Wybrane aspekty metodologii analizy cyklu życia odnawialnych źródeł energii

GIG: Próba podziemnego zgazowania węgla

Nuklidy promieniotwórcze w wodach pitnych na Śląsku

Gospodarka oparta o zasadę zrównoważonego rozwoju powinna dążyć do minimalizacji zużycia zasobów nieodnawialnych i do zastąpienia energii paliw nieodnawialnych energią ze źródeł odnawialnych. Zwiększenie udziału źródeł odnawialnych w tzw. „miksie” energetycznym Polski jest również zgodne z założeniami polityki energetycznej kraju oraz z dążeniem do minimalizacji emisji dwutlenku węgla oraz innych gazów cieplarnianych. W praktyce zastąpienie paliw kopalnych odnawialnymi źródłami energii nie jest proste.

Wszystkie te elementy sprawiają, że analizy cyklu życia dają bardzo rozbieżne wyniki. Zdarza się nawet, że różnice rezultatów pomiędzy różnymi technologiami odnawialnymi są mniejsze niż rozbieżności wyników w ramach różnych sposobów analizy pojedynczej technologii. Rozbieżności metodologiczne różnych OZE należy wyeliminować w celu umożliwienia porównywania efektów związanych z procesami poprzedzającymi i następczymi różnych systemów [3]. Zaleca się stosowanie techniki hybrydowej w celu uzyskania kompletności systemu w przypadku napotkania problemu wyboru granic systemu produkcyjnego. Istotne może być także uwzględnienie magazynowania energii [4]. Zwiększa ono zużycie energii i emisję, ale umożliwia porównanie technologii z węglem i energią jądrową – w innym wypadku porównanie ze względu na różnicę obciążenia i dostępności jest niepełne.

Turbina wiatrowa przetwarza energię kinetyczną wiatru pochodzącą z energii słonecznej na energię mechaniczną (pracę obrotową wirnika), która z kolei jest przekazywana przez wał i przekładnię do generatora i przekształcana w energię elektryczną. Rezultaty LCA turbin wiatrowych różnią się nawet o rząd wielkości. Na podstawie przeprowadzonego w [3] przeglądu literatury dotyczącej LCA turbin wiatrowych, jak również [5] stwierdzono, że częstą przyczyną rozbieżności wyników różnych analiz pojedynczej technologii są różne cechy turbiny i założenia metodologiczne LCA.

W [6] przeprowadzono analizę cyklu życia energii elektrycznej produkowanej przez turbiny wiatrowe. Wzięto pod uwagę etapy budowy, eksploatacji i końca życia instalacji. Schemat cyklu życia turbiny wiatrowej przedstawiono na rys. 1.

Podstawowe etapy cyklu życia ogniw fotowoltaicznych to: wytwarzanie modułów, BOS, etap instalacji i eksploatacji oraz koniec życia ogniw (rys. 2). 

Najważniejszym etapem cyklu życia jest produkcja modułu, w tym przede wszystkim produkcja krzemu. Założenia i metodologia zastosowane dla procesu produkcji krzemu mają kluczowy wpływ na rezultaty analizy i mogą być przyczyną znacznych rozbieżności wyników. Wynika to z tego, że duża część krzemu stosowanego w ogniwach pochodzi z bardzo energochłonnego procesu produkcji wysokiej czystości krzemu do mikrochipów (proces Siemens) i z procesu krystalizacji krzemu Czochralskiego. Krzem stosowany do ogniw fotowoltaicznych jest w tych procesach odpadem (rys. 3).

Wyniki zależą także od stosowanego do produkcji ogniwa i innych elementów miksu energetycznego, długości życia i efektywności modułu, efektywności cięcia wafli krzemowych.

Często nieuwzględniane w analizach aspekty związane z zagadnieniem to:

Granice systemu przedstawione na rys. 4 uwzględniały następujące etapy: produkcja biomasy z wierzby, wydobycie i przetwarzanie węgla, transport węgla i biomasy, wytwarzanie wyposażenia uzupełniającego (modernizacja) dla celów współspalania i uniknięte działania związane z zagospodarowaniem pozostałości drzewnych na wysypisku. Założono, że modernizacja instalacji do spalania węgla wymagana w celu współspalania biomasy obejmuje: młyny młotowe, silos do przechowywania, przenośnik kubełkowy pionowy, lej paliwa, płyty betonowe. Dla scenariusza bazowego (bez biomasy) instalacja nie ma modernizacji.

Technologie zastosowania biomasy

Energia wodna jest oceniana w bardzo różny sposób – dla jednych jest najbardziej pro-ekologicznym sposobem uzyskiwania energii, dla innych – jednym z najbardziej szkodliwych odnawialnych źródeł energii.

1. Analiza cyklu życia pokazuje, że technologie OZE nie są wolne od oddziaływania na środowisko. Jej wyniki charakteryzują się bardzo dużą rozbieżnością, co jest spowodowane silnym wpływem wielu specyficznych parametrów konkretnej instalacji, jak również założeń i stosowanej metodologii analizy.

4. W przypadku OZE, ze względu na szybki postęp technologiczny i istotny wpływ różnych parametrów na wyniki, bardzo owocne może być stosowanie dynamicznego LCA, które uwzględnia zmiany technologiczne przewidywane w przyszłości, m.in. zastąpienie obecnego miksu energetycznego opartego o energię z paliw kopalnych miksem opartym w znacznym stopniu o energię odnawialną oraz udoskonalenie ważnych procesów wytwórczych, np. stali i betonu. Zabieg taki jest szczególnie cenny dla analiz długoterminowych wykorzystywanych w procesie decyzyjnym. Prace tego typu będą należały do coraz częstszych w przyszłości.

Jeżeli chcesz codziennie otrzymywać informacje o aktualnych publikacjach ukazujących się na portalu netTG.pl Gospodarka i Ludzie, zapisz się do newslettera.