Sistema solare termico a concentratori parabolici - La Termotecnica

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LCA & solare
di F. Cavallaro e L. Ciraolo
Sistema solare termico
a concentratori parabolici
LCA per la valutazione ambientale
esigenza di rendere compatibili con l’ambiente i comportamenti
L’ di produzione e di consumo è percepita oggi come una priorità
a livello mondiale. Da un lato, infatti, gli obiettivi di politica ambientale
tendono sempre più a condizionare, secondo una logica trasversale,
le politiche economiche e sociali dei vari Paesi, mentre si assiste,
dall’altro lato, all’avvio di strategie finalizzate alla soluzione di
criticità ambientali di natura globale. Il Protocollo di Kyoto per l’abbattimento
dei gas-serra, approvato nel dicembre 1997 a conclusione
del terzo vertice mondiale sul cambiamento climatico costituisce
in questa fase l’atto fondamentale di orientamento politico verso la
sostenibilità globale.
Il dibattito sullo sviluppo sostenibile ha guidato oggi un processo
evolutivo delle questioni ambientali verso un ormai ampio riconoscimento
che operare con strumenti correttivi alla fine del ciclo produttivo
incrementi i costi risolvendo in parte il problema. Lo studio della
disponibilità delle risorse, pertanto, rappresenta il punto di partenza
di qualsiasi analisi ambientale e quindi il rapporto tra l’uso delle risorse
e l’ambiente è uno dei punti cardini dei modelli di gestione
ambientale delle organizzazioni che perseguono un obiettivo di miglioramento
delle proprie performance ecologiche. La razionalizzazione
nell’impiego delle materie prime, l’attenzione, in fase di progettazione
all’eco-compatibilità di un prodotto e la definizione di criteri
generali nella valutazione degli impatti ambientali causati
dall’intero ciclo di produzione, sono elementi che possono determinare,
anche in tempi relativamente brevi, risultati molto interessanti.
Oggi, in particolar modo, la riduzione del rischio ambientale connesso
alla produzione e all’uso di energia è un esplicito obiettivo dei
programmi di controllo ambientale di molti Paesi industrializzati, appare
necessario, quindi, valutare i sistemi di produzione energetica
e tenere conto della loro incidenza sull’ambiente.
Gli impatti associati agli apparati di generazione elettrica tradizionale
sono principalmente concentrati nella fase vera e propria di
produzione mentre per i sistemi basati su fonti rinnovabili, generalmente,
l’esercizio produttivo non dà luogo ad emissioni d’inquinanti.
Assume invece un’importanza strategica l’analisi e la quantificazione
delle emissioni indirette cioè quelle risultanti dalla fase di costruzione,
trasporto e smantellamento di apparecchiature di conversione
energetica e centrali. Quindi nell’analisi d’impatto ambientale sarebbe
opportuno includere non solo le emissioni rilasciate durante la fase
di esercizio ma anche e, soprattutto, nel corso dei processi di fabbricazione
e trasporto delle apparecchiature che compongono l’impianto
e delle operazioni di manutenzione e dismissione degli stessi.
A tal fine uno strumento di ausilio per la determinazione e la valutazione
dei flussi di input di energia e materiali che permette, quindi,
di poter valutare gli impatti ambientali derivanti dall’analisi di un
prodotto o servizio è la Life Cycle Assessment (LCA). In letteratura
Prof. Fausto Cavallaro, Dipartimento SEGeS, Università del Molise, cavallaro@unimol.it;
prof. Luigi Ciraolo, Direttore del Dipartimento RIAM, Università
di Messina, luigi.ciraolo@unime.it.
Il principio di conversione del solare termico di potenza
è conosciuto da più di un secolo, tuttavia il
suo sfruttamento a fini commerciali e la realizzazione
d’impianti su scala industriale è avvenuta
soltanto nella prima metà degli anni Ottanta. I primi
progetti dimostrativi, realizzati in vari paesi del
mondo, hanno provato la loro performance tecnologica,
economica ed ambientale con risultati molto
incoraggianti. Tra le tecnologie emergenti nel
settore del solare termico vi è il cosiddetto sistema
Dish-Stirling che trasmette l’energia termica, raccolta
da un paraboloide riflettente, ad un motore
Stirling a sua volta collegato ad un alternatore. È
ormai assodato il principio che le tecnologie a fonti
rinnovabili, sopratutto nella fase di produzione, sono
attualmente quelle che generano un minore impatto
ambientale rispetto ai sistemi tradizionali a
fonti fossili. Tuttavia in molte analisi sfugge la valutazione
degli impatti generati durante tutto il ciclo
di vita dei sistemi progettati e costruiti per produrre
energia. Scopo di questo lavoro è una preliminare
analisi di valutazione ambientale, mediante l’ausilio
della LCA, di una centrale solare termica che
impiega i concentratori parabolici a disco.
