Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Przegląd metod stosowanych w analizach efektywności energetycznej
Autorzy: Kinga Wesołowska, Sławomir Bielecki - Politechnika Warszawska, Wydział
Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, Instytut Techniki Cieplnej im. B. Stefanowskiego
(„Energetyka” – kwiecień 2018)
Zadaniem audytingu energetycznego jest pozyskanie wiedzy o profilu zużycia energii
przedsiębiorstwa, a równocześnie określenie sposobu jej oszczędności. Wymagania w
zakresie polityki klimatycznej oraz dotyczące ochrony środowiska stały się
nieodłącznymi elementami kształtującymi sektor produkcji przemysłowej i energetyki.
Rzadziej na celownik przepisów wdrażających politykę klimatyczną Unii Europejskiej (UE)
brane są przedsiębiorstwa branży handlowej i usługowej. Regulacje dotyczące audytu
energetycznego przedsiębiorstwa i audytu efektywności energetycznej zawarte w dyrektywie
2012/27/UE w sprawie efektywności energetycznej stanowią wyraźne odstępstwo od tej
zasady. Artykuł 8.4 wspomnianej Dyrektywy obliguje państwa członkowskie do
wprowadzenia przepisów zobowiązujących każde duże przedsiębiorstwo do wykonywania
regularnych audytów energetycznych. Krajowe przepisy mogą zwalniać z tego obowiązku
przedsiębiorców posiadających wdrożony system zarządzania energią lub środowiskiem,
który jest certyfikowany przez niezależny podmiot, zgodnie z właściwymi normami eu-
ropejskimi lub międzynarodowymi. Na zwolnienia mogą liczyć przedsiębiorstwa
uczestniczące w systemie EMAS (ang. Eco--Management and Audit Scheme) lub z
wdrożonym systemem zarządzania energią zgodnie z normą ISO 50 001 lub jeżeli w ramach
systemu EMAS przeprowadzono badanie profilu energetycznego ISO 14 001. System EMAS
to system Ekozarządzania i Audytu, wyróżniający podmioty doskonalące efekty swojej dzia-
łalności środowiskowej w sposób ciągły, wychodząc poza zakres minimalnej zgodności z
przepisami.
Unia Europejska zamierza do 2020 roku osiągnąć cel zakładający zwiększenie efektywności
energetycznej o 20 procent. Z tego względu Polska zobowiązała się do oszczędności energii
finalnej na poziomie 4,04 mln toe (ton oleju ekwiwalentnego, 1 Mtoe = 11 630 GWh) w
latach 2014-2020. Przygotowana ocena przewidywanych skutków wprowadzenia nowej
ustawy o efektywności energetycznej przez Ministerstwo Gospodarki szacuje, że obowiązek
sporządzenia audytu energetycznego może objąć ponad 2500 dużych przedsiębiorstw w
Polsce. Koszt sporządzenia audytu energetycznego może sięgać do kilkuset tysięcy złotych, a
niekiedy (w zależności od specyfiki przedsiębiorstwa) nawet przekraczać milion złotych [1].
Audyt efektywności energetycznej
Audyt efektywności energetycznej jest wymagany w przypadku, gdy przedsiębiorstwo jest
zainteresowane wydaniem świadectwa efektywności energetycznej oraz uzyskaniem wsparcia
finansowego na ten cel. Audyt uzasadnia wielkość oszczędności energetycznej
przewidywanej w wyniku realizacji tego przedsięwzięcia.
Jeśli przedsiębiorstwo posiada już świadectwo efektywności energetycznej i zrealizowało
przedsięwzięcie służące poprawie efektywności energetycznej, to również zobligowane jest
do sporządzenia audytu efektywności energetycznej w celu potwierdzenia, że deklarowana
oszczędność energii została osiągnięta.
Audyt efektywności energetycznej jest koniecznym dokumentem, który wraz z wnioskiem o
wydanie świadectwa efektywności energetycznej (tzw. białego certyfikatu) jest zgłaszany dc
Urzędu Regulacji Energetyki (URE). Jego zakres musi określać przedsięwzięcie służące
poprawie efektywności energetycznej i uzasadniać je pod względem efektów energetycznych,
ekologicznych i ekonomicznych. Audyt jest również podstawą dc pozyskania wsparcia
finansowego na realizację przedsięwzięć polegających na redukcji zużycia lub strat energii
[2].
