ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ (ΕΜΠ) ιατηρήσιµη Ανάπτυξη και ιαχείριση Νερού σε Καθεστώς Αβεβαιότητας

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ (ΕΜΠ) ιατηρήσιµη Ανάπτυξη και ιαχείριση Νερού σε Καθεστώς Αβεβαιότητας"

Μάξιμος Μεσσηνέζης
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ (ΕΜΠ) Σχολή Πολιτικών Μηχανικών ΠΜΣ «Επιστήµη και Τεχνολογία των Υδατικών Πόρων» Γεώργιος Καρακατσάνης Υποψήφιος ιδάκτορας ιατηρήσιµη Ανάπτυξη και ιαχείριση Νερού σε Καθεστώς Αβεβαιότητας Εργασία για το µάθηµα: ιαχείριση Υδατικών Πόρων Κύριο αντικείµενο: Εκτίµηση και διαχείριση αβεβαιότητας µε τεχνικέςπροσοµοίωσης Αθήνα, Μάρτιος 2013

Διαστάσεις διατηρήσιμης διαχείρισης υδατικών πόρων Ποιότητα υδάτων:

θάνατοι ετησίως από κατανάλωση μολυσμένου νερού Παραγωγή ενέργειας:

αντιστοιχεί στο 45% με την παρούσα τεχνολογία Αγροτική παραγωγή:

αύξηση: Εκτιμώμενη αύξηση από τα ~7 δις στα ~9 δις μέχρι το 2050

Χρηματιστηριακές αγορές: Μεταβλητότητα τιμών καυσίμων εως και 100%

276 διεθνών λεκανών απορροής δεν υπάρχει καμμία συμφωνία διακρατικής

νερού από τα οικοσυστήματα υπολογίζεται στα US$ 7.

2 Διαστάσεις διατηρήσιμης διαχείρισης υδατικών πόρων Ποιότητα υδάτων: 3,5 εκ. θάνατοι ετησίως από κατανάλωση μολυσμένου νερού Παραγωγή ενέργειας: 15% της διεθνούς ηλεκτροπαραγωγής το 2007, με δυνατότητα να αντιστοιχεί στο 45% με την παρούσα τεχνολογία Αγροτική παραγωγή: Απαιτεί το 70 90% τηςσυνολικήςδιεθνούςχρήσηςγλυκούνερού Πληθυσμιακή αύξηση: Εκτιμώμενη αύξηση από τα ~7 δις στα ~9 δις μέχρι το 2050 Ανάκτηση: Το 80% του χρησιμοποιημένου νερού διεθνώς δεν ανακτάται Χρηματιστηριακές αγορές: Μεταβλητότητα τιμών καυσίμων εως και 100% τα τελευταία 5 έτη Γεωπολιτικές συγκρούσεις: Για το 60% των συνολικά 276 διεθνών λεκανών απορροής δεν υπάρχει καμμία συμφωνία διακρατικής συνεργασίας Επάρκεια για τα οικοσυστήματα: Η αξία του καθαρισμού του νερού από τα οικοσυστήματα υπολογίζεται στα US$ 7.236/ha/y (ως τεχνολογικό ανάλογο) Πλημμύρες: Αντιπροσωπεύουν το 90% του συνόλου των φυσικών καταστροφών Πηγή: United Nations World Water Development Report 4 (WWDR 4), 2012

