LIFE CYCLE ASSESSMENT DI UN IMPIANTO AD ENERGIA

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 “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 Extern. E

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

Metodo LCA e caso studio

LCA (Life Cycle Assessment) – ISO 14040 OBIETTIVO UNITA’ FUNZIONALE FUNZIONE DEL SISTEMA CONFINI DEL SISTEMA ISO 14040 ENERGIE INVENTARIO MATERIALI ISO 14040 PROCESSI EMISSIONI E RISORSE CLASSIFICAZIONE CARATTERIZZAZIONE NORMALIZZAZIONE 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 1500 k. W, 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 (74250000 k. Wh totali). I risultati sono presentati per l’unità di prodotto (1 k. Wh). • 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 Sima. Pro 7. 5. 1

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

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

LCA (Life Cycle Assessment) – ISO 14044 OBIETTIVO UNITA’ FUNZIONALE FUNZIONE DEL SISTEMA CONFINI DEL SISTEMA ISO 14040 ENERGIE INVENTARIO MATERIALI ISO 14040 PROCESSI EMISSIONI E RISORSE CLASSIFICAZIONE CARATTERIZZAZIONE NORMALIZZAZIONE 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 Paesi bassi Eco-Indicator 99 Svizzera Impact 2002+ Svezia EPS 2000 Danimarca 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, Resourcessaranno utili per la valutazione monetaria • Sviluppatore: Swiss Federal Institute of Technology • Valutazione: Il metodo è l’evoluzione di Eco. Indicator 99. Ne differisce soprattutto per la categoria Climate Change (in Kg CO 2 eq). • Le unità di misura degli indicatori scaturiscono dal confronto con sostanze di riferimento (sostanze equivalenti) • 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 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)

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 Efficienza • Energia non rinnovabile impiagata per la vita dell’impianto: 0, 25588 MJeq- fossile 0, 062439 MJeq- nucleare Totale in k. Wh: 0, 088 k. W per k. W da eolico • Efficienza: ammontare dell’energia non rinnovabile richiesta per l’erogazione di 1 k. Wh 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%)

RISULTATI DELL’ANALISI – gli impatti ambientali Eco-Indicator 99 • Il danno totale vale 0, 0036392 pt • Ed è dovuto principalmente ad Ecotoxicity, Minerals e Respiratory inorganics Impact 2002+ • Il danno totale vale 1, 1713 E-5 pt • La categoria più impattante è Respiratory inorganics

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-Indicator 99 Costruzione Esercizio 31% 14% 34, 5% • si ripropone lo stesso schema • i processi più impattanti sono: • torre Fine vita • generatore e • connessione alla rete Impact 2002+ Costruzione 17% 26% 31% Esercizio Fine vita • Costruzione VS esercizio (differentemente dalle altre fonti elettriche)

RISULTATI DELL’ANALISI – i processi e le fasi EPS 2000 Costruzione Esercizio 44% Fine vita 30% 25% • 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 EDIP 2003 Costruzione Esercizio 94% Fine vita • Costruzione VS manutenzione • Fine vita

Eco-Indicator 99 ANALISI DI SENSIBILITA’ 0, 0036392 0, 0015611 Impact 2002+ 1, 1713 E-5 4, 9679 E-6 Cfr taglia aerogeneratore: • Enercon 1500 k. W • Enercon 800 k. W Rapporto tra i danni dei due processi(D 1500/D 800): • Eco-Indicator 99: 2, 331 • Impact 2002+: 3, 56

ANALISI DI SENSIBILITA’ EPS 2000 0, 22634 0, 12707 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 EDIP 2003 senza iron nel suolo 0, 0029261 8, 7586 E-5 0, 00016974 Quindi il danno è proporzionale alla dimensione e alla potenza della macchina

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. 1 milione € per macchina) • All’aumentare delle ore vento si ammortizzano gli investimenti Fonte: RISOE Fonte: EWEA Costo interno: 9 €cent/ k. Wh Confronto tra produzioni: Fonte …e i costi esterni? €cent/k. Wh Carbone Gas Idro 3 3, 6 7 Nucleare Petrolio 2, 1 3, 1 Eolico 9

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: EPS 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 k. Wh • Riferimento: pianeta Eco Indicator Come? in base alla valutazione del corrispettivo monetario per il risanamento del danno sull’ambiente dovuto al processo studiato. Risultato • Per k. Wh • Per cittadino europeo

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

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

CONFRONTO EOLICO – ALTRE FONTI 95% 94% 91% Fonte Danni (€c) Carbone Gas naturale Idroelettrico Nucleare Petrolio 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/k. Wh Eolico Enercon 4, 7 2, 6 0, 03 0, 118 5, 08 0, 28 0, 116 Potenza: 1500 k. W Potenza: 800 k. W

CONFRONTO EOLICO – ALTRE FONTI - Extern. E Carbone Petrolio Nucleare Gas naturale Idroelettrico Eolico Enercon 1500 k. W Eolico Enercon 800 k. W Metodo Extern. E (range) €cent/k. Wh 2 - 15 3 - 11 0, 2 - 0, 7 1 -3 0, 1 - 1 0, 05 - 1, 15 Metodo Eco-Indicator 99 €cent/k. Wh 4, 72 5, 08 2, 6 0, 117 0, 03 0, 28 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 Idroelettr. Ico Nucleare Petrolio Eolico 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 costi interni

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 Extern. E; • 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!