VYUŽITÍ METOD VÍCEKRITERIÁLNÍHO

VYUŽITÍ METOD VÍCEKRITERIÁLNÍHO ROZHODOVÁNÍ PRO SYSTÉMOVÉ PLÁNOVÁNÍ OBNOVITELNÝCH ENERGETICKÝCH ZDROJŮ Zpracováno jako disertační práce na Západočeské univerzitě v Plzni. Ing. Jiří Beranovský Srpen 2002

Identifikační údaje Zadavatel: Západočeská univerzita ulice: Univerzitní 8 PSČ, město: 306 14 Plzeň IČO: tel.: tel.: (019) 7236881, 7237461 (279) fax: e-mail: http:// www.zcu.cz Zastupuje: Doc. Ing. Jan Škorpil, CSc., školitel Autoři: Ing. Jiří Beranovský Prohlášení: Prohlašuji, že jsem tuto disertační práci vypracoval samostatně a uvedl veškerou použitou literaturu. Za původní výsledky lze považovat zejména systémovou analýzu problematiky zpracování ÚEK a formulaci řešených úloh v kapitole 4, aplikaci metody komplexního hodnocení alternativ na řešené úlohy, sestavení katalogu kritérií v kapitole 5.3.2 a dále výsledky případové studie uvedené v kapitole 6.1. Studii Metody hodnocení vhodnosti a výtěžnosti OEZ (viz Příloha 2, [4]) jsem samostatně vypracoval přibližně ze 70%. Jedná se však spíše o shrnující studii, kde vlastní přínos spatřuji zejména v ucelené kompilaci a přehledné rešerši studované problematiky. V Praze v srpnu 2002 Ing. Jiří Beranovský Poděkování: Děkuji paní Doc. Ing. Jiřině Mertlové, Csc. za prvotní nápad a impuls k této práci, svému školiteli panu Doc. Ing. Janu Škorpilovi, Csc. za odborné vedení, technickou pomoc a nekonečně shovívavou trpělivost, se kterou čelil mým dotazům. Západočeské univerzitě pak děkuji za absolutní toleranci ve studiu vzhledem k mému pracovnímu zaneprázdnění.

OBSAH 1. ANOTACE... 6 1.1. ABSTRAKT 6 1.2. ANNOTATION 6 1.3. ABSTRACTION 7 2. ÚVOD... 8 2.1. ZÁKLADNÍ POJMY A DEFINICE 10 2.1.1. POTENCIÁLY OEZ 13 2.1.2. VÝKONY OEZ 14 3. SOUČASNÝ STAV PROBLEMATIKY, CHARAKTERISTIKA SOUČASNÉHO STAVU... 16 3.1. ANALÝZA LEGISLATIVY EU A ČR TÝKAJÍCÍ SE ÚEK 16 3.2. ANALÝZA LEGISLATIVY ČR TÝKAJÍCÍ SE ÚEK 17 3.3. MATEMATICKÉ MODELY POUŽÍVANÉ PRO ÚEK 18 3.3.1. CHARAKTERISTIKA MODELU SESAM [15] 19 3.3.2. CHARAKTERISTIKA MODELU MARKAL [14] 19 3.3.3. CHARAKTERISTIKA MODELU GEMIS [2] 20 4. CÍLE PRÁCE, IDENTIFIKACE PROBLÉMU... 23 4.1. ÚZEMNÍ ENERGETICKÁ KONCEPCE 23 4.2. ANALÝZA A FORMULACE ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY 27 5. POPIS ŘEŠENÍ PROBLEMATIKY... 30 5.1. SUBJEKT ROZHODOVÁNÍ (ROZHODOVATEL) 30 5.1.1. HLEDISKA SYSTÉMU 31 5.1.2. HLEDISKA REGIONU (ÚROVEŇ KRAJŮ, MĚST A OBCÍ, LOKALITA) 31 5.1.3. HLEDISKA INVESTORŮ 31 5.2. CÍLE ROZHODOVÁNÍ 32 5.3. KRITÉRIA HODNOCENÍ 33 5.3.1. TŘÍDĚNÍ KRITÉRIÍ DO SKUPIN 34 5.3.2. STANOVENÍ KRITÉRIÍ PRO VÍCEKRITERIÁLNÍ HODNOCENÍ OEZ 36 5.3.2.1. TECHNICKÁ KRITÉRIA 36 5.3.2.2. EKONOMICKÁ KRITÉRIA 37 5.3.2.3. SOCIÁLNÍ KRITÉRIA 45 5.3.2.4. EKOLOGICKÁ KRITÉRIA 47 5.3.2.5. STRATEGICKÁ (POLITICKÁ) KRITÉRIA 51 5.3.3. STANOVENÍ VAH KRITÉRIÍ 53 5.3.3.1. METODA POŘADÍ 54 5.3.3.2. METODA BODOVÉ STUPNICE 54 5.3.3.3. METODA PÁROVÉHO SROVNÁNÍ 55 5.3.3.4. SAATYHO METODA KVANTITATIVNÍHO PÁROVÉHO SROVNÁNÍ 55 5.3.3.5. METODA POSTUPNÉHO ROZVRHU VAH POMOCÍ STROMU KRITÉRIÍ 56 5.3.4. PŘEHLED A VÝBĚR VHODNÝCH KRITÉRIÍ 56 5.3.5. VÍCEKRITERIÁLNÍ HODNOCENÍ VARIANT 58 5.3.5.1. METODA LINEÁRNÍ DÍLČÍ FUNKCE UŽITKU 59 5.3.5.2. METODA BAZICKÉ VARIANTY 59 5.3.5.3. METODA VÁŽENÉHO SOUČTU POŘADÍ 60 5.3.6. URČENÍ ZPŮSOBU HODNOCENÍ 60 5.4. OBJEKT ROZHODOVÁNÍ, VARIANTY A JEJICH DŮSLEDKY 61 5.5. STAVY SVĚTA 61 6. SHRNUTÍ VÝSLEDKŮ A PŘÍPADOVÁ STUDIE... 62 6.1. POPIS EXPERTNÍHO SYSTÉMU A PŘÍKLAD JEHO APLIKACE 62!Využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 3

7. ZHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ A ZÁVĚRY PRO PRAXI... 71 7.1. ZÁVĚRY PRÁCE 71 7.2. SHRNUTÍ, PŘÍNOSY A PRAKTICKÉ VYUŽITÍ 72 7.3. KDE JE POKRAČOVÁNÍ, DOPORUČENÍ PRO DALŠÍ VÝZKUM A ROZVOJ DISCIPLÍNY 72 POUŽITÁ LITERATURA 74 SEZNAM TABULEK 77 SEZNAM OBRÁZKŮ 77 SEZNAM ROVNIC 78 SEZNAM VYBRANÝCH PRACÍ 79 SEZNAM PŘEDNÁŠEK NA SEMINÁŘÍCH A KONFERENCÍCH 81 PŘÍLOHA 1 82 PŘÍLOHA 2 94!Využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 4