Audyt energetyczny przedsiębiorstwa
Audyt energetyczny jest ustawowym obowiązkiem dużych przedsiębiorstw, dotyczy zużycia
energii w każdej postaci, ale nie jest związany z systemem białych certyfikatów.
Zgodnie z zapisami Ustawy o efektywności energetycznej z dnia 20 maja 2016 r., która
weszła w życie 1 października 2016 r., każde duże przedsiębiorstwo działające na terę nie
Polski ma obowiązek wykonywania okresowych audytów energetycznych. Pierwszy audyt
należało wykonać w terminie 12 miesięcy od wejścia w życie ustawy (czyli do 30 wrześnie
2017 r.). Przedsiębiorstwa są zobowiązane powiadomić Prezesa URE o przeprowadzonym
audycie energetycznym w terminie 30 dni oraz powtarzać audyt co 4 lata. Ustawa daje
alternatywne rozwiązania zwalniające przedsiębiorców z przeprowadzania obowiązkowych
audytów energetycznych:
1) wdrożenie Systemu Zarządzania Energią zgodnego z wymaganiami normy ISO 50 001 i
przeprowadzeniem audytu energetycznego w ramach tego systemu,
2) wdrożenie Systemu Ekozarządzania i Audytu (EMAS), europejskiego systemu zarządzania
środowiskowego i przeprowadzeniem audytu energetycznego w jego ramach.
Ustawa nie nakłada obowiązku realizacji przedsięwzięć służących poprawie efektywności
energetycznej. Celem audytu energetycznego przedsiębiorstwa jest ocena konsumpcji energii
oraz dostarczenie informacji o tych obszarach, w których możliwe jest zmniejszenie jej
zużycia lub obniżenie strat. Przedsiębiorca sam podejmuje decyzję czy będzie przeprowadzał
działania modernizacyjne wskazane w raporcie z audytu energetycznego. Przedsiębiorca jest
zobligowany do przechowywania danych z audytu przez 5 lat. Za niedopełnienie obowiązku
przeprowadzenia audytu energetycznego określono karę finansową, która może wynosić
nawet do 5% przychodu uzyskanego w poprzednim roku podatkowym przez przedsiębiorstwo
[3].
Efektem końcowym audytu jest raport, przedstawiający wyniki oraz zawierający propozycje
przedsięwzięć podjętych w celu obniżenia zużycia energii. Zaproponowane działania poparte
są analizą wskaźników finansowych. Zgodnie z art. 38 Ustawy do zawiadomienia Prezesa
URE o przeprowadzonym audycie energetycznym przedsiębiorstwa należy dołączyć jedynie
informacje o możliwych do uzyskania oszczędnościach energii. Według wzoru
zawiadomienia należy podać [2, 3]:
• średnioroczne oszczędności energii finalnej w tonach oleju ekwiwalentnego (toe),
• okres uzyskiwania oszczędności.
Poniżej przedstawiono charakterystykę najpopularniejszych metod stosowanych w analizach
efektywności energetycznej oraz określania możliwych oszczędności.
Metody stosowane w analizach efektywności energetycznej
Metodologia pinch
Zastosowanie metody pinch opiera się na minimalizowaniu zużycia energii w procesach przez
obliczenie wykonalnych termodynamicznie celów energetycznych i ich osiąganie przez
optymalizację systemów odzysku ciepła, metod dostaw energii oraz warunków działania
procesu.
Wszystkie procesy składają się z gorących i zimnych strumieni. Gorący strumień jest
określany jako wymagający chłodzenia, a zimny jako taki, który wymaga ogrzewania. Dla
każdego procesu można wytyczyć jedną krzywą na wykresie temperatura-entalpia, która
reprezentuje albo wszystkie gorące, albo wszystkie zimne strumienie procesu. Jedna krzywa
reprezentująca wszystkie strumienie gorące lub strumienie zimne jest nazywana odpowiednio
gorącą krzywą złożoną lub zimną krzywą złożoną. Rysunek 1 pokazuje wykreślone na tym
samym schemacie temperatury-entalpii gorącą i zimną krzywą złożoną. Schemat ten
informuje o całkowitych wymaganiach dotyczących ogrzewania i chłodzenia procesu.
Gorąca krzywa złożona może być wykorzystana do podgrzewania zimnej krzywej złożonej
przez wymianę ciepła pomiędzy procesami przez wymiennik. Krzywe częściowo pokrywają
się wzdłuż osi entalpii, w obszarach, w których się nie pokrywają wymagają zewnętrznego
grzania lub chłodzenia - górna część zimnej krzywej wymaga zewnętrznego źródła ciepła
(QH,min), a dolna część gorącej krzywej złożonej wymaga zewnętrznego chłodzenia (Qc,min).
