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LIFE CYCLE ASSESSMENT DI UN IMPIANTO AD ENERGIA EOLICA PER LA STIMA DEI COSTI ESTERNI IL CASO DEL PARCO EOLICO DI CAIRO

Ente per le nuove tecnologie, l’energia e l’ambiente. LIFE CYCLE ASSESSMENT DI UN IMPIANTO AD ENERGIA EOLICA PER LA STIMA DEI COSTI ESTERNI IL CASO DEL PARCO EOLICO DI CAIRO MONTENOTTE(SV). Relatore: Prof.Augusto Ninni Correlatore: Ing.Paolo Neri. Laureanda: Rita Virginia D’Avino.

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LIFE CYCLE ASSESSMENT DI UN IMPIANTO AD ENERGIA EOLICA PER LA STIMA DEI COSTI ESTERNI IL CASO DEL PARCO EOLICO DI CAIRO

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Presentation Transcript

  1. Ente per le nuove tecnologie, l’energia e l’ambiente LIFE CYCLE ASSESSMENT DI UN IMPIANTO AD ENERGIA EOLICA PER LA STIMA DEI COSTI ESTERNIIL CASO DEL PARCO EOLICO DI CAIRO MONTENOTTE(SV) Relatore: Prof.Augusto Ninni Correlatore: Ing.Paolo Neri Laureanda: Rita Virginia D’Avino

  2. SCOPO DELLA TESI • Le esternalità “benefici e costi che emergono quando le attività sociali ed economiche di un gruppo di persone hanno effetto su un altro gruppo e quando questo fallisce a risarcire l’altro per il danno arrecato”(EC,1994) • Esempi: R&D, lavoro, inquinamento • Per efficienza economica e sociale: internalizzazione (conteggio + imputazione) • Obiettivo di questa tesi: Valutazione costi esterni della produzione di elettricità • Problematicità individuazione esternalità strumento Life Cycle Assessment • Altri studi di riferimento: Progetto EC ExternE

  3. ITERDELL’ANALISI • Strumento LCA • Oggetto analisi: produzione elettrica del parco Eolico “Valbormida” di FERAs.r.l., mediante un impianto Enercon • Prove di sensibilità •  valutazione monetaria • CONFRONTO tra eolico e altre fonti elettriche

  4. Metodo LCA e caso studio

  5. LCA (Life Cycle Assessment) – ISO 14040 OBIETTIVO UNITA’ FUNZIONALE FUNZIONE DEL SISTEMA CONFINI DEL SISTEMA ISO 14040 INVENTARIO ISO 14040 ENERGIE PROCESSI MATERIALI EMISSIONI E RISORSE CLASSIFICAZIONE CARATTERIZZAZIONE NORMALIZZAZIONE VALUTAZIONE DEL DANNO VALUTAZIONE DEL DANNO AMBIENTALE ISO 14044 ANALISI DI SENSIBILITA’ E VALUTAZIONE DEI MIGLIORAMENTI ISO 14044

  6. Obiettivo dello studio È la valutazione dell’impatto ambientale e del COSTO esterno della produzione di energia elettrica dal vento • Unità funzionale È l’elettricità prodotta dall’impianto Enercon di potenza 1500kW, del parco Valbormida della ditta FREA s.r.l., durante la vita stimata di 20 anni e una disponibilità di vento di 2500 ore annue (74250000kWh totali). I risultati sono presentati per l’unità di prodotto (1kWh). • La funzione del sistema È la produzione industriale di energia elettrica da distribuire in rete • Confini del sistema (Costruzione- Esercizio-Fine vita). Dalla raccolta delle materie prime per la costruzione, al riciclo o smaltimento. • Qualità dei dati I dati sono in parte rilevazioni sul posto di FERA s.r.l., in parte da uno studio reale EDF, raccolto nella banca dati ECLIPSE, in parte dalla banca dati del codice usato per lo studio SimaPro7.5.1

  7. LCA (Life Cycle Assessment) – ISO 14040 OBIETTIVO UNITA’ FUNZIONALE FUNZIONE DEL SISTEMA CONFINI DEL SISTEMA ISO 14040 INVENTARIO ISO 14040 ENERGIE PROCESSI MATERIALI Competenze: INGEGNERIA, ECONOMIA, FISICA, SC. AMBIENTALI, SC. NATURALI, BIOLOGIA, ARCHITETTURA, CHIMICA, MEDICINA, STORIA, EMISSIONI E RISORSE CLASSIFICAZIONE CARATTERIZZAZIONE NORMALIZZAZIONE VALUTAZIONE DEL DANNO VALUTAZIONE DEL DANNO AMBIENTALE ISO 14044 ANALISI DI SENSIBILITA’ E VALUTAZIONE DEI MIGLIORAMENTI ISO 14044