Seznam zkratek: ATČ BPEJ BÚNO CZT ČEA ČEZ, a. s. ČHMÚ ČR DCF DEZ GMT EU HEP IEA IRR JI KHA KO KTČ LTO MVE NPV OEZ PEZ RED SEI SFŽP TUV TKO TČ ÚEK ÚEP ÚP ÚT VE VHV VKP VLP VNP VVE WEC ZP tepelné čerpadlo bonitovaná půdně ekologická jednotka bez újmy na obecnosti centrální zásobování teplem Česká energetická agentura České energetické závody Český hydrometeorologický ústav Česká republika Discount Cash Flow - diskontovaný tok hotovosti druhotné energetické zdroje Greenwich Mean Time - Greenwičský čas, čas vztažený k poledníku procházejícímu hvězdárnou v angl. městě Greenwich Evropská Unie hydroenergetický potenciál International Energy Agency - Mezinárodní energetická agentura vnitřní výnosové procento projektu (Internal Rate of Return) Joint Implementation komplexní hodnocení alternativ komunální odpad kompresorová teplená čerpadla lehký topný olej malé vodní elektrárny Net Present Value - čistá současná hodnota obnovitelné energetické zdroje primární energetické zdroje regionální energetický dokument, podle zákona o hosp. s energií se RED nazývá územní energetická koncepce, proto byla v následujícím textu tato terminologie sjednocena se zákonem Státní energetická inspekce Státní fond pro životní prostředí teplá užitková voda tuhý komunální odpad tepelné čerpadlo územní energetická koncepce územní energetické plánování územní plán ústřední vytápění větrné elektrárny vícekriteriálního hodnocení variant vícekriteriální programování vektorové lineární programování vektorové nelineární programování velké vodní elektrárny World Energy Council Světová energetická rada zemní plyn!využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 5

1. ANOTACE 1.1. ABSTRAKT Studie navazuje jednak na rigorózní práci Reálné podmínky využití obnovitelných zdrojů energie v České republice a jejich praktické aplikace a na studii Metody hodnocení vhodnosti a výtěžnosti OEZ, které se zabývají metodikou odhadu potenciálů jednotlivých OEZ. Základem je práce Kritéria pro systémové plánování obnovitelných energetických zdrojů, která se zabývá souborem a výběrem vhodných kritérií pro vícekriteriální rozhodování. Cílem této studie je systémová analýza problematiky zpracování ÚEK a návrh metodiky řešení některých jeho úloh. Součástí práce je návrh vhodných kritérií a ukazatelů pro hodnocení možností využití OEZ a energetických úspor pro účely zpracování územních energetických koncepcí, aplikace metod multikriteriálního rozhodování na základě výběru vhodných metod hodnocení a sestavení metodického nástroje pro rozhodování expertního rozhodovacího systému. V úvodních pasážích se studie zabývá současným způsobem řešení ÚEK a přináší přehled používaných pojmů v této problematice. Dále se zabývá rozborem řešení jednotlivých úloh při zpracování ÚEK. Ve své hlavní části se zabývá návrhem a výběrem vhodných kritérií a ukazatelů hodnocení OEZ. Výsledky práce lze v bodech formulovat následovně: systémová analýza problematiky zpracování ÚEK a formulace řešených úloh, rozbor způsobu vícekriteriálního rozhodování a jeho aplikace na řešené úlohy, sestavení katalogu kritérií, shrnutí výsledků a sestavení metodiky řešení zejména dvou rozhodovacích úloh ÚEK Analýza dostupnosti a hodnocení využitelnosti OEZ (volba vhodného zastoupení OEZ) a úlohy Zabezpečení energetických potřeb územních obvodů (výběr vhodné varianty ÚEK) metodou komplexního hodnocení alternativ, popis vytvořeného expertního systému a ukázka jeho aplikace. 1.2. ANNOTATION This study continue to rigorous thesis The Real Conditions of Renewable Energy Use in the Czech Republic and its Practical Applications and study The Methods of Propriety Determination and Potential Evaluation of the Renewable Energy Sources, which are dealing with of methodology of potential evaluation particular renewables. Base of this thesis is study Criteria for System Planning of Renewable Energy Sources, which deal with of the set and selection of appropriate criteria for multicriterial determination. Goal of this study is system analysis of relevant questions of regional energy planning process and term for the solution of some related problems. Integral part is also suggestion of appropriate criteria and indicators for evaluation renewables and energy savings for regional energy planning, application of the methods of multicriterial determination based on the selection of appropriate evaluation methods and design of determination process expert determination system. Initial part deal with present methods of regional energy planning process and review used terms in this field. Next step is system analysis of particular problems of regional energy planning process. Main part bring design and selection of suitable criteria and indicators for evaluation. Results:!Využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 6

system analysis of regional energy planning process and formulation of tasks which is being solved, analysis of multicriterial determination process and its application, criteria catalogue, summary of results and methodology of solution, especially for two determining problems of regional energy planning process: Analysis of a potential and proportional representation of renewable energy sources and Securing of regional energy needs, selection of variation made by the method of complex evaluation of alternatives, description of designed expert system and its application. 1.3. ABSTRACTION L étude est d une part la suite de l étude de doctorat «Les conditions réelles de l utilisation des sources d énergie renouvelables en République Tchèque et leur application pratique» et d autre part la suite de l étude «Les méthodes de l appréciation de la convenance et de l exploitabilité des sources d énergie renouvelables» qui traitent la méthodologie de l estimation des potentiels de toutes les sources d énergie renouvelables. L étude «Les critères pour la planification de système des sources d énergie renouvelables» constituant la base de l étude traite l ensemble et le choix des critères convenables pour la décision de plusieurs critères. Le but de cette étude est l analyse de système sur la problématique du traitement de la conception d énergie territoriale et le projet sur la méthodologie de solution de ses quelques fonctions. Une partie de l étude constitue aussi le projet sur les critères convenables et sur les indicateurs pour l appréciation des possibilités de l utilisation des sources d énergie renouvelables et sur les économies d énergie pour les usages du traitement des conceptions d énergie territoriales, sur l application des méthodes de la décision de plusieurs critères à la base du choix des méthodes convenables pour l appréciation et sur la construction d un outil méthodique pour la décision le système de décision spécial. Le début de l étude traite la façon actuelle de la solution de la conception d énergie territoriale et apporte un aperçu sur les notions utilisées dans ce domaine. Puis elle traite l analyse de la solution de toutes les fonctions dans le traitement de la conception d énergie territoriale. Dans la partie principale elle parle de la proposition et du choix des critères et des indicateurs convenables de l appréciation des sources d énergie renouvelables. On peut formuler les résultats de l étude de la façon suivante: L analyse de système sur la problématique du traitement de la conception d énergie territoriale et la formulation des fonctions L analyse sur la façon de la décision de plusieurs critères et son application aux fonctions La construction du catalogue des critères Le résumé des résultats et la constitution de la méthodologie de la solution surtout de deux fonctions de la conception d énergie territoriale «L analyse de l accessibilité et l appréciation de l utilisation des sources d enérgie renouvelables» (le choix de la représentation convenable des sources d énergie renouvelables) et de la fonction «La garantie des besoins d énergie des circonférence territoriales» (le choix de la variante convenable de la conception d énergie territoriale) par la méthode de l appréciation d ensemble des alternatives. La déscription du système spécial constitué et la preséntation de son application.!využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 7

