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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 MONTENOTTE(SV) Relatore: Prof.Augusto.

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1 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 Ente per le nuove tecnologie, lenergia e lambiente Laureanda: Rita Virginia DAvino

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 laltro 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 ITER DELLANALISI 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 VALUTAZIONE ISO VALUTAZIONE DEL DANNO AMBIENTALE ISO NORMALIZZAZIONECARATTERIZZAZIONEVALUTAZIONE DEL DANNO CLASSIFICAZIONE OBIETTIVO UNITA FUNZIONALE FUNZIONE DEL SISTEMA CONFINI DEL SISTEMA ISO INVENTARIO ISO EMISSIONI E RISORSE ENERGIE MATERIALI PROCESSI VALUTAZIONE ANALISI DI SENSIBILITA E VALUTAZIONE DEI MIGLIORAMENTI ISO LCA (Life Cycle Assessment) – ISO 14040

6 Obiettivo dello studio È la valutazione dellimpatto ambientale e del COSTO esterno della produzione di energia elettrica dal vento Unità funzionale È lelettricità prodotta dallimpianto 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 ( kWh totali). I risultati sono presentati per lunità 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 VALUTAZIONE ISO VALUTAZIONE DEL DANNO AMBIENTALE ISO NORMALIZZAZIONECARATTERIZZAZIONEVALUTAZIONE DEL DANNO CLASSIFICAZIONE OBIETTIVO UNITA FUNZIONALE FUNZIONE DEL SISTEMA CONFINI DEL SISTEMA ISO INVENTARIO ISO EMISSIONI E RISORSE ENERGIE MATERIALI PROCESSI VALUTAZIONE ANALISI DI SENSIBILITA E VALUTAZIONE DEI MIGLIORAMENTI ISO LCA (Life Cycle Assessment) – ISO Competenze: INGEGNERIA, ECONOMIA, FISICA, SC. AMBIENTALI, SC. NATURALI, BIOLOGIA, ARCHITETTURA, CHIMICA, MEDICINA, STORIA,

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

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

10 METODI DI VALUTAZIONE Eco-Indicator 99 Impact EPS 2000 EDIP 2003 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 linterpretazione dei risultati Categorie di danno: Human helath, Ecosystem Quality, Resources- saranno utili per la valutazione monetaria 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 Only Resources) Sviluppatore: Swiss Federal Institute of Technology Valutazione: Il metodo è levoluzione di EcoIndicator 99. Ne differisce soprattutto per la categoria Climate Change (in Kg CO2 eq). Le unità di misura degli indicatori scaturiscono dal confronto con sostanze di riferimento (sostanze equivalenti) Paesi bassi Danimarca Svizzera Svezia Sviluppatore: Swedish Environmental Research Institute Valutazione del danno in termini di disponibilità a pagare. Lunità di misura del danno complessivo è lELU (Environmental Load Unit) che restituisce direttamente il valore monetario del danno

11 Risultati dellanalisi Rendimento ed efficienza Impatti ambientali I processi e le fasi I costi esterni per leolico Analisi di sensibilità I costi esterni a confronto per fonte elettrica

12 Efficienza Energia non rinnovabile impiagata per la vita dellimpianto: 0,25588 MJeq- fossile 0, MJeq- nucleare Totale in kWh: 0,088kW per kW da eolico Efficienza: ammontare dellenergia non rinnovabile richiesta per lerogazione di 1 kWh da eolico: 1/0,088=11,25 nettamente efficiente RISULTATI DELLANALISI – efficienza energetica e rendimento Rendimento Ammontare dellenergia del vento richiesta per lerogazione 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 DELLANALISI – gli impatti ambientali Il danno totale vale 0, pt Ed è dovuto principalmente ad Ecotoxicity, Minerals e Respiratory inorganics Il danno totale vale 1,1713E-5 pt La categoria più impattante è Respiratory inorganics Eco-Indicator99 Impact 2002+

14 RISULTATI DELLANALISI – gli impatti ambientali Il danno totale vale 0,22634 pt Lunica categoria impattante è Depletion of reserves Il danno totale vale 0, pt La categoria impattante è Human toxicity EDIP 2003 EPS 2000

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

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

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

18 EDIP ,7586E-5 0, ANALISI DI SENSIBILITA EPS , ,22634 EDIP 2003 senza iron nel suolo 8,7586E-5 0, Rapporto tra i danni dei due processi(D 1500 /D 800 ): EPS 2000: 2,331 EDIP 2003: 33,409 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

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: L81% del costo risiede nellimpianto (c.a. 1milione per macchina) Allaumentare delle ore vento si ammortizzano gli investimenti Costo interno: 9 cent/ kWh Fonte: RISOE Fonte: EWEA Confronto tra produzioni: FonteCarboneGasIdroNuclearePetrolioEolico cent/kWh33,672,13,19 …e i costi esterni?

21 IPOTESI DI STIMA DEI COSTI A PARTIRE DALLA VALUTAZIONE DELLIMPATTO 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 dallambiente circostante -Qualità degli ecosistemi: le specie animali e vegetali non soffrano dei cambiamenti indotti dalluomo (alterazione popolazione e distribuzione geografica) Stock di risorse disponibili: -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 dellambiente di fornire input produttivi 2 METODI: DAL DANNO AL COSTO Come? in base alla buona volontà a pagare (willingness to pay) per evitare che il processo studiato possa comportare un peggioramento comparti di interesse. Come? in base alla valutazione del corrispettivo monetario per il risanamento del danno sullambiente dovuto al processo studiato. EPS Eco Indicator Risultato Per kWh Per cittadino europeo Risultato Per kWh Riferimento: pianeta

22 DAL DANNO AL COSTO Cat.danno EPS cent/kWh Eco-indicator 99 cent/kWh Human Health0,746290,18853 Biodiversity/ Ecosystem Quality 0, , Abiotic stock resource / Resources 21,8950, Ecosystem production capacity 0, Totale22,7440,279 Analisi di sensibilità 1500kW 800kW 0, , , ,116

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

24 Fonte CarboneGas naturaleIdroelettricoNuclearePetrolio Eolico Enercon Danni (c)2,970,750,02490,122,880,19 0,020, , ,000620,030, ,741,850,00420,00002,160,08 Costo totale cent/kWh 4,72,60,030,1185,08 0,28 0,116 Potenza:1500kW Potenza:800kW 94% 91% 95% CONFRONTO EOLICO – ALTRE FONTI

25 Metodo ExternE (range) Metodo Eco-Indicator 99 cent/kWh Carbone ,72 Petrolio ,08 Nucleare 0,2 - 0,72,6 Gas naturale ,117 Idroelettrico 0,1 - 10,03 Eolico Enercon 1500kW 0,05 - 1,15 0,28 Eolico Enercon 800kW 0,116 valori simili allanalisi a quelli ottenuti con Eco-Indicator 99 (stesso ordine di grandezza) Differiscono per il nucleare, CONFRONTO EOLICO – ALTRE FONTI - ExternE

26 CONFRONTO COSTI INTERNI E COSTI ESTERNI FonteCarboneGas naturaleIdroelettrIcoNuclearePetrolioEolico costi interni33,672,13,19 costi esterni4,72,60,030,1185,080,116 Totale 7,76,27,032,2188,189,116

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

28 Conclusioni

29 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. PRODUZIONE DI ENERGIA EOLICA:

30 Grazie per lattenzione!


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