Vodní stopa cvičení. Výsledky ve formě krátké zprávy prosím posílejte do na:

Transkript

1 Vodní stopa cvičení Výsledky ve formě krátké zprávy prosím posílejte do na:

2 Zadání 1. Spočítejte LCA vodní stopu (ne)dostatku vody VE Orlík 2. Spočítejte LCA vodní stopu (ne)dostatku vody el. Třebovice Studenti narození v: lichý den počítají metodou fwua (Yano et al., 2015) sudý den počítají metodou AWARE (Boulay et al, 2018) Měsíci I, II III, IV V, VI VII, VIII IX, X XI, XII Počítají rok Spočítejte bilanční vodní stopy JE Temelín Studenti narození v: lichý den počítají roky 2013 až 2015 sudý den počítají roky 2011 až 2013

3 Postup výpočtu 1. Stanovte jednotlivá užívání vody (U) na jednotku produkce [m 3 MWh -1 ] vstupy do produktového systému (+) výstupy z produktového systému (-) 2. Stanovte hodnotu charakterizačního faktoru (CF) pro jednotlivá užívání (u příkladu č. 1 a 2) 3. Stanovte hodnotu cmax a cnat (u příkladu č. 3) 4. Vypočítejte vodní stopu Modrá a zelená bilanční vodní stopa: VS = U Šedá vodní stopa: WS grey = c max c nat LCA vodní stopa: VS = (U CF) L

4 Užívání spojená s výrobou ve vodní elektrárně 1. Ztráty výparem z hladiny vodní nádrže 2. Odběry pitné vody a vypouštění odpadních vod v elektrárně (s ohledem na jejich podíl můžeme zanedbat) 3. Spotřeba vody při výstavbě a likvidaci vodní elektrárny, tělesa hráze a funkčních objektů (s ohledem na množství vyrobené energie po dobu životnosti elektrárny můžeme zanedbat)

5 Užívání spojená s výrobou v tepelné elektrárně 1. Odběry a vypouštění s dolováním a dopravou uhlí 2. Odběry a vypouštění technologických vod spojené s provozem elektrárny 3. Odběry pitné vody a vypouštění komunálních odpadních vod v elektrárně (s ohledem na jejich podíl můžeme zanedbat) 4. Spotřeba vody při výstavbě a likvidaci tepelné elektrárny (s ohledem na množství vyrobené energie po dobu životnosti elektrárny můžeme zanedbat)

6 Užívání spojená s výrobou v jaderné elektrárně 1. Odběry a vypouštění s dolováním a dopravou jaderného paliva (pro naše potřeby zanedbáme řešíme gate-to-gate) 2. Odběry a vypouštění technologických vod spojené s provozem elektrárny 3. Odběry pitné vody a vypouštění komunálních odpadních vod v elektrárně (s ohledem na jejich podíl můžeme zanedbat) 4. Výpar z vodních děl tvořících vodní hospodářství JE 5. Spotřeba vody při výstavbě a likvidaci jaderné elektrárny (s ohledem na množství vyrobené energie po dobu životnosti elektrárny můžeme zanedbat) 6. Množství přímých emisí do vod 7. Množství nepřímých emisí do vod (s ohledem na nejistoty ve stanovení zanedbáme)

7 Výpočet užívání v tepelné elektrárně 1. Dobývání a doprava uhlí nemáme data => používáme literární údaje (Meldrum et al., 2013) Fuel cycle Sub-category Units Consumption Withdrawals Median Min Max n Median Min Max n Surface mining Gal/MWh Underground mining Gal/MWh Výroba elektřiny v elektrárně U = (O V)/P Kde O jsou odběry pro elektrárnu v m 3 V jsou vypouštění z elektrárny v m 3 P je produkce elektrárny

8 Výpočet užívání ve vodní elektrárně 1. Výpar U = Ev/P Empirické vzorce pro výpočet výparu z nádrže [mm den -1 ]: A. Šermer (1961): Ev = 10 0,0452 T 0,204 A. Beran a A. Vizina (2013): Ev = 0,2157 T + 0,1133 M. Mrkvičková (2007): Ev = 1,2061 T 1,0712 1,3906 T + 1,7986

9 Stanovení charakterizačního faktoru CF 1. Celosvětově dostupné tabulkové údaje pro státy 2. Regionalizované tabulkové údaje pro ČR (Ansorge et al., 2017) 3. Výpočet pro konkrétní místo užívání vody