2. ÚVOD Přestože OEZ mohou v současné době konkurovat klasické energetice pouze velmi málo, mají díky řadě zvládnutých technologií své opodstatnění. Výše uvedenou skutečnost dokladují i následující tabulky, které poukazují na rostoucí důležitost OEZ v jednotlivých evropských zemích: Členský stát Stav v roce 1997 Navrhovaný stav v roce 2010 Navrhovaný stav v roce 2010 (%) (%) (TWh) Belgie 1,1 6,0 6,3 Dánsko 8,7 29,0 12,9 Finsko 24,7 35,0 33,7 Francie 15,0 21,0 112,9 Irsko 3,6 13,2 4,5 Itálie 16,6 25,0 89,6 Lucembursko 2,1 5,7 0,5 Německo 4,5 12,5 76,4 Nizozemí 3,5 12,0 15,9 Portugalsko 38,5 45,6 28,3 Rakousko 72,7 78,1 55,3 Řecko 8,6 20,1 14,5 Spojené království 1,7 10,0 50,0 Španělsko 19,9 29,4 76,6 Švédsko 9,1 60,0 97,5 EU 13,9 22,1 674,9 Tabulka 1: Podíl OEZ v elektřině v roce 1997 a navrhovaný stav v roce 2010 v zemích EU. [38] PJ Hydro- energetika (včetně velkých hydro-elektráren) Větrná energie Solární energie Geotermální energie Biomasa (včetně odpadů) Ostatní Celkem OZE Celková spotřeba PEZ Rakousko 128,53 127,03 255,56 1 117,88 22,86% Belgie 1,26 0,04 0,04 0,04 15,57 4,48 21,44 2 093,40 1,02% Dánsko 0,13 4,10 0,17 0,04 54,76 59,20 862,48 6,86% Finsko 42,41 205,07 247,48 1 214,17 20,38% Francie 285,62 0,59 5,40 409,51 701,12 9 830,61 7,13% Německo 66,61 5,15 1,51 0,38 183,17 256,82 14 176,50 1,81% Řecko 9,34 0,13 4,10 0,17 58,53 72,26 1 034,14 6,99% Irsko 3,31 0,08 6,78 10,17 456,36 2,23% Itálie 160,77 0,04 0,29 96,80 148,55 3,81 410,26 6 811,92 6,02% Lucembursko 0,42 1,72 2,14 138,16 1,55% Nizozemí 0,38 0,96 0,13 39,06 40,53 3 073,11 1,32% Portugalsko 38,35 0,04 0,59 1,55 99,14 139,67 841,55 16,60% Španělsko 100,82 0,63 1,00 0,29 162,28 265,02 4 283,10 6,19% Švédsko 212,77 0,25 274,82 487,85 2 085,03 23,40% Velká Británie 18,34 1,21 0,25 0,04 39,10 58,95 9 210,96 0,64% celkem EU 1 069,10 12,64 8,71 104,67 1 825,15 8,33 3 028,61 57 225,18 5,29% ČR 7,21 17,86 25,06 1 633,27 1,53% Maďarsko 0,59 31,78 32,37 1 050,89 3,08% Tabulka 2: Podíl obnovitelných zdrojů na tuzemské spotřebě primárních energetických zdrojů - 1995, PJ. Zdroj: EU DG XVII, IEA / OECD. [14] Podíl OZE!Využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 8

Předkládaná práce navazuje jednak na rigorózní práci Reálné podmínky využití obnovitelných zdrojů energie v České republice a jejich praktické aplikace a jednak na studii Metody hodnocení vhodnosti a výtěžnosti OEZ (viz Příloha 2, [4]), kterou jsem zpracoval pro EkoWATT v roce 2000 jako produkt České energetické agentury (ČEA). Oba projekty se zabývaly zpracováním jednotlivých metod hodnocení vhodnosti a výtěžnosti OEZ pro sestavování energetických bilancí pro účely územního energetického plánování, např. územních energetických konceptů (ÚEK). Cílem výše uvedených prací byla ucelená metodika hodnocení pro jednotlivé OEZ a pro různé stupně a potřeby využití, například pro tvorbu variant zásobování OEZ v rámci ÚEK. Výše uvedené studie otevřely řadu navazujících otázek, které úzce souvisí nejen se stanovením potenciálů jednotlivých OEZ, ale i se stanovením potenciálů DEZ a potenciálů energetických úspor. Podrobné zkoumání této problematiky ukazuje např. přímou souvislost stanovení potenciálu, zejména tzv. využitelného potenciálu, s poptávkou po energetických zdrojích a z toho plynoucí nutné zamyšlení nad vztahem mezi poptávkou a nabídkou energetických zdrojů. Dále se ukazuje, že problém nízkého využití OEZ netkví ani tak v technických či technologických omezeních, jako spíše v ekonomických, organizačních, legislativních a strategických. Světový trend směřuje jednoznačně k politice OEZ a k tvorbě systémových opatření (např. legislativních, daň z emisí CO 2 ). Povinnost zpracování ÚEK přináší komplexní pohled na plánování energetických zdrojů jehož hierarchické uspořádání nás nutí k zamyšlení nad tvorbou systémů posuzování naplnění stanovených cílů (je jedno zda u Státní energetické politiky nebo u konkrétního projektu). Následující návrh expertního systému přispívá k řešení těchto rozhodovacích procesů a k řešení otázky volby kritérií. Tato studie se zabývá využitím metody komplexního hodnocení alternativ jako metody vícekriteriálního rozhodování pro účely systémového plánování ÚEK. Základem je práce Kritéria pro systémové plánování obnovitelných energetických zdrojů, kterou jsem zpracoval jako produkt ČEA v rámci Státního programu na podporu úspor energie a využití obnovitelných zdrojů energie pro rok 2001 část A, a která se zabývá souborem a výběrem vhodných kritérií pro vícekriteriální rozhodování. [5] V úvodní pasáži práce přináší přehled používaných pojmů v této problematice a v problematice systémové analýzy a vícekriteriálního rozhodování. Kapitola 3 podává přehled současného stavu v problematice, současné legislativy EU i ČR a přehled současného způsobu řešení ÚEK pomocí počítačových modelů. V kapitole 4 jsou identifikovány cíle práce a zejména rozbor jednotlivých úloh při zpracování ÚEK a jejich formulace. Ve své hlavní části v kapitole 5 se zabývá metodickým postupem vlastního zpracování vícekriteriálního hodnocení variant (komplexního hodnocení alternativ), včetně metod stanovení vah a vlastních metod hodnocení. Důraz je kladen zejména na sestavení katalogu kritérií (viz kapitola 5.3.2, návrh a výběr vhodných kritérií a ukazatelů hodnocení OEZ) a na sestavení metodiky pro řešení dvou úloh řešení ÚEK, úlohy Analýza dostupnosti a hodnocení využitelnosti OEZ (volba vhodného zastoupení OEZ) a úlohy Zabezpečení energetických potřeb územních obvodů (výběr vhodné varianty ÚEK). Kapitola 6 s praktickou ukázkou řešení případové studie uceleným způsobem shrnuje výsledky práce. Poslední kapitola 7 poskytuje závěry a doporučení pro praxi zpracování ÚEK v našich legislativních podmínkách. Příloha 1 cituje dva hlavní legislativní dokumenty, které se týkají ÚEK, zákon 406/2000 Sb. a nařízení vlády 195/2001 Sb. Příloha 2 předkládá studii Metody hodnocení vhodnosti a výtěžnosti OEZ [4], která se věnuje výběru vhodných technologií a volbě lokalit pro využití OEZ, lze ji v rámci řešení systémových úloh použít ke tvorbě jednotlivých rozhodovacích variant.!využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 9

