CC BY
16
НЛТУ
УКРЛИНИ
Hl/IUB
Науковий BicHMK НЛТУУкраТни Scientific Bulletin of UNFU
http://nv.nltu.edu.ua https://doi.org/10.15421/40270702 Article received 09.09.2017 р. Article accepted 28.09.2017 р.
УДК 502/504:692
ISSN 1994-7836 (print) ISSN 2519-2477 (online)
@ EE3 Correspondence author L. D. Zahvoyska [email protected]
Л. Д. Загвойська, М. I. Федорук
Нацюнальний лкотехтчний утверситет Украши, м. Львiв, Украта
1НТЕГРОВАНА ОЦ1НКА ЕФЕКТИВНОСТ1 ЗАХОД1В ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ В БУД1ВЛЯХ, ОТРИМАНА ЗА ДОПОМОГОЮ ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ SIMAPRO8
Дослщжено вплив заходiв енергозбереження на навколишне середовище, а вiдгак на здоров'я людей i стан екосистем, на прикладi проекту, реалiзованого мiжнародною органiзацiею GIZ (Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit) для дошкшь-ного навчального закладу (ДНЗ) у м. Миргород. Аргументовано засгосування методу оцiнювання життевого циклу (ОЖЦ, англ. Life Cycle Assessment) для розрахунку показникiв впливу дiяльносгi на довкiлля. Встановлено актуальшсть визначення впливу заходiв енергозбереження на навколишне середовище та здоров'я людини. За допомогою програмного забезпечення SimaPro8 проведено порiвняльний аналiз довкiльного профшю рiзних заходiв термомодершзацп будiвлi: утеплення зовшш-нiх сгiн i даху, замша вжон. Отримано еколого-економiчнi показники ефекгивносгi на основi прогнозування життевого циклу з урахуванням результата впливу впровадження заходiв енергозбереження у довготермгновш перспекгивi. Запропонова-но застосування iнгегрованих показникiв для пiдвищення ефективност вiдбору проекгiв енергозбереження в будiвлях та уникнення швестицш, шкiдпивих для навколишнього середовища, а отже, i для здоров'я людей. Подальше використання такого пiдходу запропоновано як для державних програм стимулювання енергозбереження в будiвлях, так i для приватних ш-весгорiв для запоб^ання екодеструктивному впливу цих заходгв.
Krnuoei слова: вплив на навколишне середовище; оцшювання життевого циклу (ОЖЦ); шструмент оцшювання; швес-тування в енергозбереження в будiвлях; еколого-економiчнi показники; SimaPro.
Вступ. За даними Державно! служби статистики Украши, останнi ам рок1в населения Укра!ни стабiльно споживае 30 % Bcix енергоресурсiв кра!ни. Понад це, у 2013 р. вперше в гстори Укра!ни населення спожило енергп бiльше, нiж промисловють, яка iсторично була найбiльшим споживачем. Це також повторилося й у 2015 р., коли обидва сектори спожили майже однакову частку енергп - 32 %, проте частка населення переви-щила частку промисловосп на 0,3 % (за даними Офь цiйного сайту Державно! служби статистики Укра!ни "Кшцеве енергоспоживання за 2007-2015 роки". URL: http://www.ukrstat.gov.ua/).
Потреба в ^естищях на проведення термiчно! мо-дернiзацi! житла в нашш кра!нi, а це 75 тис. багатопо-верхiвок i 6,5 млн iидивiдуальних будинк1в, становить 48,5-86,9 млрд дол. (за даними Офщшного сайту Державного агентства з енергоефективносп та енергозбереження Укра!ни "Concept of Energy Efficiency Fund". URL: http://www. minregion. gov.ua/wp-content/uploads/ 2016/02/Concept_of_Energy_Efficiency_Fund.pdf). Проте, щоб залучити масовi швестицд в заходи енергозбереження, необхвдно вдосконалити полiтику енергоефек-тивностi шструментами стимулювання, як1 базуються не лише на фшансовш вигодi. Рiшения щодо фiнансувания
робiт з реконструкцй' будiвель мае враховувати рiзнi чинники, зокрема потрiбно брати до уваги покращення комфорту мешканцiв чи користувачiв будiвлi. Не менш важливим на сьогодш для стимулювання iнвестицiй е аналiз даних про зменшення негативного впливу самих заходiв енергозбереження на навколишне середовище i здоров'я мешканцiв, а також урахування потреби адапта-цп до глобальних виклик1в змiни ктмату.
Про зростання попиту на свиовому iнвестицiйному ринку на аналiз ^естицшних проектiв з урахуванням !хнього впливу на навколишне середовище сввдчить розроблення iнтегроваиих показник1в свiтовим лидером з надання iндексiв Доу-Джонса (англ. S&P Dow Jones Indices (S&P DJI)) та придбано! ними компанп Trucost PLC. Компанiя е лiдером у сферi збирання вуглецевих i еколопчних даних, а також аналiзу ризишв, пов'язаних iз впливом на навколишне середовище.
1нтегращя екологiчних, соцiальних та економiчних даних у процесi прийняття рiшень ще нiколи не була такою важливою як сьогоднi. 1нтегрований аналiз даних допоможе швесторам i полiтикам створити бiльш сталу глобальну економiку, уникнути ситуацп, коли тдвищення енергоефективностi створить новi чи поси-лить уже наявнi сощально-еколопчш проблеми.
1нформащя про aBTopiB:
Загвойська Людмила Дмитр1вна, канд. екон. наук, доцент кафедри екологiчноí економти.