Są one nazywane jako gorące i zimne cele mediów. Punkt, w którym krzywe znajdują się
najbliżej punktu styczności, określany jest jako pinch. Na pinch krzywe są rozdzielone przez
minimum temperatury podejścia Tmin. Dla tej wartości Tmin, pokrywające się regiony
pokazują maksymalną dopuszczalną wielkość wymiany ciepła przez wymiennik. Ponadto
QHmin i QCmin są minimalnymi wymaganiami mediów (czynnik grzewczy lub chłodniczy, np.
woda, para wodna, olej, glikol).
Po zidentyfikowaniu celów pinch i mediów procesu można zastosować trzy tzw. „złote
zasady" metodologii pinch [4]:
• ciepło nie może być przenoszone poprzez pinch,
• nie może być zewnętrznego chłodzenia powyżej pinch,
• nie może być zewnętrznego ogrzewania poniżej pinch.
Pierwsze aplikacje metodologii pinch miały miejsce w rafinacji ropy naftowej, produktach
petrochemicznych oraz zakładach chemicznych, gdzie wykazano oszczędności energii i
kapitału. Metodologia została również potwierdzona w szerokim zakresie procesów i branż, w
tym kogeneracji, farmaceutyki, celulozy i papieru, cementu, żywności, napojów i mleka (np.
kawy, piwa, lodów i produktów mleczarskich - tab. 1). Metodologię również stosowano w
różnego rodzaju procesach, w tym działania seryjnego, półciągłego i ciągłego, włączając
różne parametry pracy, takie jak różne surowce, sezonowe wahania popytu, wielorakie media
oraz ograniczenia jakości i ochrony środowiska.
Aby zastosować metodę pinch w procesach nieciągłych dane należy poddać ekstrakcji. Jeżeli
celem jest znalezienie oszczędności kosztowych (czyli oszczędności energii), niezbędne są
szczegółowe pomiary i czasy wszystkich strumieni procesów. Metodologia pinch może być
zastosowana dla wielu różnych branż stosujących procesy strumieniowe na różnych
poziomach temperatury. Jest stosowana przy projektowaniu nowych zakładów lub jednostek,
a także podczas planowania znaczących modernizacji lub szczegółowych badań zakładu,
takich jak analiza energii jednostek procesu, analiza zużycia mediów, w tym ciepła czy
analiza instalacji wodoru i wody. Metoda wykorzystywana w istniejących działaniach
powoduje pojawianie się regularnych korzyści z procesu, jak: poprawa elastyczności zakładu,
usuwanie „wąskich gardeł", zwiększenie wydajności i zredukowanie wpływu
zanieczyszczania [4].
Analiza entalpii i egzergii
Analiza energii (entalpii) oraz analiza egzergii to techniki oparte na określeniu przepływów
termicznych energii i egzergii badanego systemu oraz bilansu składników energii lub egzergii
połączonych przez te przepływy.
W celu wykonania tych analiz należy kierować się w szczególności wymienionymi poniżej
zasadami [4].
1. Granica analizowanego systemu (cały zakład lub jego część) musi być dokładnie określona.
2. Cały system musi zostać podzielony na części, połączony przepływami materii i energii.
3. Należy określić właściwości termodynamiczne przepływów: masa przepływu, ciśnienie,
temperatura, skład, moc na wale, przepływ ciepła itp. (pomiary dla rzeczywistych systemów,
symulacja dla budowanej instalacji).
4. Należy określić entalpię i egzergię przepływów (zgodnie z zasadami termodynamiki).
5. Należy wykorzystywać entalpię i egzergię do określenia innych parametrów, jak straty
energii w komponentach, nieodwracalność, wydajność.
Analizy energii i egzergii mogą być wykonywane równolegle i w tych samych jednostkach.
Analiza egzergii, mimo większej trudności w jej przygotowaniu, jest bardziej przydatna, po-
nieważ bezpośrednio wskazuje miejsca oszczędności energii, Analiza umożliwia ustalenie,
gdzie energia i egzergia są tracone oraz w jakich miejscach znajdują się punkty z
największym potencjałem do oszczędzania energii. Egzergia zależy od wszystkich
właściwości określających dany przepływ, więc można ją również wykorzystać do śledzenia,
gdzie i w jakiej ilości na terenie zakładu produkowane są zanieczyszczenia.