2.1. ZÁKLADNÍ POJMY A DEFINICE Na základě obecných definicí uvedených zejména v literatuře [4], [10], [33] byl sestaven následující seznam definicí upravených pro účely této studie. Systém, soustava Pojem systém si zasluhuje více pozornosti, protože jeho definice se autor od autora velmi liší a dělají řadě autorů značné problémy. Pokusíme se tedy shrnout několik z nich. Slovo systém pochází z řeckého sunistanai - být příčinou držení pohromadě. Systém je imaginární stroj, který byl vymyšlen, aby v obrazotvornosti spojil dohromady různé pohyby a účinky, které již ve skutečnosti fungují. Systémy nejsou danostmi přírody, nebo spíše nemůžeme vědět, zda jimi jsou. (Adam Smith: Pojednání o původu a podstatě bohatství národů.) Systém je vzájemně propojený soubor prvků, který plní nějakou funkci. Systém je více než pouhý souhrn jeho částí. (Donella a Dennis Meadowsovi: Překročení mezí. [31]) Systém je soubor prvků spjatých vzájemnými vazbami, oddělený od prostředí účelově definovanou hranicí a plnící určitou funkci. Vlastnosti systému přitom nejsou beze zbytku rozložitelné na jeho jednotlivé prvky. (Milan Caha: Systémy pro všední den. [6]) Jako nejvýstižnější se jeví poslední definice, která je z hlediska matematické logiky nejpropracovanější: Účelově definovaná množina prvků (jistých vlastností) a množina vazeb (určitých vlastností) mezi nimi, které spolu určují vlastnosti, chování a funkce systému jako celku. (Jiří Dudorkin: Systémové inženýrství a rozhodování. [10]) Expertní systém Expertní systém znamená soubor znalostí, údajů, vztahů, návazností, zkušeností a výsledků dlouhodobých pozorování v určité dané specializované oblasti zapsaný a zpracovaný ve formě, za základě které je možné získávat potřebné výsledky. Způsob zápisu lze rozdělit do následujících základních forem, které je třeba při tvorbě komplexních expertních systémů kombinovat: Matematický analytický model, který respektuje všechny fyzikální vlastnosti dějů. Logická forma, která používá výrokové funkce přiřazující objektům určité oblasti některou pravdivostní hodnotu. Slovní popis postupu s případným použitím souboru statistických výsledků z dlouhodobých měření a pozorování. Cíl systému Cíl systému znamená dosažení požadovaného, potenciálně dosažitelného budoucího stavu, struktury, chování, funkce nebo výstupu systému v daném časovém intervalu. Hierarchie cílů systému V případě, že systém sleduje více cílů, musí být tyto uspořádány do hierarchie cílů, která je určena prioritou jednotlivých cílů za současného dodržení časové a věcné kompatibility cílů. Strom cílů systému Graficky uspořádaná hierarchie cílů systému, která vyjadřuje jejich vzájemnou podřízenost, případně nadřízenost a jejich vzájemné vztahy. Komplexní hodnocení alternativ čili vícekriteriální (multikriteriální) hodnocení variant Komplexním hodnocením alternativ (variant, projektů, akcí, scénářů) se většinou rozumí rozhodovací proces charakterizovaný jedním racionálním rozhodovatelem a konečnou!využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 10

množinou variant, které jsou rozhodovatelem posuzovány podle více kritérií s cílem stanovit optimální variantu. Vektorovou (vícekriteriální) optimalizací Vektorovou (vícekriteriální) optimalizací se rozumí extremální úloha matematického programování s několika účelovými funkcemi, které mohou být lineární nebo nelineární. Data (údaje) Data (údaje) jsou vhodným způsobem vyjádřená (případně zakódovaná) zpráva, která je srozumitelná a přizpůsobená zpracování pro příjemce (osoba, stroj, počítač,...). Redundance informace Relativní nadbytečnost množství informace obsažené ve zprávě následkem zakódování více znaků, než je nezbytně nutné k přesnému a srozumitelnému vyjádření. Objekt rozhodování (varianty rozhodování) Objekt rozhodování je zpravidla oblast organizační jednotky, ve které byl stanoven cíl řešení a které rozhodování týká. S tímto pojmem úzce souvisí pojem varianta řešení (varianta rozhodování) představující možný způsob jednání rozhodovatele, který má vést ke splnění stanovených cílů. Subjekt rozhodování (rozhodovatel) Subjekt rozhodování (rozhodovatel) je subjekt, který rozhoduje, tedy volí variantu určenou k realizaci. Kritérium (ukazatel, parametr, indikátor, znak, charakteristika) Kritérium je každá sledovaná veličina v rámci vícekriteriálního hodnocení. Kritéria hodnocení představují hlediska zvolená rozhodovatelem na základě jeho hodnotové soustavy, která slouží k posouzení výhodnosti jednotlivých variant rozhodování z hlediska dosažení, resp. stupně plnění dílčích cílů řešeného rozhodovacího problému. Kritéria se zpravidla odvozují od stanovených cílů řešení, proto mezi nimi existuje velmi úzký vztah. Skupina kritérií (ukazatelů, parametrů, indikátorů, znaků, charakteristik) Skupina kritérií je sdružení ukazatelů na základě logických podobností, např. technická, ekonomická, ekologická,... Strom kritérií, hierarchický strom (ukazatelů, parametrů, indikátorů, znaků, charakteristik) Graficky uspořádaná hierarchie kritérií systému, která vyjadřuje logickou strukturu problému, je tvořen skupinami kritérií. Katalog kritérií (ukazatelů, parametrů, indikátorů, znaků, charakteristik) Katalog kritérií je soupis kritérií s různou úrovní poskytované informace. Váha (kritéria, ukazatele, parametru, indikátoru, znaku, charakteristiky, případně experta) Váha slouží k rozlišení relativní významnosti jednotlivých ukazatelů (kritérií) v rámci daného katalogu (co do počtu uzavřeného). Vyjadřuje hodnotu kvantitativního multiplikátoru. Určuje se standardními pracovními postupy. Matice interakcí (Cross-impact Matrix) Matice interakcí je formální křížový zápis, kde na jedné straně jsou vyznačeny cíle rozhodování a na druhé straně kritéria rozhodování. V průsečících lze určit potenciální existenci ovlivnění, případně jeho rozsah. Zvláštním případem je incidenční matice obsahující jednoduchou binární relaci nula - jedna. Stavy světa (scénáře, situace)!využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 11

