Ilustrační foto (zdroj: Pixabay.com)
Předmětný článek prezentuje a diskutuje o procesu hodnocení rizikovosti vybrané skupiny infrastrukturních systémů ve vazbě na projektování a jejich bezpečné provozování. Struktura článku vychází z vybraných aspektů certifikované metodiky „Zásady pro projektování a bezpečné provozování LNG čerpacích stanic – Metodika hodnocení rizikovosti LNG stanice“. Předmětem této metodiky je ve své podstatě prakticky ověřené vymezení nezbytných kritérií a stanovení postupu pro hodnocení rizikovosti LNG plnících stanic s důrazem na principy hodnocení souvztažnosti, využívané v problematice ochrany kritické infrastruktury s ohledem, na fyzické, logické, geografické a kybernetické vazby. Je zde zohledněn princip hodnocení významnosti využívaný v problematice měkkých cílů a v neposlední radě je konvergence těchto přístupů doplněna aspektem spolehlivosti vycházející z normy ČSN EN ISO 16924.
1 ÚVOD
Zkapalněný zemní plyn je z úhlu pohledu ČR zatím novým, okrajovým médiem, a to jak v oblasti jeho distribuce či vlastní spotřeby. Z evropského hlediska se jeví jeho velmi dobrá budoucnost, a to nejen v oblasti dopravy. Tato metodika proto rozšiřuje a hodnotí podmínky zabezpečení kvalitních a bezporuchových instalací, závislých ve značné míře na širších a hlubších znalostech o jednotlivých komponentech systému v kontextu potenciální rizikovosti této skupiny infrastrukturních systémů. V této souvislosti třeba konstatovat, že hlavní předností LNG je velká objemová hustota energie, která představuje výhodu pro transport a skladování. Přeprava LNG na velké vzdálenosti je realizována téměř výhradně lodní dopravou. Vytvoření velké zásoby LNG je vhodné pro zajištění stability dodávky a překlenutí fluktuací v dodávce a odběru LNG. Další využití LNG zásobníků představuje vytvoření bezpečnostní rezervy paliva v blízkosti místa spotřeby NG pro případ přerušení pravidelné dodávky paliva. LNG v tomto případě slouží jako bezpečnostní rezerva nahrazující plynné či kapalné palivo využívané ve spalovacích turbínách, spalovacích motorech a kotlích. Tyto skutečnosti mají proto potenciál zvyšovat požadavky na komplexní přístupy k bezpečnosti [4].
Cílem tohoto článku je do jisté míry prezentovat závěry Metodiky, která má relevantní předpoklad pro rozvoj základních legislativních požadavků definovaných normou ČSN EN ISO 16924 Plnicí stanice na zemní plyn – LNG stanice pro plnění vozidel (z pohledu Energetického zákona se jedná o výrobnu plynu bez zjevné vazby na problematiku ochrany kritické infrastruktury) [3] [5]. Navzdory faktu, že LNG stanice nejsou prvkem kritické infrastruktury a vzhledem k obecným podobnostem, dojde ale k prezentaci využití přístupů využívaných v problematice ochrany kritické infrastruktury, kam spadají některé části energetického sektoru, a současně přístupů využívaných v problematice ochrany měkkých cílů za účelem objektivizace hodnocení rizikovosti LNG plnících stanic. V případě problematiky kritické infrastruktury půjde o nástroje pro hodnocení souvztažnosti a vazby této nové součásti energetiky na okolní kritickou infrastrukturu [6]. V případě ochrany měkkých cílů pak na způsoby identifikace zařízení a jeho významnosti [7].
2 ZÁKLADNÍ RÁMEC RIZIKOVOSTI LNG STANIC
Hodnocení rizikovosti LNG stanic je kontinuální a velmi dynamický proces, který je ovlivňován celou řadou parametrů, např. vznikem a změnou charakteru hrozeb, vývojem nových technologií apod.
V rámci zmiňované Metodiky je zohledněn fakt, že rostoucí používaní a význam LNG plnících stanic zvyšuje jejich rizikovost a je proto nezbytné zohlednit a využit princip hodnocení rizikovosti vybraných infrastrukturních systému ve vazbě na kritickou infrastrukturu a měkké cíle.
Současně je třeba respektovat trendy konvergence přístupů, které jsou v rámci zmiňované Metodiky doplněny aspektem spolehlivosti s vazbou na příslušnou normu [1].
