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

Vodní stopa cvičení Výsledky ve formě krátké zprávy prosím posílejte do 9.11.2018 na: libor.ansorge@vuv.cz

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 2006 2007 2008 2009 2010 2011 3. Spočítejte bilanční vodní stopy JE Temelín Studenti narození v: lichý den počítají roky 2013 až 2015 sudý den počítají roky 2011 až 2013

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

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)

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)

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)

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 22 6 58 7 22 6 60 7 Underground mining Gal/MWh 56 17 230 7 57 17 230 7 2. 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

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

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

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

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 = 2037550000 m 2 q = 9,44*31*86400/2037550000 = 0,012409 m 3 m -2 měsíc -1 Cf fwua = (1/12)/0,012409 = 6,71552

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

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 = 2037550000 m 2 AMD = (9,44 4,11)*31*86400/ 2037550000 = 0,00701 m 3 m -2 měsíc -1 CF AWARE = 0,0136/0,00701 = 1,94108 ;

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

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 75 7221 Klasifikace kvality povrchových vod Ukazatele velmi dobrého stavu nebo referenční podmínky dle Směrnice 2000/60/ES Jinak stanovené ukazatele

Data pro vodní elektrárnu Orlík Rok Jednotka I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I-XII 2011 MWh 53693 38723 31269 29637 12686 16841 19701 19391 15084 23761 17875 21235 299896 2010 MWh 38097 31763 44732 46180 39282 71962 26011 77990 27053 31039 20289 36028 490426 2009 MWh 13965 22895 73012 47784 33116 57114 92064 43200 19185 22723 29253 20054 474365 2008 MWh 24994 33766 66473 33832 28252 21338 14093 14991 14797 17885 15411 13670 299502 2007 MWh 18635 28029 32522 28400 13383 12015 13256 12924 26911 19818 42232 62057 310182 2006 MWh 35780 18749 49448 141688 59163 52923 68264 50077 21550 21670 19266 17785 556363 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 (http://voda.chmi.cz/roc/) pro bilanční oblast 3 povodí horní Vltavy.

Data pro elektrárnu Třebovice Rok Jednotka I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I-XII 2011 MWh 95488 81675 87205 85525 87427 63991 63899 52301 52301 52797 69508 91960 884077 2010 MWh 91577 79673 71639 65013 71225 65762 67647 61124 68312 84202 87758 95815 909747 2009 MWh 91429 81755 86453 82598 83051 58666 61745 56512 52756 82221 85343 89368 911897 2008 MWh 91406 89151 91022 85692 74483 82920 53748 82921 71979 86462 89294 92626 991704 2007 MWh 99573 91696 88836 95639 96444 92047 65268 91736 94041 94268 96318 102273 1108139 2006 MWh 106061 81984 98062 97608 67303 86361 107371 93848 99904 90421 94903 105182 1129008 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 2157,9 2010 tis. m 3 187,9 219,5 155,2 168 201,7 230,2 240,7 236,1 203,5 198,7 183,1 166,3 2390,9 2009 tis. m 3 173,3 213 237,7 211,6 240,9 188,4 205,4 207,1 192,9 188,3 182,9 182,4 2423,9 2008 tis. m 3 216,1 256,2 186,9 183,2 183,8 241,8 185,4 188,5 238,7 191,5 199 199 2470,1 2007 tis. m 3 211,5 167 167,4 235,7 263,2 267,2 212,4 286,4 219,8 188,1 185,8 183,9 2588,4 2006 tis. m 3 219,9 192,7 282 222,5 202,2 274,5 305,5 248,2 259,4 232,3 197,5 324,2 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 96,2 67 55,7 42,4 26,8 38,4 692,4 2010 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 47,8 977,0 2009 tis. m 3 14,9 33,61 47,8 29,51 49,89 66 81,21 79,9 65,25 51,46 58,09 53,88 631,48 2008 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 28,82 352,84 2007 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 27,36 326,52 2006 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

