe, nakłady energetyczne, w tym energię paliw, obciążenia emisyjne, koszty budo-

wy, koszty paliw, koszty utrzymania ruchu, opłaty emisyjne, przychody ze sprzedaży.

Model swoim zakresem obejmuje podsystem PE, tj. przetwarzania różnych form energii wraz

ze wszystkimi strumieniami wchodzącymi do i wychodzącymi z niego

Do strumieni wejściowych systemu należą:

– strumienie materiałowe – materiały i urządzenia niezbędne do produkcji energii,

– strumienie energetyczne – strumienie umożliwiające działanie wszelkich napędów elek-

trycznych związanych z procesem produkcji i dystrybucji.

Strumienie wyjściowe stanowią:

– strumienie emisji do powietrza,

– strumienie odpadów,

– strumienie energetyczne.

Ponadto w strumieniach wejściowych i wyjściowych (do/ z) tego podsystemu zawarte są ob-

ciążenia emisyjne i powiązania materiałowo-energetyczne pozostałych podsystemów, zwią-

zane z przetwarzaniem materiałów i surowców niezbędnych do wytworzenia energii elek-

trycznej i jej przesyłu, maszyn i urządzeń niezbędnych do funkcjonowania technologii ener-

getycznej, przetworzenia surowców paliwowych i wytwarzania gotowych paliw, gospodarki

powstałymi odpadami.

3. OPIS MODELU I ZAŁOŻEŃ

Podstawą proponowanego modelu ekonomiczno-ekologicznej analizy cyklu życia elektrowni

gazowo-parowej jest metodyka zawarta w [9,26], oparta na modelu całościowej energetycz-

no-ekologicznej oceny technologii energetycznych, oraz metodyka przeprowadzania ekolo-

gicznej oceny cyklu życia zawarta w normie ISO 14040:2008.

W modelu przyjęto następujące założenia:

Założenie 1. Za jednostkę funkcjonalną w modelu przyjęto 1 GWh wytworzonej energii elek-

trycznej.

Założenie 2. W modelu analizowane kategorie wpływu i ich wskaźniki będą rozpatrywane

pod względem zdrowia ludzkiego, jakości systemu, zubożenia zasobów, efektywności energe-

tycznej. Przyjęte kategorie wpływu to zmiany klimatu (zdrowie ludzkie), zakwaszenie, eutro-

fizacja (jakość systemu), wykorzystanie surowców i materiałów (zubożenie zasobów) oraz

wykorzystanie energii (efektywność energetyczna). Metodyka etapu LCIA zostanie przepro-

wadzona w oparciu o przeliczniki i wskaźniki jednostkowe:

– potencjału efektu cieplarnianego dla gazów cieplarnianych (dwutlenku węgla, tlenku wę-

gla) na zmiany klimatu (GWP)

, (1)

gdzie: ri – wielkość emisji i-tej substancji w kg; GWPri – potencjał efektu cieplarnianego

dla i-tej substancji;

– potencjału zakwaszenia dla tlenków azotu i dwutlenku siarki na zakwaszenie (AP)

, (2)

gdzie: ri – wielkość emisji i-tej substancji w kg; APri – potencjał zakwaszenia substancji i-tej

wprowadzanej do powietrza;

– potencjału eutrofizacji dla tlenków azotu na eutrofizację (EP)

, (3)

gdzie: ri – wielkość emisji i-tej substancji w kg; EPri – potencjał eutrofizacji substancji i-tej

wprowadzanej do powietrza;

– zapotrzebowania na nakłady materiałowe odniesione do całkowitej ilości energii wytwo-

rzonej w trakcie cyklu życia danej technologii energetycznej ( /MI WJ ),

(4)

gdzie: – masa m-tego surowca i materiału na wejściu do układu, LCE – wielkość cał-

kowitej ilości energii wytworzonej przez daną technologię energetyczną;

– zapotrzebowania na nakłady energetyczne odniesione do całkowitej ilości energii wytwo-

rzonej w trakcie cyklu życia danej technologii energetycznej( /EI WJ )

(5)

gdzie: elE – wielkość energii dostarczonej do układu, LCE –wielkość całkowitej ilości energii

wytworzonej przez daną technologię energetyczną.

