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

SCOPO DELLA TESI Le esternalità Esempi: R&D, lavoro, inquinamento “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 Obiettivo, Ie esternalità (effetti … e sono benef o costi Perché interessano? E non si posssono ignrare?WARNING(dopo gli esempi) Perché sono dei veri e propri costi. Ciclo di vita : tutte le fasi di vita

 valutazione monetaria CONFRONTO tra eolico e altre fonti elettriche ITER DELL’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 Iter Svolgimento analisi: LCA-Lab s.r.l.- spin off ENEA (roba giàdettacom slide titolo) CONFRONTO: da eolico con altre fonti elettriche: esternalità, con externe, coi costi interni

Metodo LCA e caso studio

ANALISI DI SENSIBILITA’ E VALUTAZIONE DEI MIGLIORAMENTI ISO 14044 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

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 Confini sistema: È una produzione..Tutto il ciclo dei vita dell’impianto .qualità dei dati, in parte stime ed ipotesi.

ANALISI DI SENSIBILITA’ E VALUTAZIONE DEI MIGLIORAMENTI ISO 14044 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

CICLO DI VITA IMPIANTO ENERCON Materiali energia CICLO DI VITA IMPIANTO ENERCON 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

ANALISI DI SENSIBILITA’ E VALUTAZIONE DEI MIGLIORAMENTI ISO 14044 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 DI SENSIBILITA’ E VALUTAZIONE DEI MIGLIORAMENTI ISO 14044

METODI DI VALUTAZIONE Eco-Indicator 99 Impact 2002+ 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 l’interpretazione dei risultati Categorie di danno: Human helath, Ecosystem Quality, Resources- saranno utili per la valutazione monetaria Paesi bassi Impact 2002+ Sviluppatore: Swiss Federal Institute of Technology Valutazione: Il metodo è l’evoluzione 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) Svizzera EPS 2000 Lo sfondo sfumato è orendoSviluppatoreSwiss Federal Institute of Technology Losanna Sviluppatore: Swedish Environmental Research Institute Valutazione del danno in termini di “disponibilità a pagare”. L’unità di misura del danno complessivo è l’ELU (Environmental Load Unit) che restituisce direttamente il valore monetario del danno Svezia EDIP 2003 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) Danimarca

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

RISULTATI DELL’ANALISI – efficienza energetica e rendimento 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%) Rapporto tra energia rinnovabile prodotta dall’impianto studiato e l’energia fossile consumata vale:

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

RISULTATI DELL’ANALISI – gli impatti ambientali EPS 2000 Il danno totale vale 0,22634 pt L’unica categoria impattante è Depletion of reserves EDIP 2003 Il danno totale vale 0,002926 pt La categoria impattante è Human toxicity

RISULTATI DELL’ANALISI – i processi e le fasi Eco-Indicator99 Costruzione si ripropone lo stesso schema i processi più impattanti sono: torre generatore e connessione alla rete Esercizio 31% Fine vita 14% 34,5% Impact 2002+ 26% 31% Costruzione Esercizio Dei 3 processi, quelli generat e connessione non sono caratterizzanti l’eolico!!! Ma sono comuni a tutte le le produzioni elettriche POI BISOGNA RISALIRE ALLE SOSTANZE Fine vita Costruzione VS esercizio (differentemente dalle altre fonti elettriche) 17%

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

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

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 senza iron nel suolo EDIP 2003 0,0029261 8,7586E-5 0,00016974 8,7586E-5

Valutazione monetaria

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 Producibilità del sito Fonte: EWEA Confronto tra produzioni: Fonte Carbone Gas Idro Nucleare Petrolio Eolico €cent/kWh 3 3,6 7 2,1 3,1 9 …e i costi esterni?

DAL DANNO AL COSTO 2 METODI: 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: Come? in base alla buona volontà a pagare (willingness to pay) per evitare che il processo studiato possa comportare un peggioramento comparti di interesse. Risultato Per kWh Riferimento: pianeta I comparti DANNEGGIATI EPS Eco Indicator Come? in base alla valutazione del corrispettivo monetario per il risanamento del danno sull’ambiente dovuto al processo studiato. Risultato Per kWh Per cittadino europeo

Analisi di sensibilità DAL DANNO AL COSTO Analisi di sensibilità 1500kW800kW Cat.danno EPS €cent/kWh Eco-indicator 99 Human Health 0,74629 0,18853 Biodiversity/ Ecosystem Quality 0,017123 0,0056058 Abiotic stock resource / Resources 21,895 0,084843 Ecosystem production capacity 0,086133 Totale 22,744 0,279 0,078554 0,002336 0,035351 0,116

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

CONFRONTO EOLICO – ALTRE FONTI 95% 94% 91% Fonte Carbone Gas naturale Idroelettrico Nucleare Petrolio Eolico Enercon Danni (€c) 2,97 0,75 0,0249 0,12 2,88 0,19 0,02 0,000365 0,000026 0,00062 0,03 0,00561 1,74 1,85 0,0042 0,0000 2,16 0,08 Costo totale €cent/kWh 4,7 2,6 0,118 5,08 0,28 0,116 ENERCON in 3 versioni Le piu impattanti sono E torniamo indietro a vedere per quale motivo Pregio lca: confrontabilità dei risultati Percentuale di risuzione Potenza:1500kW Potenza:800kW

CONFRONTO EOLICO – ALTRE FONTI - ExternE Metodo ExternE (range) Metodo Eco-Indicator 99 €cent/kWh Carbone 2 - 15 4,72 Petrolio 3 - 11 5,08 Nucleare 0,2 - 0,7 2,6 Gas naturale 1 - 3 0,117 Idroelettrico 0,1 - 1 0,03 Eolico Enercon 1500kW 0,05 - 1,15 0,28 Eolico Enercon 800kW 0,116 valori simili all’analisi a quelli ottenuti con Eco-Indicator 99 (stesso ordine di grandezza) Differiscono per il nucleare,

CONFRONTO COSTI INTERNI E COSTI ESTERNI Fonte Carbone Gas naturale IdroelettrIco Nucleare Petrolio Eolico costi interni 3 3,6 7 2,1 3,1 9 costi esterni 4,7 2,6 0,03 0,118 5,08 0,116 Totale 7,7 6,2 7,03 2,218 8,18 9,116

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!

Conclusioni

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”.

Grazie per l’attenzione!