3 Διατηρήσιμη Ανάπτυξη (Sustainable Development) Ορισμός Brundtland (1987): Είναι η ανάπτυξη, η οποία ικανοποιεί τις ανάγκες της παρούσας γενεάς δίχως να στερεί την δυνατότητα ικανοποίησης των αναγκών των μελλοντικών γενεών Ανάδειξη ζητημάτων: Διαγενεακή δικαιοσύνη: Κάθε γενεά θα πρέπει να διατηρεί διαχρονικά τις ίδιες ή καλύτερες παραγωγικές δυνατότητες (Δυναμική βελτιστοποίηση Pareto) Ενδογενεακή δικαιοσύνη: Δεν περιλαμβάνονται ζητήματα δίκαιης τρέχουσας κατανομής του πλούτου Εξαντλήσιμοι πόροι: Η κατανάλωσή τους από μια γενεά στερεί μη αντιστρεπτά κατανάλωση από την επόμενη. Ποιό είναι το πιο κατάλληλο αντιστάθμισμα; Ανάπτυξη (Development, ποιοτική αναβάθμιση) Μεγέθυνση (Growth, ποσοτική επέκταση) The World Lorenz Energy Curve 2007 (based on IEA data) 100 Actual Distribution Absolute Equality TPES Inequality per Region 2007 (based on IEA data) TPES/Population per Region 2007 TPES/Population World Average 90 5,00 4, ,50 % Cumulative World Population TPES (Mtoe)/Population 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 3,59 2,86 2,00 1,48 1,19 0,66 0, , % Cumulative TPES (Mtoe) ,00 OECD Former Soviet Union Middle East Non-OECD Europe China South America Africa Asia (rest) Πηγή: Karakatsanis (2010b)

διεργασιών) Γραμμικό μοντέλο παραγωγής Διατύπωση του προβλήματος Το ζήτημα της διατηρησιμότητας συνδέεται άμεσα με την παραγωγή Εντροπίας (Roegen 1971) Μακροσκοπικά η

ενός φυσικού πόρου είναι αντιστρόφως ανάλογη της εντροπίας ή της αβεβαιότητας της διαθεσιμότητάς του (Roegen 1986) Συνάρτηση στόχου: Ελαχιστοποίηση της αβεβαιότητας της

4 διεργασιών) Γραμμικό μοντέλο παραγωγής Διατύπωση του προβλήματος Το ζήτημα της διατηρησιμότητας συνδέεται άμεσα με την παραγωγή Εντροπίας (Roegen 1971) Μακροσκοπικά η Εντροπία εκδηλώνεται ως μη διαθεσιμότητα της ενέργειας για περαιτέρω παραγωγή έργου Μικροσκοπικά (στατιστικά) η Εντροπία εκδηλώνεται ως αβεβαιότητα Η οικονομική ωφέλεια ενός φυσικού πόρου είναι αντιστρόφως ανάλογη της εντροπίας ή της αβεβαιότητας της διαθεσιμότητάς του (Roegen 1986) Συνάρτηση στόχου: Ελαχιστοποίηση της αβεβαιότητας της διαθεσιμότητας του πόρου Μέθοδος: Ανακύκλωση (εφόσον δεν είναι δυνατός ο έλεγχος των φυσικών Κυκλικό μοντέλο παραγωγής Διαχρονικός μετασχηματισμός του μοντέλου παραγωγής

Ένα ιστορικόπαράδειγµα µηδιατηρησιµότητας: ΗθερµοδυναµικήκατάρρευσητηςΡώµης... 1. Οι περισότερες κτήσεις µέχρι το 44 π.χ. αφορούσαν έυφορεςπεριοχέςπουκάλυπταντοκόστοςτης συντήρησης του κράτους και του στρατού 3.

5 Ένα ιστορικόπαράδειγµα µηδιατηρησιµότητας: ΗθερµοδυναµικήκατάρρευσητηςΡώµης Οι περισότερες κτήσεις µέχρι το 44 π.χ. αφορούσαν έυφορεςπεριοχέςπουκάλυπταντοκόστοςτης συντήρησης του κράτους και του στρατού 3. Οι περισσότερες κτήσεις από το 44 π.χκαιµετά αφορούσαν σε άγονες περιοχές που ήταν καθαροί καταναλωτέςσε φυσικούς πόρους. Για τον Tainter (1989) ξεκίνησε µια περίοδος Αρνητικών Οριακών Αποδόσεων 4. Επιδρομές βαρβαρικών φύλλων από τον Βορρά προκάλεσαν φθορές στα υδρολογικά έργα που συντηρούσαν την αγροτική παραγωγή 2. Οι ανατολικές επαρχίες ήταν εξαιρετικά προβληµατικές στην διόικηση απαιτώντας µεγάλες εισροές σε σιτηρά για να συντηρούνται οι φρουρές

Περιοριστικοί παράγοντες αύξησης του συστήματος Έχει νόημα η προσπάθεια βελτίωσης της απόδοσης της χρήσης ενός πόρου; Το Παράδοξο του Jevons: Η αύξηση της απόδοσης της χρήσης του πόρου οδηγεί στην

( C / A )/( N / A )/( P / A ) = ( 41/ A )/( 7 / A )/( 1/ A ) C N P C N P Προσαρμογή στην οικονομία: ( X A )/( X / A )/.