Email: [email protected] Федорук Марiя iBaHiBHa, астрант кафедри екологiчноí економти. Наук. керiвник: канд. екон. наук Л. Д. Загвойська, доцент.
Email: [email protected] Цитування за ДСТУ: Загвойська Л. Д., Федорук М. I. 1нтегрована оцшка ефективносri заходiв енергозбереження в буа^влях, отримана за допомогою програмного забезпечення SIMAPRO8. Науковий вкник НЛТУ Украши. Серiя економiчна. 2017. Вип. 27(7). С. 14-20.
Citation APA: Zahvoyska, L. D., & Fedoruk M. I. (2017). Environmental Impact Assessment of Energy Saving Measures in Buildings by SIMAPRO8 Software. Scientific Bulletin of UNFU, 27(7), 14-20. https://doi.org/10.15421/40270702
Аналiз останшх досл1джень та публiкацiй. Питан-ня оцiнювання впливу заходiв з енергозбереження на навколишне середовище дослвджували так1 украшсьш вченi, як Н. Д. Степанова, Т. I. Пилипенко, Г. С. Ратуш-няк, О. Г Ратушняк (Stepanova & Pylypenko, 2013; Ra-tushniak & Ratushniak 2009). М1жнародна наукова спшь-нота теж придме цiй тематицi значну увагу. Досль дження впливу заходiв з енергозбереження на навколишне середовище вивчають зокрема так1 вчеш, як F. Nemry, A. Uihlein, C.M. Colodel, C. Wetzel, A. Braune, B. Wittstock та ш. (Nemry et al., 2010).
Ученi Н. Д. Степанова та T.I. Пилипенко проаналь зували енергетичний, економiчний та екологiчний ас-пекти застосування гелiоустановок для теплопостачан-ня. Техногенне навантаження на навколишне середовище протягом усього життевого циклу системи ощнено за допомогою програмного забезпечення SimaPro 7.2. Вони оцiнили та проанатзували можливi варiанти ком-бiнування гелiоустановок з iншими джерелами теплово! енергп (Stepanova & Pylypenko, 2013).
Науковщ Г. С. Ратушняк та О. Г. Ратушняк (Ratushniak & Ratushniak, 2009) запропонували метод мош-торингу проекпв термореновацп захисних будiвельних конструкцiй для пiдвищення !х енергоощадностi. Зап-ропонована методика еколого-економiчного ощнюван-ня iнвестицiйних проектiв термореновацп житлових бу-динк1в базуеться на техшчних характеристиках матерь алiв, частково враховуе !хнш шк1дливий вплив на навколишне середовище, але не ввдображае еколопчних i соцiальних впливiв проекту енергозбереження повною мiрою.
Водночас недостатньо розробленими залишаються теоретико-методичш основи визначення еколого-еконо-мiчноl ефективносп впровадження заходiв енергозбереження з урахуванням життевого циклу. Вирiшення цих питань дасть змогу тдвищити яшсть вiдбору та змен-шити ризик еколопчно орiентованого бiзнес-проекту, а також уникнути ризикованих iнвестицiй. Теоретична важливють окреслених питань, !х практичне значения та недостатне розроблення зумовили вибiр теми цього дослвдження.
Метод ощнювання життевого циклу (LCA) штен-сивно розвивався протягом останнiх двадцяти рошв. Можна навести багато прикладiв, здебшьшого шозем-них, його застосування в питаннях, пов'язаних з енерге-тикою та будiвництвом, зокрема, у працях Д. В. Степанова, Dylewski R. та Adamczyk J., Pombo O., Allacker K., Rivela B., Neilaa J. та iн. (Stepanov, 2011; Dylewski & Adamczyk, 2016; Pombo et al., 2016).
Степанов Д. В. проаналiзував ефектившсть тепло-iзоляцil трубопроводу з використанням традицшного економiчного методу та методу ощнювання життевого циклу. Автором дослщив навантаження на навколишне середовище за допомогою програмного забезпечення SimaPro 7, а також ощнив фiнансовi результати заходу енергозбереження. На основi отриманих розрахуншв визначено оптимальну товщину теплоiзоляцil трубопроводу (Stepanov, 2011).
Польсьш вчеш Dylewski R. та Adamczyk J. запропонували аналiз еколопчно! ефективносп витрат для проекту теплоiзоляцil зовнiшнiх вертикальних стiн для двох рiзних типiв будiвель п'яти ктматичних зон Поль-щi. Автори теж базували сво! дослiдження на пiдходi життевого циклу (Dylewski & Adamczyk, 2016).
Учет Pombo O., Allacker K., Rivela B., Neilaa J. за допомогою поеднання двох методiв - оцiнювання життевого циклу та ощнювання витрат у контексп життевого циклу (англ. Life Cycle Cost (LCC)), визначи-ли (у грошовому е^валенп) витрати впливу заходiв енергозбереження на навколишне середовище, яш ви-никають упродовж усього життевого циклу. У досль дженнi наведено результати багатокритерiального ана-лiзу рiзних ршень термомодершзацп будiвель за допомогою методу оптимiзацп Парето (Pombo et al., 2016).
