L'uso del propano come refrigerante nelle applicazioni di condizionamento dell'aria. I risultati di un progetto di ricerca internazionale: Life ...
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L’uso del propano come refrigerante nelle
applicazioni di condizionamento dell’aria. I
risultati di un progetto di ricerca
internazionale: Life ZeroGWP
Webinar, 22 giugno 2021
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
Valutazione del ciclo di vita di un
condizionatore d’aria a GWP prossimo allo zero
Nicola Moro, Studio Fieschi & soci
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
Life Cycle Assessment (LCA)
L’analisi di ciclo vita (LCA) è uno strumento di supporto alla decisione che
permette di studiare gli impatti potenziali lungo tutto il ciclo di vita di prodotti e
servizi.
Permette di:
• Analizzare i prodotti e servizi dall’estrazione delle materie prime alla produzione e utilizzo fino
al fine vita
• Migliorare i processi produttivi e confrontare alternative
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
Life Cycle Assessment (LCA)
E’ uno strumento utilizzato per studi e analisi che perseguono obiettivi diversi, tra
queste figurano: Materie
prime
Trasporti e
lavorazioni
• Dichiarazioni Ambientali di Prodotto (EPD) Fine vita intermedie
• Environmental Footprinting
• Confronti fra sistemi e prodotti equivalenti
• Comunicazione ambientale LCA
• Strategie ambientali
Distribuzione e
utilizzo Produzione
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
LCA – Standard di riferimento
Le principali norme ISO di riferimento:
ISO 14040 – Framework LCA
ISO 14044 – Linee guida
ISO 14067 – Carbon Footprint di prodotto
ISO 14064 – Carbon Footprint di organizzazione
ISO 14046 – Water Footprint
Altre metodologie internazionali:
Product Environmental Footprint (PEF) e Organization Environmental Footprint (OEF)
GHG Protocol
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
LCA - Elementi di un’analisi di ciclo vita
• Definizione dell’obiettivo e del campo d’applicazione
(Goal and Scope)
• Analisi d’inventario
(Life Cycle Inventory - LCI)
• Analisi degli impatti
(Life Cycle Impact Assessment - LCIA)
• Interpretazione
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
LCA - Elementi di un’analisi di ciclo vita
Definizione dell’obiettivo e del campo d’applicazione (Goal and Scope)
La definizione dell’obiettivo di uno studio LCA stabilisce il tipo di applicazione, le motivazioni e il
pubblico a cui è indirizzato, in questa fase devono essere valutati e descritti:
• Unità funzionale • Scenari di confronto
• Tipo di LCA (cradle-to-grave, cradle-to- • Approccio di modellazione (es.
gate, ecc.) attributional, consequential, ecc.)
• Confini del sistema • Eventuale revisione critica
• Requisiti di qualità dei dati
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
LCA - Elementi di un’analisi di ciclo vita
Analisi d’inventario (Life Cycle Inventory – LCI) Raw material
L’analisi d’inventario include la raccolta e l’elaborazione
Assembling
dei dati con la quantificazione dei flussi di materia/energia
in ingresso e in uscita dal sistema di prodotto.
Processing Energy
Il sistema di prodotto si organizza in unità di processo.
Queste ultime comprendono informazioni sia quantitative
che qualitative e descrittive (Metadati)
Final product
Gli inventari possono essere soggetti a cut-off, cioè una
certa percentuale di dati possono essere esclusi
dall’analisi qualora non significativi.
Waste
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
LCA - Elementi di un’analisi di ciclo vita
Analisi d’inventario (Life Cycle Inventory – LCI)
I dati si posso essere distinti sulla base della loro qualità:
• I dati primari (Specifici): sono dati raccolti direttamente negli impianti dove viene la vorato il
prodotto analizzato e/o altri dati specifici relativi ad altre fasi del ciclo di vita del prodotto.
• I dati secondari (Generici): dati ricavati da banche dati (es.Ecoinvent), letteratura o altre
fonti.
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
LCA - Elementi di un’analisi di ciclo vita
Analisi degli impatti (Life Cycle Impact
Assessment - LCIA)
Global warming
Questa fase quantifica gli impatti potenziali associati Acidification
alle modellazioni d’inventario.