6 Περιοριστικοί παράγοντες αύξησης του συστήματος Έχει νόημα η προσπάθεια βελτίωσης της απόδοσης της χρήσης ενός πόρου; Το Παράδοξο του Jevons: Η αύξηση της απόδοσης της χρήσης του πόρου οδηγεί στην καθαυτή αύξηση της χρήσης του πόρου (The Coal Question, 1865) Ο Νόμος του Ελαχίστου του von Liebig: Ηαύξηση ενός (αγρο)συστήματος εξαρτάται από τον πόρο που βρίσκεται στην μέγιστη σχετική σπανιότητα ( C / A )/( N / A )/( P / A ) = ( 41/ A )/( 7 / A )/( 1/ A ) C N P C N P Προσαρμογή στην οικονομία: ( X A )/( X / A )/.../( / ) 1 / X n A n Χ i = ζήτηση του πόρου i Α i = φυσική διαθεσιμότητα του πόρου i Πρακτικά τίθεται άνω όριο στο Παράδοξο του Jevons, αφού ακόμα και με απεριόριστη διαθεσιμότητα ορυκτών καυσίμων η συνεχής επέκταση θα περιοριστεί από άλλο συμπληρωματικό πόρο (π.χ. φυσικό χώρο)

7 Απαιτήσεις της οικονομίας σε υδατικούς πόρους Ηαγροτικήπαραγωγήαπορροφάτο70% των πόρων γλυκού νερού, ενώ στις αναπτυσσόμενες το ποσοστόαυτό φθάνει το 90%. Ενδεικτικά, οι παραγωγές: 1 kg μοσχαρίσιου κρέατος ~15,000 lt νερού 1 kg ρυζιού απαιτεί ~3,500 lt νερού 1 kg καλαμποκιού απαιτεί ~1400 lt νερού 1 kg σιταριού απαιτεί ~900 lt νερού 1 lt γάλακτος ~ 1000 lt νερού 1 κούπας καφέ ~140 lt νερού 1 βαρελιού πετρελαίου εκτιμάται πως θα απαιτεί μέχρι το ,5 βαρέλιανερού ανάημέρα Η εξοπλισμένη για άρδευση αγροτική γη αυξήθηκε από ha το 1970 σε ha το 2008 To 2010 επενδύθηκαν 10 δις $ σε αρδευτικά συστήματα την στιγμή που η διεθνής αγορά εμφιαλωμένου νερού φθάνει τα 59 δις $ Πηγή: WWDR 4, 2012

Αβεβαιότητα στην χρηµατιστηριακή αγορά ενέργειας Η κοινωνία θα πρέπει να μπορεί να παράγει την ενέργειά της με εναλλακτικό τρόπο για όσο διάστημα διατηρηθούν οι

αγοράς πετρελαίου σε κλειδωµένη ισοτιµία Ότανητιµήτης αγοράς ξεπερνά την µέγιστη αποδεκτή, η υδροηλεκτρική παραγωγή µπορεί να χρησιµοποιηθεί για υποκατάσταση

8 Αβεβαιότητα στην χρηµατιστηριακή αγορά ενέργειας Η κοινωνία θα πρέπει να μπορεί να παράγει την ενέργειά της με εναλλακτικό τρόπο για όσο διάστημα διατηρηθούν οι υψηλές τιμές Πηγή: ΕΙΑ(2010) Πηγή: International Energy Agency (2011) (Historical Data) Χρηµατιστηριακά παράγωγα ενέργειας: Αφορούν σε δέσµευση µελλοντικής αγοράς πετρελαίου σε κλειδωµένη ισοτιµία Ότανητιµήτης αγοράς ξεπερνά την µέγιστη αποδεκτή, η υδροηλεκτρική παραγωγή µπορεί να χρησιµοποιηθεί για υποκατάσταση καυσίµου, ώστε να εξοικονοµηθεί δαπάνη (Για πλήρως ανελαστική χρήση ενέργειας η ισοδυναµία της δαπάνης είναι για P 1 Q 1 = P 2 Q 2 µε P 1 <P 2, Q 2 >Q 1 ) Πηγή: ΕΙΑ(2010)

