Sistema solare termico a concentratori parabolici

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1 071_TER_gen_cavallaro :33 Pagina 71 di F. Cavallaro e L. Ciraolo Sistema solare termico a concentratori parabolici LCA per la valutazione ambientale esigenza di rendere compatibili con l ambiente i comportamenti L di produzione e di consumo è percepita oggi come una priorità a livello mondiale. Da un lato, infatti, gli obiettivi di politica ambientale tendono sempre più a condizionare, secondo una logica trasversale, le politiche economiche e sociali dei vari Paesi, mentre si assiste, dall altro lato, all avvio di strategie finalizzate alla soluzione di criticità ambientali di natura globale. Il Protocollo di Kyoto per l abbattimento dei gas-serra, approvato nel dicembre 1997 a conclusione del terzo vertice mondiale sul cambiamento climatico costituisce in questa fase l atto fondamentale di orientamento politico verso la sostenibilità globale. Il dibattito sullo sviluppo sostenibile ha guidato oggi un processo evolutivo delle questioni ambientali verso un ormai ampio riconoscimento che operare con strumenti correttivi alla fine del ciclo produttivo incrementi i costi risolvendo in parte il problema. Lo studio della disponibilità delle risorse, pertanto, rappresenta il punto di partenza di qualsiasi analisi ambientale e quindi il rapporto tra l uso delle risorse e l ambiente è uno dei punti cardini dei modelli di gestione ambientale delle organizzazioni che perseguono un obiettivo di miglioramento delle proprie performance ecologiche. La razionalizzazione nell impiego delle materie prime, l attenzione, in fase di progettazione all eco-compatibilità di un prodotto e la definizione di criteri generali nella valutazione degli impatti ambientali causati dall intero ciclo di produzione, sono elementi che possono determinare, anche in tempi relativamente brevi, risultati molto interessanti. Oggi, in particolar modo, la riduzione del rischio ambientale connesso alla produzione e all uso di energia è un esplicito obiettivo dei programmi di controllo ambientale di molti Paesi industrializzati, appare necessario, quindi, valutare i sistemi di produzione energetica e tenere conto della loro incidenza sull ambiente. Gli impatti associati agli apparati di generazione elettrica tradizionale sono principalmente concentrati nella fase vera e propria di produzione mentre per i sistemi basati su fonti rinnovabili, generalmente, l esercizio produttivo non dà luogo ad emissioni d inquinanti. Assume invece un importanza strategica l analisi e la quantificazione delle emissioni indirette cioè quelle risultanti dalla fase di costruzione, trasporto e smantellamento di apparecchiature di conversione energetica e centrali. Quindi nell analisi d impatto ambientale sarebbe opportuno includere non solo le emissioni rilasciate durante la fase di esercizio ma anche e, soprattutto, nel corso dei processi di fabbricazione e trasporto delle apparecchiature che compongono l impianto e delle operazioni di manutenzione e dismissione degli stessi. A tal fine uno strumento di ausilio per la determinazione e la valutazione dei flussi di input di energia e materiali che permette, quindi, di poter valutare gli impatti ambientali derivanti dall analisi di un prodotto o servizio è la Life Cycle Assessment (LCA). In letteratura Prof. Fausto Cavallaro, Dipartimento SEGeS, Università del Molise, cavallaro@unimol.it; prof. Luigi Ciraolo, Direttore del Dipartimento RIAM, Università di Messina, luigi.ciraolo@unime.it. Il principio di conversione del solare termico di potenza è conosciuto da più di un secolo, tuttavia il suo sfruttamento a fini commerciali e la realizzazione d impianti su scala industriale è avvenuta soltanto nella prima metà degli anni Ottanta. I primi progetti dimostrativi, realizzati in vari paesi del mondo, hanno provato la loro performance tecnologica, economica