Eutrophication
Per ottenere gli impatti si applicano modelli di calcolo
Photochemical oxidation
che associano i dati d’inventario a specifiche categorie
di impatto espresse tramite indicatori. Abiotic depletion, elements
Abiotic depletion, fossil fuels
Water scarcity
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
LCA - Elementi di un’analisi di ciclo vita
• GWP Total – Questo indicatore valuta il contributo dell’emissione in atmosfera di tutti i gas serra che
contribuiscono al riscaldamento globale. Include tutte le fonti fossili (GWP Fossil), biogeniche
(Biogenic), derivanti dall’uso e dalla trasformazione del suolo (LULUC)
• Acidification potential – Valuta le emissioni di sostanze chimiche che possono influire sul ph del suolo
e dei corpi acquatici mettendo a rischio specie animali e vegetali
• Eutrophication potential – Valuta le emissioni derivanti dal rilascio di nutrienti da scarichi civili e aree
agricole
• Photochemical oxidation – Valuta l’ozono troposferico dannoso per la salute umana e animale
• Abiotic depletion potential – Valuta l’utilizzo di risorse naturali non rinnovabili
• Water scarcity – Fornisce informazioni legate alla disponibilità della risorsa idrica in funzione
dell’ambito geografico di riferimento
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
LCA - Elementi di un’analisi di ciclo vita
Interpretazione e comunicazione
La fase di interpretazione contente di approfondire i risultati ottenuti, e se necessario
implementare delle valutazioni ulteriori ad esempio:
• Analisi di sensitività; si faranno cioè variare i parametri utilizzati (inputs, outputs, categorie d'impatto
potenziale) per osservare poi gli effetti che si generano sul risultato finale
• Verifica della consistenza; si accerta il livello di rispondenza tra i risultati conseguiti e gli obiettivi dello
studio posti in fase preliminare e durante le fasi d'Inventario e Valutazione.
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
Goal and Scope
Lo studio LCA ha avuto i seguenti obiettivi:
• Identificare gli hotspot ambientali nel corso del ciclo di vita del prodotto
• misurare le performance ambientali del nuovo condizionatore 2.0 R290, e di confrontarle con
quelle di un analogo modello che utilizza gas tradizionale (R410A).
I risultati sono stati utilizzati per lo sviluppo di una Dichiarazione Ambientale di
Prodotto (EPD) per il condizionatore 2.0 R290
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
Goal and Scope
L’oggetto dello studio è stato un condizionatore d’aria double-duct, composto dai
seguenti elementi principali:
• Compressore
• Condensatore
• Evaporatore
• Valvola di espansione
• Cabinet con fori per l’ingresso e l’uscita dell’aria
• Ventola esterna
• Gas refrigerante
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
Goal and Scope
Le prestazioni ambientali del condizionatore sono state calcolate sulla base
di due diverse unità funzionali:
• L’utilizzo di un condizionatore per la sua intera vita utile
• 1 kWh di energia termica scambiata con l’ambiente
In entrambi i casi la durata della vita utile considerata è stata di 20 anni.
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
Goal and Scope
I confini del sistema sono
stati definiti con un
approccio cradle-to-grave:
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
Goal and Scope
• Criteri di Cut-off -Alcuni flussi materici ed energetici sono stati esclusi perché considerati poco
significativi, è stato impostato, per tale motivo un Cut-off al 1%, che ha consentito di
individuare i flussi inerenti alle componenti del condizionatore meno incidenti in massa e in
termini ambientali.
• Criteri di Allocazione – Per attribuire gli impatti ambientali generati dal sistema ad ogni
singolo prodotto o co-prodotto si è deciso di utilizzare un principio di allocazione per massa,
distribuendo gli impatti energetici e ambientali dell’impianto tra i differenti prodotti della
azienda. Questa scelta è stata orientata dall’impossibilità di utilizzare altri metodi di
allocazione ad esempio il metodo di espansione dei confini del sistema, non applicabile
quando è prevista la realizzazione di una EPD.
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
Life Cycle Inventory
Fase di upstream – dati raccolti:
• Materiali e componenti del condizionatore
• Materiali per l’imballaggio
• Fonti di energia utilizzate
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
Life Cycle Inventory
Fase core – dati raccolti:
• Trasporto dei componenti del condizionatore allo stabilimento di produzione
• Consumi energetici
• Consumi idrici
• Materiali ausiliari
• Rifiuti prodotti
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
Life Cycle Inventory
Fase di downstream – dati raccolti:
• Distribuzione ai rivenditori/installatori
• Consumi energetici in fase d’uso
• Manutenzione annuale
• Ricarica del gas
• Fine vita del condizionatore
Nicola Moro – Studio Fieschi & sociLife Cycle Impact Assessment
È stato realizzato un modello LCA all’interno del software SimaPro:
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
Life Cycle Impact Assessment
I dati raccolti sono stati inseriti nel modello
Nicola Moro – Studio Fieschi & sociRisultati
Di seguito si riportano i risultati di impatto calcolati per il condizionatore 2.0
R290 relativamente alle fasi Upstream, Core e Downstream.
Si nota come gran parte degli impatti sono
associati alla fase di Downstream, ad eccezione
della categoria Abiotic depletion elements che è
invece influenzata dalla fase Upstream a causa
dell’estrazione dei metalli necessari per la
produzione delle componenti elettroniche del
condizionatore.