Lze chápat jako budoucí vzájemně se vylučující situace, které mohou nastat po realizaci varianty rozhodování, a které ovlivňují důsledky této varianty vzhledem k některým kritériím hodnocení. Varianta (scénář) Varianta je zaměnitelné řešení, které zabezpečuje stejný účel splnění zadaného cíle (např. u stavby se liší podle způsobu, umístění a řešení stavby, postupu výstavby, u scénáře se liší postupem vývoje,...). Územní plánování Územní plánování je soustavná činnost, která komplexně řeší funkční využití území, stanoví zásady jeho organizace a věcně i časově koordinuje výstavbu a jiné činnosti ovlivňující rozvoj území. Obnovitelný energetický zdroj Obnovitelnými energetickými zdroji, ve smyslu energetického zákona č. 458/2000 Sb., jsou: vodní energie do výkonu zdroje 10 MW, sluneční energie, větrná energie, geotermální energie, biomasa, bioplyn. Obnovitelnými energetickými zdroji pro výrobu elektřiny, ve smyslu vyhlášky č. 214/2001 Sb., jsou: vodní energie do výkonu zdroje 10 MW e, sluneční energie, větrná energie, biomasa v zařízeních do 5 MW e, bioplyn, palivové články, geotermální energie. Obnovitelnými energetickými zdroji pro výrobu tepla, ve smyslu vyhlášky č. 214/2001 Sb., jsou: sluneční energie, geotermální energie, biomasa v zařízeních do 20 MW t, bioplyn, palivové články. Na rozdíl od fosilních a uranových paliv jsou obnovitelné zdroje "nevyčerpatelné", protože jejich životnost je srovnatelná s délkou života lidské civilizace. ZDROJ Radioaktivní rozpad uvnitř Země Pohyb kosmických těles Slunce, Měsíce a planet Záření kosmického prostoru VYUŽITELNÁ FORMA ENERGIE Geotermální energie Slapová energie (energie přílivu a odlivu) Sluneční záření Energie vodních toků Energie ledovců Větrná energie Energie mořských vln Sluneční teplo (atmosféra, hydrosféra, litosféra) Energie živé hmoty (biochemická energie) Tabulka 3: Základní členění obnovitelných zdrojů energie.!využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 12

základní obnovitelný energetický zdroj Rotační energie Země a gravitační energie Země, Měsíce a Slunce OBNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE Energie zemského jádra Přílivová energie E Geotermální energie E T Dopadající sluneční záření Přímé sluneční záření E T odvozené či přeměněné OZE, využitelné pro výrobu tepla či elektrické energie Energie větru Energie mořských vln Tepelná energie prostředí Energie biomasy Energie vodních toků E E T E T E možno využít pro výrobu E - elektrické energie, T - tepla Tabulka 4: Základní rozdělení v současnosti využívaných obnovitelných zdrojů energie. [14] 2.1.1. POTENCIÁLY OEZ Údaje o potenciálech jednotlivých obnovitelných zdrojů energie na určitém území slouží k celkové informaci o možnostech využití jejich energie. Ačkoliv je v energetice vytvořeno pevné názvosloví, v oblasti OEZ existují různé nesrovnalosti, zkreslení a paralelní definice. Následující text shrnuje různé přístupy a zároveň definuje pojmy použité ve studii. Teoretický potenciál Množství energie obnovitelného zdroje, které je určeno na základě fyzikálních vztahů, bez respektování vlivu omezujících okrajových podmínek. Např. u větrné energie bývá udáván odhad z části dopadající sluneční energie, která se spotřebuje na uvedení atmosférických hmot do pohybu. Technický potenciál (někdy je uváděn také jako teoretický potenciál) Reprezentuje množství energie, které je možno z obnovitelného zdroje získat technickými prostředky, které jsou k dispozici. Jedná se o teoretický potenciál omezený přítomností zdroje a technickými podmínkami jeho přeměny na využitelnou elektrickou nebo tepelnou energii. Stanovený technický potenciál nemá praktické využití, ale bývá mezistupněm pro stanovení dostupného potenciálu. Např. u větrné energie se jedná o lokality s vyšší průměrnou roční rychlostí než 5 m/s, která je pro většinu turbín prahová. Pozn.: Např. v případě využití energie Slunce se jako teoretický (v podstatě se však jedná o technický) energetický potenciál v literatuře [9] uvažuje plocha sídel, tedy zastavěná plocha ve statistických přehledech. Takto definovaný potenciál však samozřejmě není celý k dispozici pro využití slunečními kolektory. Pro instalace slunečních kolektorů jsou vhodné jenom některé střechy budov nebo jejich části, které jsou vhodně orientované směrem ke slunečním paprskům, tak aby nezbývala k využití pouze složka rozptýleného záření. Dostupný potenciál (technicky realizovatelný potenciál nebo dosažitelný potenciál) Je tou částí technického potenciálu, kterou je možno využít za předpokladu působení administrativních, environmentálních, legislativních, technických či dalších jiných omezení. Využitelný potenciál (realizovatelný potenciál) V celkovém kontextu se jedná spíše o doplňující definici. Jedná se o část dostupného potenciálu omezenou využitím přírodního zdroje pro jiné účely než energetické (např.!využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 13

omezení možnosti pěstování energetických plodin využitím zemědělské půdy pro potravinářské účely apod.). Ekonomický (reálně využitelný potenciál či komerční potenciál) Podmnožina využitelného potenciálu, kterou je možno využít ve stávající ekonomické situaci ve společnosti a při jejím předpokládaném vývoji ve stanoveném období. Za omezující podmínky se obvykle uvažují ekonomické, fiskální a legislativní podmínky, energetická politika státu, investiční a provozní náklady, dostupnost zařízení. Ekonomický potenciál se obvykle udává ve formě tzv. nákladových křivek, což je závislost velikosti využitelného potenciálu na ceně produkované energie. Současně využitý potenciál (současné využití) Současně využitý potenciál je výrobní kapacita stávajících instalovaných zařízení, která pracují pravidelně v průběhu roku a jsou komerčně využívána. Nejedná se o zařízení odstavená nebo demontovaná. Výše uvedené definice nejsou příliš jednoznačné jsou však určeny pro obecnou představu a podle jednotlivých autorů a druhů OEZ se pochopitelně liší. Odchylky a specifika jsou diskutovány jednotlivě u každého druhu OEZ. Z výše uvedených důvodů lze doporučit zavedení definice před každým odhadem, podle které je odhad prováděn. 2.1.2. VÝKONY OEZ Podobným způsobem jako potenciály, které udávají množství energie, jsou definovány výkony. Instalovaný výkon P i Výkon produkovaný při definovaných standardních a obvykle optimálních podmínkách. Jeho užitná hodnota je však dána možnostmi celoročního využití energetického zdroje. Průměrný celoroční výkon P cr [kw] Průměrný celoroční výkon lze vyjádřit jako výkon srovnatelného zařízení, které za dobu jednoho roku (8760 hodin) vyrobí stejné množství energie jako zařízení sledované. Platí, že: P cr = Ecr 8760 Rovnice 1: Průměrný celoroční výkon P cr [kw]. [ kw ] kde: E cr je množství energie vyrobené systémem za dobu jednoho roku Jedná se tudíž o část výkonu instalovaného. V případě OEZ je toto kolísání nejen záležitostí potřeby energie, ale i kolísání výkonu přírodního zdroje energie. Roční využití instalovaného výkonu tcr [h] t cr = E P Rovnice 2: Roční využití instalovaného výkonu t cr [h]. Koeficient ročního využití k r [-] cr i Poměr průměrného celoročního a instalovaného výkonu je významným parametrem používaným pro ekonomické hodnocení a pro hodnocení reálných možností energetických zdrojů. [h]!využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 14