sono riscontrabili vari contributi che riguardano applicazioni di LCA
a tecnologie energetiche. In particolare si vedano i seguenti articoli
per gli aspetti generali [1], al settore solare termodinamico [2], per
applicazioni ai sistemi fotovoltaico-eolico-diesel [3], e all’eolico offshore
[4]. Scopo di questo lavoro è una preliminare analisi ambientale,
con l’ausilio della metodologia LCA, di una centrale solare termica
che impiega concentratori a specchi parabolici.
Lo studio effettuato mira ad analizzare gli impatti derivanti dal ciclo
di vita della centrale e a misurare l’emissione d’inquinanti a monte
del processo di produzione di elettricità. Il lavoro è stato, pertanto,
suddiviso nel modo seguente: nei prossimi due paragrafi II e III viene
descritta la metodologia adottata e le modalità di strutturazione della
procedura di analisi, mentre nel IV paragrafo si procede ad illustrare
l’apparato tecnologico oggetto dell’analisi, l’insieme di dati
utilizzati e i principali risultati ottenuti dal calcolo.
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LCA & solare
La metodologia LCA
La Valutazione del Ciclo di Vita o più semplicemente LCA (Life Cycle
Assessment), consiste nell’esame degli aspetti ambientali significativi
legati al comportamento delle attività, dei prodotti e dei servizi, attraverso
tutte le fasi della loro esistenza, dalla “culla alla tomba”. La
LCA è uno strumento per la “compilazione e valutazione attraverso
tutto il ciclo di vita dei flussi in entrata ed uscita, nonché i potenziali
impatti ambientali, di un sistema di prodotto o di servizio” [5]. Essa
si presta efficacemente a molteplici applicazioni rappresentando uno
strumento utile per una progettazione ambientalmente sostenibile dei
prodotti o servizi e può essere mirata anche solo su alcune specifiche
fasi del ciclo di vita. Tale approccio metodologico può essere
considerato uno strumento di supporto alla gestione ambientale in
quanto aiuta il soggetto
(progettista decisore
ecc) a definire le
azioni da intraprendere
per migliorare le
performance ambientali
del proprio processo
produttivo attraverso
una riduzione
del consumo di risorse
e il contenimento di
emissioni d’inquinanti.
Pertanto, grazie
all’analisi e alla conoscenza
di tutti gli effetti
ambientali associati
a tutta la filiera
produttiva è possibile
intervenire efficacemente
nei punti ove si
scoprono elementi di
maggiore criticità ambientale
quindi è possibile
effettuare operazioni FIGURA 1 - Struttura della LCA
di miglioramento ed innovazione
progettuale dei processi produttivi in modo da ottenere prodotti
e servizi con superiori performance ambientali. L’introduzione
della norma ISO 14040, definisce la metodologia e i criteri generali
per la realizzazione di uno studio LCA, riconosciuto a livello mondiale,
di certificazione ecologica di prodotto e servizi.
Le norme ISO rappresentano un ulteriore affinamento delle linee guida
proposte dalla SETAC (Society of Environmental Toxicology and
Chemistry) e illustrano il quadro di riferimento ormai accettato dalla
comunità accademica e professionale per la realizzazione di analisi
di ciclo di vita. La serie ISO 14040 sull’Environmental Management-
Life Cycle Assessment è composta da 4 norme ed ognuna di essa è
dedicata ad una parte specifica della metodologia: ISO 14040 Principles
and framework, ISO 14041 Goal and Scope definition and
inventory analysis, ISO 14042 Life cycle impact assessment infine la
ISO 14043 Life cycle interpretation. Uno studio di LCA si articola attraverso
le seguenti quattro fasi principali (Figura 1).
