Projekty

Řízení energetických sítí a související rizika a nejistoty

SP2014/177

Cílem řešení tohoto projektu je řešení několika dílčích zaměření - modulů, jejichž společným jmenovatelem je problematika řešení řízení větších energetických zařízení a/nebo celků v souvislosti s jejich zařazením do větších sítí a s tím spojená problematika vyjadřování nejistot souvisejících rizik. Na každém modulu bude pracovat samostatná skupina studentů, v plánu jsou však společná pracovní setkání, výměna informací a spolupráce. Třetí modul je rozsahem výrazně širší než předchozí dva, čemuž bude také odpovídat větší velikost řešitelského týmu. Projekt se skládá z těchto modulů: 1. Problematika automatického vyhodnocování bilancí pro výpočet množství elektřiny z vysokoúčinné kombinované výroby elektřiny a tepla 2. Srovnání způsobů vyjadřování nejistot při analýzách rizik s ohledem na vyjadřování rizika v rámci palivoenergetických komplexů 3. Vývoj metodiky hodnocení energetické náročnosti souboru vybraných objektů včetně vlivu parametrů vnějšího i vnitřního prostředí MODUL: Problematika automatického vyhodnocování bilancí pro výpočet množství elektřiny z vysokoúčinné kombinované výroby elektřiny a tepla Snahou Evropské unie je zvýšit podíl vysokoúčinné kombinované výroby elektřiny a tepla (KVET), protože při tomto procesu dochází k vysoké úspoře primárního paliva a tím také k menšímu znečištění životního prostředí. Nevyprodukuje se tolik emisí škodlivých látek, jako jsou například oxidy síry, oxidy dusíku a prach, či skleníkový plyn oxid uhličitý. Proto je elektřina generovaná v kombinované výrobě elektřiny a tepla dotovaná státem. Na druhou stranu stát tyto technologie finančně motivuje v podobě příspěvků, které se snaží regulovat. Kombinovaná výroba elektřiny a tepla je transformace primární energie paliva na elektrickou energii a užitečné teplo ve společném současně probíhajícím procesu v jednom výrobním zařízení. Na toto zařízení musí Ministerstvo průmyslu a obchodu vydat osvědčení o původu elektřiny z KVET. Projekt je zaměřen na vývoj kompletní metodiky výpočtu kombinované výroby elektřiny a tepla dle vyhlášky 453/2012 Sb., která jako komplexní řešení neexistuje. Počínaje určením správných měřidel pro sběr fyzikálních veličin z energetických provozů, přes zpracování a ukládání dat, sestavování bilancí, vzorců a závislostí potřebných pro výpočet až po samotné vyhodnocování výsledků pro vykázání pro státní správu. První poznatky z praxe ukazují na současnou nejednoznačnost při pokusech o sestavení takové metodiky vzhledem k měnící se legislativě, úpravám technologií a provozním režimům. Bude proveden podrobný rozbor legislativních podmínek, analýza způsobu současného zaznamenávání dat, budou navrženy matematické postupy, vyvinuta metodika a výsledky budou aplikovány na reálný provoz. MODUL: Srovnání způsobů vyjadřování nejistot při analýzách rizik s ohledem na vyjadřování rizika v rámci palivoenergetických komplexů Analýza rizik, ať již vnímána na úrovni metodických postupů nebo jako každodenní intuitivní činnost, je nedílnou součástí lidského života. V každé oblasti a prakticky pro každé možné nebezpečí je důvodné tuto analýzu provádět za účelem ochrany základních hodnot, kterými jsou lidský život a zdraví. Se vzrůstajícím využíváním paliv stoupá i nebezpečí, a to v rámci celého jejich životního cyklu. Analýza akutních rizik umožňuje toto nebezpečí identifikovat a porovnávat tak, aby ta rizika, která ohrožují člověka v jakékoli části životního cyklu paliva, bylo možno hodnotit a následně řídit (snižovat, akceptovat, atd.). V rámci analýz rizik jsou v různé