  8. CICLO DI VITA IMPIANTO ENERCON Materiali energia Materiali energia Torre Generatore Resto della navicella Pala Costruzione Basamento Connessione alla rete Sollevamento componenti Montaggio impianto/connes Trasporto torre Trasporto altre parti mobili Manutenzione Esercizio Sostituzione dei componenti Rimozione impianto Fine vita Smaltimento/Riciclo Trasporto materiali

  9. LCA (Life Cycle Assessment) – ISO 14044 OBIETTIVO UNITA’ FUNZIONALE FUNZIONE DEL SISTEMA CONFINI DEL SISTEMA ISO 14040 INVENTARIO ISO 14040 ENERGIE PROCESSI MATERIALI EMISSIONI E RISORSE CLASSIFICAZIONE CARATTERIZZAZIONE NORMALIZZAZIONE VALUTAZIONE DEL DANNO VALUTAZIONE DEL DANNO AMBIENTALE ISO 14044 Metodi ECO-INDICATOR 99, IMPACT 2002+, EPS 2000 ed EDIP 03 ANALISI DISENSIBILITA’ E VALUTAZIONE DEI MIGLIORAMENTI ISO 14044

  10. METODI DI VALUTAZIONE • Sviluppatore: Prè su commissione del Min.Ambiente olandese • Uno dei più diffusi a livello europeo • Valutazione attraverso un valore sintetico, basato su 3 categorie di danno a loro volta ripartite in categorie di impatto(approccio midpoint)organizza le informazioni semplifica l’interpretazione dei risultati • Categorie di danno: Humanhelath, EcosystemQuality, Resources- saranno utili per la valutazione monetaria Eco-Indicator 99 Paesi bassi • Sviluppatore: SwissFederalInstituteofTechnology • Valutazione: Il metodo è l’evoluzione di EcoIndicator 99. Ne differisce soprattutto per la categoria ClimateChange (in Kg CO2 eq). • Le unità di misura degli indicatori scaturiscono dal confronto con sostanze di riferimento (sostanze equivalenti) Impact 2002+ Svizzera EPS 2000 • Sviluppatore: SwedishEnvironmentalResearchInstitute • Valutazione del danno in termini di “disponibilità a pagare”. • L’unità di misura del danno complessivo è l’ELU (EnvironmentalLoadUnit) che restituisce direttamente il valore monetario del danno Svezia Sviluppatore: governo danese in collaborazione con imprese private Valutazione: approccio midpoint (si basa su categorie di impatto disaggregate, anche se sommabili con unità di misura Pt). Le risorse vengono trattate in un metodo a sé stante (EDIP 97 OnlyResources) EDIP 2003 Danimarca

  11. Risultati dell’analisi • Rendimento ed efficienza • Impatti ambientali • I processi e le fasi • I costi esterni per l’eolico • Analisi di sensibilità • I costi esterni a confronto per fonte elettrica

  12. RISULTATI DELL’ANALISI – efficienza energetica e rendimento Efficienza • Energia non rinnovabile impiagata per la vita dell’impianto: 0,25588 MJeq- fossile 0,062439 MJeq- nucleare Totale in kWh: 0,088kW per kW da eolico • Efficienza: ammontare dell’energia non rinnovabile richiesta per l’erogazione di 1 kWh da eolico: 1/0,088=11,25  nettamente efficiente • Rendimento • Ammontare dell’energia del vento richiesta per l’erogazione di 3,6 MJeq da eolico: • 18 MJeq • Rendimento turbina: 3,6/18=0,2  rendimento del 20% (turbine da fonte non rinnovabile: 35%)

  13. RISULTATI DELL’ANALISI – gli impatti ambientali Eco-Indicator99 • Il danno totale vale 0,0036392 pt • Ed è dovuto principalmente ad Ecotoxicity, Minerals e Respiratoryinorganics Impact 2002+ • Il danno totale vale 1,1713E-5 pt • La categoria più impattante è Respiratoryinorganics

  14. RISULTATI DELL’ANALISI – gli impatti ambientali EPS 2000 • Il danno totale vale 0,22634 pt • L’unica categoria impattante è Depletionofreserves EDIP 2003 • Il danno totale vale 0,002926 pt • La categoria impattante è Humantoxicity

  15. RISULTATI DELL’ANALISI – i processi e le fasi Eco-Indicator99 • si ripropone lo stesso schema • i processi più impattanti sono: • torre • generatore e • connessione alla rete Costruzione Esercizio 31% Fine vita 14% 34,5% Impact 2002+ 26% 31% Costruzione Esercizio • Costruzione VS esercizio (differentemente dalle altre fonti elettriche) Fine vita 17%