Założenie 3. W celu obliczenia efektu ekonomicznego zostały zastosowane takie wskaźniki

jak:

– wewnętrzna stopa zwrotu inwestycji (IRR),

(6)

gdzie: Wi – przychody ze sprzedaży energii w i-tym roku, w zł, Ki – koszty bieżące produkcji

w i-tym roku, zł, IRR– wewnętrzna stopa zwrotu, %, Ii v– nakłady inwestycyjne w i-tym roku,

zł;

– wartość przepływów finansowych netto (NPV)

, (7)

gdzie: NCFi – przepływy finansowe netto, w zł, d – stopa dyskontowa, %;

– jednostkowy równoważny koszt wytworzenia energii elektrycznej (COE)

, (8)

gdzie: SCI – jednostkowe nakłady inwestycyjne na obiekt wytwórczy, w zł/MW, IDC – opro-

centowanie nakładów inwestycyjnych w czasie budowy obiektu, CRF – stopa zwrotu kapita-

łu, FOM– roczne stałe koszty eksploatacyjne, w €/MW, LF – roczny stopień wykorzystania

zdolności wytwórczej obiektu, VOM – jednostkowe koszty eksploatacyjne zmienne,

w zł/MWh, FC – jednostkowe koszty paliwa, w zł/MWh, CC–jednostkowe koszty emisji

CO2, w zł/MWh;

, (9)

gdzie: Ii – nakłady inwestycyjne w i-tym roku, zł, r – stopa oprocentowania,tB – okres budo-

wy, w latach;

(10)

gdzie: d – stopa dyskontowa, %, PD – podatek dochodowy, w %, Z – zysk , w %, n – czas

życia obiektu;

– jednostkowa cena sprzedaży energii elektrycznej

(11)

gdzie: COE – jednostkowy równoważny koszt wytwarzania energii elektrycznej, w zł/MWh,

Z – zysk , w %, PD – podatek dochodowy, w %;

Założenie 4. Do prognozy wzrostu cen energii i gazu ziemnego została wykorzystana stopa

dyskontowa. Prognoza cen została wyznaczona na podstawie wzoru:

(12)

gdzie: Cpi – cena prognozowana w i-tym roku, w zł/MWh, C – cena jednostkowa, w zł/MWh,

d – stopa dyskontowa, %, COE – jednostkowy równoważny koszt wytwarzania energii elek-

trycznej, w zł/MWh, Z – zysk , w %, PD – podatek dochodowy, w %.

3.1. Analiza zbioru wejść i wyjść cyklu życia (LCI)

Analizie, przy wykorzystaniu opracowanego modelu, poddana została technologia energe-

tyczna w postaci elektrowni gazowo- parowej o mocy całkowitej

353 MWel, która w sposób szczegółowy została opisana w [6,14]. Podstawowe dane energe-

tyczno-eksploatacyjne i ekonomiczne rozpatrywanej technologii przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1. Podstawowe parametry energetyczno-eksploatacyjne oraz ekonomiczne elektrowni gazowo-parowej

[6,11,14]

Parametr Turbina gazowa Turbina

parowa

Temperatura czynnika na wejściu / wyjściu 1 463K / 835K 801K (HD)/ 467K (ND)/-

Strumień masowy czynnika 640 kg/s 92,8 kg/s

Moc zainstalowana 227 MW 126 MW

Moc pozorna generatora 420MVA

Roczne zużycie gazu ziemnego 350 000 Mg

Średnioroczny czas wykorzystania mocy szczytowej 7 000 h/a

Zakładany okres eksploatacji 30 lat

Energia elektryczna wytworzona w okresie eksploatacji 74 TWh (brutto) / 73 TWh (netto)