Деяк1 завдання щодо оцiнювання впливу заходiв енергозбереження на навколишне середовище розгля-нуто у наведених працях, однак 1хня актуальшсть, складнiсть, кон'юнктурнi та нормативно-правовi вщмш-ностi зумовлюють доцiльнiсть здiйснення подальших дослвджень в Украiнi. Вiддаючи належне зазначеним вище вченим i фахiвцям, заразом варто зазначити, що в Укрш'ш недостатньо опрацьованi теоретико-методичнi засади ефективносп iнвестування в енергозбереження в будiвлях, як1 концентруються також i на еколого-еконо-мiчних показниках. Водночас проблему впливу заходiв енергозбереження на навколишне середовище взагалi спецiально не дослщжували, особливо у контекстi життевого циклу.
Мета дослщження полягае в розробленнi методичного тдходу до побудови iнтегрованоi системи показ-ник1в еколого-економiчноi ефективносп (ЕЕЕ) заходiв енергозбереження в будiвлях з урахуванням 1х фшансо-вих результапв та довк1льних впливiв. Дослщжено та розвинено теоретико-методичнi положения щодо ощнювання впливу заходiв енергозбереження впродовж 1хнього життевого циклу i можливостi використання цих оцiнок для регулювання швестицшно1 дiяльностi.
Матер1али та методи дослщження. На сьогодш ю-нуе великий спектр енергозберiгальних заходiв у будiв-лях iз застосуванням рiзномаиiтних технiк i матерiалiв. Основною метою таких заходiв е зменшення витрат на опалення будiвель. Фшансову вигоду таких заходiв уже доведено на основi даних реалiзоваиих тлотних швес-тицiйних проектiв. Проте масового притоку швестицш у напрямi модершзацп будiвель для енергозбереження не спостерпаеться. З iншого боку, це дае шанс стиму-лювати саме п заходи, як1 матимуть найменший нега-тивний вплив на довк1лля. Тобто, стимулюючи заходи енергозбереження в будiвлях, необхвдно враховувати результат 1хнього впливу на навколишне середовище, а отже, i на здоров'я людей. Тому розширений, штегрова-ний аналiз еколопчних, сощальних та економiчних да-них у процеа прийняття рiшень щодо термомодершзацп будiвель е важливим складником полiтики шдви-щення енергоефективностг Такий пiдхiд допоможе вибрати з-пом1ж альтернативних iнвестицiйних проек-тiв найбшьш ефективний як для суспiльства, так i для iнвестора, що значно спростить процедуру прийняття управлiнського ршення щодо фiнансувания проектiв енергозбереження в будiвлях.
Стандартного методу грошового ощнювання дов-к1льних витрат не юнуе (також 1х називають "зовшшш витрати" або "тiньовi витрати"). Наявнi штрафи, подат-ковi нарахування та iншi грошовi витрати для вiдшко-дування негативного впливу на навколишне середови-ще в нашiй краiнi е недостатньо високими (Zahvoyska & Fedoruk, 2017). На сьогодш не юнуе дiевих фiнансових iнструментiв мотивування до збшьшення iнвестицiй в
безпечш для природи та суспiльства заходи енергозбереження. Тобто неможливо визначити витрати чи дохщ iнвестора при завданому впливi на навколишне середо-вище. Тому використання грошових еквшаленпв оць нювання довк1льних витрат на сучасному етапi в Укра-rni, на нашу думку, е недостатньо функцюнальним. Во-но не дае змоги повною мiрою оцiнити ефектившсть за-ходiв. Це може не тшьки зробити результати невизначе-ними i суб'ективними, але й унеможливлюе порiвияния результатiв аналiзу для украшських та закордонних ш-весторiв, спричиняе асиметричне iнформувания швес-тора i споживача пропоновано1 послуги. Тому для ана-лiзу ЕЕЕ проектiв енергозбереження необхвдний штег-рований аналiз, який допомiг би к1льк1сно вимiряти довшльний вплив протягом повного циклу реалiзацii енергозберiгальних заходiв, а вiдгак, виконавши ex-post аналiз ефективностi витрат (Cost-effectiveness analysis) (Tietenberg, 1996; Zahvoyska et al., 2006), визначити ефективнiсть вкладання коштiв у розрахунку на одини-цю довк1льного навангажения або тих втрат, яких вдасться уникнути завдяки термомодершзацп.
Вiдомий у свiтi тдавд до оцiнювания життевого циклу (ОЖЦ) е одним iз iнструментiв ошнювання впли-вiв товару, послуги чи процесу на довк1лля. Проте вш е набагато складнiший порiвияно зi схожими методами, такими як оцшка впливу на довк1лля (англ. Environmental Impact Assessment), оцшка еколопчних ризишв (англ. Ecological Risk Assessment) чи аналiз матерiаль-них потоков (англ. Material Flow Analysis). Основним методом будь-якого аналiзу життевого циклу е моделю-вання. Моделi довшльних механiзмiв створюються для того, щоб ввдобразити можливi впливи входiв i виходiв процесу чи продукту на навколишне середовище (Zbi-cinski et al., 2006).
ОЖЦ е шструментом для отримання всебiчноi шль-шсно! оцiнки довшльних характеристик продукцп та послуг, а саме впливiв, як1 виникають упродовж повного життевого циклу: вщ видобутку сировини i вироб-ництва енергп, виготовлення продукцп, транспортуван-ня i розподiлу, використання, повторного використан-ня, технiчного обслуговування аж до остаточно! утиль зацп спожитих товарiв, зокрема, !х перероблення, якщо це можливо (Goedkoop et al., 2016). На основi отримано! оцiнки довшльного навантаження -довк1льного профь лю продукцп, процесу або дiяльностi - виявляють мож-ливi впливи на навколишне середовище.