10 Výpočet Cf fwua (Yano et al., 2015) CF fwua = q ref q = h ref h o Kde q ref je referenční hodnota = 1 m 3 m -2 rok -1 = 1/12 m 3 m -2 měsíc -1 q je hodnota specifického odtoku v m 3 m -2 rok -1 nebo v m 3 m -2 měsíc -1 h ref je referenční hodnota 1000 mm rok -1 resp. 1000/12 mm měsíc -1 h o je odtoková výška z povodí v mm rok -1 resp. v mm měsíc -1

11 Výpočet Cf fwua (Yano et al., 2015) CF fwua = q ref q = h ref h o Příklad Třebovice (profil Děhylov) leden 2009 Q = 9,44 m 3 /s Plocha povodí = 2037,55 km 2 = m 2 q = 9,44*31*86400/ = 0, m 3 m -2 měsíc -1 Cf fwua = (1/12)/0, = 6,71552

12 Výpočet Cf AWARE (Boulay et al., 2018) CF AWARE = AMD ref = AMD ref AMD Availability HWC EWR P CF AWARE 0,1; 100 ; Kde AMD ref je referenční hodnota = 0,1632 m 3 m -2 rok -1 = 0,0136 m 3 m -2 měsíc -1 Availability HWC EWR je hodnota odtoku po odečtení minimálního zůstatkového průtoku (MZP) v m 3 rok -1 nebo v m 3 měsíc -1 Pokud není stanoven MZP lze použít hodnotu 0,3 Q a P je plocha povodí v m 2

13 Výpočet Cf AWARE (Boulay et al., 2018) CF AWARE = AMD ref AMD = AMD ref Availability HWC EWR P CF AWARE 0,1; 100 Příklad Třebovice (profil Děhylov) leden 2009 Q = 9,44 m 3 /s; Q Availability - HWC Qa = 13,7 m 3 /s => EWR = 0,3*13,7 = 4,11 m 3 /s Plocha povodí = 2037,55 km 2 = m 2 AMD = (9,44 4,11)*31*86400/ = 0,00701 m 3 m -2 měsíc -1 CF AWARE = 0,0136/0,00701 = 1,94108 ;

14 Výpočet užívání ve jaderné elektrárně 1. Výpar z vodní nádrže U = Ev/P 2. Výroba elektřiny v elektrárně U = (O V)/P 3. Množství vody pro naředění emisí L WS grey = c max c nat

15 Stanovení cmax a cnat 1. Maximální povolená koncentrace (cmax) Normy environmentální kvality dle NV č. 401/2015 Sb. Ukazatele dobrého stavu dle Směrnice 2000/60/ES Jinak stanovené ukazatele 2. Přírodní pozadí (cnat) Třída I. dle ČSN Klasifikace kvality povrchových vod Ukazatele velmi dobrého stavu nebo referenční podmínky dle Směrnice 2000/60/ES Jinak stanovené ukazatele

16 Data pro vodní elektrárnu Orlík Rok Jednotka I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I-XII 2011 MWh MWh MWh MWh MWh MWh Výroba v elektrárně Orlík Plochu hladiny uvažujte na úrovni zásobního prostoru VN Orlík 2468,2 ha Qa = 83,5 m 3 /s Hodnoty charakterizačního faktoru vypočtěte na základě hydrologických dat publikovaných pro příslušný rok v hydrologické ročence České republiky ( pro bilanční oblast 3 povodí horní Vltavy.