Łączna powierzchnia zabudowy i eksploatacji 12 000 m2

Jednostkowy nakład inwestycyjny * 3264300zł/MW

Amortyzacja 24 zł/MWh

Koszt paliwa 199 zł/MWh

Stopa dyskontowa 5 %

Okres budowy 3 lata

Koszty utrzymania i remontów * 108,81 zł/kW

Koszt kapitału 5 %

Opłata za emisję CO2 0,28 zł/Mg

Opłata za emisję CO 0,11 zł/kg

Opłata za emisję SO2 0,51 zł/kg

Opłata za emisję NOx 0,51 zł/kg

Cena emisji CO2 na giełdzie* 14,86 zł/Mg

Koszt akcyzy 20 zł/MWh

Zysk 15 %

* przy średniorocznym kursie € za 2012 rok na poziomie 4,185

W ramach rozpatrywanej technologii energetycznej, nakłady materiałowe, energetyczne i

środowiskowe określono na podstawie dostępnych materiałów źródłowych [6,7,14,15,28]. Do

przeprowadzenia analizy LCA wykorzystano program EN_STREAM, opracowany w Za-

chodniopomorskim Uniwersytecie Technologicznym.

Uzyskane, zgodnie z przyjętym modelem, wyniki obliczeń całkowitych nakładów: materiało-

wych (MI), paliwowych (FI), energetycznych (EI) oraz obciążeń środowiskowych (EL) od-

niesione do poszczególnych faz cyklu życia, z uwzględnieniem poszczególnych technik: bu-

dowlanej, maszynowej, elektrotechniki i innych technik przedstawiono w tabelach 2÷8.

Tabela 2 Wielkości nakładów materiałowych w całym cyklu życia elektrowni gazowo-parowej

Techniki/ Fazy cyklu życia Faza budowy

Faza

eksploatacji

Faza

złomowania

[Mg] [Mg] [Mg]

Technika budowlana 38248 7650 0

Technika maszynowa 5137 1745 0

Elektrotechnika 897 449 0

Inne techniki 203 5569 14

Razem 44485 15412 14

Tabela 3 Wielkości nakładów paliw w całym cyklu życia elektrowni gazowo-parowej

Techniki/ Fazy

cyklu życia

Faza

budowy

Faza

eksploatacji

Faza

złomowania

[Mg] [Mg] [Mg]

Inne techniki 1281 914 255

Zużycie paliwa

– gazu ziemne-

go

- 10500000 -

Razem 1281 10500914 255

Tabela 4 Wielkości nakładów energetycznych w całym cyklu życia elektrowni gazowo-parowej


Faza

eksploatacji

Faza

złomowania

[GJ] [GJ] [GJ]

Technika budowlana 149928 5026 0

Technika maszynowa 145980 1146 0

Elektrotechnika 46363 295 0

Inne techniki, w tym paliwa 41071 526686241 -70987

Razem 383341 526692708 -70987

Tabela 5 Wielkości emisji CO2 w całym cyklu życia elektrowni gazowo-parowej

Techniki/ Fazy cyklu życia Faza budowy Faza eksploatacji Faza złomowania

[Mg CO2] [Mg CO2] [Mg CO2]

Technika budowlana 14751,7 940,9 0,0

Technika maszynowa 12006,9 214,6 0,0

Elektrotechnika 2431,4 55,2 0,0

Inne techniki, w tym paliwa 5,7 30963036,9 1,2

Razem 29195,8 30964247,5 1,2

Tabela 6 Wielkości emisji CO w całym cyklu życia elektrowni gazowo-parowej

Techniki/ Fazy cyklu życia Faza

budowy

Faza

eksploatacji

Faza

złomowania

[Mg CO] [Mg CO] [Mg CO]





