Sistema solare termico a concentratori parabolici
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LCA & solare di F. Cavallaro e L. Ciraolo
Sistema solare termico
a concentratori parabolici
LCA per la valutazione ambientale
L’ esigenza di rendere compatibili con l’ambiente i comportamenti
di produzione e di consumo è percepita oggi come una priorità
a livello mondiale. Da un lato, infatti, gli obiettivi di politica ambien-
Il principio di conversione del solare termico di po-
tenza è conosciuto da più di un secolo, tuttavia il
tale tendono sempre più a condizionare, secondo una logica trasver-
suo sfruttamento a fini commerciali e la realizza-
sale, le politiche economiche e sociali dei vari Paesi, mentre si assi-
ste, dall’altro lato, all’avvio di strategie finalizzate alla soluzione di zione d’impianti su scala industriale è avvenuta
criticità ambientali di natura globale. Il Protocollo di Kyoto per l’ab- soltanto nella prima metà degli anni Ottanta. I pri-
battimento dei gas-serra, approvato nel dicembre 1997 a conclusio-
mi progetti dimostrativi, realizzati in vari paesi del
ne del terzo vertice mondiale sul cambiamento climatico costituisce
in questa fase l’atto fondamentale di orientamento politico verso la mondo, hanno provato la loro performance tecno-
sostenibilità globale. logica, economica ed ambientale con risultati mol-
Il dibattito sullo sviluppo sostenibile ha guidato oggi un processo
evolutivo delle questioni ambientali verso un ormai ampio riconosci-
to incoraggianti. Tra le tecnologie emergenti nel
mento che operare con strumenti correttivi alla fine del ciclo produtti- settore del solare termico vi è il cosiddetto sistema
vo incrementi i costi risolvendo in parte il problema. Lo studio della Dish-Stirling che trasmette l’energia termica, rac-
disponibilità delle risorse, pertanto, rappresenta il punto di partenza
di qualsiasi analisi ambientale e quindi il rapporto tra l’uso delle ri- colta da un paraboloide riflettente, ad un motore
sorse e l’ambiente è uno dei punti cardini dei modelli di gestione Stirling a sua volta collegato ad un alternatore. È
ambientale delle organizzazioni che perseguono un obiettivo di mi-
ormai assodato il principio che le tecnologie a fonti
glioramento delle proprie performance ecologiche. La razionalizza-
zione nell’impiego delle materie prime, l’attenzione, in fase di pro- rinnovabili, sopratutto nella fase di produzione, so-
gettazione all’eco-compatibilità di un prodotto e la definizione di cri- no attualmente quelle che generano un minore im-
teri generali nella valutazione degli impatti ambientali causati
patto ambientale rispetto ai sistemi tradizionali a
dall’intero ciclo di produzione, sono elementi che possono determi-
nare, anche in tempi relativamente brevi, risultati molto interessanti. fonti fossili. Tuttavia in molte analisi sfugge la valu-
Oggi, in particolar modo, la riduzione del rischio ambientale con- tazione degli impatti generati durante tutto il ciclo
nesso alla produzione e all’uso di energia è un esplicito obiettivo dei
programmi di controllo ambientale di molti Paesi industrializzati, ap- di vita dei sistemi progettati e costruiti per produrre
pare necessario, quindi, valutare i sistemi di produzione energetica energia. Scopo di questo lavoro è una preliminare
e tenere conto della loro incidenza sull’ambiente. analisi di valutazione ambientale, mediante l’ausi-
Gli impatti associati agli apparati di generazione elettrica tradizio-
nale sono principalmente concentrati nella fase vera e propria di lio della LCA, di una centrale solare termica che
produzione mentre per i sistemi basati su fonti rinnovabili, general- impiega i concentratori parabolici a disco.
mente, l’esercizio produttivo non dà luogo ad emissioni d’inquinanti.
Assume invece un’importanza strategica l’analisi e la quantificazio-
ne delle emissioni indirette cioè quelle risultanti dalla fase di costru- sono riscontrabili vari contributi che riguardano applicazioni di LCA
zione, trasporto e smantellamento di apparecchiature di conversione a tecnologie energetiche. In particolare si vedano i seguenti articoli
energetica e centrali. Quindi nell’analisi d’impatto ambientale sareb- per gli aspetti generali [1], al settore solare termodinamico [2], per
be opportuno includere non solo le emissioni rilasciate durante la fa- applicazioni ai sistemi fotovoltaico-eolico-diesel [3], e all’eolico off-
se di esercizio ma anche e, soprattutto, nel corso dei processi di fab- shore [4]. Scopo di questo lavoro è una preliminare analisi ambien-
bricazione e trasporto delle apparecchiature che compongono l’im- tale, con l’ausilio della metodologia LCA, di una centrale solare ter-
pianto e delle operazioni di manutenzione e dismissione degli stessi. mica che impiega concentratori a specchi parabolici.
A tal fine uno strumento di ausilio per la determinazione e la valuta- Lo studio effettuato mira ad analizzare gli impatti derivanti dal ciclo
zione dei flussi di input di energia e materiali che permette, quindi, di vita della centrale e a misurare l’emissione d’inquinanti a monte
di poter valutare gli impatti ambientali derivanti dall’analisi di un del processo di produzione di elettricità. Il lavoro è stato, pertanto,
prodotto o servizio è la Life Cycle Assessment (LCA). In letteratura suddiviso nel modo seguente: nei prossimi due paragrafi II e III viene
descritta la metodologia adottata e le modalità di strutturazione del-
Prof. Fausto Cavallaro, Dipartimento SEGeS, Università del Molise, cavalla- la procedura di analisi, mentre nel IV paragrafo si procede ad illu-
ro@unimol.it; prof. Luigi Ciraolo, Direttore del Dipartimento RIAM, Università strare l’apparato tecnologico oggetto dell’analisi, l’insieme di dati
di Messina, luigi.ciraolo@unime.it. utilizzati e i principali risultati ottenuti dal calcolo.
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LCA & solare
La metodologia LCA un’unità di misura di riferimento che costituisce una valutazione
quantitativa della prestazione del flusso in uscita del sistema pro-
La Valutazione del Ciclo di Vita o più semplicemente LCA (Life Cycle dotto. Lo scopo principale dell’unità funzionale è di fornire un rela-
Assessment), consiste nell’esame degli aspetti ambientali significativi zione a cui legare i flussi in entrata e in uscita condizione necessa-
legati al comportamento delle attività, dei prodotti e dei servizi, at- ria per consentire la comparabilità dei risultati [6]. Il sistema viene
traverso tutte le fasi della loro esistenza, dalla “culla alla tomba”. La rappresentato come un insieme di unità di processo (esempio pro-
LCA è uno strumento per la “compilazione e valutazione attraverso duzione, distribuzione trasporto uso ecc.) collegati con altri sistemi
tutto il ciclo di vita dei flussi in entrata ed uscita, nonché i potenziali e con l’ambiente da flussi in entrata (materie prime energia ecc.) e
impatti ambientali, di un sistema di prodotto o di servizio” [5]. Essa flussi in uscita (emissioni in atmosfera, acqua, suolo ecc).
si presta efficacemente a molteplici applicazioni rappresentando uno A secondo il tipo di prodotto o servizio analizzato vengono definiti
strumento utile per una progettazione ambientalmente sostenibile dei i confini iniziali del sistema considerato, cioè, si definiscono le fasi
prodotti o servizi e può essere mirata anche solo su alcune specifi- del processo (unità di processo) da far rientrare o meno nell’analisi.
che fasi del ciclo di vita. Tale approccio metodologico può essere I confini del sistema possono essere allargati o ristretti anche suc-
considerato uno strumento di supporto alla gestione ambientale in cessivamente durante la fase di analisi in base ai risultati forniti
quanto aiuta il soggetto dall’analisi di sensitività. Nella descrizione del sistema gene-
(progettista decisore ralmente viene disegnato un diagramma di flusso che illustra
ecc) a definire le in modo trasparente le unità di processo e le loro interrela-
azioni da intrapren- zioni con i processi produttivi che si ritiene dover considera-
dere per migliorare le re. Tutte queste informazioni, che precedono l’intera fase di
performance ambien- analisi e valutazione della LCA, vengono raggruppate se-
tali del proprio pro- condo la UNI EN ISO
cesso produttivo attra- 14040 nel cosiddetto
verso una riduzione “campo di applicazio-
del consumo di risorse ne dello studio”.
e il contenimento di
emissioni d’inquinan- Life Cycle
ti. Pertanto, grazie Inventory (LCI)
all’analisi e alla cono-
scenza di tutti gli ef- Questa fase prevede la
fetti ambientali asso- compilazione di un bi-
ciati a tutta la filiera lancio di input ed out-
produttiva è possibile put del sistema. Ven-
intervenire efficace- gono quindi raccolti e
mente nei punti ove si quantificati i dati relativi a consumo di energia e materie
scoprono elementi di prime produzione di rifiuti ed emissioni in aria, acqua e
maggiore criticità am- suolo. L’analisi d’inventario deve essere chiara e comprensi-
bientale quindi è possi- va in maniera da fornire i dati necessari per poter effettuare
bile effettuare operazioni FIGURA 1 - Struttura della LCA un’indagine corretta così come è previsto dalla norma ISO
di miglioramento ed inno- 14041 [6]. L’analisi d’inventario è il momento più importante di
vazione progettuale dei processi produttivi in modo da ottenere pro- una LCA nel quale si procede alla costruzione di un modello analo-
dotti e servizi con superiori performance ambientali. L’introduzione gico della realtà in grado di rappresentare tutti gli scambi tra le sin-
della norma ISO 14040, definisce la metodologia e i criteri generali gole operazioni appartenenti alla catena produttiva [7].
per la realizzazione di uno studio LCA, riconosciuto a livello mon- In questa fase, dunque, individuando i flussi in ingresso e uscita di
diale, di certificazione ecologica di prodotto e servizi. un sistema prodotto lungo tutta la sua vita (dalla culla alla tomba)
Le norme ISO rappresentano un ulteriore affinamento delle linee gui- arriva allo sviluppo di un vero e proprio bilancio ambientale.
da proposte dalla SETAC (Society of Environmental Toxicology and
Chemistry) e illustrano il quadro di riferimento ormai accettato dalla Life Cycle Impact Assessment (LCIA)
comunità accademica e professionale per la realizzazione di analisi
di ciclo di vita. La serie ISO 14040 sull’Environmental Management- La valutazione d’impatto del ciclo di vita viene descritto nella norma
Life Cycle Assessment è composta da 4 norme ed ognuna di essa è ISO 14042 [8] e il suo scopo è quello di stimare la significatività
dedicata ad una parte specifica della metodologia: ISO 14040 Prin- degli impatti ambientali potenziali in termini numerici associati ai
ciples and framework, ISO 14041 Goal and Scope definition and dati di ciascun flusso di materia ed energia raccolto e classificato
inventory analysis, ISO 14042 Life cycle impact assessment infine la nella tabella d’inventario.
ISO 14043 Life cycle interpretation. Uno studio di LCA si articola at- In questo step vengono valutati gli effetti sulla salute e sull’ambiente
traverso le seguenti quattro fasi principali (Figura 1). generati da un prodotto nel corso del suo ciclo di vita. La struttura
di una LCIA prevede alcune fasi obbligatorie che convertono i risul-
Goal and scope definition tati della fase di LCIA in specifici indicatori che possono essere uti-
lizzati direttamente o come base per successive valutazioni. La valu-
In questa fase si delineano le caratteristiche del sistema, vengono tazione d’impatto è articolata, quindi, in due fasi:
individuati i prodotti/processi in esame e le sue qualità specifiche. - Classificazione: cioè innanzitutto è necessario organizzare i risul-
Un’importantissima operazione preliminare prevista fin dall’inizio tati dell’inventario in modo da assegnare le diverse sostanze
dello studio riguarda la definizione dell’unità funzionale cioè di (emissioni gassose, liquide, solide ecc,), generate dai processi
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LCA & solare
considerati nel diagramma, alle diverse categorie d’impatto am- rie e di combustibili. L’estrazione di risorse è correlata a parametri
bientale. Quindi ciascun impatto quantificato nell’inventario viene che indicano la qualità delle risorse minerarie e fossili che rimango-
classificato sulla base dei problemi ambientali a cui può poten- no nei giacimenti. L’impatto su questa categoria viene quantificato
zialmente contribuire. Le categorie generali sono per esempio in termini di maggior energia necessaria per le estrazioni future
l’effetto serra, piogge acide, buco dell’ozono, impatto degli ossi- (MJ surplus energy) [10]. Definiti i dati dell’inventario questi vengo-
danti fotochimici ecc.; no suddivisi per categorie d’impatti ambientali e per i loro effetti
- Caratterizzazione: questa operazione consiste nella valutazione potenziali, il metodo quindi prevede una procedura articolata nelle
quantitative degli impatti sulle singole tematiche ambientali. Essa seguenti tre fasi: 1) la caratterizzazione, che quantifica e aggrega
valuta la magnitudo degli impatti delle diverse categorie, in parole gli impatti per individuare il danno relativo alla sostanza emessa o
povere si misura l’intensità di un certo input o output sull’ambiente. alla risorsa usata; 2) la normalizzazione che prevede una fase di
confronto tra i punteggi ottenuti per ciascuna categoria d’impatto
Life Cycle Interpretation ed un valore di riferimento che si evince dalla letteratura scientifica.