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
Risultati
Il grafico riporta i risultati delle fasi incluse nel Downstream
Il contributo maggiore in termini di Downstream è
relativo alla fase di uso e manutenzione.
Il consumo di elettricità contribuisce sensibilmente
all’aumento del valore dell’indicatore su scritto,
essendo questo l’elemento più impattante.
Nicola Moro – Studio Fieschi & sociRisultati
Di seguito si riportano i risultati degli impatti calcolati per i due condizionatori
R410a e 2.0 R290, considerando l’unità funzionale 1 kwh (indicatori EPD)
Variation (%)
Indicator 2.0 R410A vs 2.0 R290
Upstream Core Downstream Total
Fossil +4% +4% +13% +13%
Biogenic +0,7% +6% +5% +5%
Global Warming Potential
(GWP) Land use and land
+0,8% +4% +5% +5,3%
transformation
TOTAL +4% +4% +13% +13%
Acidification Potential (AP) +1,5% +2% +5% +5%
Eutrophication Potential (EP) +0,8% +3% +5% +4%
Photochemical oxidation +3% +3% +5% +5%
Abiotic depletion potential – Elements +0,3% +5% +4% +1 %
Abiotic depletion potential – Fossil fuels +4% +4% +5% +5%
Water Scarcity potential +6% +3% +5% +5%
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
Risultati
Di seguito si riportano i risultati degli impatti calcolati per i due condizionatori
R410A e 2.0 R290, considerando l’unità funzionale 1 kWh (indicatori PEF)
Confronto R410A - R290
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
R410A R290
Nicola Moro – Studio Fieschi & sociRisultati
E’ stata condotta una analisi di sensitività per valutare l’accuratezza del
modello e verificare la suscettibilità dei dati alla variazione dei parametri o del
modello di input scelti.
L’analisi di sensitività è stata condotta per la sola fase d’uso del condizionatore
2.0 R290, la quale viene condizionata in maniera preponderante da:
• Consumi elettrici del condizionatore
• Carica del gas refrigerante
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
Risultati
Gli impatti legati al consumo elettrico dipendono dal tipo di risorse energetiche impiegate, si è
dunque fatto riferimento al mix elettrico dei paesi dove questo viene utilizzato e il mix elettrico
globale, dai risultati si evince che:
• Si verifica una considerevole
riduzione degli impatti se vengono
considerati i mix elettrici Francese
e Belga (grazie al contributo del
nucleare)
• Il mix Italiano ha un’alta influenza
sulla fase d’uso e dunque sui
risultati finali dello studio
Nicola Moro – Studio Fieschi & sociRisultati
Nello scenario di utilizzo è stato ipotizzato che si renda necessaria una ricarica completa di gas
refrigerante a seguito di rilasci accidentali nell’atmosfera, nel corso della sua vita utile. È stata
effettuata un’analisi di sensitività per valutare come questa eventualità incida sul risultato finale,
sia per il condizionatore R290 che per quello R410A.
I risultati mostrano che per il condizionatore 2.0 R290
il GWP non è influenzato da eventuali ricariche di gas
refrigerante e delle relative emissioni in aria, mentre
per quello tradizionale la perdita di gas influisce per il
7% del valore totale di GWP.
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
Sviluppo EPD
L’analisi LCA è stata orientata allo sviluppo della certificazione EPD (Environmental Product
Declaration), che permette di descrivere gli impatti legati alla produzione di un prodotto secondo
regole predefinite, in modo tale da permettere la comparazione tra i profili ambientali di prodotti
analoghi.
Per questo è stata prodotta una PCR (Product Category Rules) apposita per i condizionatori, la
quale contiene le regole da seguire per la realizzazione ello studio LCA e della EPD. La PCR è
disponibile presso l’International EPD System (www.environdec.com)
Verifica e Registrazione e
Sviluppo PCR Analisi LCA EPD validazione pubblicazione
Nicola Moro – Studio Fieschi & sociValutazione del ciclo di vita di un condizionatore
d’aria a GWP prossimo allo zero
GRAZIE PER L’ATTENZIONE
moro@studiofieschi.it
Nicola Moro – Studio Fieschi & soci
Il presente documento è il risultato di una libera e personale interpretazione dell’autore In nessun caso le idee espresse dall’autore possono essere considerate come parere di AiCARR. Le fonti
Nicola Moro – Studio Fieschi
esterne (di immagini, materiali, schemi, idee, ecc.) sono state opportunamente citate, dove note. Immagini e disegni sono tratti nella maggior parte dei casi da Internet e si ricollegano a concetti e
& soci
definizioni di senso comune. Nel caso che qualche diritto di autore sia stato involontariamente leso, si prega di contattare l’autore della presentazione, al fine di risolvere ogni possibile conflitto.Puoi anche leggere
