Politechnika Łódzka
Politechnika Łódzka
Katedra Podstaw Techniki i Ekologii Przemysłowej
Katedra Podstaw Techniki i Ekologii Przemysłowej
dr inż. Andrzej Marcinkowski
Zakład Ekologii Przemysłowej
Zakład Ekologii Przemysłowej
Wydział Organizacji i Zarządzania
Wydział Organizacji i Zarządzania
Łódź, ul. Stefanowskiego 4/10
Konsultacje:
wtorek 16:00-16:45, czwartek 11:00-11:45
terminy mogą ulegać zmianom
aktualne terminy zawsze są dostępne na stronie Wydziału OiZ
www.oizet.p.lodz.pl
www.oizet.p.lodz.pl/zep/
Zakład Ekologii Przemysłowej
Zakład Ekologii Przemysłowej
Omawiane zagadnienia
I Przyrodnicze ujęcie problemów środowiskowych
Istota zagrożeń środowiskowych (mechanizmy powstawania)
Wpływ stanu środowiska na rozwój gospodarczy
zubażanie zasobów nieodnawialnych, efekt cieplarniany, dziura ozonowa,
zakwaszenie, eutrofizacja, smogi, skażenie substancjami toksycznymi,
utrata bioróżnorodności, hałas, promieniowanie jonizujące i inne
II Ekonomiczne ujęcie problemów środowiskowych
Wartość i własność elementów środowiska
Efekty zewnętrzne rynku
Twierdzenie Coase’a
Instrumenty polityki ochrony środowiska
Hipoteza Portera
Wartość zasobów - modele dynamiczne
III Techniczne ujęcie problemów środowiskowych
problemy energii i alternatywne źródła energii, oczyszczanie strumieni
odpadowych a minimalizacja wytwarzania odpadów „u źródła”,
elementy ekoprojektowania, inne
Literatura
Tomasz Żylicz,
Ekonomia środowiska i zasobów naturalnych,
PWE, 2004
Podstawy ekonomii środowiska i zasobów naturalnych,
red. Bogusław Fiedor,
C.H. Beck, 2002
3
66%
60%
ocena
nota
2
59%
0%
3 ½
74%
67%
4
83%
75%
4 ½
92%
84%
5
100%
93%
do
od
Skala ocen
Warunki zaliczenia przedmiotu:
- pozytywne noty (≥60%) z obu sprawdzianów
- zakres materiału kolokwiów → treść zajęć
- obecność na ćwiczeniach (maks. 2 nieobecności), aktywność
Poprawa kolokwiów:
- końcowa nota (%) z danego kolokwium będzie średnią arytmetyczną
wszystkich uzyskanych not
- maksymalnie dwie możliwości poprawy każdego kolokwium
Końcowa ocena z przedmiotu
będzie wyznaczona na podstawie średniej
z not z obu kolokwiów (1) i aktywności (0,5)
Kolokwia w formie testów
test wielokrotnego wyboru
możliwa liczba właściwych odpowiedzi
na każde z pytań: 0-4
prawidłowe zaznaczenie
wszystkich pól – 1 punkt
błąd w jednym polu – 0,5 punktu
więcej niż 1 błąd – 0 punktów
definicja ekonomii
definicja ekonomii
ekonomia
-
-
nauka o tym, jak ludzie decydują o
wykorzystaniu rzadkich (ograniczonych)
zasobów – które mogą mieć różne
zastosowania – w celu wytwarzania
różnych dóbr i rozdzielania ich na
konsumpcję obecną lub przyszłą.
kluczowym pojęciem jest tu „rzadkość”
(„ograniczoność”) zasobów, która wiąże się
z koniecznością dokonywania wyborów,
w celu jak najlepszego rozdzielenia.
definicja ekologii
definicja ekologii
ekologia
-
-
dziedzina nauk przyrodniczych badająca
wzajemne stosunki pomiędzy organizmami
żywymi (lub ich grupami) oraz stosunki
pomiędzy nimi a otaczającym je światem
zewnętrznym (środowisko).
Dzieli się na autekologię i synekologię.
Duże praktyczne znaczenie,
ze względu na wzrastające zagrożenie
środowiska życia człowieka, posiada
ekologia środowiskowa (sozologia),
zbliżająca ekologię do nowocześnie
ujmowanej geografii.
definicja sozologii
definicja sozologii
sozologia
-
-
dziedzina wiedzy opisująca
zmiany w środowisku przyrodniczym
(np. zanieczyszczenie wód, powietrza i gleby),
zachodzące zwłaszcza pod wpływem czynników
postępu technicznego (antropopresja)
i sposoby zapewniające trwałość jego
użytkowania, korzystająca z metod badań
ochrony środowiska i nowocześnie ujmowanej
geografii. Twórcą terminu (1962) jest W. Goetel.
z greckiego:
σοζο
- chronić
- chronić
natural environment [‘n
natural environment [‘n
æ
æ
t
t
∫
∫
r
r
∂
∂
l in’vair
l in’vair
∂
∂
nm
nm
∂
∂
nt
nt
] -
] -
ang. „nature”
ang. „nature”
nature [‘neit
nature [‘neit
∫
∫
∂
∂
] -
] -
- charakter, natura, usposobienie
- przyroda
- środowisko naturalne
- środowisko przyrodnicze
zagrożenia środowiskowe -
zagrożenia środowiskowe -
• zubażanie (i wyczerpywanie) nieodnawialnych surowców
mineralnych energetycznych i nieenergetycznych,
• efekt cieplarniany - wzrost globalnej temperatury,
• dziura ozonowa - zubażanie warstwy ozonowej,
• zakwaszenie - nadmierne zwiększenie kwasowości wody i gleby,
• eutrofizacja - nadmierna emisja substancji pokarmowych,
• tworzenie utleniaczy fotochemicznych (smog typu Los Angeles),
• skażenie powietrza, wody i gleby - narażenie flory, fauny i ludzi
na działanie substancji toksycznych,
• utrata bioróżnorodności,
• promieniowanie akustyczne (hałas), cieplne, elektryczne,
elektromagnetyczne, jonizujące.
- są barierami rozwoju gospodarczego?
- są barierami rozwoju gospodarczego?
Zubażanie nieodnawialnych surowców
mineralnych
• ropa naftowa,
• gaz ziemny,
• węgiel,
• uran
surowce energetyczne:
• metale,
• diamenty,
• sole mineralne,
• siarka
surowce nieenergetyczne:
Globalna produkcja (wydobycie) miedzi
Globalna produkcja (wydobycie) miedzi
P=f(t)
P=f(t)
Warianty zużywania zasobów nieodnawialnych
Warianty zużywania zasobów nieodnawialnych
1900
2000
P=f(t
)
P=f
2
(t)
P=f
3
(t)
P=f
4
(t)
t
K
t
K2
t
K3
t
K4
= ∞
P=f(t)
w
yd
o
b
yc
ie
czas
Światowe zasoby miedzi
Światowe zasoby miedzi
1985 r.:
1985 r.:
zasoby = 566 mln ton
zasoby = 566 mln ton
roczne zużycie
roczne zużycie
≈
≈
8 mln ton
8 mln ton
= 1,4 % zasobów
= 1,4 % zasobów
2001 r.:
2001 r.:
zasoby
zasoby
≈
≈
400 mln ton
400 mln ton
roczne zużycie = 15,5 mln ton
roczne zużycie = 15,5 mln ton
≈
≈
3,9 % zasobów
3,9 % zasobów
Wariant zużycia zasobów nieodnawialnych
Wariant zużycia zasobów nieodnawialnych
P=f(t)
1900
2001
P=f
3
(t)
t
K
w
yd
o
b
yc
ie
czas
Wydobycie i zasoby miedzi
Wydobycie i zasoby miedzi
2001 r.
zasoby:
400 mln ton
roczne
wydobycie:
15,5 mln ton
P=f(t)
1900
2001
t
K
P=f
2
(t)
w
yd
o
b
yc
ie
czas
Wariant zużycia zasobów nieodnawialnych
Wariant zużycia zasobów nieodnawialnych
Wydobycie i zasoby miedzi
Wydobycie i zasoby miedzi
2001 r.
zasoby:
400 mln ton
roczne
wydobycie:
15,5 mln ton
Rynek miedzi
Rynek miedzi
25 stycznia 2006 r.
"Na giełdzie w Londynie kolejny rekord - miedź zdrożała
w środę do 4 690 USD za tonę."
7 lutego 2006 r.
"Sytuacja na rynku miedzi przypomina dziś samonapędzającą się spiralę.
Bicie kolejnych rekordów przez ceny tego surowca stymuluje wzrost popytu,
co z kolei przyczynia się do jeszcze silniejszych wzrostów. (...) W trakcie
porannych notowań cena tony miedzi wzrosła do 5 100 dolarów."
29 grudnia 2005 r.
„(...) wiceminister skarbu Maciej Heydl oświadczył dziennikarzom, że
według ekspertyz posiadanych przez resort skarbu złoża miedzi
wyeksploatują się za około 11 lat.”
12 lutego 2007 r.
W giełdzie w Londynie cena tony miedzi wynosi 5 610 dolarów.
8 lutego 2008 r.
W Londynie na zamknięciu sesji kurs miedzi w kontraktach
trzymiesięcznych wynosił 7141 USD
18 sierpnia 2008 r.
Na giełdzie w Londynie cena kontraktów trzymiesięcznych na miedź
wzrosła do 7455 USD za tonę.
Produkty z miedzi
Produkty z miedzi
półprodukty
produkty finalne
Sprzęt
elektryczny
i elektroniczny
łącznie ≈ 44%
Właściwości miedzi na tle innych metali
Właściwości miedzi na tle innych metali
13-45
4,9
stal
55
10
żelazo
202
35
aluminium
395
59
miedź
419
63
srebro
λ
[W/(m K)]
σ [S/m]
metal
współczynnik
przewodzenia ciepła
konduktywność
Zużycie zasobów ropy naftowej w XXI w.
Zużycie zasobów ropy naftowej w XXI w.
2001 r.:
2001 r.:
światowe zasoby = 1050 mld. baryłek
światowe zasoby = 1050 mld. baryłek
roczne zużycie = 27,2 mld. baryłek
roczne zużycie = 27,2 mld. baryłek
= 2,59 % zasobów
= 2,59 % zasobów
2000
2010
2020
2030
2040
0
200
400
600
800
1000
Ś
w
ia
to
w
e
z
a
so
b
y
ro
p
y
n
a
ft
o
w
e
j
[1
0
9
b
a
ry
łe
k]
Lata
zasoby
roczne zużycie
Przewidywana produkcja ropy naftowej
Przewidywana produkcja ropy naftowej
Produkty z ropy naftowej
Produkty z ropy naftowej
produkty wykorzystywane przez spalanie ≥ 84%
Sprawność samochodu
Sprawność samochodu
energia chemiczna paliwa
≈ 1/3
jazda samochodu
(przyśpieszanie)
straty (ciepło
rozpraszane
w otoczeniu)
≈ 2/3
sprawność
silników =
spalinowych
energia kinetyczna ruchu
energia chemiczna paliwa ≈ 1/3
2 razy więcej ciepła niż jazdy!
współczesny samochód = grzejnik z funkcją jeżdżenia?