Istotna w wykorzystywaniu tych technik jest dostępność informacji na temat przepływów
systemu energetycznego. Pozyskuje się je za pomocą pomiarów w działających zakładach
oraz za pomocą symulacji na etapie projektowania. Z tego powodu dogłębność analizy jest
ograniczona. Techniki mają zastosowanie do każdego systemu termicznego. Główną ich
zaletą jest te że pozwalają na bezpośrednie porównywanie różnych zakładów. Ponadto,
analizy egzergii stanowią referencję (odwołanie bezwzględne) - idealny system to taki bez
nieodwracalności. Analiza może być też wykorzystana do oceny stanu działającego zakładu
na podstawie dostępnych pomiarów i porównania ich z wartościami projektu.
Termoekonomika
Technika analizy termoekonomicznej jest połączeniem pierwszej i drugiej zasady
termodynamiki z informacjami o prowadzonych kosztach na poziomie systemu. Techniki
pomagają zrozumieć cykl kształtowania się kosztów, minimalizować koszty produktu i
zaliczyć do kosztów więcej niż jeden produkt wyprodukowany w tym samym procesie.
Procesy wysoce nieodwracalne, jak spalanie, transfer ciepła, dławienie itp. mogą być
analizowane tylko przez analizy egzergii. Egzergia jest uniwersalną miarą zmiany i może
zostać uznana za przejście między termodynamiką i metodologią rachunku kosztów, bo
dotyczy intensywnych właściwości (ciśnienie, temper; tura, energia itp.), które można
zmierzyć. Analiza ekonomiczna umożliwia obliczenie kosztu paliwa, inwestycji, eksploatacji
i utrzymania instalacji. Termoekonomika szacuje koszty zużytych zasobów i koszty
nieodwracalności systemu w odniesieniu do całego procesu produkcji. Metodologia zwraca
uwagę na sposób, w jaki zasoby mogą być bardziej efektywnie wykorzystane. Koszty
finansowe określają ekonomiczny skutek nieefektywności i są stosowane do poprawy
opłacalności procesów produkcyjnych. Ocena kosztów strumieni przepływu i procesów w
zakładzie umożliwia zrozumienie procesu powstawania kosztów - od zasobów wsadowych do
produktów końcowych.
Korzyści obejmują głównie oszczędności energii, ale też redukcję zużycia surowców oraz
zmarnowanych materiałów. Analizy termoekonomiczne pomagają rozwiązać problemy
związane z kompleksowymi systemami energetycznymi, które nie mogły być rozwiązane za
pomocą konwencjonalnych analiz energetycznych.
Wśród innych zastosowań metody termoekonomicznej można wyróżnić [4]:
• racjonalne oszacowanie cen produktów zakładu (na podstawie kryteriów fizycznych);
• optymalizację zmiennych, w celu zminimalizowania ostatecznego kosztu produktu
(optymalizacja globalna i lokalna);
• wykrywanie nieefektywności oraz obliczanie ich skutków ekonomicznych w
działających zakładach (diagnoza termo-ekonomiczna działania zakładu);
• analizy w ramach audytów energetycznych.
Life Cycle Assessment (LCA)
Life Cycle Assessment (ocena cyklu życia) to proces oceny efektów, jaki dany wyrób
wywiera na środowisko podczas całego życia za sprawą zużycia zasobów i obciążeń dla
środowiska. Oceniać można zarówno wyrób jak i funkcję. LCA jest traktowane jako „analiza
od kołyski po grób". Do jej podstawowych elementów należą:
• identyfikacja i ocena ilościowa obciążeń środowiska (zużytych materiałów i energii
oraz emisji i odpadów wprowadzonych do środowiska),
• ocena potencjalnych wpływów tych obciążeń,
• szacowanie dostępnych opcji w celu zmniejszenia obciążeń.
LCA orientuje badanie wpływu systemu produktu na środowisko w obszarze zużycia
zasobów, jakości ekosystemu i zdrowia ludzkiego. To proces gromadzenia i oceny wejść,
wyjść oraz potencjalnych wpływów na środowisko.