17 Data pro elektrárnu Třebovice Rok Jednotka I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I-XII 2011 MWh MWh MWh MWh MWh MWh Výroba v elektrárně Třebovice Rok Jednotka I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I-XII 2011 tis. m 3 175,2 154,2 188,3 195,8 230,8 197,1 203,2 178,1 183,6 137,8 141,5 172,3 2157, tis. m 3 187,9 219,5 155, ,7 230,2 240,7 236,1 203,5 198,7 183,1 166,3 2390, tis. m 3 173, ,7 211,6 240,9 188,4 205,4 207,1 192,9 188,3 182,9 182,4 2423, tis. m 3 216,1 256,2 186,9 183,2 183,8 241,8 185,4 188,5 238,7 191, , tis. m 3 211, ,4 235,7 263,2 267,2 212,4 286,4 219,8 188,1 185,8 183,9 2588, tis. m 3 219,9 192, ,5 202,2 274,5 305,5 248,2 259,4 232,3 197,5 324,2 2960,9 Odběry pro elektrárnu Třebovice Rok Jednotka I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I-XII 2011 tis. m 3 63,0 45,6 46,6 59,2 79,7 71,8 96, ,7 42,4 26,8 38,4 692, tis. m 3 65,6 65,6 69,3 73,5 116,7 126,6 90,2 95,9 100,6 78,0 47,2 47,8 977, tis. m 3 14,9 33,61 47,8 29,51 49, ,21 79,9 65,25 51,46 58,09 53,88 631, tis. m 3 25,75 30,52 19,96 16,46 19,12 38,72 31,39 23,02 77,04 23,32 18,73 28,82 352, tis. m 3 22,55 25,96 28,45 17,54 16,49 24,86 24,96 31,53 56,58 26,17 24,06 27,36 326, tis. m 3 40,66 37,72 51,37 75,58 49,58 73,71 26,66 28,27 34,51 37,50 45,16 24,66 525,37 Vypouštění z elektrárny Třebovice

18 Hydrologická data pro el. Třebovice Dle rozhodnutí IPPC elektrárna Třebovice odebírá i vypouští vodu z vodního toku Opava v ČHP Pro stanovení hodnot charakterizačního faktoru použijte údaje pro profil Opava Děhylov uvedené v tabulce Rok Jednotka I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 2011 m 3 s -1 27,1 13,7 13,9 14,4 12,9 6,89 19,6 14,3 6,35 5,55 4,22 4, m 3 s ,9 28,9 33, ,9 15,4 10,8 25,7 17,7 16, m 3 s -1 9,44 17, ,79 26,1 25,7 7,08 7,47 8,1 11, m 3 s -1 12,2 15,6 18, ,6 11,4 13,3 12,9 20,3 15,3 9,86 7, m 3 s ,5 29,1 13,3 8,29 5,14 4,41 3,75 31,9 12,3 15,5 16, m 3 s -1 6,492 8,545 30,739 56,797 31,437 7,947 10,717 11,343 7,567 5,531 7,311 5,041 Plocha povodí k profilu Děhylov je 2037,55 km 2 a průměrný roční průtok Q a je 13,7 m 3 s -1

19 Data pro elektrárnu Temelín Rok Jednotka I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I-XII 2015 MWh MWh MWh MWh MWh Výroba v elektrárně Temelín Rok Jednotka I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I-XII 2015 tis. m , , , , , , , , , , , , , tis. m , , , , , , , , , , , , , tis. m , , , , , , , , , , , , , tis. m ,3 3055,8 3531,4 4000,1 3170,9 2489,4 4223,3 2527,5 3095,3 3654,2 3196, , tis. m ,1 2885,2 3482,8 3921,7 2611,8 2081,5 1634,2 2283,1 2675,6 4064,6 3519,7 3657, ,2 Odběry pro elektrárnu Temelín Rok Jednotka I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I-XII 2015 tis. m 3 716,08 646,78 716,08 692,98 716,08 692,98 716,08 716,08 692,98 716,08 692,98 716, , tis. m 3 707,13 528,81 658,77 894,07 481,19 726,89 633,50 490,19 785,64 834,83 727,86 760, , tis. m 3 828,81 585,47 760,31 975,52 567,45 526,37 928,76 557,39 769,70 934, ,62 815, , tis. m 3 877,5 556,2 473,7 903, ,8 943, , ,3 690, tis. m 3 577,9 499,2 597,3 742,9 598,4 311, ,9 596,4 874, Vypouštění z elektrárny Temelín

20 Emise z el. Temelín Emise Tritia ( 3 H) z JE Temelín Rok Jednotka I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 2015 GBq GBq GBq GBq GBq Přirozené pozadí Tritia v profilu Vltava - Hluboká Rok Jednotka I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 2015 Bq/l 0,84 0,91 1,51 0,86 0,78 1,02 0,86 0,83 0,77 1,25 0,80 0, Bq/l 0,90 0,85 0,93 1,13 0,90 0,79 1,02 1,08 1,01 0,51 1,03 1, Bq/l 0,97 0,87 0,94 0,77 0,98 1,02 0,82 1,00 0,99 1,04 1,04 1, Bq/l 1,07 0,96 0,95 1,07 0,92 1,08 1,06 1,09 1,09 1,02 0,91 1, Bq/l 1,09 1,14 1,07 1,10 0,90 1,12 1,14 2,04 1,08 1,05 0,98 1,00