Produkcja ropy naftowej na 1 mieszkańca
Produkcja ropy naftowej na 1 mieszkańca
Długość trwania ery przemysłowej
Długość trwania ery przemysłowej
Efekt cieplarniany
wzrost globalnej temperatury spowodowany absorpcją
promieniowania podczerwonego (cieplnego)
emitowanego przez Ziemię przez tzw. gazy cieplarniane
efekt szklarniowy, globalne ocieplenie,
greenhouse effect, global warming
Poziom stężenia CO
2
w atmosferze
w ciągu ostatniego tysiąclecia
Wzrost stężenia wybranych gazów w atmosferze
w latach 1750-2000
dwutlenek węgla (CO
2
), 31%
metan (CH
4
),
151%
ozon (O
3
),
35%
podtlenek azotu (N
2
O)
17%
dwutlenek węgla (CO
2
), 333 ppm
metan (CH
4
),
1,7 ppm
freony 0,005 ppm
obecne stężenie
wzrost stężenia
Gazy cieplarniane
dwutlenek węgla (CO
2
),
freony,
halony,
metan (CH
4
),
chloroform (CHCl
3
),
czterochlorek węgla
(CCl
4
),
ozon (O
3
),
podtlenek azotu (N
2
O)
para wodna (H
2
O)
potencjał globalnego ocieplenia
global warming potential
Udział różnych gazów w efekcie cieplarnianym
Pochłanianie CO
2
Fitoplankton
- pochłanianie 50 mld. ton CO
2
- produkcja połowy tlenu wytwarzanego na Ziemi
Lasy tropikalne
- obecna powierzchnia lasów tropikalnych
≈ 5 mln km
2
(20% pierwotnej powierzchni)
- tempo deforestacji ≈ 220 tys. km
2
/rok
zielone płuca Ziemii
Średnia temperatura powierzchni Ziemi
Zagrożenia związane z globalnym ociepleniem
- podnoszenie się poziomu wody w oceanach -
do roku 2100 nastąpić może zalanie lądów
położonych do 1 m n.p.m.
Lodowiec Arktyki
1979 r.
2003 r.
Roztopy na Alasce
Względny poziom morza
Zagrożenia związane z globalnym ociepleniem
- podnoszenie się poziomu wody w oceanach –
do roku 2100 nastąpić może zalanie lądów
położonych do 1 m n.p.m.
- coraz częstsze występowanie ekstremalnych
zjawisk pogodowych – huragany, tajfuny, fale
upałów, susze, powodzie;
huragany w 2005 r.:
Wilma (najsilniejszy huragan w dziejach),
Katrina (największe straty finansowe w historii),
Katrina (2005)
średnica ~ 1200 km
powierzchnia ~ 1 mln km
2
straty finansowe:
200 mld USD
orkan Emma (2008)
12 ofiar śmiertelnych (Niemcy, Austria, Czechy, Polska)
prędkość wiatru: 166 km/h (Austria)
Wilma (2005) i Gustav (2008)
prędkość wiatru: 295 km/h 270 km/
h
Zagrożenia związane z globalnym ociepleniem
Zagrożenia związane z globalnym ociepleniem
Zagrożenia związane z globalnym ociepleniem
USA,
Południowa Dakota
Zagrożenia związane z globalnym ociepleniem
- podnoszenie się poziomu wody w oceanach -
do roku 2100 nastąpić może zalanie lądów
położonych do 1 m n.p.m.
- coraz częstsze występowanie ekstremalnych
zjawisk pogodowych – huragany, tajfuny, fale
upałów, susze, powodzie;
huragany w 2005 r.:
Wilma (najsilniejszy huragan w dziejach),
Katrina (największe straty finansowe w historii),
- zmiany klimatu regionów – zmiany zasięgu upraw,
pustynnienie terenów uprawnych
Reakcja świata na globalne ocieplenie
W 1992 r. podczas Szczytu Ziemi w Rio de Janeiro
Ramowa konwencja w sprawie zmian klimatu
została podpisana przez 154 państwa.
Reakcja świata na globalne ocieplenie
Protokół z Kioto
- uzupełnienie Konwencji z Rio de Janeiro,
- wynegocjowany w 1997 r.
- zobowiązanie do redukcji emisji gazów cieplarnianych
do 2012 r. o co najmniej 5,2% w stosunku do poziomu
emisji z roku 1990
- warunek „2 razy 55” – ratyfikacja przez min. 55 krajów
powodujących min. 55% emisji gazów cieplarnianych
141 krajów emitujących 61% gazów cieplarnianych
Wejście w życie w 2005 r. po ratyfikacji przez Rosję
UE, ONZ, kraje Pacyfiku vs. USA (36%), Australia i Chiny
Reakcja świata na globalne ocieplenie
Polska a Protokół z Kioto
- ratyfikacja protokołu – 1998 r.
- redukcja o 6% względem poziomu emisji z 1988 r.
(dla byłych krajów socjalistycznych)
tj. do poziomu 448 mln. ton CO
2
rocznie,
- do 2001 r. nastąpiła redukcja o 33% (upadek przemysłu)
- zmniejszenie limitu emisji dla Polski przez Komisję
Europejską w 2005 r. do poziomu 239 mln. ton CO
2
(cel – regulacja cen pozwoleń)
- w 2007 r. Polska proponuje 285 mln. ton, KE przyjmuje
program z zastrzeżeniem redukcji do 208,5 mln. ton
Udział lasów w systemie handlu emisjami
1 ha lasu mieszanego pochłania rocznie ok. 400 ton węgla
Polskie Lasy Państwowe – 2,4 mln uprawnień ≈ 150 mln. zł
Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 r. i Rozporządzenie Ministra
Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 30 maja 2003 r.:
obowiązek (od 1.7’03) zakupu energii elektrycznej i cieplnej z
odnawialnych źródeł energii oraz wytwarzanych w skojarzeniu
Ustawa z dnia 2 października 2003 r. i Rozporządzenie Rady Ministrów
z dnia 10 stycznia 2004 r.:
minimalne ilości biokomponentów wprowadzanych do paliw ciekłych;
biopaliwa
Biała Księga (1997 r.)
Komunikaty KE z 7 grudnia 2005 r. COM(2005)627 i COM(2005)628 oraz
z 8 lutego 2008 r. COM(2006)34
Zielona Księga – Europejska strategia na rzecz zrównoważonej
konkurencyjnej i bezpiecznej energii z 8 marca 2006 r. COM(2006)105
Regulacje prawne
Odnawialne źródła energii
Pakiet w zakresie energii i klimatu zatwierdzony przez 27 członków UE
na szczycie w Brukseli 8-9 marca 2007 r. mówi, że:
- do 2020 r. UE ograniczy emisję gazów cieplarnianych o 20%
w stosunku do poziomu emisji z 1990 r.
- do 2020 r. UE zmniejszy zużycie energii o 20% przez większą
efektywność energetyczną
- do 2020 r. UE zwiększy udział produkcji energii z OŹE do 30%
oraz
udział biopaliw w sektorze transportu do 10%
- należy promować bezpieczne dla środowiska technologie
wychwytywania i składowania CO
2
Regulacje prawne
Odnawialne źródła energii
Udział produkcji energii ze źródeł odnawialnych
oraz biopaliw
60-80%
30%
(20%)
22%
(12%)
UE
2070 r.
2020 r.**
2010 r.*
Wartości wynikające z Białej Księgi* 1997 r.
i konferencji międzyrządowej w Bonn** czerwiec 2004 r.
wartości w nawiasach dotyczą produkcji energii elektrycznej
Zobowiązania Polski:
- uzyskanie do 2010 r. 7,5% udziału OŹE w produkcji energii
(Dyrektywa 2001/77/WE)
dotychczas (2004 r.) osiągnięto 2,85%
- uzyskanie do 2010 r. 5,75% udziału biopaliw w rynku paliw
płynnych (Dyrektywa 2003/30/WE)
Spalanie paliw odnawialnych
Bilans węgla
odzysk energii
przez spalenie
fotosynteza
biomasa
≈ 48 % C
CO
2
CO
2
energia
słoneczna
atmosfera
(333 ppm CO
2
)
sprawność ≈ 35%
biomasa – „czysty węgiel”
Dolina Rodanu
Smugi
kondensacyjne
odrzutowców
Aktywność
słoneczna
od 9500 r.p.n.e.
Dziura ozonowa
zubażanie warstwy ozonowej
ozone (layer) depletion
zmniejszone stężenie ozonu w stratosferze
C
n
Cl
x
F
y
→
C
n
F
y
+ x
Cl
Cl
+ O
3
→
ClO + O
2
2 ClO
→
ClO
2
+
Cl
ClO
2
→
Cl
+ O
2
UV
fotoliza
freony
wysokie chmury
O
3
Potencjał niszczenia ozonu przez różne gazy
ozone depletion potential
Refrigerant Formula
ODP
GWP Atm. life [yr]
R-11
CCl
3
F
1
4000
50
R-12
CCl
2
F
2
1
8500
100
R-22
CHClF
2
0.055
1700
13
R-134a
CH
2
FCF
3
0
1300
14
R-404A
mixture
0
3700
R-407C
mixture
0
1600
R-410A
mixture
0
1700
R-744
CO
2
0
1
100
R-717
NH
3
0
0
0
R-290
C
3
H
8
0
3
R-600
C
4
H
10
0
3
R-113
C
2
F
3
Cl
3
0,8
90
Halon 1211 CF
2
ClBr
3
25
Halon 1301 CF
3
Br
10
110
CCl
4
1.1
67
Dziura ozonowa
Dziura ozonowa
1 DU =
1 dobson =
warstwa ozonu
o grubości 0,01 mm
Dziura ozonowa
Zagrożenia związane z dziurą ozonową
zagrożenia dla ludzi:
- przyspieszenie procesów starzenia się skóry,
- choroby nowotworowe, szczególnie nowotwory skóry,
- podrażnienie spojówek, liczne choroby oczu, np. zaćma,
- zmniejszenie odporności człowieka na infekcje i choroby,
(promieniowanie UV osłabia system immunologiczny),
zagrożenia dla biosfery:
- zamieranie fitoplanktonu (UV przenika kilkumetrową warstwę wody),
niższa produkcja tlenu i skorelowane z nią niższe stężenie ozonu –
fitoplankton produkuje połowę tlenu wytwarzanego na Ziemi –
sprzężenie zwrotne,
- zmniejszenie populacji w następnych ogniwach łańcucha troficznego
(ryby),
- zmniejszenie plonów roślin uprawnych i przemysłowych (są one wrażliwe
na promieniowanie UV),
Ponieważ ozon pochłania promieniowanie ultrafioletowe,
zmniejszenie stężenia ozonu w atmosferze skutkuje zwiększeniem
ilości promieniowania ultrafioletowego docierającego do powierzchni
Ziemi.
Zakwaszenie środowiska
acidification
Tworzący się w atmosferze wodny roztwór kwasów spada
na ziemię w postaci tzw. kwaśnych deszczy (acid rains).
SO
2
+ H
2
O
→
H
2
SO
3
2 SO
2
+ O
2
→
2 SO
3
SO
3
+ H
2
O
→
H
2
SO
4
NO
2
+ 2 H
2
O
→
2 HNO
3
+ H
2
kwas siarkawy
kwas siarkowy
kwas azotowy
Emisja SO
2
w Europie
Migracje siarki,
bilans
Stężenie NO
2
Zagrożenia związane zakwaszeniem środowiska
Stężenie NO
2
w Europie
Zagrożenia związane zakwaszeniem środowiska
woda:
- wymieranie ryb wrażliwych na niskie pH,
- wzrost aktywności jonów toksycznego dla ryb glinu,
- wzrost aktywności innych toksycznych metali: kadmu, cynku, ołowiu,
kumulujących się w organizmach żywych,
- zmniejszanie populacji ryb sprzyja rozprzestrzenianiu się owadów (larwy
jętek, pluskwiaki, chrząszcze wodne), fauna zbiorników wodnych staje się
zdominowana przez owady.
gleba:
- spowolnienie tempa rozkładu materii organicznej i co za tym idzie –
wolniejsze uwalnianie substancji odżywczych dla roślin,
- wymywanie i rozpad trudno rozpuszczalnych substancji mineralnych -
- wzrost aktywności jonów glinu toksycznych m.in. dla korzeni drzew,
antroposfera:
- spowodowane korozją niszczenie budowli, infrastruktury, sprzętu,
- konieczność zabezpieczania powierzchni metalowych (powłoki galwaniczne,
lakierowanie),
- niszczenie bezcennych zabytków, szczególnie budowli z piaskowca
i wapienia, który się rozkłada i rozpada
Eutrofizacja
eutrophication
proces zwiększania żyzności wód – wzrostu stężenia
substancji troficznych (głównie związków azotu i fosforu)
w wodach powierzchniowych (szczególnie w zbiornikach
wodnych).
