|
|
Critical Transmission Sectors of Energy-Water-GHG Nexus
Wang, Xuechao ; Ditl,, Pavel (referee) ; Nizetic, Prof Sandro (referee) ; Dr hab. inż. Paweł Ocłoń, prof. PK (referee) ; Klemeš, Jiří (advisor)
Využití vody, spotřeba energie a emise skleníkových plynů (GHG) jsou rozhodujícími ukazateli a do značné míry souvisí s udržováním nebo dosahováním environmentální a sociální udržitelnosti. Tato práce prezentuje vyvinuté metodiky. Představuje také provedené případové studie, které prozkoumaly a identifikovaly Water-Energy-GHG Nexus (WEGN) z pohledu dodavatelského řetězce. Pro analýzu a návrh sítě WEGN jsou navrženy tři metodiky, které jsou založeny na nové aplikaci a integraci modelu vstup-výstup (IO), geografického informačního systému (GIS) a sítě dodavatelského řetězce (SCN), a zároveň řeší výzvy, které dříve neumožňovali praktické implementace. Použitelnost těchto metod je prokázána třemi komplexními případovými studiemi zaměřenými na odvětvovou environmentální účinnost, regionální environmentální účinnost a kritické přenosy WEGN. Mezi mé příspěvky v této oblasti patří: i. Nový nástroj pro hodnocení založený na IO pro identifikaci regionální environmentální účinnosti z hlediska WEGN, zejména pro regiony, které jsou úzce propojenyobchodem. ii. Pokročilá integrace metodik GIS a IO (GIS-IO) za účelem odhalení a mapování sítě WEGN, sledování kritických meziregionálních a sektorových toků WEGN, vyjasnění regionálních, odvětvových a celosvětových vzorců sítě WEGN a určení souvisejících výhod pro různé regiony. iii. Efektivní metoda hodnocení založená na IO a SCN pro kvantifikaci sektorových koeficientů WEGN. Navrhované metodiky, s podporou sady komplexních základních rovnic, transformují komplikované výzvy identifikace a analýzy sítě WEGN do snadno srozumitelného formátu, z čehož vznikají robustní řešení pro zlepšení posuzování environmentální udržitelnosti a zmírnění environmentálních tlaků. Například v jedné z případových studií ukazují výsledky nového přístupu GIS-IO zjevné rozdíly mezi různými zeměmi v rámci EU27, mezi různými sektory a také pokud srovnáme EU27 jako blok zemí, s ostatními státy světa. Analýza ukázala, že země EU27 přispěly o 1.4 Gt nižšími emisemi CO2, o 64.5 Gm3 menší spotřebou vody a 4.9 × 104 PJ nižší spotřebou energie ve srovnání se zbytkem světa, přičemž generovaly ekvivalentní ekonomickou produkci. To má dramatický dopad na globální prostředí. Největší úspěch v CWE mezi zeměmi EU27 měly Německo, Francie a Itálie. Práce doporučuje, aby EU27 poskytovala více technické podpory zemím, které těchto výsledků nedosahují, aby se zvýšila účinnost využívání zdrojů.
|
|
|
EXTENDED METHODOLOGY FOR WATER RESOURCES AND WATER-RELATED ENERGY ASSESSMENT ADDRESSING WATER QUALITY
JIA, Xuexiu ; Ditl,, Pavel (referee) ; Dr hab. inż. Paweł Ocłoń, prof. PK (referee) ; Dr. Aoife M. Foley (referee) ; Varbanov, Petar Sabev (advisor)
Problémy s vodou, zejména její nedostatek a znečištění, ovlivňují každodenní lidský život a hospodářský vývoj. Globální změny klimatu zvyšují pravděpodobnost a četnost extrémních událostí jako jsou sucho a záplavy. Rostoucí problémy s nepravidelnou dostupností a znečištěním vody vyžadují pokročilejší metodiky hodnocení vodních zdrojů, které povedou k efektivnímu využití a hospodaření s vodou. Tato práce se zabývá rozšířenými metodikami pro hodnocení vody z pohledu její kvality a kvantity a pro hodnocení spotřeby energie a produkce emisí souvisejících s vodou. Tři hlavní metodiky jsou navrženy na základě konceptu vodní stopy (Water Footprint) a pinch analýzy vody (Water Pinch Analysis) pro posouzení kvantitativních a kvalitativních hledisek využití a spotřeby vody. Použití těchto metod je rovněž demonstrováno pomocí numerických a empirických případových studií zaměřených na hodnocení a optimalizaci využití regionálních a průmyslových vodních zdrojůDále jsou diskutovány souvislosti mezi vodou a energií (Water-Energy Nexus) za účelem analýzy problémů týkající se vody z širší perspektivy. Z pohledu vody a vodních zdrojů je provedeno počáteční zhodnocení energetické náročnosti a produkce emisí skleníkových plynů v problematice odsolování mořské vody. Výsledky prezentované v této práci navazují na současné metodiky hodnocení vodních zdrojů. Stopa