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Contents

1 Introduction to Monte Carlo (MC) Method: Random Variables

 

in Stochastic Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

2 Stochastic Model of the Diffusion of Pollutants in Landfill

 

Management Using Monte Carlo Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

2.1

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

2.2

Aim and Scope of the Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

 

2.2.1 Constructing the Model: Defining Input Data . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12

2.3

Activating the Model: Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

2.4

The Results of the Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17

 

2.4.1 Sensitivity Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20

2.5

The Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24

2.6

Summary and Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

25

3The Role of Risk Assessment in Investment Costs Management, Based on the Example of Waste Treatment (Gasification)

Facility in the City of Konin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27

3.1

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27

3.2

Risk in Waste Management (Environmental Protection)

 

 

in European Union and International Legislation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27

3.3

The Application of MC Simulation, Using Simlab® Software,

 

 

in the Analysis of Investment Risk: Probabilistic Cost Model

 

 

of the Construction Project of the Waste Treatment Facility

 

 

in the City of Konin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

3.4

Developing the Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29

3.5

Defining Input Data: Organising the Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32

3.6

Activating the Model: The Results of the Simulation . . . . . . . . . . . . . . . .

32

3.7

Summary and Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

41

xi

xii

Contents

4Stochastic Analysis of the Environmental Impact of Energy Production Processes, Based on the Example of MSP

Power Plant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

47

4.1

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

47

4.2

Origin and Development of the LCA Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

48

4.3

Defining the LCA Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

50

4.4

Uncertainty and Random Variables in LCA Research . . . . . . . . . . . . . . . .

51

4.5

Types of Random Variables in Uncertainty Analysis

 

 

in LCA Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

56

4.6

Life Cycle Assessment of the Impact on Natural Environment

 

 

of Energy Generation Processes in MSP S.A.,

 

 

Unit in Krako´w, Poland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

66

 

4.6.1 Aim and Scope of the Project . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

66

4.7

Description of Energy Generation Processes in MSP S.A.,

 

 

Unit in Krako´w, Poland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

67

4.8

Description of the Functional Unit of the Boundary System

 

 

of the Performed Analysis: Inventory Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

70

4.9

The Life Cycle Impact Assessment LCA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

73

4.10Stochastic Analysis of the Environmental Impact

of the Four Scenarios of Energy Generation Processes

 

in MSP Power Plant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

75

4.11

Defining Input Data: Organising the Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

79

4.12

The Results of the Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

82

4.13

Sensitivity Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

87

 

4.13.1

Tornado Chart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

91

 

4.13.2

Spider Chart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

94

4.14

Summary and Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

107

5Stochastic Analysis, Using Monte Carlo (MC) Simulation, of the Life Cycle Management of Waste, from an Annual

Perspective, Generated by MSP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

111

5.1

Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

111

5.2

Characterisation of Waste Management in the Discussed

 

 

Facilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

112

 

5.2.1

The Coke Production Facility: Coke Plant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

112

 

5.2.2

The Ore Sintering Facility: Sintering Plant . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

112

 

5.2.3

The Pig Iron Melting Facility: Blast Furnaces . . . . . . . . . . . . . . . .

113

 

5.2.4

The Steel Melting Facility: Converter Plant . . . . . . . . . . . . . . . . . .

113

 

5.2.5

The Continuous Steel Casting Facility: CSC . . . . . . . . . . . . . . . . . .

114

 

5.2.6

The Facility for Hot Rolling of Ferrous Metals:

 

 

 

Hot Strip Mill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

114

 

5.2.7

The Fuel Combustion Facility: Thermal-Electric

 

 

 

Power Station (Power Plant) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

115

5.3

Aim and Scope of the Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

116

Contents

 

xiii

5.4

Waste Management Balance, Analysis Assumptions . . . . . . . . . . . . . . . .

117

5.5

The Life Cycle Impact Assessment: Interpretation . . . . . . . . . . . . . . . . . .

121

5.6

The Analysis of the Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

133

5.7

Stochastic Analysis as an Uncertainty Calculation Tool

 

 

in the LCA Study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

134

5.8

The Results of the Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

136

5.9

Sensitivity Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

137

5.10

The Results of the Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

144

5.11

Sensitivity Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

146

5.12 Summary and Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

148

6 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

151

6.1

General Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

153

Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

155