Przyczyny:
- stosowanie nawozów sztucznych,
- powiększanie terenów uprawnych,
- odwadnianie (melioracja) terenów rolniczych,
- wprowadzanie ścieków bytowych do wód powierzchniowych,
- brak usuwania substancji biogennych w oczyszczalniach ścieków
Eutrofizacja
eutrophication
Skutki:
- zintensyfikowane namnażanie się drobnoustrojów (glonów, sinic,
bakterii - "zakwity wody") zużywających coraz większe ilości tlenu,
- zmniejszenie ilości tlenu, tworzenie się obszarów beztlenowych,
brak tlenu potrzebnego do prawidłowego rozkładu martwych
szczątków organicznych,
- wydzielanie się H
2
S, CH
4
, itp. związków spowodowane
procesami beztlenowymi,
- zamulanie się dna zbiornika, zmniejszanie się jego głębokości,
- pogarszanie się smaku i zapachu wody,
- zmniejszenie przezroczystości wody,
- wydzielanie toksycznych substancji przez drobnoustroje (sinice)
Zasoby wody
w
o
d
a
sł
o
d
ka
Zasoby wody
N
or
w
eg
ia
S
zw
ec
ja
Fi
nl
an
di
a
A
us
tri
a
H
is
zp
an
ia
N
ie
m
cy
W
lk
. B
ry
ta
ni
a
0
20
40
60
80
100
P
ol
sk
a
1,5
2
2,5
3
12
13
21
97,5
Ilo
ść
w
o
d
y
p
rz
yp
a
d
a
ją
ce
j n
a
o
so
b
ę
[
ty
s.
m
3
]
Zasoby wody
Pobór wody
w 2003 r. na cele:
20%
9.2%
71%
produkcyjne
nawodnień w rolnictwie i leśnictwie
eksploatacji sieci wodociągowych
Zasoby wody
Wody o klasie czystości I
[w % długości kontrolowanego odcinka]
Lata
Kryterium
fizykochemiczne
Kryterium
biologiczne
2003
5,0
0,0
2002
7,3
0,0
2001
8,6
0,0
2000
6,3
0,0
1999
3,3
0,0
1998
3,0
0,0
1997
1,8
0,1
Smog
smog
≈
„smoke” + „fog”
nienaturalne zjawisko atmosferyczne polegające na
współdziałaniu antropogenicznych zanieczyszczeń
powietrza oraz naturalnych zjawisk atmosferycznych
Rodzaje smogu:
smog typu londyńskiego
kwaśny, „siarkawy”
powodowany przez:
CO, SO
2
, pyły
pora tworzenia się:
grudzień-styczeń, rano
warunki meteorologiczne
sprzyjające tworzeniu się smogu:
temperatura: -1
–
+4°C,
wilgotność powietrza > 85%,
prędkość wiatru = 0 m/s,
mgła
smog typu Los Angeles
fotochemiczny, utleniający
powodowany przez:
CO, NO
→
NO
2
, O
3
, węglowodory
aromatyczne i nienasycone, pyły
pora tworzenia się:
sierpień-wrzesień, południe,
popołudnie
warunki meteorologiczne
sprzyjające tworzeniu się smogu:
temperatura: 24
–
32°C,
wilgotność powietrza
≈
70%,
prędkość wiatru < 3 m/s
smog typu londyńskiego
kwaśny, „siarkawy”
następstwa powstania smogu:
- duszność,
- łzawienie,
- zaburzenia pracy układu
krążenia,
- podrażnienia skóry,
- działanie korozyjne
smog typu Los Angeles
fotochemiczny, utleniający
następstwa powstania smogu:
- brązowe zabarwienie powietrza (NO
2
),
- ograniczenie widoczności do ok. 1 km,
- wzrost zachorowalności
i zaburzeń zdrowotnych ludzi,
- podrażnienia dróg oddechowych,
- podrażnienia śluzówek oczu,
- zmiany mutagenne, kancerogenne,
- uszkodzenie upraw roślinnych
Rodzaje smogu:
Smog w Londynie
Smog w Los Angeles
Smog w Meksyku
Bioróżnorodność
Bioróżnorodność
- bogactwo genetyczne populacji,
- rozmaitość gatunkowa,
- zróżnicowanie ekosystemów (regionu, Ziemi)
zanikanie do 90% gatunków
zanikanie (wymieranie) gatunków – proces naturalny
5 wielkich wymierań gatunków:
- sylur
- karbon
- trias
- jura
- mezozoik/kenozoik
przyczyny:
- zmiany klimatyczne
- ruchy tektoniczne
- katastrofy kosmiczne
Zagrożenie bioróżnorodności
Zagrożenie bioróżnorodności
6. wielkie wymieranie – antropopresja
przyczyny:
- eksploatacja roślin, wprowadzanie obcych gatunków
- eksploatacja zwierząt (łowiectwo, kłusownictwo)
- zwalczanie szkodników i chwastów
- kolekcjonerstwo
- zanieczyszczenie środowiska (substancje chemiczne)
- zmiana elementów ekosystemów np. stosunków wodnych
- zwiększanie powierzchni terenów mieszkalnych, rolnych,
przemysłowych, komunikacyjnych itp.
- aktywność rekreacyjna, turystyczna, sportowa
Zagrożenie gatunkowe w Polsce
Zagrożenie gatunkowe w Polsce
liczba gatunków
% gatunków
ogólnie
wymarłych
zagrożonych
wymarłych
zagrożonych
ssaki
92
51
5
55
5,4
pijawki
23
11
0
48
0,0
ślimaki
228
102
0
45
0,0
gąbki
7
3
0
43
0,0
gady
9
3
0
33
0,0
pancerzowce
120
36
1
30
0,8
porosty
1600
460
10
29
0,6
mszaki
1150
262
4
23
0,3
ptaki
370
69
9
19
2,4
grzyby wielkoowocnikowe
4000
485
50
12
1,3
ryby
117
14
1
12
0,9
płazy
18
2
0
11
0,0
rośliny naczyniowe
2300
252
31
11
1,3
owady
14047
883
35
6
0,2
glony
4100
196
29
5
0,7
razem:
28181
2829
175
Korzyści zachowania bioróżnorodności
Korzyści zachowania bioróżnorodności
- poznawanie przyrodniczych zjawisk i mechanizmów
- możliwość wykorzystania gatunków w uprawie i hodowli
- możliwość znalezienia genów odporności
- uzyskanie substancji cennych w medycynie
- uzyskanie substancji do wykorzystania
w produkcji przemysłowej
- utrzymywanie systemów etyczno-moralnych człowieka
- walory estetyczne (wypoczynek, kultura)
- nowa wiedza o procesach przyrodniczych
- sprzyjanie przetrwaniu życia na Ziemi
Skutki niezachowania bioróżnorodności
Skutki niezachowania bioróżnorodności
- wyginięcie niepoznanych gatunków
- nowe choroby i pasożyty
- strata substancji cennych w medycynie
- strata surowców do wykorzystania
w produkcji przemysłowej
- wpływ na nieetyczne zachowania człowieka
- utrata walorów estetycznych
- ograniczenie wiedzy o procesach przyrodniczych
- zagrożenie istnienia cywilizacji człowieka
Metody sprzyjania bioróżnorodności
Metody sprzyjania bioróżnorodności
System ochrony ekosystemów szczególnie cennych
- ochrona obszarowa (parki narodowe, krajobrazowe,
obszary chronionego krajobrazu, rezerwaty przyrody)
- ochrona określonych gatunków roślin i zwierząt
- ochrona indywidualna (pomniki przyrody,
stanowiska dokumentacyjne, użytki ekologiczne,
zespoły przyrodniczo-krajobrazowe)
Ochrona obszarowa
Ochrona obszarowa
park narodowy – obszar o powierzchni
≥
1000 ha (10 km
2
)
posiadający szczególną wartość naukową, przyrodniczą,
społeczną, kulturową i wychowawczą; chroni całość przyrody
i krajobraz; tworzona wokół parku strefa ochronna (otulina)
ma chronić park przed czynnikami zewnętrznymi
rezerwat przyrody – obszar obejmujący ekosystemy,
siedliska określonych gatunków zwierząt i roślin, elementy
przyrody nieożywionej w stanie naturalnym lub mało
zmienionym, posiadający szczególne walory naukowe,
przyrodnicze, kulturowe i krajobrazowe; może mieć otulinę
park krajobrazowy – obszar posiadający walory
przyrodnicze, kulturowe i historyczne; może mieć otulinę
obszar chronionego krajobrazu – obszar z terenami
o wyróżniającym się krajobrazie
Łódź i okolice
Łódź i okolice
Ochrona gatunkowa
Ochrona gatunkowa
cel – zabezpieczanie dziko występujących roślin i zwierząt
(szczególnie gatunków zagrożonych)
oraz zachowanie różnorodności gatunkowej i genetycznej
wykaz chronionych gatunków zwierząt:
rozporządzenie MOŚZNiL z dnia 6 stycznia 1995 r.
ws. ochrony gatunkowej zwierząt
wykaz chronionych gatunków roślin:
rozporządzenie MOŚZNiL z dnia 6 kwietnia 1995 r.
ws. ochrony gatunkowej roślin
Ochrona indywidualna
Ochrona indywidualna
pomniki przyrody – pojedyncze twory przyrody żywej
i nieożywionej lub ich skupiska posiadające szczególną
wartość naukową, kulturową, historyczną, krajobrazową,
i wyróżniające się indywidualnymi cechami spośród innych
tworów; okazałe i sędziwe drzewa, źródła, wodospady,
wywierzyska, skałki, jary, głazy narzutowe, jaskinie
stanowiska dokumentacyjne – miejsca występowania
formacji geologicznych, skamieniałości, tworów mineralnych,
wyrobisk ważnych pod względem naukowym i dydaktycznym
Ochrona indywidualna
Ochrona indywidualna
użytki ekologiczne – pozostałości ekosystemów mające
znaczenie dla zachowania unikatowych zasobów genowych i
typów środowisk; np. naturalne zbiorniki wodne, śródpolne i
śródleśne oczka wodne, kępy drzew i krzewów, bagna,
torfowiska, wydmy, płaty nie użytkowanej roślinności,
starorzecza, wychodnie skalne, skarpy, kamieńce
zespół przyrodniczo-krajobrazowy – wyjątkowo cenne
pod względem estetycznym fragmenty krajobrazu
naturalnego i kulturowego
rezerwat biosfery – obszar unikatowy w skali świata,
podlegający szczególnej ochronie ze względu na
niepowtarzalne walory np. geologiczne, flory, fauny;
park narodowy, park krajobrazowy, rezerwat przyrody
lub stanowisko dokumentacyjne
Wychodnie skalne, Spalona Góra
Wychodnie skalne, Spalona Góra
Problemy energii
Problemy energii
1 cal = 4,19 J
1 kWh = 3 600 000 J
1 Ws = 1J
1 J = 1 kg m
2
/s
2
Jednostki energii
1 Wh = 3 600 J
1 kcal = 4,19 kJ = 4 190 J
1 eV = 1,6 · 10
-19
1 tpu = 29,3 GJ (tpu – tona paliwa umownego)
1 W = 1J/s = 1 kg m
2
/s
3
Moc
P = E/t
Struktura zużycia energii w gospodarstwach domowych
Ogrzewanie pomieszczeń
Ogrzewanie wody
Przygotowywanie posiłków
Oświetlenie
Chłodzenie, mrożenie
Pranie
RTV
Inne
Deficyt produkcji energii elektrycznej w Polsce
Deficyt produkcji energii elektrycznej w Polsce
Po co alternatywne źródła energii?