dostupnosti vody (Water Availability Footprint) byla navržena pro zohlednění dopadu degradace kvality vody ve stávajících postupech pro posuzování nedostatku vody, ve kterých nebyla dříve řešena. Druhým přínosem této práce je návrh konceptu kvantitativní-kvalitativní vodní stopy (Quantitative-Qualitative Water Footprint - QQWFP), ve kterém je definována vodní stopa z pohledu nákladů a následně je stanovena v souvislosti s celkovými náklady na spotřebu vody a odstraňování kontaminantů, které se do vody dostávají v průběhu jejího využití. Vodní stopa založená na nákladech poskytuje výsledky, které jsou intuitivnější jak pro management vodních zdrojů tak i pro veřejnost. Tento přístup umožňuje lépe kontrolovat a řídit průmyslové a regionální využívání a správu vody. Třetím přínosem této práce je rozšíření pinch analýzy nedostatku vody (Water Scarcity Pinch Analysis - WSPA), ve které je aplikována pinch analýzy vody na makroúrovni se zaměřením na regionální hodnocení a optimalizaci zdrojů a využívání vody. Všechny tři navržené metody jsou zaměřeny na stanovení dopadů využití vody z hlediska jejího množství a kvality, analýzy QQWFP a WSPA také pokrývají dopady vícečetných kontaminantů. Kromě hledání řešení se tato práce také pokouší naznačit potenciální směry pro budoucí výzkum v dané oblasti. Mezi významná potenciální témata k diskuzi patří 1) pokročilejší metoda kvantifikace vlivu více kontaminantů a 2) implementace a analýza ekonomické proveditelnosti přístupů WSPA a QQWFP s lokalizovanými daty s cílem nalézt přizpůsobené řešení pro optimální využití regionální a průmyslové vody.
|
|
|
Critical Transmission Sectors of Energy-Water-GHG Nexus
Wang, Xuechao ; Ditl,, Pavel (referee) ; Nizetic, Prof Sandro (referee) ; Dr hab. inż. Paweł Ocłoń, prof. PK (referee) ; Klemeš, Jiří (advisor)
Využití vody, spotřeba energie a emise skleníkových plynů (GHG) jsou rozhodujícími ukazateli a do značné míry souvisí s udržováním nebo dosahováním environmentální a sociální udržitelnosti. Tato práce prezentuje vyvinuté metodiky. Představuje také provedené případové studie, které prozkoumaly a identifikovaly Water-Energy-GHG Nexus (WEGN) z pohledu dodavatelského řetězce. Pro analýzu a návrh sítě WEGN jsou navrženy tři metodiky, které jsou založeny na nové aplikaci a integraci modelu vstup-výstup (IO), geografického informačního systému (GIS) a sítě dodavatelského řetězce (SCN), a zároveň řeší výzvy, které dříve neumožňovali praktické implementace. Použitelnost těchto metod je prokázána třemi komplexními případovými studiemi zaměřenými na odvětvovou environmentální účinnost, regionální environmentální účinnost a kritické přenosy WEGN. Mezi mé příspěvky v této oblasti patří: i. Nový nástroj pro hodnocení založený na IO pro identifikaci regionální environmentální účinnosti z hlediska WEGN, zejména pro regiony, které jsou úzce propojenyobchodem. ii. Pokročilá integrace metodik GIS a IO (GIS-IO) za účelem odhalení a mapování sítě WEGN, sledování kritických meziregionálních a sektorových toků WEGN, vyjasnění regionálních, odvětvových a celosvětových vzorců sítě WEGN a určení souvisejících výhod pro různé regiony. iii. Efektivní metoda hodnocení založená na IO a SCN pro kvantifikaci sektorových koeficientů WEGN. Navrhované metodiky, s podporou sady komplexních základních rovnic, transformují komplikované výzvy identifikace a analýzy sítě WEGN do snadno srozumitelného formátu, z čehož vznikají robustní řešení pro zlepšení posuzování environmentální udržitelnosti a zmírnění environmentálních tlaků. Například v jedné z případových studií ukazují výsledky nového přístupu GIS-IO zjevné rozdíly mezi různými zeměmi v rámci EU27, mezi různými sektory a také pokud srovnáme EU27 jako blok zemí, s ostatními státy světa. Analýza ukázala, že země EU27 přispěly o 1.4 Gt nižšími emisemi CO2, o 64.5 Gm3 menší spotřebou vody a 4.9 × 104 PJ nižší spotřebou energie ve srovnání se zbytkem světa, přičemž generovaly ekvivalentní ekonomickou produkci. To má dramatický dopad na globální prostředí. Největší úspěch v CWE mezi zeměmi EU27 měly Německo, Francie a Itálie. Práce doporučuje, aby EU27 poskytovala více technické podpory zemím, které těchto výsledků nedosahují, aby se zvýšila účinnost využívání zdrojů.