Razem 20,85 33417,28 0,01

Tabela 7 Wielkości emisji SO2 w całym cyklu życia elektrowni gazowo-parowej


Faza

eksploatacji

Faza

złomowania

[Mg SO2] [Mg SO2] [Mg SO2]





Razem 124,23 2712,73 0,00

Tabela 8 Wielkości emisji NOx w całym cyklu życia elektrowni gazowo-parowej


Faza

eksploatacji

Faza

złomowania

[Mg NOx] [Mg NOx] [Mg NOx]





Razem 58,40 35900,29 0,00

4. WYBRANE WYNIKI ANALIZY I DYSKUSJA

Wyznaczone w poszczególnych fazach cyklu życia analizowanej elektrowni gazowo-parowej

(tabele 2÷8), wartości nakładów materiałowych, energetycznych oraz emisji tlenku i dwutlen-

ku węgla, dwutlenku siarki, tlenków azotu, zostały odniesione, zgodnie

z założeniem 2, do potencjałów GWP, AP oraz EP. Wartości potencjałów zostały przyjęte z

[19]. Uzyskane wyniki zostały przedstawione na rysunkach 3÷5.

Rys. 3. Potencjały GWP, AP i EP dla całego cyklu życia rozpatrywanej technologii energetycznej w Gg

Rys. 4. Jednostkowe zapotrzebowanie na nakłady materiałowe odniesione do całkowitej ilości energii wytwo-

rzonej w trakcie cyklu życia rozpatrywanej technologii energetycznej JMI/W w Mg/GWh

Rys. 5. Jednostkowe zapotrzebowanie na nakłady energetyczne odniesione do całkowitej ilości energii wytwo-

rzonej w trakcie cyklu życia rozpatrywanej technologii energetycznej JEI/W w GJ/GWh

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

GWP AP EP

31060

28 5

Tysiąc

e

Analizując uzyskane wartości potencjałów (rysunek 3) można zauważyć bardzo wysoki po-

ziom wskaźnika potencjału cieplarnianego GWP, który jest spowodowany wysokimi emisja-

mi zarówno dwutlenku węgla, jak i tlenku węgla w fazie eksploatacji (tabele 5 i 6). Tak wy-

soki poziom emisji gazów cieplarnianych związany jest głównie z bezpośrednimi emisjami

powstałymi w trakcie spalania paliwa w postaci gazu ziemnego. W pozostałych dwóch fazach

cyklu życia, tj. budowy i złomowania emisje gazów cieplarnianych są na dużo niższym po-

ziomie i są związane w fazie budowy głównie z emisjami pośrednimi (emisji przy produkcji

materiałów budowlanych oraz maszyn i urządzeń), a w fazie złomowania z emisjami bezpo-

średnimi związanymi ze spalaniem paliw w trakcie transportu, wyburzania. Potencjał zakwa-

szający oraz eutrofizacyjny, które wpływają na jakość ekosystemu (rysunek2), podobnie jak

w przypadku GWP największe wartości (tabele 7 i 8) przyjmują w fazie eksploatacji – emisje

bezpośrednie związane ze spalaniem gazu ziemnego. W fazie budowy związane są z emisjami

pośrednimi, natomiast w fazie złomowania przyjmują wartości pomijalnie małe.

Rozpatrując uzyskane wskaźniki jednostkowe odniesione do energii wytworzonej w trakcie

fazy eksploatacji można zauważyć, że największe jednostkowe zapotrzebowanie na nakłady

materiałowe (rysunek 4) występuje w fazie budowy elektrowni gazowo-parowej. W tym

wskaźniku nie są uwzględnione nakłady paliw. Jeśli zostałyby uwzględnione nakłady paliw

(tabela 3), wówczas największe zapotrzebowanie materiałowe występowałoby w fazie eks-

ploatacji. W fazie złomowania są one na pomijalnym poziomie, co jest związane z tym, że w

fazie tej nakłady materiałowe związane są tylko ze zużywaniem się maszyn do wyburzania i

transportu.