míře využívány různorodé metody, postupy a modely. Všechny tyto modely a postupy v sobě zahrnují nejistoty, která se vyskytují na několika úrovních. Především se jedná o problematiku odhadu pravděpodobnosti (frekvence) a to jak samotné havárie, tak jednotlivých scénářů. Ale také se jedná o nejistoty vztažené k použitým nástrojům, což jsou nejistoty vztažené k modelům, parametrům nebo předpokladům. Přestože je možné konstatovat, že k určitému následku dojde s danou pravděpodobností, tato pravděpodobnost je často vztažena právě pouze k iniciační (nebo vrcholové) události. Pravděpodobnost, popisující nejistoty dané použitím nástrojů a předpokladů jsou v některých postupech analýz zakomponovány jen částečně, někde vůbec. Stejně tak existuje velké množství nejistot, které jsou ve výsledcích analýzy kompletně ignorovány (např. nejistoty vztažené k modelům samotným). V praxi se pak projevuje takzvaný paradox nejistoty – o nejistotách v rámci analýzy rizika se ví, je uznána její existence, ale přesto je role expertů obecně a hodnotitelů rizik ve specifických případech často chápana v termínech poskytování jistoty. Aby byla analýza rizik dobře použitelná, je nutné nejen jednoznačně vyjádřit výsledek, ale také míru jistoty, kterou je možno tomuto výsledku připsat. Nejistoty lze pro snazší identifikaci také rozdělovat - nejzákladnějším rozdělením jsou aleatorní (stochastické) a epistemické (plynoucí z nedostatku vědomostí) nejistoty. Alternativním způsobem, ve vztahu k modelům, lze nejistoty rozdělit na nejistoty výsledku, nejistoty parametrů, nejistoty modelu, nejistoty předpokladů a nejistoty ohledně vlivů, o kterých nevíme. Riziko má velké množství obecných významů: pravděpodobnost nežádoucí události, pravděpodobnost úmrtí, maximální myslitelná ztráta a další. Představa o riziku obecně zahrnuje dva (nebo tři) základní prvky. Po identifikaci selhání nebo scénáře poškození (co se může stát) je základní otázkou s jakou pravděpodobností se to může stát a jaké to bude mít následky. Riziko může být vyjádřeno s pomocí rozdělení pravděpodobnosti potencionálních následků nebo pouze relevantními momenty takového rozdělení. Důvod kvantifikace rizika je provedení koherentního rizikově manažerského rozhodnutí za nejistoty a s omezenými zdroji. Tato rozhodnutí jsou v obecné rovině typu: - Je třeba uvažovat další opatření k omezení rizika (je systém dodatečně bezpečný)? - Jaké by měli být priority ohledně možností redukování rizika? V tomto procesu je analýza rizik pouze informačním nástrojem. Nevede k optimálnímu rozhodnutí bez posouzení hodnot zohledňující preference rozhodovatele. Část rizika, která zachází s nejistotou, je sama o sobě velmi problematická. Existují určité nejistoty, které je možné vyjádřit kvantitativně, některé jsou hodnotitelné pouze kvalitativně a některé nelze hodnotit téměř vůbec. Aktuální potřeba tyto nejistoty komunikovat je viditelná například na celosvětové úrovni skrze např. založení skupiny „Fundamentální problémy v analýzách rizik„ v rámci celosvětové Společnosti pro analýzu rizik (SRA) a je viditelná v přijetí nových přístupů k řízení rizik akceptovaných na evropské úrovni Radou pro mezinárodní governanci rizik (IRGC, 2005). Aktuální vědecké diskuze a publikované práce v oblasti hodnocení nejistot v rámci analýz rizika (např. van Asselt, 2009; van Asselt, 2008; Flage, 2009; Versluis, 2010) na tuto potřebu také poukazují. [1] FLAGE, Roger; AVEN, Terje. Expressing and communicating uncertainty in relation to quantitative risk analysis. Reliability & Risk Analysis: Theory & Application, 2009, 2.13: 9-18. [2] IRGC (International Risk Governance Council) White Paper on Risk Governance. Towards an Integrative Approach. Author: O. Renn with Annexes by P. Graham. International Risk Governance Council, Geneva. 