Wskaźnik energii wbudowanej w pieniądz – drugie spojrzenie na koszty budowy

Sektor budowlany (budowa, eksploatacja, utrzymanie i rozbiórka budynków) odpowiada za zużycie w skali globalnej ok. 50% surowców, 40% energii i 16% wody [8]. Ta sfera działalności człowieka jest zatem bardzo istotna z punktu widzenia wpływu na środowisko naturalne.

Architektura tania na ogół rozumiana jest jako taka, której budowa mało kosztuje inwestora. Rzadziej, choć coraz częściej, również jako oszczędna w użytkowaniu.

Najrzadziej jako architektura, której niskie koszty budowy i eksploatacji dotyczą nie tylko kieszeni inwestora czy użytkownika, ale również i otoczenia – środowiska. Wówczas do całkowitych kosztów doliczyć trzeba także np. wpływ na środowisko produkcji i transportu materiałów oraz uwzględnić, co z tymi materiałami się stanie, gdy budynek trzeba będzie rozebrać.

Dla dalszych rozważań bardzo istotne jest, by koszty, choćby te najszerzej rozumiane, zacząć postrzegać również przez pryzmat ich historii. Pieniądz ma zarówno swoje pochodzenie, jak i potencjał wykorzystania w przyszłości. Dostrzegalny stanie się wówczas fakt, że ekonomia nierozerwalnie związana jest z wielkością zasobów naturalnych, a pieniądz jako zamiennik wartości materialnej zawsze odpowiada za zużycie tych zasobów. W tym również energii.

Energochłonność gospodarki a energia wbudowana w pieniądz

Wiele instytucji zajmujących się statystyką, w tym również GUS, w publikowanych danych podaje wskaźnik obrazujący energochłonność gospodarki: Energochłonność gospodarki jest relacją krajowego zużycia brutto energii do wartości produktu krajowego brutto (w cenach stałych z 2000 r., przeliczonej na euro według kursu wymiany z 2000 r.). Wskaźnik określa ilość energii zużytej do wytworzenia jednostki produktu krajowego brutto [PKB] (wyrażonej w kilogramach ekwiwalentu ropy naftowej na 1000 euro). Krajowe zużycie brutto energii obejmuje zużycie węgla, energii elektrycznej, ropy naftowej, gazu ziemnego i energii ze źródeł odnawialnych [2]. Według GUS wskaźnik ten służy do oceny skuteczności zrównoważonej polityki energetycznej prowadzonej z uwzględnieniem poszanowania energii i zagadnień ochrony środowiska. Zmniejszenie energochłonności gospodarki oznacza, że mniej energii potrzeba do wyprodukowania tej samej wielkości PKB i wiąże się ze wzrostem efektywności energetycznej [2].

Dla Polski wskaźnik energochłonności gospodarki wyniósł w 2009 r. 363,72 kgoe/1000 euro00, przy średniej wartości dla UE wynoszącej 165,20 kgoe/1000 euro00 [2]. Wartości te podawane są w cenach stałych z 2000 r. przeliczonych na euro wg kursu wymiany z 2000 r., a sam wskaźnik energochłonności gospodarki określa ilość energii wyrażonej w kilogramach ekwiwalentu ropy naftowej na 1000 euro, zużytej do wytworzenia jednostki PKB.

W cenach bieżących (trudnych do porównania, jeżeli chodzi o zmiany w czasie) według danych z 2011 r. (PKB: 39 665 zł/osobę [10], zużycie energii pierwotnej: 114 GJ/osobę [1]) wytworzenie jednej złotówki PKB pochłonęło 0,79 kWh energii pierwotnej.

Żeby ułatwić zrozumienie relacji wartości ekonomicznej do zużycia energii, wprowadzono wskaźnik energii wbudowanej w pieniądz (dalej oznaczany jako E

_wp). E_wp rozumiany będzie jako ilość energii pierwotnej koniecznej do wytworzenia jednostki produktu krajowego brutto w cenach bieżących wyrażonych w walucie krajowej. Jest to wskaźnik autorski i ma duży potencjał badawczy, ale też pewne ograniczenia w stosowaniu. Z przedstawionych powyżej danych GUS wynika, że w 2011 r. E_wp wyniósł w Polsce 0,79 kWh/zł.

Z przyjętego dla uproszczenia założenia, że wskaźnik określany jest w cenach bieżących i walucie krajowej, wynika, że E_wp nie da się w łatwy sposób porównać rok do roku ani pomiędzy poszczególnymi regionami/krajami. Jego wartość jest zmienna i zależna od wielu wartości również zmiennych w czasie, np. produktu krajowego brutto przypadającego na jednego mieszkańca, efektywności energetycznej gospodarki i inflacji.