Χωρική διασπορά του πόρου και ενεργειακή αυτονοµία Πηγή: Statistical Review of World Energy 2007, BP Πηγή: UN World Water Development Report 3, 2009 Στην Αφρική,

Απαιτούνται ετησίως 22 δις $ προκειμένου να αποκτηθούν υποδομές ανάλογες με τον ανεπτυγμένο κόσμο εντός 10 ετών Πετρο νομίσματα και υδρο νομίσματα: Οι αγοραπωλησίες

9 Χωρική διασπορά του πόρου και ενεργειακή αυτονοµία Πηγή: Statistical Review of World Energy 2007, BP Πηγή: UN World Water Development Report 3, 2009 Στην Αφρική, μονάχα το 25% του πληθυσμού έχει πρόσβαση σε ηλεκτρισμό, ενώ μονάχα το 5% του συνολικού δυναμικού υδροηλεκτρικής παραγωγής έχει αξιοποιηθεί (WWDR 3, 2009). Απαιτούνται ετησίως 22 δις $ προκειμένου να αποκτηθούν υποδομές ανάλογες με τον ανεπτυγμένο κόσμο εντός 10 ετών Πετρο νομίσματα και υδρο νομίσματα: Οι αγοραπωλησίες πετρελαίου γίνονται σε δολάρια ΗΠΑ. Η αύξηση της υδροηλεκτρικής παραγωγής μπορεί να αμβλύνει την ανάγκη διακράτησης σε ξένο νόμισμα και να απελευθερώσει πόρους για επενδύσεις

ιαµάχες σε διεθνείς λεκάνες απορροής Πηγή Χαρτών:

php/water_conflict _and_cooperation/indicators

μεταξύ 1820 2007 (WWDR 4, 2012) 148 κράτη

βρίσκονται εξολοκλήρου εντός τους (WWDR 4, 2012) 2

10 ιαµάχες σε διεθνείς λεκάνες απορροής Πηγή Χαρτών: _and_cooperation/indicators Περίπου 450 συμφωνίες για διεθνή ύδατα υπογράφηκαν μεταξύ (WWDR 4, 2012) 148 κράτη βρίσκονται σε διεθνείς λεκάνες και 21 κράτη βρίσκονται εξολοκλήρου εντός τους (WWDR 4, 2012) 2 δις άνθρωποι εξαρτώνται από υπόγεια ύδατα που συμπεριλαμβάνουν 273 διεθνείς υδροφορείς (WWDR 4, 2012)

Γεωπολιτική αβεβαιότητα: Υδρογεωπολιτική Πηγή: Jones et al.

αύξησης στα 6 10 6 bpd το 2020, και πάνω από τα 8 10 6 bpd μέχρι το 2035 (ΙΕΑ, 2012) Οι

με προοπτική να φθάσουν σε πάνω από 12 10 6 bpd μέχρι το 2035 (ΙΕΑ, 2012) Το νερό

11 Γεωπολιτική αβεβαιότητα: Υδρογεωπολιτική Πηγή: Jones et al. (2008) Το Ιράκ τοποθετείται στην δεύτερη θέση του ΟΠΕΚ με παραγωγή bpd, με προοπτική αύξησης στα bpd το 2020, και πάνω από τα bpd μέχρι το 2035 (ΙΕΑ, 2012) Οι απαιτήσεις σε μη ανακτήσιμο νερό (water injection systems) φθάνουν τα 1, bpd (2011) με προοπτική να φθάσουν σε πάνω από bpd μέχρι το 2035 (ΙΕΑ, 2012) Το νερό πιθανότατα θα αποτελέσει τον περιοριστικό παράγοντα εξαγωγής πετρελαίου, καθώς θα απαιτείται 1,5 bpd νερού για την εξαγωγή 1 bpd πετρελαίου

Εισαγωγή του αποτελέσµατος ανάκτησης στους µακροοικονοµικούς λογαριασµούς SR = Χρήση / Απόθεµα, Q D = Ζητούµενη Ποσότητα, Α = Απόθεµα, m = Συντελεστής Απόδοσης Ανάκτησης (π.χ.