ed ambientale con risultati molto incoraggianti. Tra le tecnologie emergenti nel settore del solare termico vi è il cosiddetto sistema Dish-Stirling che trasmette l energia termica, raccolta da un paraboloide riflettente, ad un motore Stirling a sua volta collegato ad un alternatore. È ormai assodato il principio che le tecnologie a fonti rinnovabili, sopratutto nella fase di produzione, sono attualmente quelle che generano un minore impatto ambientale rispetto ai sistemi tradizionali a fonti fossili. Tuttavia in molte analisi sfugge la valutazione degli impatti generati durante tutto il ciclo di vita dei sistemi progettati e costruiti per produrre energia. Scopo di questo lavoro è una preliminare analisi di valutazione ambientale, mediante l ausilio della LCA, di una centrale solare termica che impiega i concentratori parabolici a disco. sono riscontrabili vari contributi che riguardano applicazioni di LCA a tecnologie energetiche. In particolare si vedano i seguenti articoli per gli aspetti generali [1], al settore solare termodinamico [2], per applicazioni ai sistemi fotovoltaico-eolico-diesel [3], e all eolico offshore [4]. Scopo di questo lavoro è una preliminare analisi ambientale, con l ausilio della metodologia LCA, di una centrale solare termica che impiega concentratori a specchi parabolici. Lo studio effettuato mira ad analizzare gli impatti derivanti dal ciclo di vita della centrale e a misurare l emissione d inquinanti a monte del processo di produzione di elettricità. Il lavoro è stato, pertanto, suddiviso nel modo seguente: nei prossimi due paragrafi II e III viene descritta la metodologia adottata e le modalità di strutturazione della procedura di analisi, mentre nel IV paragrafo si procede ad illustrare l apparato tecnologico oggetto dell analisi, l insieme di dati utilizzati e i principali risultati ottenuti dal calcolo. 71

2 071_TER_gen_cavallaro :33 Pagina 72 La metodologia LCA La Valutazione del Ciclo di Vita o più semplicemente LCA (Life Cycle Assessment), consiste nell esame degli aspetti ambientali significativi legati al comportamento delle attività, dei prodotti e dei servizi, attraverso tutte le fasi della loro esistenza, dalla culla alla tomba. La LCA è uno strumento per la compilazione e valutazione attraverso tutto il ciclo di vita dei flussi in entrata ed uscita, nonché i potenziali impatti ambientali, di un sistema di prodotto o di servizio [5]. Essa si presta efficacemente a molteplici applicazioni rappresentando uno strumento utile per una progettazione ambientalmente sostenibile dei prodotti o servizi e può essere mirata anche solo su alcune specifiche fasi del ciclo di vita. Tale approccio metodologico può essere considerato uno strumento di supporto alla gestione ambientale in quanto aiuta il soggetto (progettista decisore ecc) a definire le azioni da intraprendere per migliorare le performance ambientali del proprio processo produttivo attraverso una riduzione del consumo di risorse e il contenimento di emissioni d inquinanti. Pertanto, grazie all analisi e alla conoscenza di tutti gli effetti ambientali associati a tutta la filiera produttiva è possibile intervenire efficacemente nei punti ove si scoprono elementi di maggiore criticità ambientale quindi è possibile effettuare operazioni FIGURA 1 - Struttura della LCA di miglioramento ed innovazione progettuale dei processi produttivi in modo da ottenere prodotti e servizi con superiori performance ambientali. L introduzione della norma ISO 14040, definisce la metodologia e i criteri generali per la realizzazione di uno studio LCA, riconosciuto a livello mondiale, di certificazione ecologica di prodotto e servizi. Le norme ISO rappresentano un ulteriore affinamento delle linee guida proposte dalla SETAC (Society of Environmental Toxicology and Chemistry) e illustrano il quadro di riferimento ormai accettato dalla comunità accademica e professionale per la realizzazione di analisi di ciclo di vita. La serie ISO sull Environmental Management- Life Cycle Assessment è composta da 4 norme ed ognuna di essa è dedicata ad una parte specifica della metodologia: ISO Principles and framework, ISO Goal and Scope definition and inventory analysis, ISO Life cycle impact assessment infine la ISO Life cycle interpretation. Uno studio di LCA si articola attraverso le seguenti quattro fasi principali (Figura 1). Goal and scope definition In questa fase si delineano le caratteristiche del sistema, vengono individuati i prodotti/processi in esame e le sue qualità specifiche. Un importantissima operazione preliminare prevista fin dall inizio dello studio riguarda la definizione dell unità funzionale cioè di un unità di misura di riferimento che costituisce una valutazione quantitativa della prestazione del flusso in uscita del sistema prodotto. Lo scopo principale dell unità funzionale è di fornire un relazione a cui legare i flussi in entrata e in uscita condizione necessaria per consentire la comparabilità dei risultati [6]. Il sistema viene rappresentato come un insieme di unità di processo (esempio produzione, distribuzione trasporto uso ecc.) collegati con altri sistemi e con l ambiente da flussi in entrata (materie prime energia ecc.) e flussi in uscita (emissioni in atmosfera, acqua, suolo ecc). A secondo il tipo di prodotto o servizio analizzato vengono definiti i confini iniziali del sistema considerato, cioè, si definiscono le fasi del processo (unità di processo) da far rientrare o meno nell analisi. I confini del sistema possono essere allargati o ristretti anche successivamente durante la fase di analisi in base ai risultati forniti dall analisi di sensitività. Nella descrizione del sistema generalmente viene disegnato un diagramma di flusso che illustra in modo trasparente le unità di processo e le loro interrelazioni con i processi produttivi che si ritiene dover considerare. Tutte queste informazioni, che precedono l intera fase di analisi e valutazione della LCA, vengono raggruppate secondo la UNI EN ISO nel cosiddetto campo di applicazione dello studio. Life Cycle Inventory (LCI) Questa fase prevede la compilazione di un bilancio di input ed output del sistema. Vengono quindi raccolti e quantificati i dati relativi a consumo di energia e materie prime produzione di rifiuti ed emissioni in aria, acqua e suolo. L analisi d inventario deve essere chiara e comprensiva in maniera da fornire i dati necessari per poter effettuare un indagine corretta così come è previsto dalla norma ISO [6]. L analisi d inventario è il momento più importante di una LCA nel quale si procede alla costruzione di un modello analogico della realtà in grado di rappresentare tutti gli scambi tra le singole operazioni appartenenti alla catena produttiva [7]. In questa fase, dunque, individuando i flussi in ingresso e uscita di un sistema prodotto lungo tutta la sua vita (dalla culla alla tomba) arriva allo sviluppo di un vero e proprio bilancio ambientale. Life Cycle Impact Assessment (LCIA) La valutazione d impatto del ciclo di vita viene descritto nella norma ISO [8] e il suo scopo è quello di stimare la significatività degli impatti ambientali potenziali in termini numerici associati ai dati di ciascun flusso di materia ed energia raccolto e classificato nella tabella d inventario. In questo step vengono valutati gli effetti sulla salute e sull ambiente generati da un prodotto nel corso del suo ciclo di vita. La struttura di una LCIA prevede alcune fasi obbligatorie che convertono i risultati della fase di LCIA in specifici indicatori che possono essere utilizzati direttamente o come base per successive valutazioni. La valutazione d impatto è articolata, quindi, in due fasi: - Classificazione: cioè innanzitutto è necessario organizzare i risultati dell inventario in modo da assegnare le diverse sostanze (emissioni gassose, liquide, solide ecc,), generate dai processi 72

3 071_TER_gen_cavallaro :33 Pagina 73 considerati nel diagramma, alle diverse categorie d impatto ambientale. Quindi ciascun impatto quantificato nell inventario viene classificato sulla base dei problemi ambientali a cui può potenzialmente contribuire. Le categorie generali sono per esempio l effetto serra, piogge acide, buco dell ozono, impatto degli ossidanti fotochimici ecc.; - Caratterizzazione: questa operazione consiste nella valutazione quantitative degli impatti sulle singole tematiche ambientali. Essa valuta la magnitudo degli impatti delle diverse categorie, in parole povere si misura l intensità di un certo input o output sull ambiente. Life Cycle Interpretation L analisi di LCA si conclude con l attività interpretativa dei risultati dei diversi step esaminati nell eventuale redazione di conclusioni e di raccomandazioni per il miglioramento delle performance ecologiche del sistema analizzato cercando anche di ipotizzare scenari alternativi a quello considerato e viene disciplinata dalla norma ISO [9]. In questa fase i risultati sono verificati e valutati in correlazione all obiettivo e allo scopo prefissati precedentemente anche in relazione ai risultati dell analisi di sensitività. I metodi di valutazione ambientale impiegati nell analisi Tra i vari metodi di valutazione d impatto esistenti in letteratura è stato selezionato l Eco-indicator-99. Questo è un metodo sviluppato dalla Pré (Product Ecology Consultants) per conto del Ministero dell Ambiente olandese e costituisce uno strumento utile ad aggregare i risultati di una LCA in unità o numeri facilmente comprensibili ed utilizzabili, chiamati appunto Eco-indicatori (Eco-point) [10]. Il metodo impiegando i dati raccolti nell inventario attraverso una specifica procedura, fornisce come risultato finale un punteggio che esprime, in maniera proporzionale, un danno ambientale, inteso come contributo ad almeno una delle tre macrocategorie di danno: alla salute umana (Human Health, HH), all ecosistema (Ecosystem Quality, EQ) e alle risorse (Resources, R). La prima fase della quantificazione degli impatti prevede che l ammontare di quelle sostanze elencate nella tabella dell inventario che contribuiscono ad una certa categoria d impatto vengano moltiplicate per specifici fattori di caratterizzazione che esprimono il contributo relativo della sostanza alla categoria stessa. Il metodo ecoindicator 99 considera la valutazione delle seguenti categorie d impatto: HH Carcinogenics, HH Respiratory organics, HH Respiratory inorganics, HH Climate change, HH Radiation e HH Ozone layer misurate in DALY (Disability Adjusted Life Years); EQ Ecotoxicity, EQ Acidification/Eutrophication e EQ Land-use, misurate in PDF*m 2 y (Potentially Disappeared Fraction); R minerals e R Fossil fuels, misurate in MJ surplus. I danni alla salute umana sono espressi in DALY (Disability Adjusted Life Years). In questa categoria sono stimati i danni causati da tutte le sostanze che abbiano un impatto sulla respirazione (composti organici ed inorganici), sulla carcinogenesi, sui cambiamenti climatici e sullo strato di ozono; sono comprese in questa categoria anche le radiazioni ionizzanti. I danni alla qualità degli ecosistemi sono espressi come la percentuale di specie di piante che si stima siano scomparse da una certa area a causa delle mutate condizioni ambientali (PDF*m2*yr, PDF = Potentially Disappeared Fraction of plant species). In particolare, l ecotossicità è espressa come la percentuale di specie che vivono in una certa area in condizioni di stress. I danni sulle risorse comprendono l estrazione e l utilizzo di risorse minerarie e di combustibili. L estrazione di risorse è correlata a parametri che indicano la qualità delle risorse minerarie e fossili che rimangono nei giacimenti. L impatto su questa categoria viene quantificato in termini di maggior energia necessaria per le estrazioni future (MJ surplus energy) [10]. Definiti i dati dell inventario questi vengono suddivisi per categorie d impatti ambientali e per i loro effetti potenziali, il metodo quindi prevede una procedura articolata nelle seguenti tre fasi: 1) la caratterizzazione, che quantifica e aggrega gli impatti per individuare il danno relativo alla sostanza emessa o alla risorsa usata; 2) la normalizzazione che prevede una fase di confronto tra i punteggi ottenuti per ciascuna categoria d impatto ed un valore di riferimento che si evince dalla letteratura scientifica. Questa operazione viene effettuata in modo da poter stabilire la magnitudo dei risultati della LCIA rispetto ad un valore di riferimento costituito generalmente da dati medi su scala mondiale regionale o europea riferiti ad uno specifico intervallo di tempo. Generalmente il processo di normalizzazione si effettua dividendo i valori ottenuti nella fase precedente per il danno subito in un anno dal cittadino medio europeo; 3) la valutazione, che attribuisce un valore in termini d importanza a ciascun impatto e che può essere effettuata seguendo tre diverse prospettive culturali (gerarchica, individualista e ugualitaria). La valutazione del danno nelle tre categorie è infine aggregata in un unico indice (single score) che permette di dare un punteggio agli scenari. Quanto più elevato è il valore del punteggio tanto maggiore è il danno causato dal processo analizzato. Un altro metodo, piuttosto diffuso negli studi di LCA, è l EPS 2000 (Environmental Priority Strategies in product design) sviluppato con l intento di supportare i progettisti nella progettazione di nuovi prodotti. Lo sviluppo di un nuovo prodotto è un processo dinamico e complesso in cui sono frequenti cambiamenti sostanziali. Pertanto è importante considerare fin dall inizio tutti gli aspetti connessi al prodotto che si vuole sviluppare, compresi quelli ambientali. Il metodo EPS è stato ideato in Svezia nel 1989 su richiesta della Volvo, come cooperazione tra stessa la Volvo, lo Swedish Environmental Research Institute (IVL) e la Swedish Federation of Industries. Il metodo EPS 2000 (Environmental Priority Strategies in product design), considera quattro categorie di danno [11]: Human Health, Ecosystem Production Capacity, Abiotic Stock Resource, Biodiversity. In ogni categoria di danno sono comprese una o più categorie d impatto, ciascuna univocamente determinata da una propria unità di misura. Le categorie d impatto considerate nella Human Health sono cinque: 1) Life expectancy (aspettativa di vita) 2) Severe morbidity and suffering (grave malattia) 3) Morbidity (malattia) 4) Severe Nuisance (forte fastidio) 5) Nuisance (fastidio irritante ma senza alcun effetto diretto sulla salute), tutte espresse in person year (o YOLL-years of lost life cioè anni di vita persi dalla comunità mondiale a causa delle malattie prodotte dalla sostanza considerata). Le categorie d impatto considerate nell Ecosystem Production Capacity sono le seguenti: 1) Crop Growth Capacity (capacità di crescita del raccolto) 2) Wood Growth Capacity (capacità di crescita del legname) 3) Fish and Meat Production (produzione di carne e pesce) (tutte espresse in kg) 4) Soil Acidification, espressa in H+ moli equivalenti 5) Prod. Cap. Irrigation water (espressa in kg) 6) Prod. Cap. Drinking water (espressa in kg). La categoria d impatto considerata nell Abiotic Stock Resource è depletion of reserves (l unità di misura è l ELU, environmental load unit, cioè la disponibilità a pagare per la sostituzione delle risorse abiotiche in esaurimento). Infine la categoria d impatto considerata in Biodiversity è Species Extinction e l unità di misura è il NEX rapporto tra il numero di specie estinte a causa della sostanza e il numero totale di specie estinte in un anno. 73

4 071_TER_gen_cavallaro :33 Pagina 74 FIGURA 2 - Il concentratore parabolico ANU. Fonte: [13] La LCA di una centrale solare termica Aspetti relativi all impianto ed alla tecnologia impiegata L obiettivo di questo studio è una preliminare valutazione d impatto ambientale derivante dai processi di produzione di elettricità di un impianto solare termodinamico che impiega i concentratori solari a specchi parabolici collegati ad un motore stirling. L unità funzionale prescelta è 1 kwh di elettricità. In modo più specifico verranno valutate le più importanti conseguenze ambientali associate alla produzione di 1 kwh, generato da una centrale solare termodinamica analizzata lungo tutto il suo ciclo di vita. Si è ipotizzato che la fabbricazione dei concentratori e dei motori ha luogo nel continente australiano, in quanto ideati e progettati dall Australian National University (ANU), mentre il loro assemblaggio, installazione e messa in opera con tutti i servizi connessi, incluse la fase di manutenzione e di demolizione di fine vita, si abbia in Italia più precisamente in una zona industriale del sud della Sicilia ove s ipotizza la realizzazione della centrale. L impianto consiste in un campo di 17 specchi parabolici, gli ANU - big dish, ciascuno di superficie pari a 400 m 2 (Figura 2), collegati a 5 motori a ciclo stirling in grado di produrre elettricità. Il sistema opera esclusivamente durante le ore diurne in quanto non è dotato di alcuna unità di backup ed ha un efficienza di conversione solare pari al 18% [12]. Il funzionamento del sistema si basa sul seguente processo: lo specchio parabolico riflette i raggi solari in una cavità ricevente localizzata nel punto focale del concentratore, quindi, la radiazione solare, assorbita dal ricevitore, trasferisce il calore ad un fluido vettore (elio, idrogeno o acqua/vapore) del motore stirling fino a raggiungere una temperatura di circa 550 C [13]. Il calore del sole viene convertito in energia meccanica grazie al motore stirling e successivamente un generatore elettrico, connesso direttamente al motore, converte l energia meccanica in elettricità (Figura 3). Per un funzionamento ottimale è necessario che il concentratore sia perfettamente orientato al sole, quindi questo viene montato su un sistema di puntamento a due assi che permette un orientamento verticale e orizzontale del concentratore. Maggiori dettagli tecnici, sulla tecnologia dei ANU big dish, possono essere ricavati dai lavori [13] e [14]. Descrizione e confini del sistema Si è ipotizzato che il prototipo di centrale solare termica, oggetto del caso studio, venga installata in una località a sud della Sicilia ove vi sono ottime condizioni di soleggiamento. Lo studio include le fasi che riguardano la fabbricazione dei collettori solari e i motori stirling, il trasporto, la costruzione e lo smantellamento della centrale e infine il riciclaggio dei materiali. Nella Figura 4 viene illustrato uno schema che riproduce i confini del sistema. Le principali fasi prese in considerazione nell analisi sono articolate nel modo seguente: - Fabbricazione dei concentratori e dei motori stirling: i principali materiali utilizzati per la fabbricazione sono acciaio, rame, cemento per le fondamenta, polistirene, fibra di vetro, alluminio e combustibile (diesel). Nell analisi viene inclusa anche l estrazione e la lavorazione dei materiali vergini prodotti in Australia; - Trasporto: questa fase include il trasporto dei concentratori e dei motori dal sito di produzione (per mezzo di una nave transoceanica di grosso tonnellaggio) e il trasporto dei vari materiali necessari alla realizzazione della centrale quali cemento e acciaio per le fondamenta (tramite TIR); - Demolizione e smontaggio: S ipotizza che a fine vita della centrale (dopo 30 anni circa) tutto il materiale impiegato per i concentratori e i motori, potenzialmente riciclabile, venga riutilizzato come materia prima secondaria e quindi reimmesso in cicli produttivi di altri prodotti. Qualità dei dati FIGURA 3 - La configurazione dell impianto. Fonte: [14] La criticità maggiore di questo strumento di analisi risiede nella disponibilità dei dati e delle informazioni (spesso insufficienti) per lo sviluppo dei calcoli di quantificazione e valutazione degli impatti ambientali. Un prerequisito fondamentale per una corretta analisi di LCA è proprio la qualità dei dati il cui reperimento spesso richiede tempi lunghi e molta attenzione. Solitamente lo studio viene condotto per approssimazioni successive man mano che si aggiornano e affinano le informazioni disponibili. È necessario, perciò, adottare un approccio di tipo dinamico e iterativo, di costante revisione dei calcoli, sulla base delle nuove informazioni che si raccolgo- 74

5 071_TER_gen_cavallaro :33 Pagina 75 no, infatti capita spesso che i dati non sempre sono facilmente adattabili alle condizioni del contesto di riferimento. Man mano che si mettono insieme i dati e si struttura meglio il sistema si possono individuare elementi di maggiore e minore criticità e quindi si può operare una integrazione o correzione del set di dati occorrente. Per semplificare l attività di selezione sono disponibili una serie di data-base che però non riescono sempre a garantire un adeguata affidabilità scientifica. I dati selezionati nell inventario saranno la base per la valutazione dell impatto sull ambiente del ciclo di vita del prodotto o servizio pertanto la sua compilazione deve essere realizzata seguendo un piano ben definito e trasparente. I dati primari provengono in particolare dallo studio redatto dall ACARPP [6] e sebbene derivino da fonti sicure, purtroppo, rimangono alcune incertezze mentre i dati secondari, in particolare per i dati relativi all estrazione delle materie prime, ai dati sul trasporto e il riciclaggio si è fatto ricorso alle librerie disponibili nel codice di calcolo SIMAPRO [9]. In particolare per i metalli si sono utilizzate la ETH-ESU 1996, IDEMAT 2001, BU- WAL 1996, per i materiali da costruzione ETH-ESU 1996, IDEMAT 2001, per il trasporto ETH I risultati riportati (Figure 5 e 6) riproducono due diversi scenari: con o senza riciclaggio. Nel primo caso si è ipotizzato che a fine vita la centrale venga smantellata recuperando e reimmettendo nei cicli produttivi tutto ciò che è possibile riciclare con evidenti benefici in termini di risparmio di risorse naturali e di minore impatto sull ambiente, mentre nel secondo caso si ipotizza che a fine vita della centrale non venga recuperato nulla e la procedura di dismissione non viene specificata in alcun modo. I risultati dell analisi sono riportati nei grafici che seguono. Dall analisi dei risultati appare evidente come la fase più critica, in termini d impatto ambientale, è quella che riguarda l attività di costruzione e di assemblaggio della centrale solare segue per importanza la fase del trasporto via mare dei concentratori solari e dei motori dal continente australiano (ove si ipotizza siano fabbricati) alla Sicilia sito previsto per l installazione. Tale operazione viene effettuata con una nave cargo transoceanica di grosso FIGURA 4 Confini del sistema tonnellaggio mentre la fase di trasporto terrestre, dal porto sino al sito ove si realizzerà la centrale, avviene tramite TIR ed in termini di impatto ambientale è da ritenersi trascurabile. La Figura 7 illustra invece l impatto ambientale in termini di emissioni di sostanze inquinanti (classificate per categoria d impatto) per kwh di elettricità prodotto dalla centrale, da cui si può rilevare l emissione di gas serra pari ad appena 13 g/kwh. La Figura 8 Analisi d impatto e principali risultati FIGURA 5 - Quantificazione delle diverse categorie d impatto (con riciclaggio) FIGURA 6 - Quantificazione delle diverse categorie d impatto (senza riciclaggio) 75