P = P Rovnice 3: Koeficient ročního využití k r [-]. k r cr i Ecr = ( P 8760) Tato bezrozměrná veličina dosahuje nejvyšších hodnot pro jaderné elektrárny až 85 %, pro uhelné 50 70 %, obnovitelné zdroje energie obvykle 10-15 %. Disponibilita OEZ Obnovitelné zdroje energie jsou k dispozici trvale, ale nikoliv nepřetržitě, pro definici lze použít například průměrný celoroční výkon, roční využití instalovaného výkonu a koeficient ročního využití instalovaného výkonu, apod. i!využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 15

3. SOUČASNÝ STAV PROBLEMATIKY, CHARAKTERISTIKA SOUČASNÉHO STAVU 3.1. ANALÝZA LEGISLATIVY EU A ČR TÝKAJÍCÍ SE ÚEK Nová energetická legislativa se s ohledem na vstup ČR do EU snaží vybudovat ucelený systém energetického plánování v ČR. Pro ČR však z této skutečnosti vyplývají závazky státu v oblasti energetiky a ŽP. Metodicky správné hodnocení současného i potenciálního podílu OEZ má proto smysl hned z několika důvodů - jednak z důvodu souladu se státní energetickou politikou a státní politikou životního prostředí, které stanovují cílové podíly OEZ v roce 2010 a dále s ohledem na připravovaný vstup ČR do Evropské Unie. Například ve zprávě "Energie pro budoucnost: obnovitelné zdroje energie (Bílá kniha - Strategie Společenství a Akční Plán)", zkráceně tzv. Bílá kniha", která byla vydána Evropskou komisí v listopadu 1997, se doporučuje, aby se do roku 2010 zvýšil průměrný podíl obnovitelných zdrojů energie oproti roku 1995, kdy činil přibližně 6% na více než dvojnásobek. V roce 2010 měl tedy podle tohoto dokumentu průměrný podíl obnovitelných zdrojů na celkové spotřebě v Evropské Unii činit 12 %. Tento podíl obnovitelných zdrojů byl tehdy považován za ambiciózní, ale reálný cíl. Praktickým důsledkem však je skutečnost, že EU přijala v roce 2001 další zatím málo známou Směrnici evropského parlamentu a Rady O podpoře elektřiny z obnovitelných zdrojů energie na vnitřním trhu s elektřinou, která předpokládá dosažení 12% podílu OEZ na celkové domácí spotřebě energie a dosažení 22,1% podílu elektřiny vyráběné z OEZ na celkové spotřebě elektřiny (brutto) za EU jako celek do roku 2010. [8] V rámci akčního plánu, jehož cílem je iniciovat splnění tohoto cíle (Campaign for take-off) je rovněž věnována pozornost komunitám (velikosti od urbanistických celků až po celé regiony) ze 100% zásobovaných energií z místních OEZ, ačkoliv v ČR takových lokalit pravděpodobně nebude příliš mnoho. K Rámcové úmluvě OSN o změně klimatu byl v listopadu 1997 v Kjótu přijat Protokol, ve kterém se ČR přiřadila k zemím, jež sníží celkové emise skleníkových plynů o 8 % do období 2008-2012 v porovnání s úrovní roku 1990. Redukce se týká všech skleníkových plynů vyjádřených ve formě tzv. agregovaných bilancí emisí oxidu uhličitého. Česká republika svůj závazek plní, a to především díky poklesu průmyslové výroby v letech 1990 až 1997. V časovém horizontu 2013-2017 se proto očekává, že bude přijat nový závazek, požadující další snížení emisí skleníkových plynů. Splnění tohoto nového závazku nebude pravděpodobně možné bez aktivního přístupu v oblasti úspor energie a využívání obnovitelných zdrojů energie. Z výše uvedeného přehledu vyplývá, že ačkoliv má ČR v současné době relativně výhodnou pozici v oblasti emisí skleníkových plynů, je účelné, aby se problematikou OEZ dále zabývala. Kromě toho obchodování s emisemi skleníkových plynů je v poslední době velmi diskutovanou možností hledání nákladově efektivního řešení redukce emisí těchto plynů. Využití tohoto nástroje pouze v podmínkách České republiky je poněkud problematické z důvodu nedostatečné poptávky po snižování emisí, neboť ČR je v současné době pod úrovní emisí danou mezinárodními závazky. Přesto však ČR v souladu s Kjótským protokolem Rámcové úmluvy OSN o změně klimatu Ministerstvo životního prostředí dne 7. ledna 2002 schválilo Pravidla MŽP pro společně realizované projekty (Joint Implementation - JI) v České republice a tímto materiálem stanovilo rámec projektů JI.!Využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 16

3.2. ANALÝZA LEGISLATIVY ČR TÝKAJÍCÍ SE ÚEK Současná úroveň územního energetického plánování v ČR je postavena na následujících pilířích, které vycházejí ze státní energetické politiky a státní politiky životního prostředí: Územní plán je základním dokumentem místní samosprávy, který stanovuje zásady organizace území: Funkční využití, dopravní řešení, infrastrukturu. Jeho prováděním se zabývá zejména zákon č. 050/1976 Sb., o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon) a vyhláška č. 135/2001 Sb., o územně plánovacích podkladech a územně plánovací dokumentaci. Územní energetická koncepce (generel, dokument) respektuje územní plán, rozpracovává energetické záměry pro koordinaci spotřeby energetických médií tak, aby byl v souladu s komplexním rozvojem území a státní energetickou a ekologickou politikou. Viz 4 zákona č. 406/2000 Sb. o hospodaření energií a nařízení vlády č. 195/2001 Sb., kterým se stanoví podrobnosti obsahu územní energetické koncepce. Územní energetická koncepce vychází ze státní energetické koncepce, která vyjadřuje energetickou politiku státu a zpracovává se s výhledem dvaceti let. Územní energetická koncepce obsahuje cíle a principy řešení energetického hospodářství na úrovni kraje. Vytváří podmínky pro hospodárné nakládání s energií v souladu s potřebami hospodářského a společenského rozvoje včetně ochrany životního prostředí a šetrného nakládání s přírodními zdroji energie. Územní energetickou koncepci pořizuje kraj, hlavní město Praha a statutární města v přenesené působnosti. Energetický audit, podle zákona č. 406/2000 Sb. o hospodaření energií je energetický audit definován jako soubor činností, jejichž výsledkem jsou informace o způsobech a úrovni využívání energie v budovách a v energetickém hospodářství prověřovaných fyzických a právnických osob a návrh na opatření, která je třeba realizovat pro dosažení energetických úspor. Příslušnou vyhláškou 213/2001 Sb., kterou se upravují náležitosti energetického auditu, se potom energetický audit prakticky provádí. Na nejnižší úrovni plánování investic (v energetice) lze ideální postup shrnout do následujících bodů: podnikatelský záměr studie proveditelnosti výběr optimální varianty podnikatelský plán zajištění financování technická dokumentace realizace, která zahrnuje financování projektu, organizační a majetkové uspořádání a zadávání veřejných zakázek K podrobnější přípravě projektů proto slouží zejména následující základní materiály: Studie proveditelnosti, která analyzuje a vyhodnocuje různé varianty řešení a zaměřuje se zejména na hodnocení ekonomické efektivnosti, slouží jako podklad pro výběr nejvhodnější varianty. Studie proveditelnosti optimalizuje technické, finanční, organizační a majetkové řešení a následné provozování projektu. Podnikatelský plán, který na základě výběru optimální varianty definuje postup, podmínky a prostředky pro dosažení cíle podnikatele, slouží jako nástroj na získání finančních prostředků. Energetický audit, definovaný naší legislativou jako analýza energetického hospodaření pro posouzení energetických úspor ve sledovaném systému, se však tomuto pojetí poněkud vyhýbá. Z následující tabulky, která ukazuje na možné rozdíly mezi studií proveditelnosti a!využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 17