21 Další potřebná data pro výpočty Plochu hladiny VD Hněvkovice (JE Temelín) uvažujte na úrovni zásobního prostoru VN Hněvkovice 2766,7 tis. m 2 Teploty použijte průměrné měsíční teploty pro daný kraj dostupné na

22 Literatura 1. Kvantifikace užívání vody HERATH, Indika, Markus DEURER, David HORNE, Ranvir SINGH a Brent CLOTHIER, The water footprint of hydroelectricity: a methodological comparison from a case study in New Zealand. Journal of Cleaner Production. 19(14), ISSN doi: /j.jclepro Hydrologické ročenky 3. Charakterizační modely YANO, Shinjiro, Naota HANASAKI, Norihiro ITSUBO a Taikan OKI, Water Scarcity Footprints by Considering the Differences in Water Sources. Sustainability. 7(8), doi: /su BOULAY, Anne-Marie, Jane BARE, Lorenzo BENINI, Markus BERGER, Michael J. LATHUILLIÈRE, Alessandro MANZARDO, Manuele MARGNI, Masaharu MOTOSHITA, Montserrat NÚÑEZ, Amandine Valerie PASTOR, Bradley RIDOUTT, Taikan OKI, Sebastien WORBE a Stephan PFISTER, The WULCA consensus characterization model for water scarcity footprints: assessing impacts of water consumption based on available water remaining (AWARE). The International Journal of Life Cycle Assessment. 23(2), ISSN , doi: /s

23 Literatura 2 4. Tabulkové hodnoty regionalizovaných hodnot charakterizačního faktoru ANSORGE, Libor, Jiří DLABAL, Hana PRCHALOVÁ, Petr VYSKOČ, Dagmar VOLOŠINOVÁ a Tereza BERÁNKOVÁ, Metodika sestavení vodní stopy v souladu s ISO Praha: Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka. Výzkum pro praxi, Sešit 66. ISBN Dostupné z: 5. Výpočet hodnoty charakterizačního modelu z hydrologických dat ANSORGE, Libor a Tereza BERÁNKOVÁ, LCA Water Footprint AWARE characterization factor based on local specific conditions. European Journal of Sustainable Development. 6(4), ISSN doi: /ejsd.2017.v6n4p13 ANSORGE, Libor a Jiří DLABAL, Srovnávací studie dopadů JE Temelín a JE Dukovany na vodní zdroje: verze pro veřejnost. Praha: Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka. Projekt QJ Postupy sestavení a ověření vodní stopy v souladu s mezinárodními standardy. ISBN Dostupné z: ANSORGE, Libor, Aplikace charakterizačního faktoru nedostatku vody ve studiích LCA v podmínkách České republiky - Application of the water unavailability factor for characterisation of water use in LCA studies in the Czech Republic. Vodohospodářské technicko-ekonomické informace. 58(6), ISSN Dostupné z:

24 Literatura 3 5. Spotřeby vody při těžbě uhlí MELDRUM, J, S NETTLES-ANDERSON, G HEATH a J MACKNICK, Life cycle water use for electricity generation: a review and harmonization of literature estimates. Environmental Research Letters. 8(1), ISSN doi: / /8/1/ Výpočet výparu z volné hladiny BERAN, Adam a Adam VIZINA, Odvození regresních vztahů pro výpočet výparu z volné hladiny a identifikace trendů ve vývoji měřených veličin ve výparoměrné stanici Hlasivo. Vodohospodářské technicko-ekonomické informace. 55(4), 4 8. ISSN Dostupné z: MRKVIČKOVÁ, Magdalena, Vyhodnocení měření na výparoměrné stanici Hlasivo. Vodohospodářské technicko-ekonomické informace [online]. 49(2), ISSN Dostupné z: ŠERMER, Artur, Experimentálně vzorce pre stanovenie strát vody výparom z vodných nádrží. Vodní hospodářství. 11(12), ISSN Údaje o teplotách