ОЖЦ базуеться на мiжнародних стандартах ISO 14040: Principles and Framework (Принципи i рамки) та ISO 14044: Requirements and Guidelines (Вимоги та правила). Зпдно з цими стандартами, ОЖЦ вщбуваеться в чотири етапи:
1. Визначення мети i предмету дослвдження (англ. Goal and scope) - бенефщари та !хш очжування;
2. Опис життевого циклу (англ. Life cycle inventory, LCI) -формування моделi життевого циклу (ЖЦ) з вщобра-женням усiх довкiльних входiв i виходiв;
3. Оцiнювання впливу життевого циклу (англ. Life cycle impact assessment, LCIA) - дослвдження важливост вмх входiв i виходiв з точки зору можливого впливу.
Стандарт ISO 14040/44 розрiзняе так етапи в ошню-ваннi впливiв:
• обов'язковi етапи: класифiкацiя (англ. classification) i ха-ракгеризацiя (англ. characterization);
• додатковi етапи: нормалiзацiя (англ. normalization), ран-
жування (англ. ranking), групування (англ. grouping) i
nopiBMHra (англ. weighting).
4. 1нтерпретащя отриманих pезультатiв (Goedkoop et al., 2016).
Вщповвдно до £вропейського стандарту довк1льних впливiв, спричинених будiвлями (CEN), iснуe cîm кате-горш впливiв: абioтичне виснаження - невикопш ресур-си (ADP-non-fossil, kg Sbeq); абютичне виснаження -викoпнi ресурси (ADP-fossil, MJ net caloric value); окис-лення (AP, kg SO2eq); евтpoфiкацiя (EP, kg (PO4)3-eq); глобальне потеплшня (GWP, kg CO2eq); руйнування озонового шару (ODP, kg CFC-11 eq); утворення фото-хiмiчнoгo озонового шару (POCP, kg C2H4eq) (Pombo et al., 2016).
Категopiï впливiв дещо вiдpiзняються для piзних ме-тoдiв к1льк1сного oцiнювання. На сьогодш найчастiше на пpактицi використовують таш методи: ReCiPe Endpoint (E), Impact 2002, Eco-points, Eco-indicator, EPS system, MIPS concept та ш. (Zbicinski et al., 2006). Кате-гopiями шкоди в багатьох методах е як1сть екосистем, здоров'я людини та виснаження природних pесуpсiв. Але вони можуть бути також i дуже специфiчними вщ-пoвiднo до потреб аналiзу (поглинання СО2, змiна грунту, викопне паливо i ш.) (Goedkoop et al., 2016).
На европейському piвнi стандарти ОЖЦ уточнеш i дoпoвненi дoвiдникoм ILCD Handbook (2010), що забез-печуе бшьшу пoслiдoвнiсть та oб'ективнiсть oцiнoк довшльних впливiв.
KpiM piзнoпланoвих оцшок ЖЦ, як1 дають всебiчну характеристику впливу, для аналiзу також використовують оцшки, сфoкусoванi на певному впливi, скаж1мо, вуглецевий вiдбитoк (GHG Protocol i ISO 14067) чи вод-ний вщбиток (ISO 14046).
ОЖЦ покладено в основу таких програмних продук-тiв, як SimaPro, Gabi, Ecoinvent, Umberto, OpenLCA, LCAPIX, BEES 4.0, TEAM, Athena Impact Estimator та ш. Лщерами серед комерцшного програмного забезпе-чення ОЖЦ на сьогодш в £врош е SimaPro та Gabi (Sin-ha et al., 2016; Herrmann et al., 2015). Який саме прог-рамний продукт застосувати для конкретного випадку, аналггик визначае на oснoвi пoставленoï мети та об'екта дослвдження.
У нашому випадку необхвдно oцiнити довшльш впливи захoдiв енергозбереження для дошкольного закладу протягом ïхньoгo життевого циклу. Для цього SimaPro пропонуе широкий набip метoдiв i баз даних, як1 вважають найбшьш визнаними та обгрунтованими для аналiзу такого напряму.
Емпiричне досл1дження. Наше емшричне досль дження розпочали з визначення мети i предмету (англ. Goal and Scope). Метою цього аналiзу е розрахунок по-казнишв впливу конкретного заходу на навколишне середовище та здоров'я людей. Отримаш показники бу-дуть використаш для oцiнювання екoлoгiчнoï ефектив-носп енеpгoзбеpiгальнoгo заходу. У пoеднаннi з показ-никами екoнoмiчнoï ефективнoстi це дасть змогу вибра-ти з-пoмiж усiх iнвестицiйних пpoектiв найбiльш ефек-тивний i актуальний як для суспшьства, так i для швес-тора.
Для пopiвняльнoгo аналiзу довшльного профшю piз-них захoдiв термомодершзацп будiвлi обрали утеплен-ня зовшшшх стiн i даху, а також замшу вжон, оск1льки саме завдяки цим заходам досягнуто найбiльшoï еконо-
Mil енергоресурав. Функцюнальною одиницею обрано pi4He споживання теплово! енергп протягом термшу дп модершзацп (кВт*год). Згiдно з державними будiвeль-ними нормами термш експлуатацп тepмоiзоляцiйних матepiалiв мае становити не менше 25 рок1в (State Standard DSTU B V.2.6-189:2013, 2014).