5,12 1,28 1,60 5 10 2,00 4,10 1,02 1,28 1,60 6 10 2,00 3,28 0,82 1,02 1,28 1,60 7 10 2,00 2,62 0,66 0,82 1,02 1,28 1,60 8 10 2,00 2,10 0,52 0,66 0,82 1,02 1,28 1,60 9 10 2,00

12 Εισαγωγή του αποτελέσµατος ανάκτησης στους µακροοικονοµικούς λογαριασµούς SR = Χρήση / Απόθεµα, Q D = Ζητούµενη Ποσότητα, Α = Απόθεµα, m = Συντελεστής Απόδοσης Ανάκτησης (π.χ. 50%), Q M = Πολλαπλασιαστής t WD WE WR WR(WE) WR(WE) WR(WE) WR(WE) WR(WE) WR(WE) WR(WE) WR(WE) t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t , ,00 8, ,00 6,40 1, ,00 5,12 1,28 1, ,00 4,10 1,02 1,28 1, ,00 3,28 0,82 1,02 1,28 1, ,00 2,62 0,66 0,82 1,02 1,28 1, ,00 2,10 0,52 0,66 0,82 1,02 1,28 1, ,00 1,68 0,42 0,52 0,66 0,82 1,02 1,28 1, ,00 1,34 0,34 0,42 0,52 0,66 0,82 1,02 1,28 1,60 «Σκιώδης» αύξηση της ζήτησης SR Πολλαπλασιαστής εξοικονόµησης Q M t = Q At Q = 1 D D 1 ( m)

13 Βιβλιογραφία 1. British Petroleum (BP) (2008), Statistical Review of World Energy Database of International Water Treaties, University of Oregon, 3. EIA (US Energy Information Administration) (2010), International Energy Outlook 2010: Highlights.,Washington DC, Office of Integrated Analysis and Forecasting, EIA, US Department of Energy, (Accessed 3 November 2011) 4. International Energy Agency (2012), Iraq Energy Outlook, IEA OECD Publications 5. Jones, C. et al. (2008), Hydrologic impacts of engineering projects on the Tigris Euphrates system and its marshlands, Journal of Hydrology, Vol. 353, Issues 1 2, p Karakatsanis, Georgios (2010a), The Recycling Multiplier: The added value of waste, ISEE 11 th biennial Conference, Bremen and Oldenburg, Germany 7. Karakatsanis, Georgios (2010b), Quantifying energy Democracy: A framework for energy citizenship, ISEE 11 th biennial Conference, Bremen and Oldenburg, Germany 8. Koutsoyiannis, D. et al. (2009), Climate, hydrology, energy, water: recognizing uncertainty and seeking sustainability, Hydrology and Earth System Sciences 13, Moncur, James E. T. and Richard L. Pollock (1988), Scarcity Rents for Water: A Valuation and Pricing Model, Land Economics, Vol. 64, No Roegen Georgescu, Nicholas (1986), The Entropy law and the Economic Process in Retrospect, Eastern Economic Journal XII, No Roegen Georgescu, Nicholas (1971), The Entropy Law and the Economic Process, Harvard University Press 12. Tainter, Joseph (1989), The Collapse of Complex Societies, Cambridge University Press 13. United Nations (UN) (2009), World Water Development Report 3, UNESCO Publishing 14. United Nations (UN) (2012), World Water Development Report 4, UNESCO Publishing

Σχετικά έγγραφα

«Επίλυση Συγκρούσεων στη Διαχείριση Διακρατικών Υδατικών Πόρων»

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Δ.Π.Μ.Σ. «ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ» ΜΑΘΗΜΑ: ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ «Επίλυση Συγκρούσεων στη Διαχείριση Διακρατικών Υδατικών Πόρων» Αθήνα, Ιούνιος 2015 Εκπόνηση: