LCA di diverse soluzioni per la produzione fotovoltaica in Italia

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Emma Marchi
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X Convegno della Rete Italiana LCA V Convegno

produzione fotovoltaica in Italia Pierpaolo

1 X Convegno della Rete Italiana LCA V Convegno dell Associazione Rete Italiana LCA LIFE CYCLE THINKING, SOSTENIBILITÀ ED ECONOMIA CIRCOLARE LCA di diverse soluzioni per la produzione fotovoltaica in Italia Pierpaolo Girardi, Alessia Gargiulo RSE Ricerca Sistema Energetico

GWh Perché una LCA delle soluzioni FV La promozione delle fonti energetiche rinnovabili si inquadra nella strategia europea volta ad una crescita sostenibile e, in particolare, alla tutela dell

2 GWh Perché una LCA delle soluzioni FV La promozione delle fonti energetiche rinnovabili si inquadra nella strategia europea volta ad una crescita sostenibile e, in particolare, alla tutela dell ambiente e alla riduzione delle emissioni. Al 2014 la produzione da fotovoltaico contribuisce a circa il 18,5% dei 120 TWh di produzione da rinnovabili e a circa l 8% della produzione elettrica italiana. TWh 2014 idro termo_fossile geotermo bioenergie eol foto In Italia dal 2007 al 2014 si è assistito ad un costante incremento della produzione da fotovoltaico, che in alcuni anni ( ) ha raggiunto un tasso medio annuo di crescita di circa il 300% X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

3 Obiettivo Obiettivo: confrontare le diverse soluzioni tra loro e con la produzione da CCGN soluzione = tecnologia + tipologia di installazione Si-mono cristallino Si-ribbon. Si- multi cristallino Si-amorfo (film sottile) CIS (film sottile) CdTe (film sottile) % potenza a terra su tetto pensiline altro X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

4 Unità funzionale e categorie di impatto UF funzionale : 1kWh immesso nella rete di bassa tensione Categorie di impatto: 8 categorie di impatto più Cumulate Energy Demand Metodo di Rilevanza Categoria di Impatto Unità di misura Rif.bibliog quantifcazione PEFCR* Climate change GWP 100 anni kg CO 2 eq IPCC 2007 High Ecotoxicity, freshwater USeTox CTUe Rosenbaum et al High Human toxicity, cancer effects USeTox CTUh Rosenbaum et al High Human toxicity, noncancer effects USEtox CTUh Rosenbaum et al High Land use Particulate matter / respiratory effects Acidification Photochemical ozone formation *Draft luglio 2014 Soil Organic Matter Lost RiskPoll Accumulated Exceedance(AE) ReCiPE kg Soil Organic Carbon kg PM2.5eq Moleq H + kg NMVOCeq Milà i Canals et al Greco et al. 2007; Rabl & Spadaro 2004 Seppälä et al. 2006, Posch et al Van Zelm et al as applied in ReCiPe High High Medium Medium X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

5 Inventario Dati provenienti da Ecoinvent 3.1 SW Sima PRO Adattamento moduli a realtà italiana (kwh anno/kwp) Irraggiamento Orientamento Presenza di ostacoli X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

6 kg PM2.5 eq molc H+ eq kg CO2eq kg NMVOC eq LCIA: effetto serra ed inquinanti atmosferici 6.0E E E E E E E E E E E E E E E-04 Per Cambiamenti Climatici, Acidificazione, Formazione di ozono fotochimico e particolato gli impatti delle soluzioni fotovoltaiche inferiori CCGN (max rispettivamente 14%, 27%, 36% e 66%) Climate change Photochemical ozone formation 1.4E E E E E E E-05 Particulate matter 2.5E E E E E-04 Acidification a-si, laminated, integrated a-si, panel, mounted CdTe, laminated, integrated CIS, panel, mounted multi-si, laminated, integrated multi-si, panel, mounted ribbon-si, laminated, integrated ribbon-si, panel, mounted single-si, laminated, integrated single-si, panel, mounted open ground multi-si natural gas, combined cycle power plant X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

7 CTU e kg C deficit CTUh CTUh Tossicità e uso di suolo 2.0E E E E E E E E E E-09 Human toxicity, non-cancer effects 3.5E E E E E E E-10 Human toxicity, cancer effects Per tossicità umana tutte le soluzioni fotovoltaiche, effetti non cancerogeni, e 5 su 11, effetti cancerogeni, mostrano impatti superiori a quelli del ciclo combinato a gas naturale. Per consumo di suolo spiccano le installazioni fotovoltaiche a terra (le uniche superiori a CCGN). Per tossicità acque impatti inferiori a CCGN 2.5E E+00 a-si, laminated, integrated 2.0E E+00 a-si, panel, mounted CdTe, laminated, integrated 1.5E E+00 CIS, panel, mounted multi-si, laminated, integrated 3.0E+00 multi-si, panel, mounted 1.0E E+00 ribbon-si, laminated, integrated ribbon-si, panel, mounted 5.0E E+00 single-si, laminated, integrated single-si, panel, mounted Freshwater ecotoxicity Land use open ground multi-si natural gas, combined cycle power plant X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

8 Cumulated Energy Demand natural gas, combined cycle power plant open ground multi-si single-si, panel, mounted single-si, laminated, integrated ribbon-si, panel, mounted ribbon-si, laminated, integrated multi-si, panel, mounted multi-si, laminated, integrated CIS, panel, mounted CdTe, laminated, integrated a-si, panel, mounted a-si, laminated, integrated MJ Renewable, biomass Renewable, wind, solar, geothe Renewable, water Non-renewable, nuclear Non renewable, fossil Non-renewable, biomass Differenze di modesta entità, tra le diverse soluzioni di installazione-tecnologia fotovoltaica riguardano prettamente l energia da fonti fossili non rinnovabili. Tutte comportano, un netto miglioramento rispetto alla produzione da un impianto in Ciclo Combinato a gas naturale. X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

% Confronto tra soluzioni FV Non emerge una soluzione migliore o peggiore

integrata 100. 90. 80. 70. 60. 50. 40. 30. 20. 10. 0.

frequenza impatti maggiori delle altre CdTe E CIS (risp.

laminated, integrated a-si, panel, mounted CdTe, laminated, integrated

mounted ribbon-si, laminated, integrated ribbon-si, panel, mounted

9 % Confronto tra soluzioni FV Non emerge una soluzione migliore o peggiore delle altre L installazione non integrata ha sempre impatti maggiori dell integrata Silicio monocristallino non integrato è la soluzione che ha con più frequenza impatti maggiori delle altre CdTe E CIS (risp. Integrata e non) sono spesso al di sotto della media come impatti a-si, laminated, integrated a-si, panel, mounted CdTe, laminated, integrated CIS, panel, mounted multi-si, laminated, integrated multi-si, panel, mounted ribbon-si, laminated, integrated ribbon-si, panel, mounted single-si, laminated, integrated single-si, panel, mounted open ground multi-si X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

10 Human Toxicity, Cancer Effects 3.50E E E E E E E E+00 single-si, laminated, integrated CdTE non è il peggiore e ha prestazioni migliori di a-si a parità di installazione ribbon-si, panel, mounted ribbon-si, laminated, integrated multi-si, laminated, integrated CIS, panel, mounted CdTe, laminated, integrated a-si, panel, mounted a-si, laminated, integrated Cadmio conta poco open ground multi-si multi-si, panel, mounted single-si, panel, mounted other Cadmium Air Chromium Soil Lead Air Chromium VI Air Nickel Air Mercury Air Arsenic Water Chromium VI Soil Arsenic Air Chromium Water Chromium Air Chromium VI Water Process % CdTE-integrated A-Si integrated Remaining processes Redmud from bauxite digestion {RoW} treatment of, residual material landfill Slag, unalloyed electric arc furnace steel {RoW} treatment of, residual material landfill Ferrochromium, high-carbon, 68% Cr {GLO} production Sludge from steel rolling {RoW} treatment of, residual material landfill 4 5 Basic oxygen furnace waste {RoW} treatment of, residual material landfill 3 4 Wastewater from glass production {RoW} treatment of, capacity 1.1E10l/year 16 4 Average incineration residue {RoW} treatment of, residual material landfill 1 1 Transmission network, electricity, medium voltage {RoW} construction 1 1 Copper {RAS} production, primary 2 1 Dust, unalloyed electric arc furnace steel {RoW} treatment of, residual material landfill 1 1 Processi poco legati alla tecnologia della cella (più alla produzione struttura di supporto) X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

11 Conclusioni e sviluppi futuri L utilizzo di fotovoltaico presenta dei vantaggi in termini ambientali rispetto alle tecnologie fossili. La principale contropartita riguarda un rilevante consumo di suolo, nel caso delle installazioni a terra ed in parte la tossicità umana. Sono rilevanti gli aspetti legati alla struttura dei pannelli Ulteriori vantaggi in termini di impatti ambientali lungo il ciclo di vita potranno derivare dagli sviluppi delle tecnologie fotovoltaiche a concentrazione X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

12 Contacts Pierpaolo Girardi X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

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