Goal and scope definition
In questa fase si delineano le caratteristiche del sistema, vengono
individuati i prodotti/processi in esame e le sue qualità specifiche.
Un’importantissima operazione preliminare prevista fin dall’inizio
dello studio riguarda la definizione dell’unità funzionale cioè di
un’unità di misura di riferimento che costituisce una valutazione
quantitativa della prestazione del flusso in uscita del sistema prodotto.
Lo scopo principale dell’unità funzionale è di fornire un relazione
a cui legare i flussi in entrata e in uscita condizione necessaria
per consentire la comparabilità dei risultati [6]. Il sistema viene
rappresentato come un insieme di unità di processo (esempio produzione,
distribuzione trasporto uso ecc.) collegati con altri sistemi
e con l’ambiente da flussi in entrata (materie prime energia ecc.) e
flussi in uscita (emissioni in atmosfera, acqua, suolo ecc).
A secondo il tipo di prodotto o servizio analizzato vengono definiti
i confini iniziali del sistema considerato, cioè, si definiscono le fasi
del processo (unità di processo) da far rientrare o meno nell’analisi.
I confini del sistema possono essere allargati o ristretti anche successivamente
durante la fase di analisi in base ai risultati forniti
dall’analisi di sensitività. Nella descrizione del sistema generalmente
viene disegnato un diagramma di flusso che illustra
in modo trasparente le unità di processo e le loro interrelazioni
con i processi produttivi che si ritiene dover considerare.
Tutte queste informazioni, che precedono l’intera fase di
analisi e valutazione della LCA, vengono raggruppate secondo
la UNI EN ISO
14040 nel cosiddetto
“campo di applicazione
dello studio”.
Life Cycle
Inventory (LCI)
Questa fase prevede la
compilazione di un bilancio
di input ed output
del sistema. Vengono
quindi raccolti e
quantificati i dati relativi a consumo di energia e materie
prime produzione di rifiuti ed emissioni in aria, acqua e
suolo. L’analisi d’inventario deve essere chiara e comprensiva
in maniera da fornire i dati necessari per poter effettuare
un’indagine corretta così come è previsto dalla norma ISO
14041 [6]. L’analisi d’inventario è il momento più importante di
una LCA nel quale si procede alla costruzione di un modello analogico
della realtà in grado di rappresentare tutti gli scambi tra le singole
operazioni appartenenti alla catena produttiva [7].
In questa fase, dunque, individuando i flussi in ingresso e uscita di
un sistema prodotto lungo tutta la sua vita (dalla culla alla tomba)
arriva allo sviluppo di un vero e proprio bilancio ambientale.
Life Cycle Impact Assessment (LCIA)
La valutazione d’impatto del ciclo di vita viene descritto nella norma
ISO 14042 [8] e il suo scopo è quello di stimare la significatività
degli impatti ambientali potenziali in termini numerici associati ai
dati di ciascun flusso di materia ed energia raccolto e classificato
nella tabella d’inventario.
In questo step vengono valutati gli effetti sulla salute e sull’ambiente
generati da un prodotto nel corso del suo ciclo di vita. La struttura
di una LCIA prevede alcune fasi obbligatorie che convertono i risultati
della fase di LCIA in specifici indicatori che possono essere utilizzati
direttamente o come base per successive valutazioni. La valutazione
d’impatto è articolata, quindi, in due fasi:
- Classificazione: cioè innanzitutto è necessario organizzare i risultati
dell’inventario in modo da assegnare le diverse sostanze
(emissioni gassose, liquide, solide ecc,), generate dai processi
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considerati nel diagramma, alle diverse categorie d’impatto ambientale.
Quindi ciascun impatto quantificato nell’inventario viene
classificato sulla base dei problemi ambientali a cui può potenzialmente
contribuire. Le categorie generali sono per esempio
l’effetto serra, piogge acide, buco dell’ozono, impatto degli ossidanti
fotochimici ecc.;
- Caratterizzazione: questa operazione consiste nella valutazione
quantitative degli impatti sulle singole tematiche ambientali. Essa
valuta la magnitudo degli impatti delle diverse categorie, in parole
povere si misura l’intensità di un certo input o output sull’ambiente.