Samotný proces hodnocení rizikovosti LNG stanic lze rozdělit do čtyř etap:
- Etapa I. – posouzení aspektu souvztažnosti nacházejících se na daném území
Předmětem této etapy je zohlednění principiálních vazeb infrastrukturních systému. Jsou zde stanoveny vybrané kategorie vazeb, které následně vstupují do hodnocení souvztažnosti, která do jisté míry vyjadřuje význam a potenciální dopady kaskádových a synergických efektů, které se prostřednictvím těchto vazeb šíří [8]. - Etapa II. – posouzení aspektu významnosti LNG stanic nacházejících se na daném území
Je zde dále formulován postup pro hodnocení významnosti LNG stanic se zřejmou vazbou na problematiku ochrany měkkých cílů. Menší zabezpečení a vyšší koncentrace lidí zvyšuje rizikovost této skupiny infrastrukturních prvků. Tato skutečnost je proto zohledněna vymezením hodnotících kritérií z pohledu otevřenosti pro širokou veřejnost, dostupností bezpečnostního personálu, koncentrací osob, přítomností bezpečnostních složek a symboličností blízkého okolí [7]. - Etapa III. – Posouzení aspektu spolehlivosti LNG stanic nacházejících se na daném území
Tato etapa, uzavírá konvergenci přístupů kritické infrastruktury, měkkých cílů a spolehlivosti, jak již bylo v úvodu konstatováno. Spolehlivost a kritéria pro hodnocení vycházejí z citované normy ČSN EN ISO 16924. Kritéria jsou pro lepší orientaci logicky rozdělena na kritéria generující koeficient řízení rizik a koeficient obecných konstrukčních požadavků [3]. - Etapa IV. – Hodnocení rizikovosti LNG stanic
Táto poslední etapa je matematickou a logickou konvergencí aspektů souvztažnosti, významnosti a spolehlivosti. Stanovení jednotlivých intervalů pro prioritizaci rizikovosti následně vytváří ucelený pohled na hodnotu rizika vybrané LNG stanice [1].
3 MECHANISMUS HODNOCENÍ RIZIKOVOSTI LNG STANIC
Následující kapitola bude formalizovat proces a postu hodnocení rizikovosti z Metodiky vyplývající. V této souvislosti je možné konstatovat, že Postup hodnocení rizikovosti LNG stanic nacházejících se na daném území, se skládá z následujících kroků:
- Posouzení aspektu souvztažnosti,
- Posouzení aspektu významnosti,
- Posouzení aspektu spolehlivosti.
Výpočet rizikovosti LNG stanic nacházejících se na daném území je realizován jako aritmetický průměr hodnot výše uvedených kroků, a to podle vztahu (1)[1]:
kde: R = rizikovost LNG stanice nacházející se na daném území; Di = i-tý determinant R; n = počet determinantů KP; Asu = aspekt souvztažnosti; Av = aspekt významnosti; Asp = aspekt spolehlivosti.
Prioritizace rizikovosti LNG stanic:
- ⟨1 ; 0,5⟩=vysoká rizikovost
- ⟨ 0,499 ; 0,250 ⟩=střední rizikovost
- ⟨ 0,249 ; 0⟩=nízká rizikovost
3.1 Posouzení aspektu souvztažnosti LNG stanic nacházejících se na daném území
Vzhledem k aktuálnímu stavu poznání lze vazby a z nich vyplývající normované koeficienty vyjádřit z následujícího logického rozdělení a popisu:
- Fyzické
Stav odvětví infrastruktury je závislý na materiálním výstupu jiného odvětví infrastruktury. - Kybernetické
Stav odvětví infrastruktury je závislý na informačním propojení jiného odvětví infrastruktury. - Geografické
Stav odvětví infrastruktury je ovlivněn mimořádnými událostmi vzniklých v území. - Logické
Stav jednoho odvětví infrastruktury je závislý na stavu druhého odvětví infrastruktury, přičemž mechanismus propojení není fyzický, kybernetický ani geografický (závislosti přenášené přes toky, kterými jsou např. právní předpisy, finanční nástroje) [8].
Výpočet aspektu souvztažnosti LNG stanic nacházejících se na daném území je realizován podle vztahu (2)[1]:
kde: Asu = aspektu souvztažnosti LNG stanic nacházejících se na daném území; Pj = j-tá proměnná; vj = normovaný váhový koeficient j-té proměnné; m = počet proměnných; Asu = koeficient přenosu v rámci fyzických vazeb; KPf = koeficient přenosu v rámci kybernetických vazeb; KPg = koeficient přenosu v rámci geografických vazeb; KPl = koeficient přenosu v rámci logických vazeb;
Stanovení váhových koeficientů a jejich následná normalizace bylo realizováno na základě expertního hodnocení předpokládaných budoucích uživatelů metody (tj. subjektů vybraných územních celků) s využitím metody Analytic Hierarchy Process [2], která je založena na párovém srovnávání variant podporujících hodnocení hierarchií kritérií [1].
Hodnocení aspektu souvztažnosti:
- ⟨1 ; 0,5⟩= vysoký aspekt souvztažnosti
- ⟨ 0,499 ; 0,250 ⟩= střední aspekt souvztažnosti
- ⟨ 0,249 ; 0⟩= nízký aspekt souvztažnosti
Hodnocení koeficientů přenosu
V rámci potřeby stanovení a hodnocení koeficientů přenosu byly využity následující matematické metody:
a) Metoda KARS jako východisko pro stanovení koeficientů přenosu
- a. Vytvoření tabulky souvztažnosti (interval hodnot 0,1 – kde 0 vyjadřuje skutečnost, že dané pododvětví nemá vazbu na další, 1 vyjadřuje skutečnost, že dané pododvětví má vazbu na zvolené pododvětví – Tabulka 2)
- b. Vyjádření koeficientu pasivity, kde koeficient pasivity vyjadřuje potenciál, že dané pododvětví bude ovlivněno dalším pododvětvím Tabulka 2.
kde: ΣOi = součet vyjádřeného potenciálu pododvětví; x = je celkový počet zvolených pododvětví.
Tabulka 2 – Vytvoření tabulky souvztažnosti [9]
b) Leontievův vstupně-výstupní ekonomický model
- a. Vyjádření koeficientů přenosu ai,j
Obr. 1 – Vyjádřeni koeficientů přenosu ai,j [9]
kde X1-4 = jsou vybraná pododvětví; ai,j = KPi = koeficient přenosu vyjadřující míru vlivu na dané pododvětví
- b. Vyjádření koeficientů přenosu
kde KPi = koeficient přenosu; KPOi = koeficient pasivity daného odvětví [1].
3.2 Posouzení aspektu významnosti LNG stanic nacházejících se na daném území
Výpočet aspektu významnosti LNG stanic nacházejících se na daném území je realizován podle vztahu (5):
kde Avy = aspektu významnosti LNG stanic nacházejících se na daném území; Pj = j-tá proměnná Avy; vj = normovaný váhový koeficient j-té proměnné Avy; m = počet proměnných Avy; Opv = koeficient otevřenosti pro širokou veřejnost; Dbp = Koeficient dostupnosti bezpečnostního personálu nebo s garantovanou dojezdovou dobou; Kos = koeficient koncentrace osob; Ppo = koeficient přítomnosti policie; Sbo = koeficient symboličnosti blízkého okolí; Ndc = koeficient napojení objektu na dohledové přijímací a poplachové centrum
Opv = v případě kladné odpovědi je stanovena hodnota 1, v případě záporné hodnota 0
Dbp = v případě kladné odpovědi je stanovena hodnota 1, v případě záporné hodnota 0
Kos = v případě kladné odpovědi je stanovena hodnota 1, v případě záporné hodnota 0
Ppo = v případě kladné odpovědi je stanovena hodnota 1, v případě záporné hodnota 0
Sbo = v případě kladné odpovědi je stanovena hodnota 1, v případě záporné hodnota 0
Ndc = v případě kladné odpovědi je stanovena hodnota 1, v případě záporné hodnota 0
Stanovení váhových koeficientů a jejich následná normalizace bylo realizováno stejnou metodou jako v případě výpočtu aspektu souvztažnosti LNG stanic nacházejících se na daném území.
Pro potřeby posouzení aspektu významnosti LNG stanic nacházejících se na daném území je vytvořen samostatný nástroj v podobě hodnotícího listu.
- 〈1; 0,5〉 = vysoký aspekt významnosti
- 〈0,499; 0,250〉 = střední aspekt významnosti
- 〈0,249; 0〉 = nízký aspekt významnosti
3.3 Posouzení aspektu významnosti LNG stanic nacházejících se na daném území
Výpočet aspektu spolehlivosti LNG stanic nacházejících se na daném území je realizován podle vztahu (6):
Kde Asp = aspekt spolehlivosti LNG stanic nacházejících se na daném území; Pj = j-tá proměnná Asp; vj = normovaný váhový koeficient j-té proměnné Asp; m = počet proměnných Asp; ORR = koeficient opatření řízení rizik; OKP = koeficient obecných konstrukčních požadavků;
ORR = počet záporných odpovědí/celkový počet otázek
OKP = počet záporných odpovědí/celkový počet otázek
Stanovení váhových koeficientů a jejich následná normalizace bylo realizováno stejnou metodou jako v případě výpočtu aspektu souvztažnosti LNG stanic nacházejících se na daném území.
Důležitým aspektem hodnocení koeficientů opatření řízení rizik a obecných konstrukčních požadavků je skutečnost, že na všechny otázky lze očekávat odpověď ANO. Pokud by byla odpověď NE nebylo by možné, podle předmětných právních předpisů a norem, stanici vůbec uvést do provozu. Hodnocení koeficientů opatření řízení rizik a obecných konstrukčních požadavků, ale může sloužit i na orientační hodnocení zmiňovaných aspektů spolehlivosti. Pro lepší názornost využití této metodiky bude realizováno i orientační hodnocení aspektu spolehlivosti.
Pro potřeby posouzení aspektu spolehlivosti LNG stanic nacházejících se na daném území je vytvořen samostatný nástroj v podobě hodnotícího listu.
Hodnota aspektu spolehlivosti:
Asp = 0 = akceptovatelný aspekt spolehlivosti
Asp > 0 = neakceptovatelný aspekt spolehlivosti
Intervaly pro orientační hodnocení aspektu spolehlivosti:
- 〈1; 0,5〉 = nízký aspekt spolehlivosti
- 〈0,499; 0,250〉 = střední aspekt spolehlivosti
- 〈0,249; 0〉 = vysoký aspekt spolehlivosti
4 PŘÍPADOVÁ STUDIE HODNOCENÍ RIZIKOVOSTI VYBRANÉ LNG STANICE
Následující kapitola bude do jisté míry praktickou aplikaci zmiňované metodiky. Vzhledem ke skutečnosti, že v rámci vybrané LNG plnící stanice dojde k posouzení rizikovosti a mohlo by dojít k prezentaci zranitelných míst, bude posuzovaná LNG plnící stanice anonymizována a nebudou zde prezentovány vyplněné hodnotící listy. Tento přístup reflektuje obecné požadavky jednoho z provozovatelů těchto infrastrukturních systémů.
4.1 Posouzení aspektu souvztažnosti LNG stanic nacházejících se na daném území
Výpočet aspektu souvztažnosti LNG stanic nacházejících se na daném území je realizován podle vztahu (2), kde byly vypočteny dílčí
hodnoty:
KPf = koeficient přenosu v rámci fyzických vazeb
KPk = koeficient přenosu v rámci kybernetických vazeb
KPg = koeficient přenosu v rámci geografických vazeb
KPl = koeficient přenosu v rámci logických vazeb
Výpočet aspektu souvztažnosti LNG stanic nacházejících se na daném území je realizován podle vztahu (2):
kde Asu = aspektu souvztažnosti LNG stanic nacházejících se na daném území; Pj = j-tá proměnná Asu; vj = normovaný váhový koeficient j-té proměnné Asu; m = počet proměnných Asu; KPf = koeficient přenosu v rámci fyzických vazeb; KPk = koeficient přenosu v rámci kybernetických vazeb; KPg = koeficient přenosu v rámci geografických vazeb; KPl = koeficient přenosu v rámci logických vazeb;
- 〈1; 0,5〉 = vysoký aspekt souvstažnosti
- 〈0,499; 0,250〉 = střední aspekt souvstažnosti
- 〈0,249; 0〉 = nízký aspekt souvstažnosti
4.2 Posouzení aspektu významnosti LNG stanic nacházejících se na daném území
Výpočet aspektu významnosti LNG stanic nacházejících se na daném území je realizován podle vztahu (5). Výpočet je vyjádřen vztahem:
4.3 Posouzení aspektu spolehlivosti LNG stanic nacházejících se na daném území
Výpočet aspektu spolehlivosti LNG stanic nacházejících se na daném území vážený průměr jednotlivých níže definovaných proměnných, a to podle vztahu (6). Výpočet je vyjádřen vztahem:
ORR = počet záporných odpovědí/celkový počet otázek = 0/4 =0
OKP = počet záporných odpovědí/celkový počet otázek = 1/44 = 0,02
4.4 Výpočet rizikovosti LNG stanic nacházejících se na daném území
Výpočet rizikovosti LNG stanic nacházejících se na daném území je realizován jako aritmetický průměr hodnot výše uvedených kroků, a to podle vztahu (1):
kde R = rizikovost LNG stanice nacházející se na daném území; Di = i-tý determinant R; n = počet determinantů KP; Asu = aspekt souvztažnosti; Av = aspekt významnosti; Asp = orientační aspekt spolehlivosti.