- wyczerpywanie się zasobów paliw kopalnych
- rosnące zapotrzebowanie na energię
- degradacja środowiska
- efekty zewnętrzne gospodarki
Wyczerpywanie się paliw kopalnych
2200
2060
1,08
1,02
uran
po 2060
2012
34*
6,5*
gaz
2050
2020
193
82
ropa
po 2200
po 2060
16 400
600
węgiel
wszystkich
znanych
przypuszczalne
znane
rok wyczerpania
zasoby [Pg]
surowiec
* jednostka Tm
3
Degradacja środowiska
- skażenie powietrza (CO
2
, CO, SO
2
, NO
x
, WWA, pył, sadza)
- skutki skażenia powietrza (efekt cieplarniany, smog,
zakwaszenie, deficyty tlenu w morzach)
- skażenie metalami ciężkimi wymywanymi z popiołów
i żużli
- szkody górnicze
Koszty zewnętrzne gospodarki
Szacunkowe koszty zewnętrzne w Niemczech
12 100-18 900
razem
6 500-9 800
flora
1 000
fauna
2 300
wartości materialne
2 300-5 800
zdrowie ludzi
mln DEM/a
zakres szkody
0,16-2,55
0,53-1,17
3,0-12,8
2,05-34,5
razem
0,02
0,3-0,7
0,5-1,3
0,5-24
glob. ocieplenie
0,11-2,5
-
-
-
klęski żywiołowe
-
0,05-0,18
0,2-5,0
0,15-5,0
budynki
-
0,08-0,09
1,6-1,7
0,17-1,5
uprawy, leśnictwo
0,03
0,1-0,2
0,7-4,0
0,7-4,0
zdrowie ludzi
en. jądrowa
gaz ziemny
ropa
węgiel
rodzaj szkody
Szacunkowe koszty szkód w środowisku [USD/kWh]
Energetyka konwencjonalna
- siłownie parowe
- siłownie gazowe
- siłownie mieszane
Schemat siłowni parowej
piec
kocioł
turbina/
generator
skraplacz
w
ęg
iel
w
ęg
iel
ci
ep
ło
p
ar
a
w
ys.
ci
śn
.
p
ar
a
n
isk.
ci
śn
.
woda ze skroplenia pary
w
od
a
ch
ło
dn
ic
za
w
od
a
w
od
a
po
ch
ło
dn
icza
po
ch
ło
dn
icza
(woda)
redukcja
emisji
zanie-
czyszczeń
spaliny
oczyszczone –
do komina
spaliny
rzeka,
jezioro
energia
elektryczna
popiół, żużel
energia
produkty
uboczne
surowce
popiół, żużel
Schemat siłowni parowej
piec
kocioł
turbina/
generator
skraplacz
chłodnia
kominowa
w
ęg
iel
w
ęg
iel
ci
ep
ło
p
ar
a
w
ys
. ci
śn
.
p
ar
a
n
isk.
ci
śn
.
woda ze skroplenia pary
powietrze
woda
chłodnicza
w
o
d
a
w
o
d
a
p
o
ch
ło
d
n
ic
za
p
o
ch
ło
d
n
ic
za
powietrze,
para wodna
energia
elektryczna
spaliny
(woda)
redukcja
emisji
zanie-
czyszczeń
spaliny
oczyszczone –
do komina
produkty
uboczne
energia
surowce
energia chemiczna
Formy energii występujące przy konwencjonalnej
produkcji energii elektrycznej
ciepło
⇓
praca mechaniczna
⇓
energia magnetyczna
⇓
energia elektryczna
⇓
Czysta energia
Czysta energia
?
?
Ogrzewanie:
Ogrzewanie:
1 kg wody od
1 kg wody od
20
20
°
°
C
C
do
do
100
100
°
°
C
C
c = 4,2 kJ/(kg K)
c = 4,2 kJ/(kg K)
Q
Q
ogrz
ogrz
= 336 kJ
= 336 kJ
Parowanie
Parowanie
(produkcja pary):
(produkcja pary):
1 kg wody o temp.
1 kg wody o temp.
100
100
°
°
C
C
r = 2256 kJ/kg
r = 2256 kJ/kg
Q
Q
ev.
ev.
= 2256 kJ
= 2256 kJ
≈
≈
7 razy więcej!
7 razy więcej!
Sprawność elektrowni węglowej:
Sprawność elektrowni węglowej:
energia elektryczna
energia chem. paliwa
Czysta energia?
Czysta energia?
≈
≈
33%
33%
(średnio)
(średnio)
≈ 2/3
energii
węgla
Nasze rachunki
Nasze rachunki
za energię –
za energię –
– za co płacimy?
– za co płacimy?
parowanie
skraplanie
skraplanie
parowanie
UŻYWAJ
UŻYWAJ
POKRYWKI!
POKRYWKI!
Trendy w energetyce konwencjonalnej
- wzbogacanie paliw (głębokie odsiarczanie węgla)
- instalacje dwupaliwowe (węgiel i paliwo płynne)
- wykorzystywanie paliw czystszych
- skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej
- stosowanie coraz sprawniejszych urządzeń do redukcji
emisji (metody „na końcu rury”)
- złoża (kotły) fluidalne
- spalanie pyłu węglowego
- zgazowanie węgla
sprawność elektrowni
≈
35%
sprawność ciepłowni
≈
86 %
sprawność elektrociepłowni
≈
85%
Energetyka jądrowa
Typy reakcji jądrowych:
- rozszczep jądra atomowego
rozpad ciężkich jąder (np.
235
U ) na lżejsze (np.
98
Mo,
136
Xe)
- synteza jądrowa
łączenie się jąder lekkich (np.
2
H) w jądra cięższe (np.
4
He)
92
U +
0
n
→
42
Mo +
54
Xe + 2
0
n + 4
-1
e + 212 MeV
235 1 98 136 1 0
z 1 g
235
U powstaje 83,4 GJ energii
1 eV = 1,6 x 10
-19
J
odpowiada to około 2,5 t węgla
4
1
H
→
2
He + 2
+1
e + 2
ν
e
+ 2h
ν
+ 26,7 MeV
1 4 0
Schemat siłowni jądrowej
reaktor
kocioł
turbina/
generator
skraplacz
chłodnia
kominowa
u
ran
u
ran
ci
ep
ło
p
ar
a
w
ys
. ci
śn
.
p
ar
a
n
isk
. ci
śn
.
woda ze skroplenia pary
powietrze
woda
chłodnicza
w
o
d
a
w
o
d
a
p
o
ch
ło
d
n
icza
p
o
ch
ło
d
n
icza
powietrze,
para wodna
energia
elektryczna
(woda)
odpady
radioaktywne
Energetyka jądrowa
w porównaniu z węglową
- wyższa sprawność
Zalety:
- brak emisji gazów spalinowych (SO
2
, NO
x
, CO
2
)
- brak emisji pyłów
- odpady radioaktywne
- problemy w fazie planowania lokalizacji (protesty)
- poważne zagrożenie w przypadku awarii (terroryzm)
Wady:
- niższe koszty eksploatacyjne (niższy koszt energii)
- niska awaryjność, duże możliwości regulacyjne
Alternatywne źródła energii
- odpady (odzysk ciepła)
- rozszczep jądra (źródło konwencjonalne?)
- synteza termojądrowa (źródło przyszłości?)
- kolektory słoneczne
- ogniwa fotowoltaiczne
- energia geotermalna
- energia spadku wody
- energia pływów
- energia fal
- energia prądów morskich
- energia wiatru
- spalanie biomasy
- ogniwa paliwowe
Odnawialne źródła energii
Ustawa z dnia 10 kwietnia 1997 r. i Rozporządzenie Ministra
Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 30 maja 2003 r.:
obowiązek (od 1.7’03) zakupu energii elektrycznej i cieplnej z
odnawialnych źródeł energii oraz wytwarzanych w skojarzeniu
Ustawa z dnia 2 października 2003 r. i Rozporządzenie Rady Ministrów
z dnia 10 stycznia 2004 r.:
minimalne ilości biokomponentów wprowadzanych do paliw ciekłych;
biopaliwa
Energetyka słoneczna
- systemy aktywne
- systemy pasywne
- ogniwa fotowoltaiczne
- zależność od czynników geograficznych
- wysoka nieprzewidywalność
- wysoki koszt jednostkowy wyprodukowanej energii
Najczęstsze trudności:
- konwersja energii słonecznej w pracę
Promieniowanie słoneczne
Konwersja energii słonecznej
Konwersja energii słonecznej
powietrze
powietrze
ogrzane
powietrze
turbina
generatora
promienie
słoneczne
szyba
szyba
promienie
słoneczne
Zasada działania elektrowni konwekcyjnej
Energia wiatru
- różne układy geometryczne (pozioma/pionowa oś obrotu)
- koszt elektrowni
- zależność od czynników geograficznych
- wysoka nieprzewidywalność
- wysoki koszt jednostkowy wyprodukowanej energii
Najczęstsze trudności:
Źródło energii – słońce
- okres zwrotu inwestycji
- osiągana moc
Energia
wiatru
Energia wody
Duże elektrownie wodne - MEW
Rola elektrowni szczytowo-pompowych
Źródło energii - słońce
rzeczne:
- przepływ
- różnica poziomów
oceaniczne:
- prądy
- pływy
- fale
wody
Energia wody
OŹE 1970 – 2025, USA
Energia geotermalna
Częste problemy:
- konieczność wykonania głębokich odwiertów
- zasolenie wód podziemnych
- niska temperatura wody (pompy ciepła)
- ograniczona wielkość pozyskanej energii
- zależność od warunków geologicznych
Energia geotermalna
Spalanie paliw odnawialnych
Paliwa odnawialne
stałe:
- drewno (np. wierzba energetyczna)
- słoma (i ziarna zbórz)
- osady ściekowe
- makulatura
- pozostałości przetwórstwa (m.in. spożywczego)
- obornik, gnojowica
ciekłe:
- oleje roślinne
- bioetanol
gazowe:
- biogaz
Spalanie paliw odnawialnych
Bilans węgla
odzysk energii
przez spalenie
fotosynteza
biomasa
≈ 48 % C
CO
2
CO
2
energia
słoneczna
atmosfera
(333 ppm CO
2
)
sprawność ≈ 35%
8,89
200
System fotowoltaiczny do zasilania lampy ulicznej – 0,12 kW
el
61,8
20
Ciepłownia geotermalna – 7 500 kW
th
57,1
14
Biogazownia rolnicza na gnojowicę 15 kW
th
0,55
14
Mała elektrownia wodna z jazem zbudowana od podstaw – 90 kW
el
0,51
12
Elektrownia wiatrowa sieciowa 2x600 kW
el
33,2
9,7
Ciepłownia na zrębki drzewne – 500 kW
th
29,1
7,6
Ciepłownia na słomę – 1 000 kW
th
0,32
6,7
Biogazownia komunalna na osad ściekowy do produkcji
skojarzonej
energii elektrycznej i ciepła – 320 kW
el
i 540 kW
th
147,3
7,3
Kolektor słoneczny do podgrzewania wody – 4kW
th
0,22
4,7
Wykorzystanie gazu wysypiskowego do produkcji energii
elektrycznej – 400 kW
el
0,23
4,1
Mała elektrownia wodna zbudowana na istniejącym jazie – 45kW
el
20,2
2,6
Ręcznie obsługiwany kocioł na słomę małej mocy – 65 kW
th
25,0
3,1
Ręcznie obsługiwany kocioł na drewno małej mocy – 80 kW
th
20,2
1,8
Kolektor słoneczny do podgrzewania powietrza – 42 kW
th
Koszt
1GJ lub
1kWh
energii
Prosty
okres
zwrotu
[lata]
Technologia OZE, zainstalowana moc elektryczna (
el
) lub cieplna
(
th
)
Inne aspekty środowiskowe
Inne aspekty środowiskowe
• skażenie powietrza, wody i gleby –
narażenie flory, fauny i ludzi na działanie
substancji toksycznych itp.,
• hałas - narażenie na uciążliwe fale akustyczne,
• promieniowanie cieplne,
• promieniowanie elektrostatyczne, elektromagnetyczne,
• promieniowanie jonizujące,
• inne
wzrost, rozwój, postęp
wzrost, rozwój, postęp
wzrost gospodarczy:
powiększanie się zdolności danego kraju do produkcji dóbr
i usług zaspokajających potrzeby.