2005. [3] Van Asselt, M., E. Vos, The precautionary principle and the uncertainty paradox, Journal of Risk Research 9 (2006) 313–336. [4] Van Asselt, M., E. Vos, Wrestling with uncertain risks: EU regulation of GMOS and the uncertainty paradox, Journal of Risk Research 11 (2008) 281–300. [5] NILSEN, Thomas; AVEN, Terje. Models and model uncertainty in the context of risk analysis. Reliability Engineering & System Safety, 2003, 79.3: 309-317. [6] VERSLUIS, Esther, et al. The EU Seveso regime in practice: From uncertainty blindness to uncertainty tolerance. Journal of hazardous materials, 2010, 184.1: 627-631. Cílem modulu je vytvořit prvotní přehled a srovnání možných přístupů k tomu, jak lze vyjadřovat nejistoty vztažené k rizikům, a to především v oblasti akutních rizik. Oblast práce je dále zúžena na rizika, která nesouvisejí s přímou záměrnou činností člověka (terorizmus, sabotáže), jelikož nejistota je v takových případech rozšířena i o dimenzi vědomé činnosti právě na základě výsledků analýzy a tvoří těžko zachytitelné zpětné vazby. Praktickou aplikací provedeného srovnání bude aplikace analyzovaných přístupů na analýzu rizik palivoenergetických komplexů, které často díky přítomnosti velkého množství nebezpečných látek (paliv) spadají pod gesci zákona č. 56/2006 Sb., o prevenci závažných havárií. V rámci této legislativy vzniká i u nich povinnost pracovávat dokument analýza a hodnocení rizik. V rámci práce jde tedy o vytvoření jasných doporučení, která mohou být prakticky využity při zpracování těchto dokumentů. MODUL: Vývoj metodiky hodnocení energetické náročnosti souboru vybraných objektů včetně vlivu parametrů vnějšího i vnitřního prostředí Řízením a následným periodickým vyhodnocováním energetických vstupů a výstupů u stavebních objektů, včetně k nim nezbytných technologií, lze dosáhnout a udržet celkové úspory energií i ve výši více než 20 %. Nezanedbatelné jsou i místní přínosy pro životní prostředí. Osvědčenou metodou energetického řízení je tzv. Monitoring & Targeting (M&T). Monitoring & Targeting je strukturovaný přístup k energetickému řízení. Je založen na systematickém sledování skutečné energetické spotřeby, analýze výsledků a následné realizaci nápravných opatření. Úspor energií je dosahováno především realizací bez a nízko-nákladových opatření, i když zároveň umožňuje nalézat a posuzovat úsporná opatření investičního charakteru. Zavedení a realizace Monitoringu & Targetingu vyžaduje relativně nízké investice s běžnou návratností do dvanácti měsíců. Pro tyto účely byl na VŠB-TU, VEC vyvinut speciální monitorovací software EnegoGuard, který umožňuje důsledně a pravidelně sledovat spotřebu nositelů energie (elektřina, plyn, teplo, stlačený vzduch...), surovin, meziproduktů, objem výroby apod. Monitoring představuje sběr dat a jejich vyhodnocování podle dané metodiky. Targeting představuje analýzu dosahovaných výsledků z hlediska cílové spotřeby energie. Cílem prací na tomto modulu bude vývoj a ověření metodiky pro správnou interpretaci a porovnávání energetické spotřeby v souboru objektů, přičemž budou přesně identifikovány faktory, které mají zásadní vliv na velikost spotřeby energií. Bude zpracován návrh postupů pro správný výběr měřících míst, budou provedeny bilanční výpočty z naměřených dat. Zpracovaná metodika bude validována na konkrétním analyzovaném subjektu.

2014

2014

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Ochodek Tadeáš doc. Dr. Ing.