Life Cycle Interpretation
L’analisi di LCA si conclude con l’attività interpretativa dei risultati
dei diversi step esaminati nell’eventuale redazione di conclusioni e di
raccomandazioni per il miglioramento delle performance ecologiche
del sistema analizzato cercando anche di ipotizzare scenari alternativi
a quello considerato e viene disciplinata dalla norma ISO 14043
[9]. In questa fase i risultati sono verificati e valutati in correlazione
all’obiettivo e allo scopo prefissati precedentemente anche in relazione
ai risultati dell’analisi di sensitività.
I metodi di valutazione ambientale
impiegati nell’analisi
Tra i vari metodi di valutazione d’impatto esistenti in letteratura è
stato selezionato l’Eco-indicator-99. Questo è un metodo sviluppato
dalla Pré (Product Ecology Consultants) per conto del Ministero
dell’Ambiente olandese e costituisce uno strumento utile ad aggregare
i risultati di una LCA in unità o numeri facilmente comprensibili
ed utilizzabili, chiamati appunto “Eco-indicatori” (Eco-point) [10].
Il metodo impiegando i dati raccolti nell’inventario attraverso una
specifica procedura, fornisce come risultato finale un punteggio che
esprime, in maniera proporzionale, un “danno ambientale”, inteso
come contributo ad almeno una delle tre macrocategorie di danno:
alla salute umana (Human Health, HH), all’ecosistema (Ecosystem
Quality, EQ) e alle risorse (Resources, R).
La prima fase della quantificazione degli impatti prevede che l’ammontare
di quelle sostanze elencate nella tabella dell’inventario che
contribuiscono ad una certa categoria d’impatto vengano moltiplicate
per specifici fattori di caratterizzazione che esprimono il contributo
relativo della sostanza alla categoria stessa. Il metodo ecoindicator
99 considera la valutazione delle seguenti categorie d’impatto:
HH Carcinogenics, HH Respiratory organics, HH Respiratory
inorganics, HH Climate change, HH Radiation e HH Ozone layer
misurate in DALY (Disability Adjusted Life Years); EQ Ecotoxicity,
EQ Acidification/Eutrophication e EQ Land-use, misurate in
PDF*m 2 y (Potentially Disappeared Fraction); R minerals e R Fossil
fuels, misurate in MJ surplus. I danni alla salute umana sono espressi
in DALY (Disability Adjusted Life Years).
In questa categoria sono stimati i danni causati da tutte le sostanze
che abbiano un impatto sulla respirazione (composti organici ed
inorganici), sulla carcinogenesi, sui cambiamenti climatici e sullo
strato di ozono; sono comprese in questa categoria anche le radiazioni
ionizzanti. I danni alla qualità degli ecosistemi sono espressi
come la percentuale di specie di piante che si stima siano scomparse
da una certa area a causa delle mutate condizioni ambientali
(PDF*m2*yr, PDF = Potentially Disappeared Fraction of plant species).
In particolare, l’ecotossicità è espressa come la percentuale di
specie che vivono in una certa area in condizioni di stress. I danni
sulle risorse comprendono l’estrazione e l’utilizzo di risorse minerarie
e di combustibili. L’estrazione di risorse è correlata a parametri
che indicano la qualità delle risorse minerarie e fossili che rimangono
nei giacimenti. L’impatto su questa categoria viene quantificato
in termini di maggior energia necessaria per le estrazioni future
(MJ surplus energy) [10]. Definiti i dati dell’inventario questi vengono
suddivisi per categorie d’impatti ambientali e per i loro effetti
potenziali, il metodo quindi prevede una procedura articolata nelle
seguenti tre fasi: 1) la caratterizzazione, che quantifica e aggrega
gli impatti per individuare il danno relativo alla sostanza emessa o
alla risorsa usata; 2) la normalizzazione che prevede una fase di
confronto tra i punteggi ottenuti per ciascuna categoria d’impatto
ed un valore di riferimento che si evince dalla letteratura scientifica.
Questa operazione viene effettuata in modo da poter stabilire la
magnitudo dei risultati della LCIA rispetto ad un valore di riferimento
costituito generalmente da dati medi su scala mondiale regionale
o europea riferiti ad uno specifico intervallo di tempo.