Wartość E_wp jest także zależna od innych czynników, takich jak struktura stosowanych źródeł energii (węgiel, energia atomowa itp.) czy klimatu i powierzchni danego państwa/regionu, które wpływają na całkowite zużycie energii w gospodarce.

E_wp ma wskazywać na ilość energii włożonej w danej chwili w inwestycję (na przykład budynek). Z kolei fakt, że obliczany jest na podstawie zużycia dobrze zdefiniowanej energii pierwotnej, pozwala na pokazanie rzeczywistego wpływu na środowisko naturalne.

Druga uwaga dotyczy relacji wskaźnika E_wp do wartości wyjściowej energii wbudowanej w budynek E_ww, rozumianej jako suma energii potrzebnej do pozyskania surowca, transportu do zakładu i na budowę, obróbki i montażu [5]. Otóż te dwie wartości – całkowita ilość wyjściowej energii wbudowanej w materiały, z których budynek powstał, oraz ilość energii wbudowanej w wartość ekonomiczną (kosztorysową) budynku – nie sumują się. Jedna (wyjściowa energia wbudowana) zawiera się w drugiej (energia wbudowana w pieniądz).

Żeby to wyjaśnić, skonstruowano uproszczony schemat funkcjonowania rynku (rys.) z pokazaniem wyłącznie zużycia zasobów, energii i pochodzenia kosztów.

Schemat pokazuje tylko wycinek „rynku”, każdy inwestor jest bowiem także dostawcą (bezpośrednim usługodawcą dla kogoś), a każdy dostawca (usługodawca) – inwestorem. Na potrzeby artykułu rozpatrujemy fragment przedstawiający liniowy proces inwestycji. Ostateczny efekt w postaci budynku składa się z elementów, z których każdy wnosi pewną wartość ekonomiczną, za którą stoi konkretne zużycie zasobów i energii oraz inne koszty poniesione przez poddostawców i dostawców (kolor niebieski), jak również ich dochód.

Znaczenie wskaźnika energii wbudowanej w pieniądz

Znając wskaźnik energochłonności gospodarki, można obliczyć E_wp, a znając wartość E_wp w momencie powstania inwestycji oraz jej koszty, można oszacować energię potrzebną do jej zrealizowania, bez konieczności poznawania szczegółów cyklu życia poszczególnych materiałów i komponentów. 

W analogiczny sposób można również oszacować zużycie materiałów (wskaźnik wydajności zasobów) czy wody (wskaźnik wodochłonności gospodarki). Związki pomiędzy wartością ekonomiczną i zużyciem zasobów są również opisywane w teoriach dotyczących pieniądza – jest ich bardzo wiele, ale wspólne jest dla nich założenie, że pieniądz jest zamiennikiem wartości (towaru, usługi) [5]. 

Wskaźnik energii wbudowanej w pieniądz (E_wp) powinien lepiej wyznaczać przybliżone zużycie energii niż wyjściowa energia wbudowana w materiały (E_ww), określana na podstawie dostępnych baz danych. E_wp uwzględnia wydatek energii konieczny do funkcjonowania jednostek wytwarzających dochód, a nie tylko związany bezpośrednio z wytworzeniem, transportem i montażem elementu [7], zatem jego wartość powinna być wyższa niż E_ww. 

Na podstawie danych [3, 4, 7] można zauważyć, że całkowita energia wbudowana zwykle wynosi ok. 5300 MJ/m², czyli ok. 1500 kWh/m². Z danych statystycznych dla Wielkiej Brytanii z 2012 r. [11] (PKB/osobę: 38 589 dol, zużycie energii: 37 630 kWh/osobę) wynika, że wytworzenie 1 dolara PKB pochłonęło 0,97 kWh.

Z porównania ze średnią ceną mieszkań 4712 dol/m² wynika znaczna, choć przewidywana różnica w wartości: E_wp = 4570 kWh/m² > E_ww = 1500 kWh/m². 

Przyjmując standardy europejskie w zakresie energii wbudowanej, w Polsce dla 2011 r. ta relacja wyglądałaby następująco: E_wp = 2999 kWh/m² > E_ww = 1500 kWh/m² (w tym czasie średnia cena 1 m² mieszkania wyniosła 3797 zł). 

Badania nad relacją E_wp do E_ww należy prowadzić dalej w miarę dostępności danych statystycznych. Mogą one bowiem stanowić podstawę ciekawych rozważań dotyczących np. zależności między zasobnością, konsumpcją i zużyciem energii (a także innych zasobów środowiska). W tym miejscu należy zwrócić uwagę na charakterystyczną cechę E_wp. 