Ще одним ютотним завданням на першому eтапi ОЖЦ е визначення меж дослвджувано! системи, осшль-ки важливо вiдкинути впливи, неютотш для аналiзу. Межами системи нашого дослвдження е: виробництво матepiалiв та обладнання, потpiбних для здiйснeння енергозберпальних заходiв, транспортування сировини, споживання теплово! енерги (центральне теплопоста-чання), утилiзацiя застосованих матepiалiв пiсля завершения термшу експлуатацп (захоронення на мюькому смiттезвалищi).
Наступним етапом дослщження, згiдио з процедурою ОЖЦ, е опис життевого циклу (англ. Life Cycle Inventory). Для виявлення та опису впливу ЖЦ потpiбнi так1 даш: вiдомостi про дослвджуваний об'ект, як1 повинен зiбpати аналiтик (Foreground data), i фоновi даиi про фiзичнi/хiмiчнi залежносп та процеси (Background data), як мiстяться в лiтepатуpi та базi даних Ecoinvent v3, котра пропонуеться разом iз програмою SimaPro.
Вщомосп про дослвджуваний об'ект: аналiзоваиа бу-дiвля розрахована на 104 особи. I! опалювальний об'ем становить 1521 м3. У будiвлi налiчуеться 32 в^а. Дов-жина споруди - 24 м, ширина - 12 м i висота - 8 м. Зап-ровадження eнepгозбepiгальних ршень для аналiзова-ного будинку типового проекту, який обрано об'ектом дослвдження, дало змогу досягнути таких показник1в: замiна вшэн на eнepгоeфeктивнiшi дае змогу зменшити енерговитрати на опалення на 10 %; утеплення зовшш-нiх стш та даху дозволило зменшити енергоспоживання на 20 %; найбiльшо! економп теплово! енергп (40 %) досягнуто завдяки peалiзацi! комплексного пiдходу -утеплення зовшшшх огороджувальних констpукцiй, встановлення енергоефективних вшон i замiна опалю-вально! системи. До здiйснeния заходiв енергозбере-ження piчнe споживання газу становило 88 895 кВт/год, шсля тepмоiзоляцi! - 71 104 кВт/год, а шсля замiни вь кон - 79 999 кВт/год. У процеа розрахунку також вра-хували погоднi умови (Energie Consult Report, 2016). У табл. 1 представлено опис матepiалiв, потpiбних для здшснення eнepгозбepiгальних заходiв у дослщжувано-му дошкольному закладi. Для обiгpiву примщення ви-користовують центральну котельню, яка працюе на газi.
На основi опису життевого циклу замiни вшон, зпд-но з визначеними межами i внесеними даними, пред-ставленими у табл. 1, програма SimaPro генеруе дерево процесу для визначення потенцшних впливiв (рис. 1).
Дерево процесу складаеться з центрального елемен-та, позначеного жовтим кольором, вхщних i вихiдних (вiдиосно нього) eлeмeнтiв. Термометри - чepвонi або зeлeнi вертикалью смужки у пpавiй частинi кожного блоку - показують навантаження на довшлля або його уникнення, яке утворюе кожен елемент схеми. Як видно з рис. 1, шсля замши вшон найбiльшi впливи на довшлля спричиняе теплопостачання. Наступними за величиною впливу е виготовлення i захоронення елеменпв вiкон, а саме скла i рами з полiвiнiлхлоpиду. Транспортування на цьому рисунку не вщображають, осшльки !хнiй вплив е значно меншим поpiвняно iз впливами на шших етапах ЖЦ. Для того, щоб дeтальнiшe дослiдити
впливи енергозберпальних заходiв, а також порiвняти ïx мiж собою, переходимо до наступного етапу ОЖЦ.
Табл. 1. Опис матерiалiв, потрiбних для здiйснення заходiв енергозбереження у дошкiльному навчальному
Назва заходу енергозбереження Назва матерiалу, елемент виробу Ha3Ba b 6a3Î gaHHX SimaPro8 Кшь-кiсть, кг
Термо1золя-Ця стш i даху Полктирол Polystyrene, extruded {GLO}| market for | Alloc Def, S 1944
Замша вжон Полiвiнiл хлорид, вжонш рами Window frame, poly vinyl chloride, U=1,6 W/m2K {RER}| production | Alloc Def, S 640
Скло E-glass, at plant/kg/RNA 2560
Примгтка: доопрацював автор за даними Energie Consult (2016). Energy efficient refurbishment of preschool No. 5 in Myrhorod: Report. GK
' Tp
Бущвля з
НОВИМИ
вжнами 7.98E4 Pt
г
2.56E3 kg MicbKe см1ттезвалище
325 Pt
32 p Вшонна рама PVC
ШЕ4 Pt
СКЛО 1.08E3 Pt
I I 1128 m2| I I
Window frame, poK" vinvl chloride, |U=1.6W/m2K 1.01É4 Pt I I
2S56E3 kg E-glass, at plant kg'RN'A
936 Pt
Рис. 1. Дерево процесу життевого циклу замши вжон досль джувано! будiвлi, побудоване засобами програми SimaPro8
Ощнювання впливу е найважлившим етапом ОЖЦ (Life cycle impact assessment, LCIA). Його розглядають як осмислення та оцiнювання сили i значущостi потен-цiйних впливiв на довшлля.
Ощнювання життевих циклiв заходiв енергозбереження для дитячого навчального закладу (ДНЗ) у Мир-городi за допомогою програмного забезпечення SimaP-ro8 проходило так1 етапи, як класифшащя (англ. classification), характеризащя (англ. characterization) - обов'яз-ковi етапи оцiнювания впливу; нормалiзацiя (англ. normalization), ранжування (англ. ranking), групування (англ. grouping) i порiвняння (англ. weighting) (не-обов'язковi етапи ошнювання).