Jak wynika to z rysunku 5 największe wartości jednostkowe nakładów energetycznych wy-

stępują, w fazie eksploatacji. Związane jest to z charakterem rozpatrywanej instalacji, a w

szczególności ze skumulowanymi nakładami energetycznymi zawartymi w paliwie (w posta-

ci gazu ziemnego) wykorzystywanym do wytwarzania energii.

Wykorzystując dane zawarte w tabeli 1 oraz wzory 8÷12 wyznaczone zostały: jednostkowy

równoważny koszt wytwarzania energii elektrycznej COE oraz cena za energię elektryczną

(tabela 9).

Następnie wykorzystując jako cenę wyjściową koszt wytwarzania energii elektrycznej zostały

wyznaczone wskaźniki: wartość przepływów finansowych netto (NPV) oraz wewnętrzna sto-

pa zwrotu (IRR) przedstawione na rysunku 6.

Tabela 9 Koszt wytwarzania oraz cena za energię elektryczną

Charakterystyka zł/MWh

Jednostkowy równoważny koszt wytwarzania energii elektrycznej (COE) 223,98

Cena za energię elektryczną 306,51

Rys. 6. Kształtowanie się NPV oraz IRR w zależności od ceny za energię elektryczną

przy 100% finansowaniu inwestycji ze środków własnych

Analizując otrzymane wykresy wskaźników NPV i IRR dla przypadku finansowania inwe-

stycji w 100% ze środków własnych już przy cenie 260 zł/MWh uzyskamy dodatnie NPV

oraz wartość IRR na poziomie 7%.

5. PODSUMOWANIE

Uzyskane wyniki ukazują największy negatywny wpływ na środowisko naturalne elektrowni

gazowo-parowej w fazie eksploatacji, co związane jest z charakterem wykorzystywanego

nośnika energii. Zarówno wielkość emisji, jak i nakładów energetycznych

w fazie eksploatacji zdeterminowana jest wielkością nakładów paliwowych, jakie trzeba do-

prowadzić, aby wytworzyć w rozpatrywanej elektrowni energię elektryczną. Z prezentowa-

nych wyników jasno również wynika, że największe nakłady materiałowe (rysunek 4, tabela

2) ponoszone są w fazie budowy danej instalacji i wszelkie emisje oraz nakłady energetyczne

występujące w tej fazie związane są bezpośrednio z zastosowanymi materiałami i wytworze-

niem urządzeń. Jednakże emisje i nakłady energetyczne zarówno w fazie budowy jak i zło-

mowania są znikome w stosunku do występujących w fazie eksploatacji (rysunek 5, tabele

4÷8). Odniesienie wskaźników jednostkowych nakładów materiałowych oraz energetycznych

odniesionych do ilości energii wytworzonej w okresie eksploatacji, daje możliwość wykorzy-

stania prezentowanego modelu do oceny różnych technologii energetycznych.

Prezentowany w pracy model stwarza możliwość wykonywania analiz porównawczych róż-

nych technologii energetycznych zarówno pod katem negatywnego oddziaływania na środo-

wisko naturalne, jak i opłacalności inwestycji.

-10%

-5%

0%

5%

10%

15%

20%

-4 000,00 zł

-2 000,00 zł

0,00 zł

2 000,00 zł

4 000,00 zł

6 000,00 zł

8 000,00 zł

10 000,00 zł

223,98 260 280 300 320

IRR

NP

V

Mil

ion

y

Cena za energię elektryczną [zł/MWh]

NPV

IRR

LITERATURA

[1] Agencja Rynku Energii S.A.: Aktualizacja Prognozy zapotrzebowania na paliwa i energię

do roku 2030. Warszawa, 2011.

[2] Bartnik R.: Elektrownie i elektrociepłownie gazowo-parowe, efektywność energetyczna i

ekonomiczna. WNT, Warszawa, 2009.