Ponieważ wskaźnik ten jest oparty na PKB, można stwierdzić, że w skład E_wp wchodzą zarówno koszty poniesione, jak i koszty potencjalne – wydatki (energetyczne), jakie poddostawcy i dostawcy wskazani na rys. dopiero poniosą, korzystając z osiągniętego przez nich dochodu. Dlatego E_wp można uznać za wskaźnik pełniej oddający wpływ inwestycji na zużycie energii.

Z drugiej jednak strony należy zauważyć, że E_ww, zastrzegając wszelkie ograniczenia stosowania [4, 7], jest lepszym narzędziem, jeżeli chodzi o podejmowanie decyzji projektowych przez architekta. Mając bowiem do dyspozycji bazę danych dotyczących energii wbudowanych w różne materiały budowlane, projektant może podejmować na bieżąco decyzje o ich zastosowaniu, porównując szerszy zakres ich właściwości. E_wp jest z kolei dzięki swojej ogólności wskaźnikiem, który uzupełnia szacowanie wpływu inwestycji na środowisko o aspekty do tej pory nie brane pod uwagę. 

Na podstawie stosunkowo łatwo dostępnych danych w prosty sposób można oszacować zużycie energii podczas (na przykład) inwestycji budowlanej. Pokazują to przytoczone dalej przykłady. 

Jednak za najważniejszą zaletę E_wp uznać należy powiązanie w całość wartości ekonomicznej inwestycji z jej wpływem na środowisko. Nie są znane systemy certyfikacji budynków, które uwzględniałyby ten aspekt, tymczasem z konstrukcji wskaźnika wynika jasno, że im mniej pieniędzy wydamy na budowę, tym lepiej dla środowiska.

Zastosowanie wskaźnika energii wbudowanej w pieniądz

Proponowany wskaźnik Ewp upraszcza rozważania na temat opłacalności zastosowania różnych rozwiązań proekologicznych. Z jednym zastrzeżeniem: nie określa opłacalności ekonomicznej, a raczej pomaga oszacować efekt ekologiczny. Wskaźnik E_wp nie powinien być zatem jedyną podstawą do podejmowania decyzji inwestycyjnych, ale znaczącym uzupełnieniem zestawu czynników, które na te decyzje wpływają – tym bardziej, że jak pokazano poniżej, zwykle wskaźnik ten stoi w opozycji do opłacalności ekonomicznej.

Dla przykładu porównano zastosowanie w polskich warunkach klimatycznych i ekonomicznych różnych systemów wytwarzania energii elektrycznej. Według raportu wykonanego przez Ernst & Young we współpracy z Polskim Stowarzyszeniem Energetyki Wiatrowej i European Wind Energy Association [6] szacunkowe jednostkowe koszty wytworzenia energii elektrycznej wynoszą dla różnych źródeł nowobudowanych (od najniższych do najwyższych):

• elektrownie konwencjonalne (węgiel kamienny): 282 zł/MWh,
• elektrownie na gaz: 314 zł/MWh,
• elektrownie wiatrowe: 466 zł/MWh,
• elektrownie wodne: 470 zł/MWh,
• elektrownie biomasowe: 487 zł/MWh,
• elektrownie fotowoltaiczne: 1091 zł/MWh.

Odnosząc do powyższych danych koszt „energetyczny” jednej złotówki obliczony w artykule, stwierdzić można, że w 2011 r. wytworzenie 1 MWh energii w elektrowni węglowej pochłonęłoby 223 kWh (czyli 22,3%) energii, a wytworzenie 1 MWh energii w elektrowni fotowoltaicznej – 862 kWh (czyli ponad 86%) energii – będąc bardzo blisko progu opłacalności.

Innym przykładem mogą być kolektory słoneczne i ich zastosowanie w domach jednorodzinnych. Zakładając sprawną (50%) instalację i kolektory płaskie o powierzchni absorbera 4,6 m², możliwy uzysk energii słonecznej na potrzeby ciepłej wody użytkowej wyniósłby w skali roku ok. 2300 kWh.

Koszt zestawu to obecnie ok. 10 000 zł, a w przeliczeniu na energię za pomocą E_wp: 7900 kWh – co oznacza, że już po niecałych 4 latach bilans energetyczny instalacji będzie dodatni (czego w tym wypadku nie można powiedzieć o bilansie ekonomicznym).

Dzięki zastosowaniu E_wp można przybliżyć się do odpowiedzi na pytanie o opłacalność inwestowania w izolację cieplną budynku. Wymagania stawiane domom jednorodzinnym, które ubiegają się o dopłatę z NFOŚiGW, określają maksymalną wartość współczynnika U dla ścian domów w strefie klimatycznej I–III w standardzie NF40 na poziomie 0,15 W/m²K, a dla domów w standardzie NF15 – 0,10 W/m²K.