Głównymi czynnikami wzrostu gospodarczego są:
- inwestycje (powiększanie kapitału rzeczowego),
- postęp techniczny,
- doskonalenie umiejętności ludzkich.
1
1
−
−
−
=
i
i
i
PNB
PNB
PNB
G
i – rok, w którym określany jest wzrost gospodarczy
wzrost, rozwój, postęp
wzrost, rozwój, postęp
postęp techniczny:
proces zmian rozwojowych techniki wyrażający się przez
wprowadzenie do procesu produkcji nowych, udoskonalonych
maszyn, urządzeń, narzędzi i nowych technologii oraz przez
wykorzystanie w sposób doskonalszy istniejących zasobów.
wzrost, rozwój, postęp
wzrost, rozwój, postęp
rozwój gospodarczy:
długofalowy proces przemian dokonujących się w gospodarce.
Obejmuje zarówno zmiany ilościowe (
wzrost gospodarczy
),
jak również towarzyszące im zmiany o charakterze
jakościowym. Do tych drugich zaliczyć należy przede
wszystkim
postęp techniczny i technologiczny
(…)
Możliwy jest wzrost gospodarczy bez rozwoju,
rozwój bez wzrostu nie jest możliwy.
rozwój gospodarczy
rozwój gospodarczy
wzrost gospodarczy
wzrost gospodarczy
postęp techniczny
postęp techniczny
rozwój gospodarczy
wzrost
gospodarczy
postęp
techniczny
Mierniki dobrobytu
Mierniki dobrobytu
PKB (PNB) per capita:
Poziom produktu narodowego (krajowego) brutto
przypadającego na 1 mieszkańca często spełnia funkcję
syntetycznego miernika dobrobytu społecznego.
i
i
LM
PNB
dobrobyt ~
i – rok, w którym określany jest dobrobyt społeczny
LM – liczba mieszkańców
Mierniki dobrobytu
Mierniki dobrobytu
Parytet siły nabywczej
purchasing-power
parity (PPP) –
stosunek wymienny walut według siły nabywczej
PKB per capita wg parytetu siły nabywczej
PKB per capita w tys. USD
7
2
,3
5
1
,8
5
1
,0
4
9
,3
4
8
,1
4
6
,8
4
1
,6
4
0
,6
3
5
,7
1
2
,0
1
1
,9
3
,0
0
10
20
30
40
50
60
70
N
o
rw
e
g
ia
S
zw
a
jc
a
ri
a
D
a
n
ia
A
u
s
tr
a
lia
W
lk
. B
ry
ta
n
ia
U
S
A
N
ie
m
c
y
H
o
la
n
d
ia
J
a
p
o
n
ia
R
o
s
ja
P
o
ls
k
a
C
h
in
y
nominalnie:
UK : Polska
48,1 : 11,9
= 4,05
nominalnie:
UK : Polska
48,1 : 11,9
= 4,05
wg PPP:
UK : Polska
38,7 : 17,5
= 2,2
PKB per capita w tys. USD
7
2
,3
5
1
,8
5
1
,0
4
9
,3
4
8
,1
4
6
,8
4
1
,6
4
0
,6
3
5
,7
1
2
,0
1
1
,9
3
,0
4
1
,7
3
7
,4
3
7
,7
3
8
,7
4
6
,0
3
4
,3
3
1
,7
3
5
,2
1
6
,1
1
7
,5
5
,9
3
6
,6
0
10
20
30
40
50
60
70
N
o
rw
e
g
ia
S
zw
a
jc
a
ri
a
D
a
n
ia
A
u
s
tr
a
lia
W
lk
. B
ry
ta
n
ia
U
S
A
N
ie
m
c
y
H
o
la
n
d
ia
J
a
p
o
n
ia
R
o
s
ja
P
o
ls
k
a
C
h
in
y
nominalnie
wg parytetu siły nabywczej
Mierniki dobrobytu
Mierniki dobrobytu
PKB per capita wg parytetu siły nabywczej
sformułowanie rozwój zrównoważony –
konferencja ONZ w Sztokholmie w 1972 r.
rozwój zrównoważony
rozwój zrównoważony
sustainable development (ekorozwój)
definicja
definicja
rozwoju zrównoważonego nie jest ujęta w sztywne
ramy, nie jest określona do końca - jest otwarta i wciąż
ewaluuje; tak jak zmienia się świat tak i ona się zmienia.
rozwój zrównoważony
rozwój zrównoważony
przykłady definicji:
przykłady definicji:
rozwój, który zaspokaja potrzeby obecnego pokolenia bez
pozbawiania możliwości przyszłych pokoleń do zaspokojenia
ich potrzeb;
podporządkowanie potrzeb i aspiracji społeczeństwa
i państwa możliwościom jakie daje środowisko;
kreowanie rozwoju bez destrukcji zasobów przyrody;
znalezienie harmonii (równowagi) między
- aspektem przyrodniczym,
- aspektem społecznym,
- aspektem gospodarczym (ekonomicznym)
w każdym ludzkim działaniu;
Środowisko przyrodnicze a dobrobyt człowieka
Środowisko przyrodnicze a dobrobyt człowieka
- dostarczanie dóbr do bezpośredniej konsumpcji
(grzyby leśne; powietrze, którym oddychamy; woda do
kąpieli; walory krajobrazu),
- dostarczanie środków produkcji
(surowce przemysłu spożywczego; drewno; kopaliny),
- podtrzymywanie funkcjonowania ekosystemów
warunkujących życie człowieka
(warstwa ozonowa; biosfera zapewniająca właściwy
obieg wody – lasy chronią przed powodziami i suszami).
Optimum Pareto
Optimum Pareto
Nawet najlepszy podział zasobów nie zadowoli wszystkich,
ale przyjęty wynik musi być społecznie lepszy od innych.
Przy założeniu, że gusta ludzkie są nieporównywalne,
jedynym kryterium oceny wyniku rozdzielenia zasobów jest
tzw. optimum Pareto.
Wg tego kryterium wynik jest optymalny, gdy nie da się
nikomu polepszyć położenia bez pogorszenia położenia
innych osób (innej osoby).
W praktyce stosuje się jednak dokładniejsze kryteria;
różne położenia osób porównywane są za pośrednictwem
pieniądza.
Pogorszenie sytuacji danej osoby szacuje się przez
wyznaczenie najmniejszej rekompensaty pieniężnej
WTA (willingness to accept), w zamian za którą osoba
ta zgodziłaby się na takie pogorszenie jej sytuacji.
Polepszenie sytuacji danej osoby mierzy się przez
wyznaczenie największej rekompensaty pieniężnej
WTP (willingness to pay), którą osoba ta jest w stanie
zapłacić, aby takie polepszenie jej sytuacji nastąpiło.
Pieniądz jako miernik wartości
Pieniądz jako miernik wartości
Porównywanie położeń różnych osób
Porównywanie położeń różnych osób
p
ol
e
ps
ze
n
ie
sytuacja I
A•
B•
WTP
WTA
p
ol
e
ps
ze
n
ie
sytuacja II
•A
•B
WTP
>
WTA
wariant II jest lepszy
zmiana korzystna
sytuacja I
A•
B•
WTP
WTA
WTP
<
WTA
wariant II jest gorszy
zmiana niekorzystna
sytuacja II
•B
•A
Przykład
Korzyść netto, nadwyżka ekonomiczna
Korzyść netto, nadwyżka ekonomiczna
Nabywca A kupił od sprzedawcy B koszulę
za cenę 120 zł.
Za tę koszulę nabywca ten byłby skłonny zapłacić
maksymalnie 150 zł.
p = 120 zł
WTP
A
= 150 zł
Korzyść netto nabywcy jest więc równa 30 zł.
s
A
= WTP
A
- p = 30zł
Natomiast najniższa kwota, za którą sprzedawca zgodziłby
się tę koszulę sprzedać to 100 zł.
WTA
B
= 100 zł
Korzyść netto sprzedawcy zaś równa jest 20 zł.
s
B
= p - WTA
B
= 20 zł
Suma korzyści netto czyli nadwyżka ekonomiczna tej
transakcji wynosi więc 50 zł.
s
A
+ s
B
= 50 zł
Sytuacja społecznie najlepsza:
suma korzyści pieniężnych netto odniesionych
przez poszczególne podmioty gospodarcze, czyli
nadwyżka ekonomiczna, jest największa z możliwych.
Maksymalna nadwyżka ekonomiczna
Maksymalna nadwyżka ekonomiczna
Maksymalna nadwyżka ekonomiczna
Maksymalna nadwyżka ekonomiczna
konkurencyjna równowaga rynkowa
konkurencyjna równowaga rynkowa
p
(
ce
n
a)
q (ilość)
q*
p*
MC – krańcowy koszt
marginal cost
MC = WTA
po
da
ż
MB – krańcowa korzyść
marginal benefit
MB = WTP
popy
t
nadwyżka
ekonomiczna
p > p* – nadwyżka
nabywcy
p < p* – nadwyżka
sprzedawcy
Wartość ekonomiczna
Wartość ekonomiczna
Z punktu widzenia ekonomii nic – łącznie ze
środowiskiem przyrodniczym – nie ma wartości, chyba że
bezpośrednio lub pośrednio służy konsumpcji
(zaspakajaniu ludzkich potrzeb).
Na wartość dóbr (cenę) składają się czynniki takie jak:
Konsumenci dokonując realnych wyborów rezygnują
z niektórych dóbr materialnych na rzecz np. obejrzenia
pięknego krajobrazu, wsparcia szlachetnej idei.
- wartość użytkowa (związana z użytkowaniem dóbr),
- wartość pozaużytkowa
(związana np. jedynie z satysfakcją, że coś istnieje)
Wartość pozaużytkowa może być tak samo realna jak
wartość użytkowa produktów w sklepach
– materializuje się w transakcjach zawieranych na rynku.
Wartość pozaekonomiczna
Wartość pozaekonomiczna
Łatwo mierzalna wartość ekonomiczna nie wyczerpuje całej
wartości, jaka wiąże się z dobrami materialnymi czy duchowymi:
- wartość rynkowa dzieł sztuki nie uwzględnia całej
wartości sentymentalnej, jaką mają dla wielu osób,
- wartość ekonomiczna zabytkowej budowli nie zawiera
całej wartości patriotycznej i religijnej,
- cena hektara bagnistego nieużytku czy nawet lasu może być
niewspółmierna do ekologicznego znaczenia tego obszaru.
rodzaje
własności
Własność
Własność
- prywatna
- państwowa
- wspólna
- niczyja
efektywność
ekonomiczna
v
v
v
–
Brak precyzyjnie określonych praw własności jest
przeszkodą w osiąganiu efektywności ekonomicznej.
Brak właściciela uniemożliwia przeprowadzanie
transakcji, które gwarantowałyby najefektywniejsze
wykorzystanie zasobów.
Prawa własności zasobów środowiska
Prawa własności zasobów środowiska
Wiele elementów środowiska stanowi własność niczyją.