[3] Bernier E., Maréchal F., Samson R.: Life cycle optimization of energy-intensive processes

using eco-costs. Int J Life Cycle Assessment, online.

[4] Bernier E., Maréchal F., Samson R.: Multi-objective design optimization of a natural gas-

combined cycle with carbon dioxide capture in a life cycle perspective. Energy 2010,

35:1121–1128

[5] Biwan A.: Zorientowany obiektowo model energetyczno-ekologicznej oceny cyklu życia

technologii energetycznej. Praca doktorska, Politechnika Szczecińska, Szczecin, 2008.

[6] Chappell T., Joyce J.: Das 700-MW-GuD-Kraftwerk Rye House in England – Konzept,

Errichtung, Betrieb; Siemens Power Journal nr4, 1994;

[7] Corradini R., Köhler D.: Ganzheitliche Bilanzierung von Grundstoffen und Halbzeugen.

Teil III Metalle, München, 1999.

[8] Deb Mondol J., Mcilveen-Wright D., Rezvani S., Huang Y., Hewitt N.: Techno-economic

evaluation of advanced IGCC lignite coal fuelled power plants with CO2 capture. Fuel

2009;,88:2495–2506

[9] Eliasz J.: Modell einer ganzheitlichen, energie- und umwelttechnischen Bewertung von

Energietechnologien, unter Verwendung des Begriffs des kritischen Prozesswertes. Post-

PhD dissertation (habilitation),Technische Universität Dresden, 2003.

[10] Eliasz J., Biwan A., Nowak W. i inni: Całościowa energetyczno-ekologiczna analiza

porównawcza elektrowni jądrowej i siłowni wiatrowej. Grant KBN nr 4T10B 006 25,

Politechnika Szczecińska, Szczecin, 2006.

[11] European Commission: Energy Sources, Production Costs and Performance of

Technologies for Power Generation, Heating and Transport. Dostępne online na stronie:

http://eur-lex.europa.eu.

[12] European Commission Energy 2020. A strategy for competitive, sustainable and secure

energy. Dostępne online na stronie: http://eur-lex.europa.eu.

[13] Góralczyk M.: Life-cycle assessment in the renewable sector energy. Applied Energy2003,

75: 205-211.

[14] Hoffmayer M., Kohler D., Schwaiger K.: Ganzheitliche Energetische Bilanzierung der

Energiebereitstellung (GaBiE) Teil V Enegetische Untersuchung eines GuD-Kraftwerks.

München, 1996.

[15] Hutter C., Köhler D., Lilleike J., Schwärzer M.: Ganzheitliche Bilanzierung von

Grundstoffen und Halbzeugen,

Teil II Baustoffe. München, 1999.

[16] Jungbluth N., Bauer C., Dones R., Frischknecht R.: Life cycle assessment for emerging

technologies: case studies

for photovoltaic and wind power. International Journal of Life Cycle Assessment

2005;10(1):24–34

[17] Moryczyń-Kucharczyk E.: Miejsce węglowych elektrowni gazowo-parowych w „miksie”

energii jutra. Energetyka 2013, nr 2.

[18] Pehnt M.: Dynamic life cycle assessment (LCA) of renewable energy technologies.

Renewable Energy 2006, 31:

55-71.

[19] Peter Michaelis: Life cycle assessment of energy systems. University of Surrey, 1998

[20] Petrakopoulou F., Tsatsaronis G., Morosuk T., Paitazoglou C.: Environmental evaluation of

a power plant using conventional and advanced exergy-based methods. Energy 2012,

45:23-30,

[21] Skoczkowski T.: Ocena prawna oraz analiza ekonomiczna możliwości realizacji celów

wynikających ze Strategii rozwoju energetyki odnawialnej oraz z dyrektywy 2001/77/WE

Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 27.09.2001 w sprawie wspierania produkcji na

rynku wewnętrznym energii elektrycznej wytwarzanej ze źródeł odnawialnych, Krajowa

Agencja Poszanowania Energii S.A., Warszawa, 2007.