energetickým auditem vyplývá, že studii proveditelnosti nemůže energetický audit nahradit, logicky by spíše měly tvořit jeden celek: Postup při plánování investic Studie proveditelnosti Energetický audit podnikatelský záměr studie proveditelnosti identifikace problému identifikace problému výběr optimální varianty podnikatelský plán zajištění financování technická dokumentace realizace analýza trhu technická analýza a návrh variant ekonomická analýza finanční analýza analýza rizik a ostatních faktorů technická analýza a návrh variant ekonomická analýza analýza vlivu na ŽP Tabulka 5: Možné rozdíly mezi studií proveditelnosti a energetickým auditem. návrh optimální varianty Takových nesrovnalostí se v energetické legislativě v ČR objevuje více. Aby měla výše uvedená hierarchie plánování v energetice smysl a mohla splnit svůj účel je patrná nutnost jednotného systému posuzování ke kontrole naplnění stanovených cílů (např. Státní energetické politiky). Tato práce by měla položit jeho základy. Ve všech hierarchických úrovních plánování investic, ať už v energetice nebo v jiných oborech lidské činnosti, je vhodné posouzení zejména z následujících hledisek (pravidlo TESES): Technická - formulují základní požadavky na technickou uskutečnitelnost potřebnou k dosažení záměru. Ekonomická - formulují ekonomiku projektu z různých pohledů. Sociální - formulují společenské aspekty projektu včetně dodržování legislativy a způsobu využití. Ekologická - formulují vlivy projektu na ŽP. Strategická (politická) - formulují dlouhodobé důsledky projektu. 3.3. MATEMATICKÉ MODELY POUŽÍVANÉ PRO ÚEK Vlastní výpočetní řešení ÚEK se v současné době obvykle provádí pomocí matematických počítačových modelů, z nichž jsou v ČR nejznámější SESAM, MARKAL a GEMIS. Tyto modely se během posledních let v ČR také používaly pro řešení nejrůznějších úloh. Vzhledem k tomu, že mnohé z nich pracují pouze s ekonomickými kritérii, dochází k potlačení ostatních vlivů a například k tomu, že ekonomicky výhodnější opatření jsou aplikována v plném rozsahu do výsledné varianty, což neodpovídá realitě. Tato práce by měla výše uvedené nedostatky pomoci odstranit.!využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 18

3.3.1. CHARAKTERISTIKA MODELU SESAM [15] Model SESAM byl vyvinut týmem specialistů na Katedře rozvoje a plánování Aalborgské University v Dánsku pod vedením profesora Klause Illuma. V roce 1991-1993 byl tento model poprvé aplikován i v České republice na projektu Regionální energetické plánování v okresech Hradec Králové a Pardubice ve spolupráci několika českých a dánských firem a organizací (CityPlan, s.r.o., PlanEnergi S/I, EkoWATT, SEVEn, OVE). Vyvrcholením projektu bylo zřízení regionální kanceláře, která měla na starosti doplňování modelu a jeho praktickou aplikaci v energetickém hospodářství regionu po dobu následujících dvou let. Model SESAM vytváří obecnou metodu pro modelování a analýzu scénářů vývoje energetických systémů na národní, regionální a místní úrovni. Je sestaven jako systém počítačových programů, které umožňují technologickou, ekonomickou a ekologickou analýzu scénářů rozvoje energetických systémů v procesu jejich přeměny. Členění modelu je stromové, národní systém je členěn na regionální systémy, které jsou rozděleny na lokální systémy. Každý výše uvedený podsystém je geograficky ohraničen (město, obec, část města, urban, zemědělská oblast,...). Každý lokální systém má tři části podsystémy: systém koncového uživatele, systém výroby a přenosu energie a systém energetických zdrojů. Ve scénáři vývoje se uvažuje o změnách v každé z těchto tří částí lokálního systému. Jedná se o dynamický simulační model, který je schopen průběžně a souběžně vyjádřit přeměny energie, ke kterým dochází v mnoha procesech v průběhu dodávky energií ke spotřebiteli. Výpočty výroby energie probíhají v měsíčních intervalech, zatímco výpočty kapacity energetických zdrojů (elektrárny, teplárny,...) jsou založeny na výpočtech toků energií v minutových intervalech. 3.3.2. CHARAKTERISTIKA MODELU MARKAL [14] Model MARKAL je technicko-ekonomický model energetického hospodářství, užívaný pro energetické studie v řadě zemí většiny kontinentů. Model byl vyvinut v rámci Projektu analýzy energetických technologických systémů (The Energy Technology Systems Analysis Programme - ETSAP) Mezinárodní energetické agentury IEA/OECD. Model využívá databáze, která se skládá především z technických a ekonomických dat, popisujících jednotlivé technologie, jejich efektivnost, náklady (investiční a provozní, fixní a variabilní), jejich životnost a dostupnost. V databázi jsou rovněž obsaženy ceny paliv specifikované jako exogenní vstupy do modelu. MARKAL je lineární optimalizační model pro modelování v časovém horizontu do 45 let v maximálně 9 časových intervalech (1-5 let). Jedná o tzv. technologický model energetického hospodářství, který provádí optimalizaci energetického hospodářství na základě kritéria minimálních celkových diskontovaných nákladů v rámci určeného časového horizontu. Jedná se o model řízený poptávkou, tzn. že velikost poptávky po energii (užitečné) vstupuje do modelu jako exogenní veličina, kterou model pokrývá jednotlivými energetickými zdroji při zadaných omezeních a s minimálními náklady. Model může být libovolně nakonfigurován tak, aby umožňoval optimalizaci energetického hospodářství (zásobování palivy a energií) jak na úrovni státu, tak i na úrovni libovolně definovaného regionu.!využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 19