Brak właściciela powoduje działania nieefektywne
ekonomicznie – zasoby środowiska wykorzystywane
są nieefektywnie.
W przeszłości brak określonego prawa własności do
zasobów przyrody (atmosfera, rzeki, lasy) przyniósł także
efekty ekologiczne.
Obecny stan środowiska (zanieczyszczenie) został
spowodowany brakiem określonego prawa własności
do zasobów przyrody (atmosfera, rzeki, lasy itp.).
Efekty zewnętrzne rynku
Efekty zewnętrzne rynku
- konsekwencja braku wyraźnie określonego prawa
własności; brak ten prowadzi do:
- niewłaściwej wyceny dóbr „niczyich”,
- obniżenia efektywności ekonomicznej rynku
externalities
externalities
Podział efektów zewnętrznych
Podział efektów zewnętrznych
dodatnie efekty zewnętrzne:
- sad - pasieka
- moda na kapelusze
ujemne efekty zewnętrzne (tzw. koszty zewnętrzne):
- zanieczyszczanie jeziora
- DVD - VHS
- las - hodowla reniferów
- nawozy sztuczne - eutrofizacja
- emisja SO
2
- korozja
(pod warunkiem braku opłat)
q
p
Analiza efektów zewnętrznych
Analiza efektów zewnętrznych
modyfikacja krzywej podaży
modyfikacja krzywej podaży
MSC
– krańcowy koszt społeczny
marginal social cost
MSC = MPC + MEC
– krańcowy koszt zewnętrzny
marginal external cost
MEC
q*
– krańcowy koszt prywatny
marginal private cost
MPC
MB
MPC(q*)
q
0
MSC(q
0
)
q
q*
MPC
MB
MSC
p
Analiza efektów zewnętrznych
Analiza efektów zewnętrznych
modyfikacja krzywej podaży
modyfikacja krzywej podaży
ADB – nadwyżka pozorna
MEC
q
0
MPC(q*)
MSC(q
0
)
O
A
B
C
D
E
G
F
OFE – koszt zewnętrzny
OFE = ADG
nadwyżka rzeczywista
ADB – OFE = ADB – ADG
nadwyżka optymalna
ACB
ACB – (ADB – ADG) =
ACB + ADG – ADB =
CGD
utrata nadwyżki:
> 0
+
-
Dobra publiczne
Dobra publiczne
charakterystyka dóbr publicznych:
- zasada niekonkurencyjności non-rivalry – z tej samej
jednostki dobra może jednocześnie korzystać wiele
podmiotów nie pogarszając przy tym jego walorów
znaki drogowe, oświetlenie uliczne, gazociąg, domofon,
patrol policyjny, ogrodzenie osiedla, ocieplenie budynku,
wywóz odpadów (korzystają wszyscy, bez względu na to,
kto sfinansował)
- zasada niewykluczalności non-exclusion – jeśli dobro
zostało dostarczone, to nie można nikogo wyłączyć
z korzystania z niego
ekosystem – atmosfera, woda w rzekach, krajobraz, klimat
(korzystają wszyscy, również ci, którzy dewastują).
przykłady dóbr publicznych:
Dobra publiczne
Dobra publiczne
Występowanie na rynku dobra publicznego sprzyja
ustaleniu się równowagi rynkowej w położeniu
nieoptymalnym.
Niektórzy zainteresowani korzystaniem z danego dobra
nie zgłoszą swej gotowości do nabycia, ponieważ będą
liczyli na korzystanie z dobra dzięki nabyciu go przez
innych (zjawisko zwane „jazdą na gapę” – ”free riding”).
Nadwyżka ekonomiczna nabywców równa się łącznej
korzyści (sumie korzyści) wszystkich użytkowników danej
jednostki dobra.
Najgorszy z możliwych wariantów zdarzy się, jeśli nikt z
zainteresowanych nie ujawni gotowości do nabycia.
Nadwyżka ekonomiczna wyniesie wówczas 0.
Dobra publiczne
Dobra publiczne
Trudno zatem liczyć, że dobra publiczne będą dostarczane
przez podmioty liczące na zysk z takiej działalności.
Użytkownicy nie partycypujący w finansowaniu dobra, nie
płacąc nic, maksymalizują swoją korzyść, więc nie mają
motywacji do zmiany zachowania - zwiększania nadwyżki
dostawcy dobra.
Dobra klubowe
Dobra klubowe
przykłady:
kodowany sygnał satelitarny (TV, GPS),
oprogramowanie komputerowe,
dobra klubowe:
- podlegają zasadzie niekonkurencyjności,
- nie podlegają zasadzie niewykluczalności –
pozwalają na wykluczanie użytkowników, którzy nie płacą
Postęp techniczny sprawia, że niektóre dobra publiczne
mogą być zastąpione doskonalszą* formą dóbr.
* z punktu widzenia możliwości maksymalizacji nadwyżki ekonomicznej
niektóre plaże, parki narodowe itp.
eliminacja zjawiska „jazdy na gapę”,
umożliwienie optymalizacji nadwyżki ekonomicznej dostawcy.
Po co badać wartość środowiska?
Po co badać wartość środowiska?
Celowość badania ekonomicznej wartości środowiska
wynika z faktu, że często niszczenie przyrody można
powstrzymać mocą samych argumentów ekonomicznych
bez odwoływania się do przyzwoitości, etyki czy mody na
ekologię.
Argumenty ekonomiczne są zwykle traktowane jako
najbardziej obiektywne i bezkontrowersyjne, dzięki
czemu często odnoszą największy skutek.
minimalizacja wytwarzania odpadów – oszczędność
surowców
zmniejszenie emisji spalin – zastosowanie bardziej
ekonomicznego silnika
Szacowanie wartości środowiska przyrodniczego
Szacowanie wartości środowiska przyrodniczego
Klasyfikacja metod szacowania
metody oparte na rynkach zastępczych lub pokrewnych:
- metoda kosztu podróży
- metoda cen hedonicznych
metody oparte na rynkach hipotetycznych:
- metody wyceny warunkowej
Metoda kosztu podróży
Metoda kosztu podróży
stosowana jest do wyceny elementów środowiska
przyrodniczego, których wykorzystanie wiąże się
z poniesieniem pewnego wysiłku mającego cenę rynkową.
O walorach rekreacyjnych czy widokowych masywu
górskiego czy morskiego kurortu świadczy natężenie ruchu
turystycznego. Im więcej osób odwiedzających, im dłuższe
pobyty, im bardziej kłopotliwa podróż, tym bardziej musi
być ceniony obiekt takiego zainteresowania.
Kwoty uzyskane tą metodą powinny być rozumiane jako
dolne szacowania dolnej granicy szukanej wartości.
Jeżeli ktoś ponosi konkretny koszt podróży, znaczy, że cel
tej podróży jest dla niego wart co najmniej tyle samo, ale
może i wielokrotnie więcej niż ponoszony koszt.
Przykłady stosowania metody kosztu podróży
Przykłady stosowania metody kosztu podróży
Szacowanie wartości rekreacyjnej Pienin (2000 r.)
Badanie pochodzenia turystów, charakterystyki społeczno-
zawodowej, sposobu spędzania czasu pozwoliło
oszacować średni koszt podróży w Pieniny na 100 zł.
Szacowanie wartości wody oligoceńskiej dostępnej za
darmo w publicznych studniach w Warszawie (1996 r.)
Brano pod uwagę nie tylko wydatki na podróż, ale
dodatkowo czas na nią poświęcony. Wartość tego czasu
szacowano jako koszt alternatywny, więc np. jako utracony
zarobek.
Koszt zaopatrzenia w 1 l wody oligoceńskiej wyceniono na
około 10 gr.
- określenie jak zmieni się cena danego dobra, jeśli
jednostkowej zmianie ulegnie któraś z cech tego dobra
Porównanie cen dwóch domów różniących się jedynie
lokalizacją: otoczenie ciche – otoczenie głośne
przykład z rynku nieruchomości:
Różnica cen tych domów wyraża wartość zamieszkiwania
w cichej okolicy.
Na podstawie danych z rzeczywistego rynku określa się
wartości poszczególnych cech towarów, które to cechy
same w sobie nie są przedmiotem obrotu rynkowego.
Nie kupuje się bowiem ciszy, czystego powietrza, czy widoku
na morze, gdyż są dobra nierynkowe.
Metoda cen hedonicznych
Metoda cen hedonicznych
Stosowanie metody cen hedonicznych
Stosowanie metody cen hedonicznych
konieczna duża liczba badanych obiektów i ich cech
możliwa korelacja z cechą nie braną pod uwagę
(duże natężenie ruchu samochodów – centrum handlowo-
usługowe)
istota - za pomocą ankiet wyznacza się wartości
WTP (za dostarczenie nierynkowego dobra) lub
WTA (za zabranie posiadanego nierynkowego dobra)
- ile zapłaciliby mieszkańcy osiedla położonego przy głośnej
ulicy za likwidację hałasu
przykład:
Metoda wyceny warunkowej
Metoda wyceny warunkowej
- ile trzeba byłoby zapłacić mieszkańcom cichego osiedla,
aby zgodzili się na skierowanie ruchu samochodowego
w ich otoczenie
- znalezienie rzeczywistego dobra rynkowego związanego
z przedmiotem badań jest niemożliwe
ścisłe zasady konstruowania scenariusza badań
- „jazda na gapę”
potencjalne przyczyny niedokładności:
Metoda wyceny warunkowej
Metoda wyceny warunkowej
- przeszacowywanie WTP
warunek wiarygodności:
- katastrofa tankowca (Alaska, 1993 r., 3 mld dol.),
przykłady zastosowania:
- eutrofizacja Bałtyku (1994 r., 169 zł/rok),
- dostępność wody oligoceńskiej w Warszawie,
- ochrona Bagien Biebrzańskich,
- eliminacja ruchu samochodowego z centrum Krakowa
tło historyczne:
USA, 1959 r. – brak wolnych częstotliwości dla nowych
rozgłośni RTV
- powstrzymanie się rządu od regulacji rynku
Twierdzenie Coase’a
Twierdzenie Coase’a
zlecenie ekspertyzy Wydziałowi Ekonomii Uniw. w Chicago
możliwość wystąpienia efektów zewnętrznych (zagłuszanie)
decyzja o ingerencji państwa w rynek
wynik ekspertyzy (opinia Coase’a):
- zapewnienie rozgłośniom praw własności używanych
częstotliwości
maksymalizacja nadwyżki nastąpi dzięki negocjacjom między
rozgłośniami dot. ew. odsprzedaży częstotliwości
podmiot A posiada x
A
zasobu
Dowód twierdzenia Coase’a
Dowód twierdzenia Coase’a
podmiot B posiada x
B
zasobu
korzyść A z tytułu posiadania (użytkowania) x
A
: f
A
(x
A
)
(x
B
+ x
B
= X)
korzyść B z tytułu posiadania x