Questa operazione viene effettuata in modo da poter stabilire la
L’analisi di LCA si conclude con l’attività interpretativa dei risultati magnitudo dei risultati della LCIA rispetto ad un valore di riferimen-
dei diversi step esaminati nell’eventuale redazione di conclusioni e di to costituito generalmente da dati medi su scala mondiale regionale
raccomandazioni per il miglioramento delle performance ecologiche o europea riferiti ad uno specifico intervallo di tempo.
del sistema analizzato cercando anche di ipotizzare scenari alterna- Generalmente il processo di normalizzazione si effettua dividendo
tivi a quello considerato e viene disciplinata dalla norma ISO 14043 i valori ottenuti nella fase precedente per il danno subito in un an-
[9]. In questa fase i risultati sono verificati e valutati in correlazione no dal cittadino medio europeo; 3) la valutazione, che attribuisce
all’obiettivo e allo scopo prefissati precedentemente anche in rela- un valore in termini d’importanza a ciascun impatto e che può es-
zione ai risultati dell’analisi di sensitività. sere effettuata seguendo tre diverse prospettive culturali (gerarchi-
ca, individualista e ugualitaria).
La valutazione del danno nelle tre categorie è infine aggregata in
I metodi di valutazione ambientale un unico indice (single score) che permette di dare un “punteggio”
impiegati nell’analisi agli scenari. Quanto più elevato è il valore del punteggio tanto
maggiore è il danno causato dal processo analizzato. Un altro me-
Tra i vari metodi di valutazione d’impatto esistenti in letteratura è todo, piuttosto diffuso negli studi di LCA, è l’EPS 2000 (Environmen-
stato selezionato l’Eco-indicator-99. Questo è un metodo sviluppato tal Priority Strategies in product design) sviluppato con l’intento di
dalla Pré (Product Ecology Consultants) per conto del Ministero supportare i progettisti nella progettazione di nuovi prodotti. Lo svi-
dell’Ambiente olandese e costituisce uno strumento utile ad aggre- luppo di un nuovo prodotto è un processo dinamico e complesso in
gare i risultati di una LCA in unità o numeri facilmente comprensibi- cui sono frequenti cambiamenti sostanziali. Pertanto è importante
li ed utilizzabili, chiamati appunto “Eco-indicatori” (Eco-point) [10]. considerare fin dall’inizio tutti gli aspetti connessi al prodotto che si
Il metodo impiegando i dati raccolti nell’inventario attraverso una vuole sviluppare, compresi quelli ambientali. Il metodo EPS è stato
specifica procedura, fornisce come risultato finale un punteggio che ideato in Svezia nel 1989 su richiesta della Volvo, come coopera-
esprime, in maniera proporzionale, un “danno ambientale”, inteso zione tra stessa la Volvo, lo Swedish Environmental Research Institu-
come contributo ad almeno una delle tre macrocategorie di danno: te (IVL) e la Swedish Federation of Industries.