Першим кроком до групування даних е класифша-цiя. Входи i виходи життевого циклу збирають у певну к1льк1сть груп, яш представляють усi категорii впливу. Наступним етапом е характеризащя, тд час нього виз-начають потенцiйний вплив для кожноi категорii. Для цього застосовують коефiцiенти еквiвалентностi. Ре-зультати характеризацп неможливо порiвняти, оск1льки вони представлен в рiзних одиницях вимiру (СО2 екв., SO2 екв. i т.iн.). Для забезпечення зiставностi отриманих результатiв визначають iстотнiсть впливу для кожноi категорii, виконавши нормалiзацiю - порiвняння показ-
ника впливу за категорiею з ввдповщним середньорiч-ним навантаженням, яке чинить середньостатистичний европеець на навколишне середовище.
Проте, для того, щоб отримати единий показник, який демонструе вплив процесу на довк1лля, необхiдно опрацювати дат. Для цього iснуе наступний етап по-рiвияния, на якому для рiзних категорiй впливiв визна-чають ваговi коефiцiенти для того, щоб можна було по-рiвияти впливи мiж собою. Метою такого порiвняльно-го аналiзу е з'ясування, який iз заходiв спричиняе найменшу шкоду для довшлля (Zbicinski et al., 2006). Порiвияния впливiв (англ. weighting) е найбшьш склад-ним, суб'ективним i суперечливим етапом оцiнювания, осшльки базуеться не на постулатах природничих наук, а на суб'ективних \пркування\.
kPt
■ Бyдiвля з новими вшнами □ Буд1вля з термсмзолящею
■ Буд1вля без зм1н
ливосп результатiв до змiни припущень i параметрiв (англ. sensitivity analysis) та аналiз вкладу окремих про-цеав/речовин у загальний вплив (англ. contribution analysis). Цей етап може бути виконано в поеднанш з економiчними показниками (Pombo et al., 2016). Для такого штегрованого аналiзу необхiдно отримати еколо-го-економiчнi результати швестування в заходи енер-гозбереження.
За допомогою SimaPro 8 отримали шльшсну оцiнку впливу заходiв енергозбереження на навколишне сере-довище та здоров'я людей. Знаючи вартiсть iнвестицiй в енергозберпальш заходи та економiю енергоресурав, можемо виконати ex-post аналiз ефективносп витрат, використовуючи вартiснi та шльшсш оцiнки. На основi цього можемо визначити найвипдшше енергозберпаль-не ршення. У табл. 2 представлено еколого-економiчнi показники заходiв енергозбереження, розрахованi для ДНЗ у Миргородi.
Табл. 2. Еколого-економiчнi показники ефективностi
Здоров'я людини Екосистеми Ресурси
Рис. 2. Порiвняння впливiв заход1в енергозбереження для дос-лщжувшо! будiвлi протягом всього життевого циклу за методикою ReCiPe Endpoint(E) за категор1ями впливу
Для зютавлення впливiв за замовчуванням викорис-товують ваговi коефiцiенти, як1 у нашому дослiдженнi визначено таким методом ршення групи експертiв, як ReCiPe. Цей метод дае змогу щентифшуе амнадцять категорiй впливу i групуе !х у три категорп потенцшно! шкоди: здоров'я людини, вплив на навколишне середо-вище i споживання природних ресурсiв. Результат вь дображаеться в екобалах (Pt). Значення одного екобала дорiвнюе 103 рiчного навантаження на навколишне се-редовище на душу населення в Gвропi (Dylewski & Adamczyk, 2016). На рис. 2 представлено результати аналiзу впливу заходiв енергозбереження на етапi по-рiвияния (англ. weighting) у тисячних екобала (kPt) для зручносп ввдображення.
Як видно з рис. 2, найбшьший вплив на довк1лля та здоров'я людей протягом усього життевого циклу (сюди ввдносять також етап споживання, тобто виготовлення теплоенергп) мае замша вшон, найменший вплив - тер-моiзоляцiя будiвлi. Зокрема, на здоров'я людини замша вшон мае вплив у розмiрi 37,5 kPt, на екосистему - 18,1 kPt, на використання ресурсiв - 24,2 kPt.
Осшльки функцюнальною одиницею обрано рiчне споживання теплово! енергп протягом термшу дп мо-дершзацп (кВт*год), ii вироблення також входить до життевого циклу заходiв, а саме до стадп експлуатацп. Тобто використання центрально! котельш та спалюван-ня газу також враховують для визначення впливу на здоров'я людей, екосистеми та ресурав (див. рис. 2). Отже, на результати дослвдження впливають не лише матерiали (!х виготовлення, транспортування та утиль зацiя), застосоваиi у процесi реалiзацil заходiв енергоз-береження, але й об'ем використовуваного для опален-ня газу.
Завершальним етапом ОЖЦ е штерпретащя отрима-них результатiв. Вiдповiдно до стандарпв ISO 14040/44, iитерпретацiя охоплюе три види процедур: аналiз непевностi (англ. uncertainty analysis), аналiз чут-
Назва заходу енергозбере-ження Показник впливу на навколишне середовище, kPt Збережен-ня енергоресурав, % 1нвести- цшш витрати, тис. € Ефектив-шсть витрат, Квтгод/(рi кх€)
Без змш 75,9 0 0 0
Замша вжон 79,8 10 16,38 1,5
Утеплення будiвлi 62,5 20 70,86 1,2
Як видно iз табл. 2, найвипдшшим заходом енергоз-береження за цими двома показниками буде утеплення будiвлi. Адже вплив на навколишне середовище е найменшим, а збереження ресурав найбшьшим. Проте ефективнiсть витрат на утеплення будiвлi е дещо мен-шою порiвняно iз замiною вшон, оск1льки величина iн-вестицiй тут значно бшьша.
