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

Kalkulator CO

2

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