Generalmente il processo di normalizzazione si effettua dividendo
i valori ottenuti nella fase precedente per il danno subito in un anno
dal cittadino medio europeo; 3) la valutazione, che attribuisce
un valore in termini d’importanza a ciascun impatto e che può essere
effettuata seguendo tre diverse prospettive culturali (gerarchica,
individualista e ugualitaria).
La valutazione del danno nelle tre categorie è infine aggregata in
un unico indice (single score) che permette di dare un “punteggio”
agli scenari. Quanto più elevato è il valore del punteggio tanto
maggiore è il danno causato dal processo analizzato. Un altro metodo,
piuttosto diffuso negli studi di LCA, è l’EPS 2000 (Environmental
Priority Strategies in product design) sviluppato con l’intento di
supportare i progettisti nella progettazione di nuovi prodotti. Lo sviluppo
di un nuovo prodotto è un processo dinamico e complesso in
cui sono frequenti cambiamenti sostanziali. Pertanto è importante
considerare fin dall’inizio tutti gli aspetti connessi al prodotto che si
vuole sviluppare, compresi quelli ambientali. Il metodo EPS è stato
ideato in Svezia nel 1989 su richiesta della Volvo, come cooperazione
tra stessa la Volvo, lo Swedish Environmental Research Institute
(IVL) e la Swedish Federation of Industries.
Il metodo EPS 2000 (Environmental Priority Strategies in product
design), considera quattro categorie di danno [11]: Human Health,
Ecosystem Production Capacity, Abiotic Stock Resource, Biodiversity.
In ogni categoria di danno sono comprese una o più categorie
d’impatto, ciascuna univocamente determinata da una propria
unità di misura. Le categorie d’impatto considerate nella Human
Health sono cinque: 1) Life expectancy (aspettativa di vita) 2) Severe
morbidity and suffering (grave malattia) 3) Morbidity (malattia)
4) Severe Nuisance (forte fastidio) 5) Nuisance (fastidio irritante ma
senza alcun effetto diretto sulla salute), tutte espresse in person year
(o YOLL-years of lost life cioè anni di vita persi dalla comunità mondiale
a causa delle malattie prodotte dalla sostanza considerata). Le
categorie d’impatto considerate nell’Ecosystem Production Capacity
sono le seguenti: 1) Crop Growth Capacity (capacità di crescita del
raccolto) 2) Wood Growth Capacity (capacità di crescita del legname)
3) Fish and Meat Production (produzione di carne e pesce) (tutte
espresse in kg) 4) Soil Acidification, espressa in H+ moli equivalenti
5) Prod. Cap. Irrigation water (espressa in kg) 6) Prod. Cap.
Drinking water (espressa in kg).
La categoria d’impatto considerata nell’Abiotic Stock Resource è
depletion of reserves (l’unità di misura è l’ELU, environmental load
unit, cioè la disponibilità a pagare per la sostituzione delle risorse
abiotiche in esaurimento). Infine la categoria d’impatto considerata
in Biodiversity è Species Extinction e l’unità di misura è il NEX rapporto
tra il numero di specie estinte a causa della sostanza e il numero
totale di specie estinte in un anno.
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FIGURA 2 - Il concentratore parabolico ANU. Fonte: [13]
La LCA di una centrale solare termica
Aspetti relativi all’impianto ed alla tecnologia impiegata
L’obiettivo di questo studio è una preliminare valutazione d’impatto
ambientale derivante dai processi di produzione di elettricità di un
impianto solare termodinamico che impiega i concentratori solari a
specchi parabolici collegati ad un motore stirling. L’unità funzionale
prescelta è 1 kWh di elettricità. In modo più specifico verranno valutate
le più importanti conseguenze ambientali associate alla produzione
di 1 kWh, generato da una centrale solare termodinamica
analizzata lungo tutto il suo ciclo di vita.