Celem badań jest jednoznaczne określanie zamierzonego zastosowania, powodów realizacji
badań oraz odbiorcy, do którego kierowane są wyniki. Istnieją trzy poziomy szczegółowości
LCA: koncepcyjny, uproszczony i szczegółowy. Zakres badań definiowany jest przez system
wyrobów (procesy jednostkowe), jego granice i jednostkę funkcjonalną (najmniejsza
jednostka przyjęta do badań stanowiąca ilościowy efekt systemu produkcji LCA).
Głównym zadaniem jednostki funkcjonalnej jest uzyskanie odniesienia dla normalizowania
danych wejściowych i wyjściowych systemu, dlatego powinna być ona jasno zdefiniowana i
mierzalna. Najprostszymi jednostkami funkcjonalnymi są jednostki fizyczne, jak: metr, dżul,
kilogram, sekunda, kelwin itp. Mogą to być również pojedyncze urządzenia/maszyny czy
jedna z funkcji tego urządzenia lub powierzchnia do zagospodarowania, dla których ustala się
przepływ materiałów i energii. Pojedyncze jednostki mogą być łączone w złożone, np.
tonokilometr (transport), m2xrok, lumen x rok itd. Jednostka funkcjonalna musi być dobrana
w odpowiedni sposób do celu analizy. Przykładowo, dla systemu transportu:
• w ograniczonym zakresie można porównać system transportu na bazie określonego
dystansu, np. porównując efekt ekologiczny osobokilometrów w samochodzie i
osobokilometrów w pociągu;
• w poszerzonej definicji można porównać efekty ekologiczne dla dwu osób
podróżujących na tę samą odległość, używających samochodu i transportu
publicznego w ciągu miesiąca (w tym przypadku do analizy można włączyć
pociągi, autobusy, rowery);
• w bardzo szerokiej definicji można zastosować bieżącą miesięczną czynność
poruszania się dwóch osób - właściciela samochodu i osoby nieposiadającej
samochodu.
W wielu dokumentach UE znajdują się postulaty o konieczności stosowania metody jak LCA,
np. Dyrektywa dotycząca odpadów (Dyrektywa 2008/98/WE) [6]. W polityce ekologicznej
Unii Europejskiej postępowanie LCA stosuje się w promowaniu rozwoju rynku produktów i
procesów przyjaznych dla środowiska (Zintegrowana Polityka Produktowa- zamówienia
publiczne, znakowanie ekologiczne, system zarządzania środowiskowego, gospodarka
odpadami).
Celem Zintegrowanej Polityki Produktowej (ZPP) UE jest poprawa spójności działań na rzecz
bardziej ekologicznych produktów, łączących zmniejszone negatywne działanie na
środowisko z poprawą pełnienia swojej funkcji dla konsumenta poprzez zastosowanie
najbardziej odpowiednich narzędzi politycznych i zaangażowanie interesariuszy [7].
Znakowanie ekologiczne wiąże się z oznakowaniem produktów spełniających rygorystyczne
kryteria ekologiczne, które w sposób szczególny przyczyniają się do ochrony środowiska [8].
Celem wdrożenia systemu zarządzania środowiskowego określonego w normie ISO 14001
jest uzyskanie poprawy efektów działalności środowiskowej [9].
VSM Value Stream Mapping
Mapowanie strumienia wartości to technika lean manufacturing stosowana do analizy i
określenia przepływu przez proces produkcyjny materiałów oraz istotnych informacji dla
tworzenia wartości dodanej do produkcji lub usługi z perspektywy klienta. Celem podejścia
jest dostosowanie przedsiębiorstwa do rynkowych warunków zarządzania poprzez
uproszczenie procesów oraz przepływów, w celu uniknięcia marnotrawstwa [10].
W koncepcji lean manufacturing takie czynności, które nie przyczyniają się do zwiększenia
wartości wyrobu z punktu widzenia klienta, a mają swój udział w kosztach, są elementami
marnotrawstwa, a to oznacza wysokie koszty i długie czasy realizacji oraz długie czasy
dostawy. Eliminacja marnotrawstwa prowadzi do minimalizacji kosztów i w krótszym czasie
realizacji. Jedną z technik wspomagającą proces eliminacji marnotrawstwa jest mapowanie
strumienia wartości (Value Stream Mapping, VSM). Strumieniem wartości są wszystkie
elementy procesu konieczne do wytworzenia usług lub produktów podobnych pod względem
technologii realizacji.