Hydrologická data pro el. Třebovice Dle rozhodnutí IPPC elektrárna Třebovice odebírá i vypouští vodu z vodního toku Opava v ČHP 2-02-03-027. 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 4,02 2010 m 3 s -1 14 25,9 28,9 33,2 74 49,9 15,4 10,8 25,7 17,7 16,7 28 2009 m 3 s -1 9,44 17,1 42 26 9,79 26,1 25,7 7,08 7,47 8,1 11,5 10 2008 m 3 s -1 12,2 15,6 18,3 21 25,6 11,4 13,3 12,9 20,3 15,3 9,86 7,05 2007 m 3 s -1 10 16,5 29,1 13,3 8,29 5,14 4,41 3,75 31,9 12,3 15,5 16,5 2006 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

Data pro elektrárnu Temelín Rok Jednotka I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I-XII 2015 MWh 1 591 331 1 445 311 1 601 418 1 213 582 802 220 775 515 243 720 738 291 1 000 567 1 627 109 1 566 769 1 627 010 14 232 843 2014 MWh 1 582 325 1 120 342 1 578 878 1 394 872 789 906 1 109 570 627 498 813 217 1 540 087 1 593 004 1 352 065 1 452 222 14 953 986 2013 MWh 1 504 268 1 367 277 1 511 286 1 432 213 816 085 854 847 1 021 466 768 650 1 197 523 1 501 195 1 508 097 1 582 613 15 065 520 2012 MWh 1 508 786 1 357 601 1 502 539 1 458 606 1 016 049 785 357 1 383 742 754 329 1 035 852 1 516 420 1 467 379 1 515 395 15 302 055 2011 MWh 1 509 034 1 362 700 1 480 722 1 458 569 895 782 729 821 447 055 749 564 804 262 1 509 777 1 456 402 1 510 268 13 913 956 Výroba v elektrárně Temelín Rok Jednotka I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I-XII 2015 tis. m 3 2929,05 2645,60 2929,05 2834,57 2929,05 2834,57 2929,05 2929,05 2834,57 2929,05 2834,57 2929,05 34487,21 2014 tis. m 3 3049,59 2341,75 3370,35 3351,17 1704,12 2882,31 2021,47 2191,41 3718,22 3657,51 2970,44 2975,77 34234,11 2013 tis. m 3 2986,77 2712,24 3133,97 3379,00 1984,68 2240,13 3259,99 2146,34 3113,40 3627,81 3423,79 3104,46 35112,58 2012 tis. m 3 3699,3 3055,8 3531,4 4000,1 3170,9 2489,4 4223,3 2527,5 3095,3 3654,2 3196,4 3063 39706,6 2011 tis. m 3 3372,1 2885,2 3482,8 3921,7 2611,8 2081,5 1634,2 2283,1 2675,6 4064,6 3519,7 3657,9 36190,2 Odběry pro elektrárnu Temelín Rok Jednotka I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I-XII 2015 tis. m 3 716,08 646,78 716,08 692,98 716,08 692,98 716,08 716,08 692,98 716,08 692,98 716,08 8431,25 2014 tis. m 3 707,13 528,81 658,77 894,07 481,19 726,89 633,50 490,19 785,64 834,83 727,86 760,56 8229,43 2013 tis. m 3 828,81 585,47 760,31 975,52 567,45 526,37 928,76 557,39 769,70 934,45 1005,62 815,51 9255,37 2012 tis. m 3 877,5 556,2 473,7 903,5 809 429,8 943,4 625 760,8 1121 906,3 690,8 9097 2011 tis. m 3 577,9 499,2 597,3 742,9 598,4 311,5 461 371,9 596,4 874,5 738 769 7138 Vypouštění z elektrárny Temelín

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 5234 4934 5447 8636 5479 7549 3418 2718 3960 608 1965 1104 2014 GBq 4250 7211 4292 5019 5340 8738 4065 1720 484 2020 7044 2482 2013 GBq 4935 5422 7972 8908 8640 7885 5000 2662 2421 5389 3965 554 2012 GBq 2666 4343 5226 9369 7944 9228 4568 2188 2202 905 3033 3694 2011 GBq 5613 611 5344 8997 9115 7526 4946 2287 4538 2037 1966 3839 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 0,94 2014 Bq/l 0,90 0,85 0,93 1,13 0,90 0,79 1,02 1,08 1,01 0,51 1,03 1,02 2013 Bq/l 0,97 0,87 0,94 0,77 0,98 1,02 0,82 1,00 0,99 1,04 1,04 1,06 2012 Bq/l 1,07 0,96 0,95 1,07 0,92 1,08 1,06 1,09 1,09 1,02 0,91 1,03 2011 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