alla salute umana (Human Health, HH), all’ecosistema (Ecosystem Il metodo EPS 2000 (Environmental Priority Strategies in product
Quality, EQ) e alle risorse (Resources, R). design), considera quattro categorie di danno [11]: Human Health,
La prima fase della quantificazione degli impatti prevede che l’am- Ecosystem Production Capacity, Abiotic Stock Resource, Biodiver-
montare di quelle sostanze elencate nella tabella dell’inventario che sity. In ogni categoria di danno sono comprese una o più categorie
contribuiscono ad una certa categoria d’impatto vengano moltipli- d’impatto, ciascuna univocamente determinata da una propria
cate per specifici fattori di caratterizzazione che esprimono il con- unità di misura. Le categorie d’impatto considerate nella Human
tributo relativo della sostanza alla categoria stessa. Il metodo eco- Health sono cinque: 1) Life expectancy (aspettativa di vita) 2) Seve-
indicator 99 considera la valutazione delle seguenti categorie d’im- re morbidity and suffering (grave malattia) 3) Morbidity (malattia)
patto: HH Carcinogenics, HH Respiratory organics, HH Respiratory 4) Severe Nuisance (forte fastidio) 5) Nuisance (fastidio irritante ma
inorganics, HH Climate change, HH Radiation e HH Ozone layer senza alcun effetto diretto sulla salute), tutte espresse in person year
misurate in DALY (Disability Adjusted Life Years); EQ Ecotoxicity, (o YOLL-years of lost life cioè anni di vita persi dalla comunità mon-
EQ Acidification/Eutrophication e EQ Land-use, misurate in diale a causa delle malattie prodotte dalla sostanza considerata). Le
PDF*m2y (Potentially Disappeared Fraction); R minerals e R Fossil categorie d’impatto considerate nell’Ecosystem Production Capacity
fuels, misurate in MJ surplus. I danni alla salute umana sono espres- sono le seguenti: 1) Crop Growth Capacity (capacità di crescita del
si in DALY (Disability Adjusted Life Years). raccolto) 2) Wood Growth Capacity (capacità di crescita del legna-
In questa categoria sono stimati i danni causati da tutte le sostanze me) 3) Fish and Meat Production (produzione di carne e pesce) (tut-
che abbiano un impatto sulla respirazione (composti organici ed te espresse in kg) 4) Soil Acidification, espressa in H+ moli equiva-
inorganici), sulla carcinogenesi, sui cambiamenti climatici e sullo lenti 5) Prod. Cap. Irrigation water (espressa in kg) 6) Prod. Cap.
strato di ozono; sono comprese in questa categoria anche le radia- Drinking water (espressa in kg).
zioni ionizzanti. I danni alla qualità degli ecosistemi sono espressi La categoria d’impatto considerata nell’Abiotic Stock Resource è
come la percentuale di specie di piante che si stima siano scompar- depletion of reserves (l’unità di misura è l’ELU, environmental load
se da una certa area a causa delle mutate condizioni ambientali unit, cioè la disponibilità a pagare per la sostituzione delle risorse
(PDF*m2*yr, PDF = Potentially Disappeared Fraction of plant spe- abiotiche in esaurimento). Infine la categoria d’impatto considerata
cies). In particolare, l’ecotossicità è espressa come la percentuale di in Biodiversity è Species Extinction e l’unità di misura è il NEX rap-
specie che vivono in una certa area in condizioni di stress. I danni porto tra il numero di specie estinte a causa della sostanza e il nu-
sulle risorse comprendono l’estrazione e l’utilizzo di risorse minera- mero totale di specie estinte in un anno.
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LCA & solare
in grado di produrre elettricità. Il sistema opera esclusivamente du-
rante le ore diurne in quanto non è dotato di alcuna unità di back-
up ed ha un’efficienza di conversione solare pari al 18% [12]. Il fun-
zionamento 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, as-
sorbita 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 con-
vertito in energia meccanica grazie al motore stirling e successiva-
mente un generatore elettrico, connesso direttamente al motore, con-
verte l’energia meccanica in elettricità (Figura 3). Per un funziona-
mento ottimale è necessario che il concentratore sia perfettamente
orientato al sole, quindi questo viene montato su un sistema di pun-
tamento a due assi che permette un orientamento verticale e oriz-
FIGURA 2 - Il concentratore parabolico ANU. Fonte: [13] zontale del concentratore. Maggiori dettagli tecnici, sulla tecnologia
dei ANU big dish, possono essere ricavati dai lavori [13] e [14].