Rysunek 4 przedstawia zapis czynności w trakcie „wędrówki" wyrobu przez proces
wytwarzania. Analiza procesów jako strumieni wartości może określić, które z nich są
dochodowe dla przedsiębiorstwa. Ułatwia to wskazanie obszarów nieopłacalnych, które
powinny ulec zmianom. Mapowanie strumienia wartości pomaga również rozpoznać procesy
krytyczne, których realizacja ma istotny wpływ na wynik działalności całego
przedsiębiorstwa. Metoda pozwala przedstawić stan obecny systemu wytwarzania i stany
przyszłe. VSM wspiera tworzenie efektywnych systemów produkcyjnych, co oznacza
podejmowanie działań o dużo większej skali i zakresu niż tylko doskonalenie pojedynczych
procesów. Przedsiębiorstwo może stosować tę metodę wdrażając usprawnienia mające na celu
eliminację marnotrawstwa oraz źródeł jego powstawania.
Mapowanie strumienia wartości może przynieść firmie ogromne korzyści, przykładowo:
• pomaga w zobrazowaniu strumienia wartości nie tylko na poziomie pojedynczego
procesu - pomaga zobaczyć przepływ, za pomocą którego można będzie szybko
reagować na zmieniające się potrzeby klientów;
• pomaga nie tylko w dostrzeganiu marnotrawstwa, ale także pomaga dostrzec jego
przyczynę;
• dostarcza odpowiedniego języka, wspólnego dla całej organizacji, do omawiania
wszelkich procesów (język graficzny).
• łączy w całość koncepcje i techniki lean management, zapobiega ich doraźnemu
stosowaniu i ustala właściwą kolejność ich wdrażania.
Technika mapowania strumienia wartości polega na graficznym opisywaniu, jak wygląda
przepływ wartości z perspektywy klienta w procesach wewnętrznych organizacji. Celem
całego przedsięwzięcia jest zaprojektowanie takiego łańcucha dostaw którego procesy
związane z danym klientem charakteryzują się ciągłym przepływem lub systemem ssącym
oraz możliwe jest dostarczanie klientowi dokładnie tego, czego potrzebuje, w odpowiedniej
ilości i w odpowiednim czasie. Metoda ta, dzięki graficznemu przedstawieniu danych,
pozwala szybko odnaleźć miejsca, których optymalizacja znacząco wpłynie na skrócenie
czasu procesu [12].
Metoda DEA
Metoda DEA (Data Envelopment Analysis) pozwala na badanie efektywności w
przekształceniu nakładów na efekty. Efektywność w tej metodzie zdefiniowana jest jako
stosunek ważonych efektów do sumy ważonych nakładów. Oparta jest na programowaniu
liniowym i służy do pomiaru relatywnej efektywności badanych obiektów w sytuacji, w której
przez istnienie wielu nakładów i wielu efektów pomiar efektywności jest utrudniony. Miarą
porównawczą w tej metodzie jest różnica efektywności, ponieważ mierzenie efektywności
polega na określeniu odległości pomiędzy danymi punktami a produktywnością graniczną
[13].
Metoda DEA ma wiele cech wspólnych z metodą znaną jako funkcja produkcji. Funkcja
produkcji to funkcja wielu zmiennych, obrazująca zależność pomiędzy wielkością produkcji a
nakładami czynników produkcji. W obu metodach analizowana jest zależność pomiędzy
efektami i nakładami oraz konstruowana jest krzywa zależności efektów i nakładów
(określana jako krzywa produkcji lub krzywa nakładów).
W przypadku funkcji produktu wymagana jest znajomość zależności funkcyjnych pomiędzy
nakładami i efektami. Metoda DEA nie wymaga natomiast wiedzy o takich zależnościach.
W metodzie DEA krzywa efektywności jest definiowana na podstawie danych empirycznych
każdego obiektu (a nie jak w przypadku funkcji produkcji na podstawie estymacji parame-
trów). Obliczona efektywność jest efektywnością względną (mierzoną względem innych
obiektów). Dodatkowo w metodzie tej liczba badanych obiektów nie musi być duża w celu
uzyskania wiarygodnych wyników. Stosując empiryczne wielkości nakładów i efektów
poszukuje się dla danego obiektu (zwanego zwykle jednostką decyzyjną i oznaczanego
skrótem DMU - Decision Making Unit, tj. np. przedsiębiorstwa, instytucji publicznej, szkoły,
biblioteki, szpitala) wag maksymalizujących efektywność. W rezultacie chodzi o wyznaczenie
efektywności konkretnych obiektów względem całej ich grupy.