B
: f
B
(x
B
)
ostateczny wynik negocjacji x
A
*, x
B
*
f
A
(x
A
*) + f
B
(x
B
*) = max [f
A
(x
A
) + f
B
(x
B
)]
tw. Coase’a
dowód: jeżeli
f
A
(x
A
*) + f
B
(x
B
*)
<
max [f
A
(x
A
) + f
B
(x
B
)], to istnieją x
A
’ i x
B
’, że:
f
A
(x
A
*) + f
B
(x
B
*) < f
A
(x
A
’) + f
B
(x
B
’), więc:
f
A
(x
A
*) - f
A
(x
A
’) < f
B
(x
B
’) - f
B
(x
B
*), istnieje taka liczba
α
, że:
f
A
(x
A
*) - f
A
(x
A
’) <
α
< f
B
(x
B
’) - f
B
(x
B
*), za cenę
α
opłaca się:
podmiotowi A sprzedać x
A
*- x
A
’
podmiotowi B kupić x
B
’ - x
B
*
f
A
(x
A
’) +
α
> f
A
(x
A
*)
f
B
(x
B
’) -
α
> f
B
(x
B
*)
założenie: koszty negocjacji i transakcji <<
α
Twierdzenie Coase’a (przykład)
Twierdzenie Coase’a (przykład)
rolnik B
4 ha
4 ha
1 000 zł/ha
2 000 zł/ha
4 000 zł
8 000 zł
razem:
12 000 zł
rolnik A
rolnik B
2 ha
6 ha
+ 3 000 zł
- 3 000 zł
1 000 zł/ha
2 000 zł/ha
razem:
14 000 zł
rolnik A wydzierżawia 2 ha
rolnikowi B po 1 500 zł/ha
2 000 zł
12 000 zł
5 000 zł
9 000 zł
rolnik A
A
B
każda z nich ma swoje „racje”
Twierdzenie Coase’a a środowisko
Twierdzenie Coase’a a środowisko
władza stojąca po którejś ze stron może być przyczyną
nieefektywności rynku – należy unikać odgórnych regulacji
wyjątek – zanieczyszczanie środowiska:
efekt zewnętrzny ma (co najmniej) dwie strony
istnieją przesłanki uzasadniające ingerencję państwa
tw. Coase’a zastosowane do niektórych aspektów
środowiskowych prowadzi do nonsensownych wniosków
podmiot obciążany efetem zewnętrznym powinien odkupić
prawo własności elementu środowiska
Instrumenty polityki ochrony środowiska
Instrumenty polityki ochrony środowiska
- regulacja ilościowa
- podatek Pigou
kategorie:
Podatek Pigou
Podatek Pigou
pigouvian tax
pigouvian tax
zniwelowanie różnicy między kosztem społecznym
a kosztem prywatnym przez nałożenie na dostawcę podatku
efekt dodatni - subwencja
efekt ujemny - podatek
Podatek Pigou
Podatek Pigou
MPC + MEC(q
0
)
q
p
MSC
– krańcowy koszt społeczny
marginal social cost
q*
– krańcowy koszt prywatny
marginal private cost
MPC
MB
MPC(q*)
q
0
MSC(q
0
)
– krańcowy koszt zewnętrzny
marginal external cost
MEC
stawka PT
=
MEC(q
0
)
Podatek Pigou
Podatek Pigou
q
p
MSC
q*
MPC
MB
p**
q
0
p
0
MPC + MEC(q
0
)
MEC
PT
maksymalizacja zysku:
max: q
0
, MSC(q
0
)
0
q
p(q) q
–
∫
MPC(q) dq
–
PT q
Optymalna ochrona środowiska
Optymalna ochrona środowiska
maks. nadwyżka korzyści (z ochrony) nad kosztami (ochrony)
optymalna, efektywna ekonomicznie
optymalna, efektywna ekonomicznie
e
p
TAC – całkowity koszt redukcji emisji
total abatement cost
e*
TAB – całkowita korzyść uzyskana
przez redukcję emisji
total abatement benefit
e – wartość redukcji zanieczyszczenia
Optymalna ochrona środowiska
Optymalna ochrona środowiska
maks. nadwyżka korzyści (z ochrony) nad kosztami (ochrony)
optymalna, efektywna ekonomicznie
optymalna, efektywna ekonomicznie
e
p
TAC
e*
TAB
e – wartość redukcji zanieczyszczenia
Inicjatywa podmiotu
zanieczyszczającego:
e = e* (e* może być równe 0)
powód:
względem zanieczyszczającego
korzyści są zewnętrzne
Optymalna ochrona środowiska
Optymalna ochrona środowiska
maks. nadwyżka korzyści (z ochrony) nad kosztami (ochrony)
optymalna, efektywna ekonomicznie
optymalna, efektywna ekonomicznie
e
0
e
p
TAC
e*
TAB
e – wartość redukcji zanieczyszczenia
maksymalizacja nadwyżki:
max[TAB(e) – TAC(e)] =>
[TAB(e) – TAC(e)]’ = 0 =>
[TAB(e)]’ = [TAC(e)]’
e
p
TAC
e*
TAB
e
0
e
p
MAC
MAB
e
0
[TAB(e)]’ = [TAC(e)]’ =>
MAB(e) = MAC(e)
=>
MAC – krańcowy koszt redukcji emisji
marginal abatement cost
MAB – krańcowa korzyść uzyskana
przez redukcję emisji
marginal abatement benefit
Optymalna ochrona środowiska
rozwiązanie:
e = e
0
e
p
TAC
e*
TAB
e
0
e
p
MAC
MAB
e
0
Podatek Pigou a redukcja zanieczyszczeń
b – emisja bez redukcji
Jeżeli stawka podatku Pigou:
PT(e) = MAC(e
0
)
stawka
PT
min[TAC(e) + PT (e)] =>
MAC(e) = MAC(e
0
)
kwota podatku Pigou:
MAC(e
0
)(b - e)
(b - e) – emisja po redukcji
minimalizacja kosztów o.ś.
ponoszonych przez przedsiębiorstwa:
[TAC(e) + PT (e)]’ = 0 =>
[TAC(e)]’ = [MAC(e
0
)(b - e)]’ =>
rozwiązanie:
e = e
0
Regulacja ilościowa
Regulacja ilościowa
q
p
q*
MPC(q*)
MSC
MPC
MB
MEC
q
0
MSC(q
0
)
q
0
=
∑
q
i
= q
1
+ q
2
+ q
3
+ ... + q
n
Regulacja ilościowa
Regulacja ilościowa
warianty:
- zbywalne pozwolenia
- dopuszczalny poziom emisji
- najlepsza dostępna technologia BAT
Najlepsza dostępna technologia
Najlepsza dostępna technologia
BAT
BAT
best available technology
best available technology
nakaz zastosowania ściśle określonej technologii produkcji
czy technologii oczyszczania, uznanej przez władze za
najlepszą
- efekt i sposób działania ustalony przez władze
- duży wysiłek finansowy – niewielki wysiłek intelektualny
Dopuszczalny poziom emisji
Dopuszczalny poziom emisji
władze narzucają standardy ilościowe emisji zanieczyszczeń
podstawa: najlepsza dostępna technika
(best available technique)
- ładunek zanieczyszczeń (roczny, dobowy, godzinowy)
- stężenie zanieczyszczenia w strumieniu odpadów
(chwilowe, średnie)
- ładunek zanieczyszczenia związany z wytworzeniem
jednostki produktu
Dopuszczalny poziom emisji
Dopuszczalny poziom emisji
mniejszy wysiłek finansowy – większy wysiłek intelektualny
sposób osiągnięcia wymaganego poziomu zależy od emitenta
- instalacja urządzeń redukcjących emisję
- zastosowanie innych (czystszych) surowców
- modyfikacja technologii
- zmiana technologii na inną (np. BAT)
- zmniejszenie produkcji
- pozwolenia na produkcję (
∑
q
i
= q
0
)
Koncepcja zbywalnych pozwoleń
- pozwolenia na emisję (
∑
b
i
= b
0
)
etap II: państwo rozdziela dopuszczalne poziomy emisji
b
1
, b
2
, ..., b
n
(
∑
b
i
= b
0
)
etap I: państwo określa sumaryczną wielkość emisji b
0
- grandfathering: dotychczasowi emitenci otrzymują
pozwolenia na określoną część bieżącej emisji (np. 80%)
- dotychczasowi emitenci otrzymują pozwolenia na część
emisji powodowanej w określonej przeszłości (korupcja)
(faworyzowanie zaniedbujących o.ś., korupcja)
- pozwolenia przydziela się na podstawie wskaźników
gospodarczych (produkcja, zatrudnienie)
- państwo organizuje przetargi na pozwolenia
etap III: podmioty handlują między sobą pozwoleniami;
cena p* określona jest przez rynek
jeżeli MAC(b*-b) < p*(b*-b),
gdzie: b*>b
ustala się nowy rozkład pozwoleń: b
1
*, b
2
*, ..., b
n
* (
∑
b
i
* = b
0
)
redukcja zanieczyszczenia
i sprzedaż pozwolenia
jeżeli MAC(b-b*) > p*(b-b*),
gdzie: b>b*
zakup pozwolenia
i zwiększenie zanieczyszczenia
Koncepcja zbywalnych pozwoleń
efekt: minimalizacja łącznego kosztu redukcji emisji
zanieczyszczeń wszystkich podmiotów
Koncepcja zbywalnych pozwoleń
b
B0
MAC
A
MAC
B
emisja zanieczyszczeń b
b
A0
b
A1
b
B1
MAC
A
(b
A1
)
MAC
B
(b
B1
)
p*
p*
b*
p, MAC
A
0
A
p, MAC
B
0
B
Koncepcja zbywalnych pozwoleń
b
B0
MAC
A
MAC
B
b
A0
b
A1
b
B1
MAC
A
(b
A1
)
MAC
B
(b
B1
)
p*
p*
b*
p,
MAC
A
0
A
p,
MAC
B
0
B
A:
sytuacja (1)
B:
sytuacja (2)
różnica (2) – (1)
–
+
–
–
–
+
– –
+
Porównanie instrumentów ochrony środowiska
Porównanie instrumentów ochrony środowiska
emisja = b
0
- brak redukcji zanieczyszczenia:
0
b + c + d + e
przedsiębiorstwo
gospodarka
koszty
emisja = b* (wariant mało prawdopodobny)
c
b
emisja = b*, podatek Pigou, próg = b
0
(subwencja)
c - c - d = -d
b + c + d
b
MAC
MAB
b
0
ko
rzy
ści
,
ko
sz
ty
b*
b
a
c
d
e
emisja
emisja = b*, podatek Pigou, próg = b*
c
b
emisja = b*, podatek Pigou, próg = 0 (bez progu)
(a + b) + c
b - (a + b) = -a
emisja = b*, koszt redukcji zwracany przez państwo
c - c = 0
b + c
emisja = b*, dopuszczalny poziom emisji b*
c
b
emisja = b*, dopuszczalny poziom emisji b* z obowiązkiem
refundowania szkód spowodowanych przez emisję
c + b
b - b = 0
surowe wymagania wobec nowych instalacji,
niższe – wobec starszych
- karanie dbających o środowisko
- odwlekanie zmian technologii na czystsze
efekt:
Wady niektórych instrumentów o.ś.
Wady niektórych instrumentów o.ś.
ingerencja państwa związana z wymaganiami
środowiskowymi nie podwyższa kosztów produkcji,
ale nawet je obniża
hipoteza Portera
hipoteza Portera
regulacje inicjują wysiłek, którego ostatecznym efektem
jest poprawa wyniku finansowego
samo przedsiębiorstwo nie jest w stanie dostrzec
potencjału korzyści płynących z zastosowania
efektywniejszych technologii
mechanizm:
hipoteza nie jest jednoznacznie potwierdzona
słuszność sugerują przykłady
np.: zakaz stosowania freonów – wynalezienie
tańszych substytutów
Dynamika zmian wartości zasobów
Dynamika zmian wartości zasobów
Jak należy rozłożyć w czasie wydobycie zasobów
nieodnawialnych, by było ono optymalne ekonomicznie?
(maksymalna nadwyżka korzyści nad kosztami)
- wydobyć wszystko natychmiast?
- nie wydobywać, poczekać na najlepszy moment?
- wydobywać stopniowo?