La LCA di una centrale solare termica
Descrizione e confini del sistema
Aspetti relativi all’impianto ed alla tecnologia impiegata
Si è ipotizzato che il prototipo di centrale solare termica, oggetto del
L’obiettivo di questo studio è una preliminare valutazione d’impatto caso studio, venga installata in una località a sud della Sicilia ove vi
ambientale derivante dai processi di produzione di elettricità di un sono ottime condizioni di soleggiamento. Lo studio include le fasi che
impianto solare termodinamico che impiega i concentratori solari a riguardano la fabbricazione dei collettori solari e i motori stirling, il
specchi parabolici collegati ad un motore stirling. L’unità funzionale trasporto, la costruzione e lo smantellamento della centrale e infine il
prescelta è 1 kWh di elettricità. In modo più specifico verranno valu- riciclaggio dei materiali. Nella Figura 4 viene illustrato uno schema
tate le più importanti conseguenze ambientali associate alla produ- che riproduce i confini del sistema. Le principali fasi prese in conside-
zione di 1 kWh, generato da una centrale solare termodinamica razione nell’analisi sono articolate nel modo seguente:
analizzata lungo tutto il suo ciclo di vita. - Fabbricazione dei concentratori e dei motori stirling: i principali
Si è ipotizzato che la fabbricazione dei concentratori e dei motori materiali utilizzati per la fabbricazione sono acciaio, rame, ce-
ha luogo nel continente australiano, in quanto ideati e progettati mento per le fondamenta, polistirene, fibra di vetro, alluminio e
dall’Australian National University (ANU), mentre il loro assemblag- combustibile (diesel). Nell’analisi viene inclusa anche l’estrazione
gio, installazione e messa in opera con tutti i servizi connessi, incluse e la lavorazione dei materiali vergini prodotti in Australia;
la fase di manutenzione e di demolizione di fine vita, si abbia in Ita- - Trasporto: questa fase include il trasporto dei concentratori e dei
lia più precisamente in una zona industriale del sud della Sicilia ove motori dal sito di produzione (per mezzo di una nave transocea-
s’ipotizza la realizzazione della centrale. L’impianto consiste in un nica di grosso tonnellaggio) e il trasporto dei vari materiali ne-
campo di 17 specchi parabolici, gli ANU - big dish, ciascuno di su- cessari alla realizzazione della centrale quali cemento e acciaio
perficie pari a 400 m2 (Figura 2), collegati a 5 motori a ciclo stirling 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 concentra-
tori e i motori, potenzialmente riciclabile,
venga riutilizzato come materia prima se-
condaria e quindi reimmesso in cicli produt-
tivi di altri prodotti.
Qualità dei dati
La criticità maggiore di questo strumento di ana-
lisi risiede nella disponibilità dei dati e delle
informazioni (spesso insufficienti) per lo sviluppo
dei calcoli di quantificazione e valutazione degli
impatti ambientali. Un prerequisito fondamenta-
le per una corretta analisi di LCA è proprio la
qualità dei dati il cui reperimento spesso richie-
de tempi lunghi e molta attenzione. Solitamente
lo studio viene condotto per approssimazioni
successive man mano che si aggiornano e affi-
nano le informazioni disponibili. È necessario,
perciò, adottare un approccio di tipo dinamico e
iterativo, di costante revisione dei calcoli, sulla
FIGURA 3 - La configurazione dell’impianto. Fonte: [14] base delle nuove informazioni che si raccolgo-
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no, infatti capita spesso che i dati non sempre sono clare con evidenti benefici in termini di risparmio di risorse naturali
facilmente adattabili alle condizioni del contesto di e di minore impatto sull’ambiente, mentre nel secondo caso si ipo-
riferimento. Man mano che si mettono insieme i dati tizza che a fine vita della centrale non venga recuperato nulla e la
e si struttura meglio il sistema si possono individuare procedura di dismissione non viene specificata in alcun modo. I ri-
elementi di maggiore e minore criticità sultati dell’analisi sono riportati nei grafici che seguono.
e quindi si può operare una integrazio- Dall’analisi dei risultati appare evidente come la fase più
ne o correzione del set di dati occorren- critica, in termini d’impatto ambientale, è quella che ri-
te. Per semplificare l’attività di selezione guarda l’attività di costruzione e di assemblaggio della
sono disponibili una serie di data-base centrale solare segue per importanza la fase del trasporto
che però non riescono sempre a garan- via mare dei concentratori solari e dei motori dal conti-
tire un’adeguata affidabilità scientifica. I nente australiano (ove si ipotizza siano fabbricati) alla Si-
dati selezionati nell’inventario saranno cilia sito previsto per l’installazione. Tale operazione vie-
la base per la valutazione dell’impatto ne effettuata con una nave cargo transoceanica di grosso
sull’ambiente del ciclo di vita del prodot-
to o servizio pertanto la sua compilazio-
FIGURA 4
ne deve essere realizzata seguendo un
Confini del sistema
piano ben definito e trasparente. I dati
primari provengono in particolare dallo
studio redatto dall’ACARPP [6] e sebbene deri- tonnellaggio mentre la fase di trasporto terrestre, dal porto sino al
vino da fonti sicure, purtroppo, rimangono alcu- sito ove si realizzerà la centrale, avviene tramite TIR ed in termini di
ne incertezze mentre i dati secondari, in partico- impatto ambientale è da ritenersi trascurabile. La Figura 7 illustra
lare per i dati relativi all’estrazione delle invece l’impatto ambientale in termini di emissioni di sostanze
materie prime, ai dati sul trasporto e il rici- inquinanti (classificate per categoria d’impatto) per kWh di
claggio si è fatto ricorso alle librerie dispo- elettricità prodotto dalla centrale, da cui si può rilevare l’emis-
nibili nel codice di calcolo SIMAPRO [9]. In sione di gas serra pari ad appena 13 g/kWh. La Figura 8
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 tra-
sporto ETH 1996.