- 〈1; 0,5〉 = vysoká rizikovost
- 〈0,499; 0,250〉 = střední rizikovost
- 〈0,249; 0〉 = nízká rizikovost
Výsledkem bezpečnostního posouzení a praktické aplikace Metodiky na vybrané LNG plnící stanici je hodnota 0,35, která vzhledem k stanoveným intervalům jednotlivých úrovní rizikovosti spadá do kategorie střední rizikovosti. Praktická aplikace Metodiky je do jisté míry vnímána jako verifikace výpočetního modelu, a to i vzhledem k autorskému kolektivu článku.
ZÁVĚR
Závěrem lze konstatovat, že článek popisující vytvořenou metodiku formalizuje postup začleňující problematiku ochrany kritické infrastruktury z pohledu souvztažnosti a problematiku ochrany měkkých cílů z oblasti významnosti do oblasti spolehlivosti LNG stanic. Tento metodický přístup objektivizuje proces hodnocení rizikovosti v širších souvislostech a může sloužit pro posuzování rizikovosti jak stávajících, tak budoucích LNG plnících stanic. Metodika je své podstatě doporučujícím a inspirativním dokumentem, bez povinnosti standardizace jeho používaní.
PODĚKOVÁNÍ
Tento článek vzniknul v rámci aktivit projektu Technologické agentury ČR č. TK01010146 s názvem „Projektování a bezpečné provozování LNG čerpacích stanic“. Na řešení projektu se podílí Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, společnost GasNet, s. r. o. a Technologická platforma „Energetická bezpečnost ČR“ z. s. Hlavním řešitelem projektu je doc. JUDr. Ing. Zdeněk Dufek, Ph.D. z Fakulty stavební VUT v Brně.
Martin Hromada
David Řehák
Technologická platforma „Energetická bezpečnost ČR“
Zdeněk Dufek
Fakulta stavební, Vysoké učení technické v Brně
Vojtěch Kaksa
hlavní inženýr projektu
Oddělení projektování el. a tech. Staveb
GasNet Služby, s. r. o.
Recenze: doc. Ing. Pavel Fuchs, CSc.
LITERATURA:
[1] HROMADA, Martin, ŘEHÁK, David, Zásady pro projektování a bezpečné provozování LNG čerpacích stanic. Praha: Technologická platforma „Energetická bezpečnost ČR“, 2020
[2] Saaty, T. L. Decision making with the analytic hierarchy proces. International Journal of Services Sciences, 2008, Vol. 1, No. 1, pp. 83 – 98. DOI: 10.1504/IJSSci.2008.01759
[3] Beneš, P., Kaksa, V., Kugler, M., Komentář normy ČSN EN ISO 16 924 Plnicí stanice na zemní plyn – LNG stanice pro plnění vozidel, Praha, 2020, 23 s.
[4] Dufek, Z., Beneš, P. Pospíšil, J., Škorpík, J., Živec, V., Martinka, M., Využití LNG v dopravě a energetice a jeho bezpečnost, AKADEMICKÉ NAKLADATELSTVÍ CERM, s. r. o. Brno, 2019, Brno, ISBN 978-80-7623-016-3.
[5] Zákon č. 458/2000 Sb. Zákon o podmínkách podnikání a o výkonu státní správy v energetických odvětvích a o změně některých zákonů (energetický zákon)
[6] Zákon č. 240/2000 Sb., o krizovém řízení a o změně některých zákonů (krizový zákon).
[7] Kalvach, Zdeněk. „Základy ochrany měkkých cílů – metodika“, Ministerstvo vnitra České republiky, Praha, 2016
[8] ŘEHÁK, David, Pavel ŠENOVSKÝ, Martin HROMADA a Tomáš LOVEČEK. Complex approach to assessing resilience of critical infrastructure elements. International Journal of Critical Infrastructure Protection [online]. 2019, vol. 25, s. 125 – 138. [cit. 2021-01-05]. ISSN 1874-5482. Dostupné z: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1874548218301744.
[9] HROMADA, M. Modelovanie kaskádového a synergického efektu súvzťažných pododvetví kritickej infraštruktúry. [Habilitačná práca]. Ostrava: VŠB – Technická univerzita, 2016. 148 s.