ZDROJE PROCESY PŘEMĚNY KONEČNÁ SPOTŘEBA Dovoz Těžba Zásoby Rafinerie Úprava paliv Emise Výroba elektřiny a tepla Emise Zařízení konečného užití P O P T Á V K A Vývoz Obrázek 1: Základní struktura energetického systému v modelu MARKAL. Cílem modelu je nalezení rovnováhy mezi poptávkou a nabídkou na trhu s palivy a energií při vynaložení minima celkových nákladů za celé období z hlediska ekonomiky jako celku a při respektování omezení kladených na fungování trhu (omezení ekologická, finanční, energetická, atd.). Model je ve své základní verzi řízen zadanou poptávkou po užitečné energii. Umožňuje tak provádět simulaci dopadů řady opatření státní ekonomické a energetické politiky na zásobování všemi formami energie: V podmínkách České republiky byl model MARKAL využit jako jeden z nástrojů v řadě projektů jak na úrovni celostátní, tak i na úrovni regionální. Jedná se zejména o následující projekty: 1994 program PHARE Energy, projekt A1 Komplexní studie energetického hospodářství, studie energetických cen a daní pro Českou a Slovenskou republiku 1995 První národní sdělení o plnění závazku vzhledem k rámcové úmluvě OSN o změně klimatu (Ministerstvo životního prostředí) 1997 Druhé národní sdělení o plnění závazku vzhledem k rámcové úmluvě OSN o změně klimatu (Ministerstvo životního prostředí) 1997 A National Strategy for Joint Implementation in the Czech Republic (World Bank) 1997 Energetický koncept okresu Kladno (MŽP, Státní fond životního prostředí) 1998 Posouzení Energetické politiky České republiky (Ministerstvo průmyslu a obchodu) Model pro Českou republiku je od roku 1994 trvale provozován a aktualizován firmou SRC International CS, Praha. Model MARKAL je zde zároveň uplatňován jako jeden z nástrojů i pro řešení dalších projektů nejen na území ČR, ale i v rámci zahraničních projektů, na kterých se firma podílí. 3.3.3. CHARAKTERISTIKA MODELU GEMIS [2] Program GEMIS byl původně vyvinut organizací Öko-Institut Darmstadt. Firma CITYPLAN, spol. s.r.o. zpracovala českou verzi modelu GEMIS, která je s českou databází zdarma přístupná prostřednictvím produktu podporovaného Českou energetickou agenturou. GEMIS je lineární výpočtový model, který je konstruován jako nástroj pro stanovení ekologických a ekonomických důsledků, které mohou vznikat v případě uskutečnění investičních záměrů, navrhovaných opatření i systémových změn v oblasti energetických a látkových přeměn.!využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 20

Modulovou strukturou programu je umožněno navrhovat a komplexně vytvářet libovolné procesní řetězce a ty posuzovat a porovnávat. Program GEMIS se skládá z následujících částí: Databází produktů a procesů, ve kterých jsou shromážděny údaje o materiálech, palivech, technologiích a procesech, včetně příslušných komentářů a údajů o původu a o věrohodnosti dat. Modulu scénářů, pomocí kterého lze seskupovat a porovnávat procesní řetězce technologií energetických a látkových přeměn od získání primární energie nebo materiálů (těžby) až po konečnou spotřebu. Modulu analýz, který propočítává energetické, hmotové a nákladové bilance uvažovaných scénářů. Modulu grafiky, který umožňuje přehledné grafické zobrazení a porovnání výsledků. Datový soubor české verze GEMIS je sice založen na původním německém modelu, ale byl doplněn o údaje charakterizující paliva, materiály a technologické postupy používané v energetice ČR. Pomocí uložených nebo vlastních dat sestaví uživatel požadovaný scénář analyzovaných procesů. Programem lze pak stanovit výstupní hodnoty, buď v tabulkovém nebo grafickém vyjádření. V souboru dat jsou rovněž obsaženy údaje potřebné pro nákladovou analýzu (investiční a provozní náklady). Pomocí nich lze zjistit nejen provozně-ekonomické (interní) náklady procesu, ale také náklady externí (vyčíslení dopadů na životní prostředí). Programem GEMIS lze stanovit též množství skleníkových plynů vznikajících v průběhu určitého procesu a komplexně posoudit prostřednictvím tzv. ekvivalentu CO 2 globální vliv procesu na podnebí Země.!Využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 21

Obrázek 2: Základní struktura funkčního schématu v modelu GEMIS.!Využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 22

4. CÍLE PRÁCE, IDENTIFIKACE PROBLÉMU 4.1. ÚZEMNÍ ENERGETICKÁ KONCEPCE Podle 4 zákona č. 406/2000 Sb. o hospodaření energií je územní energetická koncepce (ÚEK) definována následovně: 1. Územní energetická koncepce vychází ze státní energetické koncepce a obsahuje cíle a principy řešení energetického hospodářství na úrovni kraje. Vytváří podmínky pro hospodárné nakládání s energií v souladu s potřebami hospodářského a společenského rozvoje včetně ochrany životního prostředí a šetrného nakládání s přírodními zdroji energie. 2. Územní energetickou koncepci pořizuje kraj, hlavní město Praha a statutární města v přenesené působnosti. Územní energetická koncepce je závazným podkladem pro územní plánování. 3. Obec má právo pro svůj územní obvod nebo jeho část pořídit územní energetickou koncepci v souladu se státní energetickou koncepcí a pro její uskutečnění může vydat závazný právní předpis. 4. Územní energetická koncepce se zpracovává na období 20 let a v případě potřeby se doplňuje a upravuje. 5. Územní energetická koncepce obsahuje a) rozbor trendů vývoje poptávky po energii, b) rozbor možných zdrojů a způsobů nakládání s energií, c) hodnocení využitelnosti obnovitelných zdrojů energie, d) hodnocení ekonomicky využitelných úspor z hospodárnějšího využití energie, e) řešení energetického hospodářství území včetně zdůvodnění a posouzení vlivů na životní prostředí. 1 6. K účasti na vypracování územní energetické koncepce si kraj může vyžádat součinnost držitelů autorizace na podnikání v energetických odvětvích, 2 dodavatelů tuhých a kapalných paliv, kteří podnikají na území, pro které se územní energetická koncepce zpracovává, jakož i největších spotřebitelů energie. Ti jsou povinni, pokud jsou k tomu krajem vyzváni, pro vypracování územní energetické koncepce poskytnout v rozsahu a lhůtě stanovené ve výzvě bezúplatně podklady. 7. Vláda nařízením stanoví podrobnosti obsahu územní energetické koncepce podle odstavce 5. Úlohu tvorby a následného výběru vhodných variant pro účely řešení ÚEK lze definovat jako výběr optimálních zdrojů z portfolia jednotlivých energetických zdrojů, které jsou k dispozici v daném území pro uspokojení zjištěné poptávky. V prvním přiblížení lze rozdělit hledání řešení ÚEK do následujících dílčích postupných kroků: analýza a definice poptávky po zdrojích analýza a definice nabídky zdrojů návrh a vyhodnocení pokrytí poptávky nabídkou výběr optimální varianty 1 Zákon č. 244/1992 Sb., o posuzování vlivů na životní prostředí, ve znění zákona č. 132/2000 Sb. 2 Zákon č. 222/1994 Sb., o podmínkách podnikání a o výkonu státní správy v energetických odvětvích a o Státní energetické inspekci, ve znění zákona č. 83/1998 Sb.!Využití metod VHV pro systémové plánování OEZ.doc 23