Analisi d’impatto
e principali risultati
I risultati riportati (Figure 5 e 6) riprodu-
cono due diversi scenari: con o senza ri-
ciclaggio. Nel primo caso si è ipotizzato
che a fine vita la centrale venga smantel-
lata recuperando e reimmettendo nei ci-
cli produttivi tutto ciò che è possibile rici-
FIGURA 5 - Quantificazione delle diverse
categorie d’impatto (con riciclaggio)
FIGURA 6 - Quantificazione delle diverse
categorie d’impatto (senza riciclaggio)
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LCA & solare
FIGURA 7 - L’impatto per kWh di elettricità prodotta FIGURA 8 - Bilancio energetico
mostra il bilancio energetico cioè il rapporto tra l’energia primaria uti- Bibliografia
lizzata per la produzione, trasporto installazione e demolizione della
centrale solare e l’elettricità che la stessa centrale fornisce alla rete elet- [1] L. Gagnon, C. Bélanger, Y. Uchiyama, Life-cycle assessment of
trica nell’arco dei suoi 30 anni di vita utile. La Figura 9 illustra, appun- electricity generation options: the status of research in year 2001,
to, l’impatto ambientale della centrale solare in base alle tre macroca- Energy Policy 30, pp. 1267-1278, 2002.
tegorie suddette impiegando il metodo Eco-indicator99. Mentre le Fi- [2] G. Weinrebe , M. Bohnke, F. Trieb, Life Cycle Assessment of an
gure 10 e 11 riportano i risultati impiegando il metodo EPS. 80 MW SEGS plant and a 30 MW Phoebus power tower, in Proc.
1998 International Solar Energy Conference “Solar Engineering” Ju-
Conclusioni ne 14-17, Albuquerque NM, USA.
[3] Y. Kemmoku, K. Ishikawa, S. Nakagawa, T. Kawamoto, T.
Come si evince dai risultati su esposti l’impatto ambientale comples- Sakakibara, Life cycle CO2 emissions of a photovoltaic/wind/diesel
sivo derivante dall’intero ciclo di vita di una centrale solare termica generating system, Electrical Engineering in Japan, Vol. 138, No. 2,
che impiega le tecnologie a concentratori parabolici lineari è estre- 2002, pp. 14-23.
mamente contenuto e sostanzialmente in-
significante rispetto all’impatto prodotto
da centrali tradizionali a combustibili
fossili. Le emissioni di CO2 eq. sono di ap-
pena 13 g/kWh di elettricità prodotta
(senza riciclaggio) e buono appare an-
che il bilancio energetico. I risultati otte-
nuti sono piuttosto incoraggianti e meri-
tano ulteriori approfondimenti in partico-
lar modo si prevede di sviluppare una
comparazione con le altre tecnologie di
solare termodinamico che impiegano
concentratori solari.
FIGURA 9 - Valutazione del danno
(Eco-indicator-99)
FIGURA 10 - Valutazione del danno (EPS)
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LCA & solare
[8] ISO 14042: 2000 Environmental mana-
gement - Life cycle assessment - Life cycle im-
pact assessment.
[9] ISO 14043: 2000 Environmental mana-
gement - Life cycle assessment - Life cycle in-
terpretation.
[10] PRé Consultants B.V., The Eco-indicator 99
- A damage oriented method for Life Cycle Im-
pact Assessment - Methodology Report, 1999.
[11] Pergreffi R., Neri P., Spadoni G., Con-
fronto fra tre metodi di valutazione dell’impatto
ambientale applicato al caso dell’analisi del ci-
clo di vita di un servizio. Giornata di studio, Life
Cycle Assessment (LCA) e progettazione ecoso-
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La Termotecnica • Gennaio/Febbraio 2007 77
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