Si è ipotizzato che la fabbricazione dei concentratori e dei motori
ha luogo nel continente australiano, in quanto ideati e progettati
dall’Australian National University (ANU), mentre il loro assemblaggio,
installazione e messa in opera con tutti i servizi connessi, incluse
la fase di manutenzione e di demolizione di fine vita, si abbia in Italia
più precisamente in una zona industriale del sud della Sicilia ove
s’ipotizza la realizzazione della centrale. L’impianto consiste in un
campo di 17 specchi parabolici, gli ANU - big dish, ciascuno di superficie
pari a 400 m 2 (Figura 2), collegati a 5 motori a ciclo stirling
in grado di produrre elettricità. Il sistema opera esclusivamente durante
le ore diurne in quanto non è dotato di alcuna unità di backup
ed ha un’efficienza di conversione solare pari al 18% [12]. Il funzionamento
del sistema si basa sul seguente processo: lo specchio
parabolico riflette i raggi solari in una cavità ricevente localizzata
nel punto focale del concentratore, quindi, la radiazione solare, assorbita
dal ricevitore, trasferisce il calore ad un fluido vettore (elio,
idrogeno o acqua/vapore) del motore stirling fino a raggiungere
una temperatura di circa 550 °C [13]. Il calore del sole viene convertito
in energia meccanica grazie al motore stirling e successivamente
un generatore elettrico, connesso direttamente al motore, converte
l’energia meccanica in elettricità (Figura 3). Per un funzionamento
ottimale è necessario che il concentratore sia perfettamente
orientato al sole, quindi questo viene montato su un sistema di puntamento
a due assi che permette un orientamento verticale e orizzontale
del concentratore. Maggiori dettagli tecnici, sulla tecnologia
dei ANU big dish, possono essere ricavati dai lavori [13] e [14].
Descrizione e confini del sistema
Si è ipotizzato che il prototipo di centrale solare termica, oggetto del
caso studio, venga installata in una località a sud della Sicilia ove vi
sono ottime condizioni di soleggiamento. Lo studio include le fasi che
riguardano la fabbricazione dei collettori solari e i motori stirling, il
trasporto, la costruzione e lo smantellamento della centrale e infine il
riciclaggio dei materiali. Nella Figura 4 viene illustrato uno schema
che riproduce i confini del sistema. Le principali fasi prese in considerazione
nell’analisi sono articolate nel modo seguente:
- Fabbricazione dei concentratori e dei motori stirling: i principali
materiali utilizzati per la fabbricazione sono acciaio, rame, cemento
per le fondamenta, polistirene, fibra di vetro, alluminio e
combustibile (diesel). Nell’analisi viene inclusa anche l’estrazione
e la lavorazione dei materiali vergini prodotti in Australia;
- Trasporto: questa fase include il trasporto dei concentratori e dei
motori dal sito di produzione (per mezzo di una nave transoceanica
di grosso tonnellaggio) e il trasporto dei vari materiali necessari
alla realizzazione della centrale quali cemento e acciaio
per le fondamenta (tramite TIR);
- Demolizione e smontaggio: S’ipotizza che a
fine vita della centrale (dopo 30 anni circa)
tutto il materiale impiegato per i concentratori
e i motori, potenzialmente riciclabile,
venga riutilizzato come materia prima secondaria
e quindi reimmesso in cicli produttivi
di altri prodotti.
Qualità dei dati
FIGURA 3 - La configurazione dell’impianto. Fonte: [14]
La criticità maggiore di questo strumento di analisi
risiede nella disponibilità dei dati e delle
informazioni (spesso insufficienti) per lo sviluppo
dei calcoli di quantificazione e valutazione degli
impatti ambientali. Un prerequisito fondamentale
per una corretta analisi di LCA è proprio la
qualità dei dati il cui reperimento spesso richiede
tempi lunghi e molta attenzione. Solitamente
lo studio viene condotto per approssimazioni
successive man mano che si aggiornano e affinano
le informazioni disponibili. È necessario,
perciò, adottare un approccio di tipo dinamico e
iterativo, di costante revisione dei calcoli, sulla
base delle nuove informazioni che si raccolgo-
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no, infatti capita spesso che i dati non sempre sono
facilmente adattabili alle condizioni del contesto di
riferimento. Man mano che si mettono insieme i dati
e si struttura meglio il sistema si possono individuare
elementi di maggiore e minore criticità
e quindi si può operare una integrazione
o correzione del set di dati occorrente.