Wartość obecna przyszłych korzyści
Wartość obecna przyszłych korzyści
- inflacja
przyczyny:
PV(x
0
) – obecna wartość kwoty x posiadanej obecnie
PV(x
t
) – obecna wartość kwoty x, którą dostaniemy za t lat
PV(x
0
) > PV(x
t
)
(100 zł)
teraz
> (100 zł)
za 2 lata
- możliwość zainwestowania
- możliwość umieszczenia na lokacie
PV – wartość bieżąca (present value)
obecna wartość kwoty, którą dostaniemy w przyszłości
PV(x
t
) = x
t
/(1+r)
t
r – roczna stopa dyskontowa (tu: r = 3%)
t – czas (liczba lat)
(100 zł)
za rok
= (100 zł / 1,03)
teraz
= (97,09 zł)
teraz
Wartość obecna przyszłych korzyści
Wartość obecna przyszłych korzyści
(100 zł)
za 2 lata
= (100 zł / 1,03
2
)
teraz
= (94,26 zł)
teraz
(100 zł)
za 3 lata
= (100 zł / 1,03
3
)
teraz
= (91,51 zł)
teraz
Pułapki dyskontowania
Pułapki dyskontowania
lim [x
t
/(1+r)
t
] = 0
t
→
∞
x
n
‘ [zł]
t [lat]
0,27
200
1,19
150
5,20
100
22,81
50
41,20
30
55,37
20
74,41
10
86,26
5
91,51
3
94,26
2
97,09
1
dla długiego okresu czasu:
x
n
= 100 zł
r = 3%
wnioski:
- zasoby nieodnawialne
- odpady radioaktywne
- skutki efektu cieplarnianego
PV(x) = 97,09 zł + 94,26 zł + … + 22,81 zł = 2 573 zł
Dyskontowanie stałego dochodu
Dyskontowanie stałego dochodu
obecna wartość stałego rocznego dochodu
x = 100 zł
otrzymywanego przez
t = 50 lat
,
r = 3%
:
PV(x) = x/(1+r) + x/(1+r)
2
+ x/(1+r)
3
+ … + x/(1+r)
t
po 1 roku po 2 roku po 50 roku
< 5 000 zł
dla t = 300 lat (lub t
→
∞
):
PV(x) = x/r = 3333 zł
dla długiego okresu czasu:
wnioski:
- kolektory słoneczne
- redukcja zanieczyszczeń
- efektywniejsze technologie wytwarzania
Zasoby nieodnawialne – model Hotellinga
Zasoby nieodnawialne – model Hotellinga
Jak właściciel zasobu powinien zmieniać jego wydobycie,
aby zmaksymalizować obecną wartość całkowitego zysku
z tytułu wydobycia kolejnych jednostek zasobu?
równowaga, brak motywacji do zmiany wydobycia
R’(t)/R(t) = r
Istota modelu Hotellinga:
porównanie wzrostu wartości zysku R (ze sprzedaży kolejnych
jednostek zasobu) ze stopą dyskontową (wzrostem wartości
pieniędzy zainwestowanych gdzie indziej)
korzystniejsze zmniejszenie wydobycia i oczekiwanie
na wzrost ceny zasobu
R’(t)/R(t) > r
R’(t)/R(t) < r
zwiększenie wydobycia i inwestowanie pieniędzy
uzyskanych ze sprzedaży zasobu
Zasoby odnawialne
Zasoby odnawialne
możliwość eksploatacji bez końca
- rośliny
- zwierzęta
MSY - maksymalny trwały przychód (plon)
maximum sustainable yield
q
∆
q
0
MSY
q
MSY
K
przesłanka do prywatyzacji zasobów odnawialnych
???
Model Clarka
Model Clarka
liczebność = q
MSY
prywatne stado wielorybów:
przyrost = MSY
cena 1 sztuki = p
roczny przychód = MSYp
bieżąca wartość wszystkich przychodów = MSYp/r
wariant eksploatacji bez końca (MSY):
przychód = q
MSY
p
wariant jednorazowego odłowu całego stada:
MSYp/r > q
MSY
p
?
Model Clarka
Model Clarka
MSYp/r = q
MSY
p
MSY/r = q
MSY
q
MSY
g/r = q
MSY
MSY = q
MSY
g, g – stopa przyrostu naturalnego stada
g/r = 1
g = r
wnioski:
g > r - eksploatacja q
MSY
g < r - jednorazowe odłowienie całego stada
Zielone czeki (zielone certyfikaty)
Zielone czeki (zielone certyfikaty)
aktywność każdego człowieka wiąże się z emisją CO
2
– każdy człowiek przyczynia się do globalnego ocieplenia
świadomość tego powoduje
dyskomfort psychiczny
bezustanne używanie PC, sprzętu
AGD czy audio-video, zakup auta
terenowego, turystyka samolotowa
możliwość oszacowania
wartości wyrządzonych szkód
kalkulatory kosztów zewnętrznych
związanych z prowadzeniem
konsumpcyjnego trybu życia
uspokojenie sumienia przez zapłacenie za spowodowane szkody
wyspecjalizowanym firmom i otrzymanie „zielonego certyfikatu”
przeznaczanie przekazanych środków na realizację proekologicznych
projektów w słabo rozwiniętych krajach (zamiana pieców węglowych na
gazowe, montaż baterii słonecznych, zalesianie pustynniejących obszarów itp.)
spowodowanie emisji 1 t CO
2
– 26-40 euro
przeciętne gospodarstwo domowe w UK – 5 t CO
2
rocznie
przelot z Madrytu do Nowego Jorku – 43-70 euro
Sankcje polityki środowiskowej
Sankcje polityki środowiskowej
- zamknięcie instalacji
- kara finansowa
- kara finansowa w zawieszeniu (umarzana pod
warunkiem poprawy sytuacji ekologicznej dokonanej
w przeciągu określonego czasu)
minimalizacja kosztów o.ś.
spełnianie norm
środowiskowych
narażenie się na
karę finansową
Skuteczność polityki środowiskowej
Skuteczność polityki środowiskowej
wysokość kary: K > TAC
nieuchronność kary (wykrywalność): W < 100%
więc: skuteczna wysokość kary: K > TAC/W
nieuchronność ukarania a rodzaj regulacji:
- najlepsza dostępna technologia:
wysoka wykrywalność
- ładunek zanieczyszczeń (ilość wytworzonych odpadów):
wykrywalność średnia
- stężenie zanieczyszczenia w strumieniu odpadów:
wykrywalność niska
Skuteczność polityki środowiskowej
Skuteczność polityki środowiskowej
stopień wykrywalności zależy od kosztów ponoszonych na
wykrywanie nieprawidłowości kw
dla kw(W)
→
+
∞
, W
→
1
warunek optymalizacji kosztów regulacji:
dla kw(W)
→
0, W
→
0
TAC
≤
TAB oraz kw(W) + TAC
≤
TAB
TAB - TAC
kw(TAC/K)
K
ko
rzy
ści
,
ko
szty
k*
kara
TAC
TAC/K < W
Zależność presji na środowisko od dobrobytu
Zależność presji na środowisko od dobrobytu
0
1200
CO
2
28 000
P
re
sj
a
n
a
śro
d
o
w
is
ko
dobrobyt
3000
DEF
(deforestacja)
SO
2
dobrobyt: PKB per capita, 1985 r., $
Redukcja emisji zanieczyszczeń
emisja SO
2
Oczyszczanie gazów spalinowych
emisja NO
X
emisja pyłu
Oczyszczanie ścieków
oczyszczanie mechaniczne
oczyszczanie chemiczne
oczyszczanie biologiczne
usuwanie związków troficznych
Gospodarka odpadami
Redukcja emisji SO
2
instalacje odsiarczania spalin
technologia mokra wapienno – gipsowej
spaliny w przeciwprądzie z zawiesiną CaCO
3
(kamienia wapiennego)
przykład:
SO
2
+ CaCO
3
+ ½O
2
=
CaSO
4
+ CO
2
zalety:
skuteczność odsiarczania > 90%
stosunkowo niskie koszty eksploatacyjne
szybka reakcja na duże różnice zawartości SO
2
- od 2 do 10 g/Nm
3
duża niezawodność technologii i urządzeń
dostępność sorbentu i jego niskie koszty
możliwość zagospodarowania gipsu jako wysokiej jakości surowca
powszechność metody
Redukcja emisji NO
x
Zapewnianie odpowiednich parametrów spalania
Redukcja emisji pyłu
- cyklony
- filtry workowe
- elektrofiltry
Schemat blokowy oczyszczalni ścieków
część
mechaniczna
ści
eki
b
yt
o
w
e
ści
eki
b
yt
o
w
e
część
biologiczna
usuwanie
związków
N i P
część
chemiczna
ści
eki
p
rzem
ys
ło
w
e
ści
eki
p
rzem
ys
ło
w
e
ści
eki
o
cz
yszczo
ne
ści
eki
o
cz
yszczo
ne
odbiornik
Gospodarka wodno-ściekowa przykładowego zakładu
woda wodociągowa z sieci miejskiej
ścieki
ścieki
oczysz-
oczysz-
czone
czone
u
jęci
a
w
o
d
y
p
o
m
p
o
w
n
ia
I
o
sa
d
n
iki
p
o
m
p
o
w
n
ia
II
o
tw
ar
te
zb
io
rn
iki
reak
cy
jn
e
n
ap
o
w
ie
tr
zan
ie
(o
d
że
lazi
an
ie
)
o
d
st
o
jn
iki
p
io
n
o
w
e
P
R
O
C
E
S
Y
P
R
O
D
U
K
C
Y
JN
E
fi
lt
ry
żw
ir
o
w
e
w
ym
ie
n
n
iki
jo
n
it
o
w
e
studnie
głębinowe
stacja wody
chłodniczej
(pompownia)
studnie
głębinowe
pompownie
napowietrzanie
(odżelazianie)
filtry
żwirowe
w
o
d
a
tech
n
o
-
lo
g
icz
n
a
1x
zm
ię
k-
czo
n
a
2x
zm
ięk
-
czo
n
a
woda chłodnicza
(nieuzdatniona)
centralna
oczyszczalnia
ścieków
woda z hydraulicznego transportu żużla z EC
ścieki produkcyjne (alkal. i kw.) + ścieki bytowe
ścieki produkcyjne z innych zakładów
ścieki komunalne
rzeka
Hierarchia gospodarki odpadami
ZAPOBIEGANIE
WYTWARZANIU ODPADÓW
POWTÓRNE UŻYCIE
RECYKLING
KOMPOSTOWANIE
ODZYSK ENERGII
spopielanie,
spalanie
składo-
wanie
Źródła
Tomasz Żylicz, Ekonomia środowiska i zasobów naturalnych, PWE, 2004
Podstawy ekonomii środowiska i zasobów naturalnych, red. Bogusław Fiedor,
C.H. Beck, 2002
Encyklopedia WIEM (Popularna Encyklopedia Powszechna Wydawnictwa Fogra)
THE PEAK OF WORLD OIL PRODUCTION - Richard C. Duncan, Pardee Keynote
Symposia, Geological Society of America, Summit 2000, Reno, Nevada, November
13, 2000, dieoff.org
Vincent R. Gray, Atmospheric Carbon Dioxide, Greenhouse Bulletin No. 120 Feb
1999
http://www.icsg.org, http://www.money.pl, http://www.wnp.pl, http://www.teberia.pl,
http://www.biomasa.org, http://www.astronet.pl
Wskaźniki ekonomiczne instalacji OZE, www.energia-odnawialna.net
Witold Lewandowski, Proekologiczne odnawialne źródła energii , Wydawnictwa
Naukowo-Techniczne, 2006.
Do umieszczenia w treści wykładu:
Ujęcie neoklasyczne, ujęcie keynesowskie [2] str. 8-13
Dorobek fizyki [2] str. 14
Prawa termodynamiki, Entropia [2] str. 14-15
Analizy bilansu masy, input-output, energy [2] str. 16-19
Entropijność [2] str. 19
Wykres tw. Coase [1] str. 45, [2] str. 93
[2] Tomasz Żylicz, Ekonomia środowiska i zasobów naturalnych, PWE, 2004
[1] Podstawy ekonomii środowiska i zasobów naturalnych, red. Bogusław Fiedor,
C.H. Beck, 2002