Як уже зазначено, найбшьшо! економii теплово! енергil (на 40 %) досягнуто за комплексного тдходу. Проте, зрозумiло, що комплексна модершзащя потре-буе також найбшьших iнвестицiй порiвняно iз запрова-дженням окремих заходiв з термомодернiзацii (утеплення стш, замiна вiкон тощо). На практицi через брак кошпв власники чи розпорядники будинк1в виконують часткову модернiзацiю (наприклад, лише утеплюють зовнiшнi стiни або замiнюють вiкна на енергоефектив-нiшi). При цьому виникае проблема вибору найвипдш-шого рiшення для iнвестицiй в енергозбертальш проек-ти (Kuznetsova & Zhukinska, 2015). Пропонуемо у про-цеа вибору кращого енергоефективного рiшення виконати еколого-економiчний аналiз, в основi якого лежить оцiнювання впливу життевого циклу на навколишне середовище. Очевидною стае потреба подальшого роз-роблення та апробацii теоретико-методичного тдходу до багатокритерiального обгрунтування вибору проекту енергозбереження на основi системи штегрованих по-казник1в еколого-економiчноi ефективностi.
За допомогою такого аналiзу можна буде обгрунто-вано iнвестувати саме п заходи, пiд час здiйснення яких вплив на навколишне середовище i здоров'я людини е найменшим, а економiя енергоресурсiв та ефектив-нiсть витрат - найбiльшою.
Висновки. Для вимiрювання екологiчних i соцiаль-них результатiв проекту застосовано метод ошнювання життевого циклу. За допомогою програмного забезпе-чення SimaPro8 визначено, який iз заходiв мае наймен-
ший негативний вплив на довк1лля, а також на здоров'я людей. На основ! впливу отриманих екологiчних профь л1в альтернативних проектiв i фшансових показнишв 1х ефективностi продемонстровано еколого-економiчнi ре-зультати проекту. За допомогою цiеi iнформацii потр16-но провести подальший аналiз, для того, щоб вибрати з-пом1ж альтернативних швестицшних проектiв найбiльш ефективний i актуальний як для суспiльства, так i для iнвестора.
Наше дослвдження демонструе актуальнiсть показ-ник1в впливу на природш ресурси, екосистеми та здоров'я людини. Метод ОЖЦ можна застосовувати не лише у процеа термомодершзацп, але й екобудiвництва. Адже у багатьох крашах воно розвиваеться, i на державному р1вш створено нов1 норми для цих матерiалiв.
Подальшого дослвдження потребуе запропонований п1дх1д до обгрунтування вибору найвипдшшого проекту на основ1 еколого-економiчних показнишв. Науково обгрунтований споаб аналiзу визначення найефектив-н1шого проекту значно спростить процедуру прийняття управлшського рiшения щодо iнвестувания в енергоз-береження в 6уд1влях, виявляючи найбезпечнiшi для довк1лля, а отже, i для людини, заходи. А це, в1дпов1д-но, допоможе iмплементацii Паризько1' угоди та реалiза-ци полггики уряду Украши щодо низьковуглецевого розвитку.
Перелш використаних джерел
Dylewski, R., & Adamczyk, J. (2016). Study on ecological cost-effectiveness for the thermal insulation of building external vertical walls in Poland. Journal of Cleaner Production, 133, 467-478. https://doi.org/10.10167i.jclepro.2016.05.155 Energie Consult. (2016). Energy efficient refurbishment of preschool
No. 5 in Myrhorod: Report. GIZ, 240 p. Goedkoop, M., Oele, M., Leijting, J., Ponsioen, T., & Meijer, E. (2016). Introduction to LCA with SimaPro. PRe. Retrieved from: https://www.presustainability.com/download/SimaPro8Introduction ToLCA.pdf.
Herrmann, I. T., & Moltesen, A. (2015). Does it matter which Life Cycle Assessment (LCA) tool you choose? - a comparative assessment of SimaPro and GaBi. Journal of Cleaner Production, 86, 163-169.
Kuznetsova, O., & Zhukinska, I. (2015). Evaluation of the energy resource conservation for heating at carrying thermo modernization of a residential building. Herald of KNUTD. Series: Technical, 5(90), 81-90. Retrieved from:
http://er.knutd.com.ua/handle/123456789/601.
Nemry, F., Uihlein, A., Colodel, C. M., Wetzel, C., Braune, A., Wittstock, B. et al. (2010). Options to reduce the environmental impacts of residential buildings in the European Union - potential and costs. Energy Build., 42, 976-984. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2010.01.009
Pombo, O., Allacker, K., Rivela, B., & Neila, J. (2016). Sustainability assessment of energy saving measures: A multi-criteria approach for residential buildings retrofitting - A case study of the Spanish housing stock. Energy and Buildings, 116, 384-394. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.01.019
Ratushniak, G., & Ratushniak, O. (2009). Upravlinnya enerhozberihayuchymy proektamy termorenovatsiyi budivel [Management of thermal renovation projects in buildings]. Vinnytsya: VNTU. [in Ukrainian].