W pierwszym przypadku, zakładając normatywne opory przejmowania ciepła oraz opór cieplny warstw nośnych o wartości 0,20 m²K/W, oznacza to konieczność izolowania ściany np. styropianem grubości 25 cm przy przewodności cieplnej tego materiału na poziomie 0,040 W/mK. Zmiana standardu z NF40 na NF15 wiązałaby się ze wzrostem grubości izolacji o 12 cm. 

Przy obecnych cenach styropianu o wyżej wymienionych właściwościach będzie to dodatkowy wydatek rzędu 20 zł/m² – czyli 15,8 kWh/m². Tymczasem roczna oszczędność energetyczna na 1 m² (w porównaniu z rozwiązaniem w standardzie NF 40) wyniesie ok. 4,33 kWh/m². Prosty czas zwrotu wyniesie więc ok. 3,5 roku.

Powyższe porównania obrazują z jednej strony na ogół wątpliwe pod względem opłacalności ekonomicznej inwestycje, z drugiej zaś niebudzący wątpliwości efekt ekologiczny. Co więcej, znając wartość wskaźnika E_wp, można również oszacować, ile inwestycja ma kosztować, by nadal była opłacalna z punktu widzenia środowiska.

Wnioski

Wskaźnik PKB był niejednokrotnie krytykowany jako miara nieoddająca w pełni obrazu dobrobytu społeczeństwa poszczególnych krajów (do czego został stworzony) – nie uwzględnia wartości wytworzonych w szarej strefie oraz przez wolontariuszy, nie pokazuje rozkładu dochodu, wpływu produkcji np. na środowisko itp. Krytyka ta, choć pewnie słuszna, nie zmienia jednak przydatności PKB do szacowania wpływu, jaki każde inwestowanie i każda konsumpcja ma na zużycie zasobów naturalnych. Dla niniejszego opracowania – wykazania ścisłego związku wartości ekonomicznej i wielkości zużytej energii – jest on bardzo pomocny.

Proponowanego wskaźnika E_wp – energii wbudowanej w pieniądz – należy używać z rozwagą. Jest on bowiem jedną z wielu możliwych miar, za pomocą których można określić stopień zrównoważenia budynku czy jakiejkolwiek innej inwestycji. Zatem, podobnie jak energia wbudowana w materiały, nie może być jedynym wyznacznikiem „ekologiczności”. Z samej definicji zrównoważenia wynika bowiem, że poza ładem środowiskowym i ekonomicznym (które w tym wskaźniku znajdują powiązanie) trzeba również uwzględniać aspekt społeczny.

Proponowane całościowe podejście do „kosztów” architektury za pomocą wskaźnika E_wp przybliża nas do odpowiedzi, jak powinna wyglądać „tania architektura” – ale tej odpowiedzi nie udzieli, bez uwzględnienia zasadniczego składnika: faktycznych potrzeb użytkownika.

Literatura

1. Główny Urząd Statystyczny, Gospodarka paliwowo­‑energetyczna w latach 2010–2011, Warszawa 2012.
2. Główny Urząd Statystyczny, Wskaźniki zrównoważenia, Katowice 2011 r.
3. Hammond G.P., Jones C.I., Embodied energy and carbon in construction materials, w: „Proceedings of the Institution of Civil Engineers – Energy” No. 161 (2), 2008.
4 Hegger M., Fuchs M., Stark T., Zeumer M., Energy manual. Sustainable architecture, Birkhauser Verlag AG Basel. Boston. Berlin, 2008.
5. Rothbard M.N., The Austrian Theory of Money, www.mises.org/rothbard/money.pdf.
6. Wpływ energetyki wiatrowej na wzrost gospodarczy w Polsce, raport przygotowany przez Ernst & Young we współpracy z Polskim Stowarzyszeniem Energetyki Wiatrowej oraz European Wind Energy Association, marzec 2012, www.elektrownie-wiatrowe.org.pl/pl/publikacje/raporty.
7. www.canadianarchitect.com/asf/perspectives_sustainibility/measures_of_sustainablity/measures_of_sustainablity_embodied.htm.
8. www.iea.org/stats/balancetable.asp?COUNTRY_CODE=PL.
9. www.nbportal.pl/pl/np/animacje.
10. www.stat.gov.pl/gus/wskazniki_makroekon_PLK_HTML.htm.
11. www.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/65898/5942-uk-energy-in-brief-2012.pdf.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!