[22] Strupczewski A.; Borysewicz M.; Tarkowski S.; Radovič U.: Ocena wpływu wytwarzania

energii elektrycznej na zdrowie człowieka i środowisko i analiza porównawcza dla różnych

źródeł energii. „Ekologiczne Aspekty Energetyki”, Warszawa 14-16 listopad 2001.

[23] Terelak-Tymczyna A., Eliasz J. : Mathematical modeling of gas-steam power plant on

operation stage-selected aspects. Acta Metallurgica Slovaca 2007, 3 - Special Issue.

[24] Terelak-Tymczyna A., Eliasz J., Tymczyna J.: Modelling of Energy Technologies Based on

Lifetime Assessment. Proceedings of the 16th International Conference on Systems Science.

Vol. 3, Wrocław: Oficyna Wydaw. Politechniki Wrocławskiej, 2007, s. 399-408.

[25] Terelak-Tymczyna A., Eliasz J.: Energy – material model of power technology life cycle.

CD-Proceedings

of Sustainable Development of Energy, Water and Environment Systems; TU Zagrzeb,

2009.

[26] Terelak-Tymczyna A.: Model energetyczno-materiałowy oceny cyklu życia elektrowni

gazowo-parowej.

Praca doktorska, Politechnika Szczecińska, Szczecin, 2008.

[27] Terelak-Tymczyna A.; Eliasz J.: Model of economic analysis of gas-steam power plant life

cycle. CD-Proceedings

of Sustainable Development of Energy, Water and Environment Systems; TU Zagrzeb,

2009.

[28] Tzscheutschler P.: Ganzheitliche Bilanzierung von Grundstoffen und Halbzeugen. Teil IV

Kunststoffe, München, 1999.

[29] Weißbach D., Ruprecht G., Huke A., Czerski K., Gottlieb S., Hussein A.: Energy intensities,

EROIs (energy returned on invested), and energy payback times of electricity generating

power plants. Energy 2013,52:210-221,

[30] Zaporowski B.: Perspektywy rozwoju źródeł wytwórczych opalanych gazem ziemnym w

polskiej elektroenergetyce. Polityka Energetyczna 2009, Tom 12 , Zeszyt 2/2.

SELECTED ASPECTS OF ECOLOGICAL-ECONOMIC ANALYSIS OF LIFE

CYCLE GAS-STEAM POWER PLANT

Key words: gas-steam power plant, energy and environmental management, LCA

Summary. According to the Polish energy policy, as well as the European Union more and more attention is

paid to the new low-carbon energy technologies, including gas-steam power plants fueled by natural gas.

This paper will present the basic assumptions of a model environmental and economic analysis of the life-cycle

gas-steam power plants, including a phase of its construction, operation and dismantling. Presented in the paper

model also takes into account the typical for energy technology variable and factors such as cost of materials,

environmental burdens, construction costs, fuel costs, maintenance costs, direct and indirect environmental costs,

revenues from sales. However, to calculate the economic effect has been used indicators such as internal rate of

return (IRR), net cash flow value (NPV), the unit cost of production of electricity, unit sales of electricity.

The paper concluded with a presentation of simulation results for the selected example of gas-steam power plant,

built and operated in one of the countries of the European Union.

Agnieszka Terelak-Tymczyna, adiunkt na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki

Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie. e-mail: atere-

[email protected]

Jacek Eliasz, profesor na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki Zachodniopo-

morskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie. e-mail: [email protected]

Waldemar Szydłowski, pełnomocnik Rektora ds. Zintegrowanego Systemu Zarządzania La-

boratoriami Badawczymi Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szcze-

cinie, e-mail: [email protected]

wybrane aspekty ekologiczno-ekonomicznej … · autorzy: agnieszka terelak-tymczyna, jacek eliasz,...

Documents