|
|
|
EXTENDED METHODOLOGY FOR WATER RESOURCES AND WATER-RELATED ENERGY ASSESSMENT ADDRESSING WATER QUALITY
JIA, Xuexiu ; Ditl,, Pavel (referee) ; Dr hab. inż. Paweł Ocłoń, prof. PK (referee) ; Dr. Aoife M. Foley (referee) ; Varbanov, Petar Sabev (advisor)
Problémy s vodou, zejména její nedostatek a znečištění, ovlivňují každodenní lidský život a hospodářský vývoj. Globální změny klimatu zvyšují pravděpodobnost a četnost extrémních událostí jako jsou sucho a záplavy. Rostoucí problémy s nepravidelnou dostupností a znečištěním vody vyžadují pokročilejší metodiky hodnocení vodních zdrojů, které povedou k efektivnímu využití a hospodaření s vodou. Tato práce se zabývá rozšířenými metodikami pro hodnocení vody z pohledu její kvality a kvantity a pro hodnocení spotřeby energie a produkce emisí souvisejících s vodou. Tři hlavní metodiky jsou navrženy na základě konceptu vodní stopy (Water Footprint) a pinch analýzy vody (Water Pinch Analysis) pro posouzení kvantitativních a kvalitativních hledisek využití a spotřeby vody. Použití těchto metod je rovněž demonstrováno pomocí numerických a empirických případových studií zaměřených na hodnocení a optimalizaci využití regionálních a průmyslových vodních zdrojůDále jsou diskutovány souvislosti mezi vodou a energií (Water-Energy Nexus) za účelem analýzy problémů týkající se vody z širší perspektivy. Z pohledu vody a vodních zdrojů je provedeno počáteční zhodnocení energetické náročnosti a produkce emisí skleníkových plynů v problematice odsolování mořské vody. Výsledky prezentované v této práci navazují na současné metodiky hodnocení vodních zdrojů. Stopa dostupnosti vody (Water Availability Footprint) byla navržena pro zohlednění dopadu degradace kvality vody ve stávajících postupech pro posuzování nedostatku vody, ve kterých nebyla dříve řešena. Druhým přínosem této práce je návrh konceptu kvantitativní-kvalitativní vodní stopy (Quantitative-Qualitative Water Footprint - QQWFP), ve kterém je definována vodní stopa z pohledu nákladů a následně je stanovena v souvislosti s celkovými náklady na spotřebu vody a odstraňování kontaminantů, které se do vody dostávají v průběhu jejího využití. Vodní stopa založená na nákladech poskytuje výsledky, které jsou intuitivnější jak pro management vodních zdrojů tak i pro veřejnost. Tento přístup umožňuje lépe kontrolovat a řídit průmyslové a regionální využívání a správu vody. Třetím přínosem této práce je rozšíření pinch analýzy nedostatku vody (Water Scarcity Pinch Analysis - WSPA), ve které je aplikována pinch analýzy vody na makroúrovni se zaměřením na regionální hodnocení a optimalizaci zdrojů a využívání vody. Všechny tři navržené metody jsou zaměřeny na stanovení dopadů využití vody z hlediska jejího množství a kvality, analýzy QQWFP a WSPA také pokrývají dopady vícečetných kontaminantů. Kromě hledání řešení se tato práce také pokouší naznačit potenciální směry pro budoucí výzkum v dané oblasti. Mezi významná potenciální témata k diskuzi patří 1) pokročilejší metoda kvantifikace vlivu více kontaminantů a 2) implementace a analýza ekonomické proveditelnosti přístupů WSPA a QQWFP s lokalizovanými daty s cílem nalézt přizpůsobené řešení pro optimální využití regionální a průmyslové vody.
|
guest ::