Ilustracją graficzną metody DEA jest częściowo liniowa funkcja łącząca najbardziej
efektywne jednostki decyzyjne. Jednostki, które znajdą się na krzywej uznaje się za
efektywne, a ich efektywność, oznaczana , równa się jeden ( = 1). Jednostki decyzyjne
leżące poniżej krzywej efektywności są nieefektywne, ich efektywność wynosi 1 - . Dla
jednostek nieefektywnych wskaźnik efektywności jest mniejszy od 1, co pozwala na po-
równywanie tych jednostek (porównanie takie nie jest możliwe w przypadku jednostek
efektywnych = 1) [13].
Poniższy przykład zastosowania metody DEA oparty jest na pięciu jednostkach decyzyjnych
(tzn. organizacjach jak np. uczelnie wyższe, szpitale, banki). Przyjęto w nim, że badaniu
podlega jeden nakład i jeden efekt generowany przez poszczególne jednostki [13]. Dane oraz
kroki procedury wyznaczania wskaźnika efektywności względnej zestawiono w tabeli 2.
Pierwsze trzy kolumny tabeli 2 to wyszczególnienie danych. W czwartej kolumnie
zaprezentowano sposób obliczenia wskaźnika efektywności oraz wynik obliczeń. Ostatnia
kolumna to wielkość wskaźnika efektywności względnej. Wskaźnik efektywności względnej
został obliczony jako iloraz efektywności danej jednostki decyzyjnej i największej
efektywności uzyskanej przez badane organizacje, czyli wartości wskaźnika efektywności tej
jednostki, która najefektywniej przekształca nakłady w efekty.
W ten sposób określono udział efektywności danej organizacji w efektywności najlepszej z
możliwych wśród badanych organizacji. Procentowa efektywność względna dla organizacji
efektywnej, czyli najlepszej w badanej grupie (tzw. benchmark, wzorzec), wynosi
odpowiednio 100% lub po prostu równa się jeden. Jednostki decyzyjne, dla których wskaźnik
efektywności względnej jest mniejszy od jeden (mniejszy niż 100%) są nieefektywne [13].
Rysunek 5 prezentuje ilustrację graficzną tego przykładu. Jednostka efektywna w badanej
grupie (tutaj A) wyznacza granicę efektywności. Na rysunku 5 to punkt, przez który prze-
chodzi granica efektywności. Wielkość wskaźnika efektywności jednostki A stała się
podstawą do obliczania wskaźników efektywności względnej wszystkich badanych
organizacji. Dla jednostek nieefektywnych to granica odniesienia, względem której mogą one
poszukiwać kierunków zmian dotyczących poziomu nakładów lub efektów. Celem jest
dokonanie takich zmian, by w rezultacie stać się jednostką efektywną (znaleźć się na granicy
efektywności). Granica efektywności w analizowanym przykładzie składa się z takich
punktów, dla których iloraz efektu do nakładu jest stały i równa się 10. Prezentowany
przykład obrazuje podejście do efektywności stosowane w metodzie DEA. W rzeczywistości
sytuacja zaprezentowana na przykładzie występuje niezwykle rzadko lub wcale. Częściej
natomiast ma miejsce sytuacja, w której pojawia się zarówno wiele nakładów jak i efektów.
Sposób postępowania jest taki sam, jak w przykładzie, z tym, że mnogość danych komplikuje
graficzne ujęcie wyników (dlatego w przykładzie liczba nakładów i efektów została
ograniczona) [13].
Zainteresowanie metodą znajduje odzwierciedlenie zarówno w literaturze jak i w aplikacjach
praktycznych. Widoczna jest rosnąca różnorodność aplikacji praktycznych tej metody w celu
oceny działalności podmiotów gospodarczych reprezentujących trzy główne sektory
działalności człowieka (tj. sektor publiczny, prywatny, non-profit). Zastosowania metody
dotyczą oceny efektywności funkcjonowania takich organizacji, jak uniwersytety, miasta,
szpitale, sądy, organizacje biznesowe, non-profit, biblioteki. Metoda ze względu na
uniwersalność i relatywnie niewielką liczbę założeń jest dla wielu organizacji i badaczy
skuteczną alternatywą pomiaru oraz analizy efektywności organizacji (szczególnie w
sytuacjach, w których nie można zastosować metod statystycznych czy ekonometrycznych).
Stanowi również coraz częściej podstawę badań naukowych prowadzonych przez naukowców
różnych krajów [13].