Sinha, R., Lennartsson, M., & Frostell, B. (2016). Environmental footprint assessment of building structures: A comparative study. Building and Environment, 104, 162-171. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2016.05.012
Standard. (2013). State Standard DSTU B V.2.6-189:2013. Metodi viboru teploizolyatsiynogo materialu dlya uteplennya budivel [Methods of selecting insulation material for thermal insulation of buildings]. Kyiv: Minregion. [in Ukrainian].
Stepanov, D. (2011). Porivnyalna otsinka ekonomichnoyi ta ekolohichnoyi efektyvnosti enerhozberihayuchykh zakhodiv [Comparative assessment of economic and environmental efficiency of energy saving measures]. Modern technologies, materials and structures in construction. S. I., 10(1), 155-157. Retrieved from:
http://stmkvb.vntu.edu.ua/index.php/stmkvb/article/view/163. [in Ukrainian].
Stepanova, N., & Pylypenko, T. (2013). Economic and ecological aspects of heat supply on the basis of solar power plants. Herald of Khmelnytskyi national university. Series: Engineering, 5, 65-68. Retrieved from: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vchnu_tekh_2013_5_14. [in Ukrainian].
Tietenberg, T. (1996). Environmental and natural resource economics. Harper Collins College Publisher, 146 p.
Zahvoyska, L., & Fedoruk, M. (2017). Ecological and Economic Assessment of the Effectiveness of an Investment Decision Using the Cost-Benefit Analysis: the Project of Replacing the Central Heating System with Individual Gas Heating. The Problems of Economy. Series: Economics and Management of Enterprises, 1, 70-78. Retrieved from:
http://www.problecon.com/pdf2017/1_0/70_78.pdf. [in Ukrainian].
Zahvoyska, L., Maselko, T., & Yakuba, M. (2006). Ekonomichnyy analiz investytsiynykh proektiv [Economic analysis of investment projects]. Lviv: Afisha. [in Ukrainian].
Zbicinski, I., Stavenuiter, J., Kozlowska, B., & van de Coevering, H. (2006). Product design and Life Cycle Assessment. The Baltic University Press, 4, 226 p.
Л. Д. Загвойская, М. И. Федорук
Национальный лесотехнический университет Украины, г. Львов, Украина
ИНТЕГРИРОВАННАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЮ В ЗДАНИЯХ, ПОЛУЧЕННАЯ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ SIMAPRO8
Исследовано влияние мер по энергосбережению на окружающую среду, а затем на здоровье людей и состояние экосистем на примере проекта, реализованного международной организацией GIZ (Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit) для детского сада (ДС) в г. Миргород. Аргументировано применение метода оценки жизненного цикла (ОЖЦ, англ. Life Cycle Assessment) для расчета показателей воздействия на окружающую среду. Определена актуальность оценки влияния мер по энергосбережению на окружающую среду и здоровье человека. С помощью программного обеспечения SimaPro8 проведен сравнительный анализ окружающего профиля различных мероприятий термомодернизации здания: утепление внешних стен и крыши, замена окон. На основе прогнозирования жизненного цикла определены эколого-экономические показатели влияния реализованных мероприятий энергосбережения в долгосрочной перспективе. Предложено применение интегрированных показателей для повышения эффективности отбора проектов энергосбережения в зданиях и избежания инвестиций, рискованных для окружающей среды, а следовательно, и для здоровья людей. Дальнейшее использование такого подхода предложено как для государственных программ стимулирования энергосбережения в зданиях, так и для частных инвесторов для предотвращения экодеструктивного влияния этих мероприятий.
Ключевые слова: влияние на окружающую среду; оценивание жизненного цикла (ОЖЦ); инвестирование в энергосбережение в зданиях; эколого-экономические показатели; Sima Pro.
L. D. Zahvoyska, M. I. Fedoruk
Ukrainian National Forestry University, Lviv, Ukraine
ENVIRONMENTAL IMPACT ASSESSMENT OF ENERGY SAVING MEASURES
IN BUILDINGS BY SIMAPRO8 SOFTWARE
Energy efficiency of buildings is a global problem. The energy sector itself poses great challenges for most countries, especially with the present financial and environmental circumstances and the need to enhance economic development while meeting climate change goals. Investing in renovation of existing buildings provides excellent opportunities for an effective reduction of energy consumption and greenhouse gas emissions, delivering to the Sustainable Development Goals and reducing climate risk in line with the Paris Agreement. The authors propose the analysis of the environmental impacts of an investment of buildings energy saving measures. We based our case study of energy saving refurbishment of preschool N5 in Myrhorod using the life cycle assessment (LCA) technique. Researchers applied this comparative analysis to measure environmental impacts of the project in eco-points. The studies considered various components, such as heat sources, thermal insulation and materials of the new windows. Using the SimaPro 8 software, environmental impacts for the case study building without refurbishment, with thermo isolation and with new windows were calculated and compared. The research results show considerable and variable environmental impact of energy saving measures depending on materials and techniques that were used for refurbishment. These findings indicate the need for further methodological support for the development of integrated socio-environmental-economic indicators. Researchers suggest doing comparative LCA analysis of retrofitting solutions for assessing various options for energy saving investments applying multi-criteria methodology based on these indicators. This method could be useful for the state authorities, international funds, investors and energy/environmental auditors.
Keywords: environmental impacts; life cycle assessment (LCA); investment in energy saving in buildings; environmental-economic indicators; SimaPro.