  16. RISULTATI DELL’ANALISI – i processi e le fasi EPS 2000 • Per EPS si profila uno schema simile ai 2 precedenti • Il valore è influenzato dalla valutazione delle risorse • In EDIP l’intero danno dipende dal basamento Costruzione Esercizio 44% Fine vita 30% 25% EDIP 2003 Costruzione • Costruzione VS manutenzione • Fine vita Esercizio 94% Fine vita

  17. ANALISI DI SENSIBILITA’ Eco-Indicator99 • Cfr taglia aerogeneratore: • Enercon 1500kW • Enercon 800kW • Rapporto tra i danni dei due processi(D1500/D800): • Eco-Indicator99: 2,331 • Impact 2002+: 3,56 0,0036392 0,0015611 Impact 2002+ 1,1713E-5 4,9679E-6

  18. ANALISI DI SENSIBILITA’ EPS 2000 0,22634 • Rapporto tra i danni dei due processi(D1500/D800): • EPS 2000: 2,331 • EDIP 2003: 33,409 0,12707 • EDIP 2003 senza iron nel suolo: 1,9838 Il valor medio è 2,403 Quindi il danno è proporzionale alla dimensione e alla potenza della macchina EDIP 2003 EDIP 2003 senza iron nel suolo 0,0029261 8,7586E-5 0,00016974 8,7586E-5

  19. Valutazione monetaria

  20. COSTI INTERNI E COSTI ESTERNI • Premessa - il costo unitario è funzione principalmente dei costi di investimento e della ventosità del sito: • L’81% del costo risiede nell’impianto (c.a. 1milione € per macchina) • All’aumentare delle ore vento si ammortizzano gli investimenti • Costo interno: 9 €cent/ kWh Fonte: RISOE Fonte: EWEA • Confronto tra produzioni: …e i costi esterni?

  21. DAL DANNO AL COSTO IPOTESI DI STIMA DEI COSTI A PARTIRE DALLA VALUTAZIONE DELL’IMPATTO AMBIENTALE sulle principali aree di interesse: -Salute Umana: tutti gli esseri umani, nel presente e nel futuro, saranno esenti da malattie, invalidità o morti premature causate dall’ambiente circostante -Qualità degli ecosistemi: le specie animali e vegetali non soffrano dei cambiamenti indotti dall’uomo (alterazione popolazione e distribuzione geografica) -Stock di risorse disponibili: scorte di sostanze essenziali per lo sviluppo della società e in quale misura possa essere o meno disponibile anche per le generazioni future. -Ecosystem Production capacity: capacità dell’ambiente di fornire input produttivi 2 METODI: • Risultato • Per kWh • Riferimento: pianeta Come? in base alla buona volontà a pagare (willingnesstopay) per evitare che il processo studiato possa comportare un peggioramento comparti di interesse. EPS EcoIndicator • Risultato • Per kWh • Per cittadino europeo Come? in base alla valutazione del corrispettivo monetario per il risanamento del danno sull’ambiente dovuto al processo studiato.

  22. DAL DANNO AL COSTO 0,078554 0,002336 0,035351 0,116

  23. CONFRONTO EOLICO – ALTRE FONTI • Fonti considerate(da banca dati Ecoinvent): • Carbone • Gas naturale • Idroelettrico • Nucleare • Petrolio • Eolico (Enercon 1500kW) • Eolico (Enercon 800kW)

  24. CONFRONTO EOLICO – ALTRE FONTI 95% 94% 91% Potenza:1500kW Potenza:800kW

  25. CONFRONTO EOLICO – ALTRE FONTI - ExternE • valori simili all’analisi a quelli ottenuti con Eco-Indicator 99 (stesso ordine di grandezza) • Differiscono per il nucleare,

  26. CONFRONTO COSTI INTERNI E COSTI ESTERNI

  27. INTERNALIZZAZIONE COSTI ESTERNI • Caso Danese: 20% fabbisogno elettrico soddisfatto con eolico • Sistema di previsione metereologica • Sistema di incentivazione che sprona l’efficienza …YES, WIND CAN!

  28. Conclusioni

  29. PRODUZIONE DI ENERGIA EOLICA: • Efficienza energetica come fonte rinnovabile; • Basso impatto ambientale (processi non caratterizzanti) • Buona efficienza da punto di vista ambientale – costi esterni (assenza di combustione, fonte pulita); • Riscontro con risultati ExternE; • Scarsa efficienza economica – costi interni (assenza di combustione, fonte incostante); • ANALISI LCA applicato alla stima delle ESTERNALITà: identifica tecnicamente il beneficio per la collettività dalla SCELTA di una produzione verdeaffianca il decisore politico nella scelta di spronare la competitività delle produzioni “verdi”.

  30. Grazie per l’attenzione!

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