6 071_TER_gen_cavallaro :33 Pagina 76 FIGURA 7 - L impatto per kwh di elettricità prodotta mostra il bilancio energetico cioè il rapporto tra l energia primaria utilizzata per la produzione, trasporto installazione e demolizione della centrale solare e l elettricità che la stessa centrale fornisce alla rete elettrica nell arco dei suoi 30 anni di vita utile. La Figura 9 illustra, appunto, l impatto ambientale della centrale solare in base alle tre macrocategorie suddette impiegando il metodo Eco-indicator99. Mentre le Figure 10 e 11 riportano i risultati impiegando il metodo EPS. Conclusioni Come si evince dai risultati su esposti l impatto ambientale complessivo derivante dall intero ciclo di vita di una centrale solare termica che impiega le tecnologie a concentratori parabolici lineari è estremamente contenuto e sostanzialmente insignificante rispetto all impatto prodotto da centrali tradizionali a combustibili fossili. Le emissioni di CO 2 eq. sono di appena 13 g/kwh di elettricità prodotta (senza riciclaggio) e buono appare anche il bilancio energetico. I risultati ottenuti sono piuttosto incoraggianti e meritano ulteriori approfondimenti in particolar modo si prevede di sviluppare una comparazione con le altre tecnologie di solare termodinamico che impiegano concentratori solari. FIGURA 8 - Bilancio energetico Bibliografia [1] L. Gagnon, C. Bélanger, Y. Uchiyama, Life-cycle assessment of electricity generation options: the status of research in year 2001, Energy Policy 30, pp , [2] G. Weinrebe, M. Bohnke, F. Trieb, Life Cycle Assessment of an 80 MW SEGS plant and a 30 MW Phoebus power tower, in Proc International Solar Energy Conference Solar Engineering June 14-17, Albuquerque NM, USA. [3] Y. Kemmoku, K. Ishikawa, S. Nakagawa, T. Kawamoto, T. Sakakibara, Life cycle CO 2 emissions of a photovoltaic/wind/diesel generating system, Electrical Engineering in Japan, Vol. 138, No. 2, 2002, pp FIGURA 9 - Valutazione del danno (Eco-indicator-99) FIGURA 10 - Valutazione del danno (EPS) 76

7 071_TER_gen_cavallaro :33 Pagina 77 FIGURA 11 - Valutazione del danno punteggio singolo (EPS) [4] F. Cavallaro, R. Salomone, Life Cycle Assessment of an off-shore wind farm: preliminary results, in Proc European Seminar - Offshore wind energy in mediterranean and other european seas- ENEA, Naples. [5] ISO 14040: 1997 Environmental management - Life cycle assessment - Principles and framework. [6] ISO 14041: 1998 Environmental management - Life cycle assessment - Goal and scope definition and inventory analysis. [7] Baldo G. L., Life Cycle Assessment. Uno strumento di analisi energetica ed ambientale, Ipaservizi Editore, 2000, Milano (Italy). [8] ISO 14042: 2000 Environmental management - Life cycle assessment - Life cycle impact assessment. [9] ISO 14043: 2000 Environmental management - Life cycle assessment - Life cycle interpretation. [10] PRé Consultants B.V., The Eco-indicator 99 - A damage oriented method for Life Cycle Impact Assessment - Methodology Report, [11] Pergreffi R., Neri P., Spadoni G., Confronto fra tre metodi di valutazione dell impatto ambientale applicato al caso dell analisi del ciclo di vita di un servizio. Giornata di studio, Life Cycle Assessment (LCA) e progettazione ecosostenibile, Genova, 7 Luglio [12] The Australian Coal Association Research Program (ACARP), Report ACARP2 (2001) - LCA of steel and electricity production. [13] P. Siansukone, K. Lovegrave, Modelling of 400 m 2 steam based paraboloidal dish concentrator for solar thermal power production, in Proc Annual Conference of the Australian and New Zealand Solar energy Society, Melbourne, Australia. [14] K. Lovegrove, T. Taumoefolau, S. Paitoonsurikarn, P. Siangsukone, G. Burgess, A. Luzzi, G. Johnston, O. Becker, W. Joe, G. Major, Paraboloidal dish solar concentrator for multi-megawatt power generation, in Proc International Solar Energy Society - Solar World Congress, Gotenborg, Sweden. 77