Per semplificare l’attività di selezione
sono disponibili una serie di data-base
che però non riescono sempre a garantire
un’adeguata affidabilità scientifica. I
dati selezionati nell’inventario saranno
la base per la valutazione dell’impatto
sull’ambiente del ciclo di vita del prodotto
o servizio pertanto la sua compilazione
deve essere realizzata seguendo un
piano ben definito e trasparente. I dati
primari provengono in particolare dallo
studio redatto dall’ACARPP [6] e sebbene derivino
da fonti sicure, purtroppo, rimangono alcune
incertezze mentre i dati secondari, in particolare
per i dati relativi all’estrazione delle
materie prime, ai dati sul trasporto e il riciclaggio
si è fatto ricorso alle librerie disponibili
nel codice di calcolo SIMAPRO [9]. In
particolare per i metalli si sono utilizzate
la ETH-ESU 1996, IDEMAT 2001, BU-
WAL 1996, per i materiali da costruzione
ETH-ESU 1996, IDEMAT 2001, per il trasporto
ETH 1996.
I risultati riportati (Figure 5 e 6) riproducono
due diversi scenari: con o senza riciclaggio.
Nel primo caso si è ipotizzato
che a fine vita la centrale venga smantellata
recuperando e reimmettendo nei cicli
produttivi tutto ciò che è possibile riciclare
con evidenti benefici in termini di risparmio di risorse naturali
e di minore impatto sull’ambiente, mentre nel secondo caso si ipotizza
che a fine vita della centrale non venga recuperato nulla e la
procedura di dismissione non viene specificata in alcun modo. I risultati
dell’analisi sono riportati nei grafici che seguono.
Dall’analisi dei risultati appare evidente come la fase più
critica, in termini d’impatto ambientale, è quella che riguarda
l’attività di costruzione e di assemblaggio della
centrale solare segue per importanza la fase del trasporto
via mare dei concentratori solari e dei motori dal continente
australiano (ove si ipotizza siano fabbricati) alla Sicilia
sito previsto per l’installazione. Tale operazione viene
effettuata con una nave cargo transoceanica di grosso
FIGURA 4
Confini del sistema
tonnellaggio mentre la fase di trasporto terrestre, dal porto sino al
sito ove si realizzerà la centrale, avviene tramite TIR ed in termini di
impatto ambientale è da ritenersi trascurabile. La Figura 7 illustra
invece l’impatto ambientale in termini di emissioni di sostanze
inquinanti (classificate per categoria d’impatto) per kWh di
elettricità prodotto dalla centrale, da cui si può rilevare l’emissione
di gas serra pari ad appena 13 g/kWh. La Figura 8
Analisi d’impatto
e principali risultati
FIGURA 5 - Quantificazione delle diverse
categorie d’impatto (con riciclaggio)
FIGURA 6 - Quantificazione delle diverse
categorie d’impatto (senza riciclaggio)
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FIGURA 7 - L’impatto per kWh di elettricità prodotta
mostra il bilancio energetico cioè il rapporto tra l’energia primaria utilizzata
per la produzione, trasporto installazione e demolizione della
centrale solare e l’elettricità che la stessa centrale fornisce alla rete elettrica
nell’arco dei suoi 30 anni di vita utile. La Figura 9 illustra, appunto,
l’impatto ambientale della centrale solare in base alle tre macrocategorie
suddette impiegando il metodo Eco-indicator99. Mentre le Figure
10 e 11 riportano i risultati impiegando il metodo EPS.
Conclusioni
Come si evince dai risultati su esposti l’impatto ambientale complessivo
derivante dall’intero ciclo di vita di una centrale solare termica
che impiega le tecnologie a concentratori parabolici lineari è estremamente
contenuto e sostanzialmente insignificante
rispetto all’impatto prodotto
da centrali tradizionali a combustibili
fossili. Le emissioni di CO 2 eq. sono di appena
13 g/kWh di elettricità prodotta
(senza riciclaggio) e buono appare anche
il bilancio energetico. I risultati ottenuti
sono piuttosto incoraggianti e meritano
ulteriori approfondimenti in particolar
modo si prevede di sviluppare una
comparazione con le altre tecnologie di
solare termodinamico che impiegano
concentratori solari.
FIGURA 8 - Bilancio energetico
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FIGURA 9 - Valutazione del danno
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FIGURA 10 - Valutazione del danno (EPS)
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La Termotecnica • Gennaio/Febbraio 2007
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