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 http://portal.chmi.cz/historicka-data/pocasi/uzemni-teploty

Literatura 1. Kvantifikace užívání vody HERATH, Indika, Markus DEURER, David HORNE, Ranvir SINGH a Brent CLOTHIER, 2011. The water footprint of hydroelectricity: a methodological comparison from a case study in New Zealand. Journal of Cleaner Production. 19(14), 1582 1589. ISSN 09596526. doi:10.1016/j.jclepro.2011.05.007 2. Hydrologické ročenky http://voda.chmi.cz/roc/ 3. Charakterizační modely YANO, Shinjiro, Naota HANASAKI, Norihiro ITSUBO a Taikan OKI, 2015. Water Scarcity Footprints by Considering the Differences in Water Sources. Sustainability. 7(8), 9753 9772. doi:10.3390/su7089753 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, 2018. 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), 368 378. ISSN 0948-3349, 1614-7502. doi:10.1007/s11367-017-1333-8

Literatura 2 4. Tabulkové hodnoty regionalizovaných hodnot charakterizačního faktoru ANSORGE, Libor, Jiří DLABAL, Hana PRCHALOVÁ, Petr VYSKOČ, Dagmar VOLOŠINOVÁ a Tereza BERÁNKOVÁ, 2017. Metodika sestavení vodní stopy v souladu s ISO 14046. Praha: Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka. Výzkum pro praxi, Sešit 66. ISBN 978-80-87402-59-7. Dostupné z: https://vodnistopa.vuv.cz 5. Výpočet hodnoty charakterizačního modelu z hydrologických dat ANSORGE, Libor a Tereza BERÁNKOVÁ, 2017. LCA Water Footprint AWARE characterization factor based on local specific conditions. European Journal of Sustainable Development. 6(4), 13 20. ISSN 2239-5938. doi:10.14207/ejsd.2017.v6n4p13 ANSORGE, Libor a Jiří DLABAL, 2016. Srovnávací studie dopadů JE Temelín a JE Dukovany na vodní zdroje: verze pro veřejnost. Praha: Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka. Projekt QJ1520322 Postupy sestavení a ověření vodní stopy v souladu s mezinárodními standardy. ISBN 978-80-87402-55-9. Dostupné z: https://vodnistopa.vuv.cz ANSORGE, Libor, 2016. 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), 41 52. ISSN 0322 8916. Dostupné z: http://www.vtei.cz/2016/12/aplikacecharakterizacniho-faktoru-nedostatku-vody-ve-studiich-lca-v-podminkach-ceske-republiky/

Literatura 3 5. Spotřeby vody při těžbě uhlí MELDRUM, J, S NETTLES-ANDERSON, G HEATH a J MACKNICK, 2013. Life cycle water use for electricity generation: a review and harmonization of literature estimates. Environmental Research Letters. 8(1), 015031. ISSN 1748-9326. doi:10.1088/1748-9326/8/1/015031 6. Výpočet výparu z volné hladiny BERAN, Adam a Adam VIZINA, 2013. 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 0322-8916. Dostupné z: http://www.vtei.cz/wp-content/uploads/2015/08/vtei_2013_4.pdf MRKVIČKOVÁ, Magdalena, 2007. Vyhodnocení měření na výparoměrné stanici Hlasivo. Vodohospodářské technicko-ekonomické informace [online]. 49(2), 9 11. ISSN 0322-8916. Dostupné z: https://www.vtei.cz/archiv/ ŠERMER, Artur, 1961. Experimentálně vzorce pre stanovenie strát vody výparom z vodných nádrží. Vodní hospodářství. 11(12), 544 547. ISSN 1211-0760. 7. Údaje o teplotách http://portal.chmi.cz/historicka-data/pocasi/uzemni-teploty