Podsumowanie
Istnieje wiele metod stosowanych do oceny efektywności energetycznej. Przy wyborze
odpowiedniej należy kierować się nie tylko zamierzonym do osiągnięcia efektem, ale również
ilością oraz jakością dostępnych danych podlegających analizie. Niektóre z metod, jak pinch,
analiza entalpii i egzergii oraz termoekonomika wymagają szczególnego zakresu danych.
Dedykowane przez to są branży energetycznej i przemysłowej, gdzie stale monitorowany
proces produkcji jest wystarczająco opomiarowany. Tymczasem, metody LCA, VSM i DEA
są bardziej ogólne i uniwersalne i można je zastosować zarówno do branży
handlowo-usługowej, jak i branż specjalistycznych. Często te techniki wykorzystywane są do
projekcji działania planowanej inwestycji czy planowanej modernizacji. Dodatkowo niektóre
z technik oprócz oceny aspektów środowiskowych związanych z systemem wyrobów lub
usług określają również sposób zmniejszenia zagrożenia środowiska naturalnego. Przede
wszystkim wszystkie metody mają jedną wspólną cechę, gdyż prowadzą do zmniejszenia
marnotrawstwa, a tym samym sprzyjają efektywniejszemu wykorzystaniu surowców natural-
nych. Mimo że, iż Ustawa o efektywności energetycznej nie nakłada obowiązku wykonania
zaleceń zawartych w analizach efektywności energetycznej to przedsiębiorstwa, w których są
przeprowadzane tego typu analizy powinny decydować się na ich realizację w celu
zmniejszenia potencjalnych strat oraz pozyskania większych oszczędności.
Artykuł współfinansowany ze środków Programu Ramowego Unii Europejskiej HORYZONT
2020 w ramach realizacji Projektu INNOPA-THS: lnnovation pathways, strategies and
policies for the Low-Carbon Transition in Europe, Contract no. 730403
PIŚMIENNICTWO
[1] Lecz Ł.., Audyt energetyczny - którzy przedsiębiorcy muszą przeprowadzić, portal
www.rp.pl, luty 2016.
http://www.rp.pl/Firma/302129968-Audyt-energetyczny—ktorzy-przedsiebiorcy-musza-prze
prowadzic.html
[2] Głuszek A., Audyt energetyczny a audyt efektywności energetycznej - doświadczenia UDT,
portal www.cire.pl, listopad 2017.
http://www.cire.pl/item,154635,13,1,4,0,315691.0,audyt-ener-getyczny-a-audyt-efektywnosci
-energetycznej---doswiadcze-nia-udt.html#komentarz
[3] Ustawa z dnia 20 maja 2016 r. o efektywności energetycznej. DzU z 2016 poz. 831.
[4] Komisja Europejska, Dokument referencyjny na temat Najlepszych Dostępnych Technik w
zakresie Efektywności Energetycznej, luty 2009. https://ippc.mos.gov.pl/ippc/custom/ENE_
Adopted_12.pdf
[5] Wach A.K., Metoda oceny cyklu życia (LCA) jako podstawa komputerowo wspomaganej
oceny wyrobu. Przemysłowy Instytut Elektroniki, Warszawa 2002.
[6] Kulczycka J., Ocena cyklu życia LCA - metodyka i zastosowanie, IGSMiE PAN, Kraków
2007. https://min-pan.krakow.pl/pbs/ lca/3.pdf
[7] http://ec.europa.eu/environment/ipp/index_en.htm
[8] https://europa.eu/youreurope/business/environment/eco-label/ index_pl.htm
[9] https://iso14001.wroc.pl/czym-jest-iso-14001/
[10] Jóźwiakowki P., Lean Management - metoda racjonalnego zarządzania produkcją.
„Zeszyty Naukowe DWSPiT", Studia z Nauk Technicznych 2015 (4), s. 33-46.
[11] Liker J., The Toyota Way: 14 Management Principles from the World's Greatest
Manufacturer
[12] Fundacja Govemica, Mapowanie strumienia wartości, portal www.governica.com.
https://www.governica.com/Mapowanie_ strumienia_wartości
[13] Czyż-Gwiazda E., Koncepcje pomiaru efektywności funkcjonowania organizacji -
zastosowanie metody DEA w ocenie efektywności organizacji, Zarządzanie i Finanse, Journal
of Management and Finance, Vol. 11, No. 1, Part 1, marzec 2013.