NAPELEMEK KÖRNYEZETI SZEMPONTÚ VIZSGÁLATA AZ ÉLETCIKLUS ELEMZÉS SEGÍTSÉGÉVEL. Darvas Katalin

Átírás

1 NAPELEMEK KÖRNYEZETI SZEMPONTÚ VIZSGÁLATA AZ ÉLETCIKLUS ELEMZÉS SEGÍTSÉGÉVEL Darvas Katalin

2 AZ ÉLETCIKLUS ELEMZÉS Egy termék, folyamat vagy szolgáltatás környezetre gyakorolt hatásainak vizsgálatára használt módszer Bölcsőtől a sírig szemlélet Használhatjuk döntéseink megalapozásához, termékek összehasonlításához Az elemzést szabványban rögzített módon kell végezni (MSZ ISO 14040: 2006, MSZ ISO 14044: 2006)

3 AZ ÉLETCIKLUS ELEMZÉS

4 A NAPENERGIA FELHASZNÁLÁSÁNAK HELYZETE Világszerte 102 GW telepített fotoelektromos teljesítmény, ami 52 millió tonna CO 2 kibocsátást spórol meg (EPIA) 1994 és 2004 között tizenhatszorosára nőtt a napelemekkel előállított villamos energia mennyisége 2012-ben 31 GW telepített teljesítmény Az európai villamos energia felhasználás 2,6%-t fedezi napenergia Az EU-ban 2012-ben telepített energiaforrások közül a napenergiáé az első hely

5 A NAPENERGIA FELHASZNÁLÁSÁNAK HELYZETE HAZÁNKBAN A kiváló besugárzási adatok ellenére hazánk nemcsak Európában, de a régióban is sereghajtó Magyarországon 2012 végéig 12 MW napelemes kapacitást telepítettek 9,5 MWp kapacitást a háztartási méretű erőművek szolgáltatnak, a maradékot kwp teljesítményű kiserőművek Magyarország 2020-ig 63 MW teljesítményű fotovoltaikus rendszer telepítését vállalta A terjedés akadálya lehet a telepítés magas költsége és a hosszú megtérülési idő

6 A NAPELEMEKRŐL A Napból érkező sugárzást közvetlenül villamos energiává alakítják A technológia fejlődésével egyre hatékonyabb, tartósabb és olcsóbb eszközök kerülnek a piacra A napenergia előállítása független a fosszilis energiahordozók használatától Működése során nem bocsát ki üvegházhatású gázokat A teljes életciklus során azonban van energiafelhasználás és káros anyag kibocsátás is

7 A NAPELEMEKRŐL Két félvezető (p és n típusú) réteg alkotja, a beeső fény fotonjai elektronokat hoznak mozgásba és lökik egyik félvezető rétegből a másikba, így keletkezik a napenergia intenzitásával arányos erősségű áram

8 A NAPELEMEK TÍPUSAI 1. Kristályos napelemek - monokristályos szilícium - polikristályos szilícium 2. Vékonyréteg napelemek - amorf és mikromorf szilícium - kadmium-tellurid (CdTe) - réz-indium-gallium-diszelenid (CIGS) - réz-indium-diszelenid (CIS) - gallium-arzenid

9 SZILÍCIUM ÉS VÉKONYRÉTEG NAPELEMEK EGYSZERŰSÍTETT GYÁRTÁSI FOLYAMATA

10 IRODALMI ÁTTEKINTÉS I. - KRISTÁLYOS NAPELEMEK ÉLETCIKLUS ELEMZÉSE SVÁJCI ECOINVENT ADATBÁZISSAL (Jungbluth, 2004) 12 db hálózatra csatlakoztatott, egyenként 3 kwp teljesítményű, 30 éves élettartamú rendszer vizsgálata Svájci besugárzási adatok használata (1100 kwh/m2) A leltár tartalma: kvarc redukciója, szilícium tisztítása, öntvény és egykristály előállítása, lapkák fűrészelése, cellák, panelek és laminált napelemek előállítása, felszerelése, inverter gyártása A leszerelésnél a szerző feltételezte a nagyobb fém részek és a szilícium újrahasznosítását, de nem vette figyelembe az ehhez tartozó környezetterheléseket

11 IRODALMI ÁTTEKINTÉS I. - KRISTÁLYOS NAPELEMEK ÉLETCIKLUS ELEMZÉSE SVÁCI ECOINVENT ADATBÁZISSAL (Jungbluth, 2004) A gyártás lépései során a legtöbb CO 2 a szilícium előállításakor került kibocsátásra A poli- és monokristályos rendszereket összehasonlítva a monokristályos napelemek környezeti hatása nagyobb A laminált napelemek a legkedvezőbbek környezeti szempontból g CO 2 -al egyenértékű ÜHG-t bocsátottak ki a vizsgált rendszerek kilowattóránként Az energia megtérülési ideje 3-6 év

12 IRODALMI ÁTTEKINTÉS II. KRISTÁLYOS ÉS VÉKONYRÉTEG NAPELEMEK VIZSGÁLATA (Jungbluth et al., 2008) Az előző tanulmány frissítése Vékonyréteg napelemek is szerepelnek benne (CdTe, CIS, amorf szilícium) A legkisebb környezeti hatása a CIS napelemeknek van, a legnagyobb a CdTe napelemeké, a nagy mennyiségű felhasznált réz miatt A legrövidebb a megtérülési ideje a tetőre szerelt CdTe és szalag szilícium napelemeknek: 2,7 év A leghosszabb megtérülési időt a homlokzatra szerelt egykristályos napelemnél figyelhetjük meg, ez 4,9 év

13 IRODALMI ÁTTEKINTÉS III. NAPELEMEK ENERGIA MEGTÉRÜLÉSI IDEJE, ÜVEGHÁZ HATÁSÚ GÁZ KIBOCSÁTÁSA ÉS EXTERNÁLIS KÖLTSÉGEI: 2004-ES, 2005 ÉV ELEJEI HELYZET (Fthenakis and Alesma, 2006) Tetőre szerelt kristályos szilícium napelemes rendszerek életciklus elemzése 11 különböző gyártó adatai alapján Földfelszínre telepített CdTe napelemek életciklus elemzése a First Solar adatai alapján Dél-európai besugárzási adatokkal (1700 kwh/m 2 /év) számolva az energia megtérülési ideje 1-2,7 év közötti, az ÜHG kibocsátás g CO 2 eq/kwh

14 AZ ÁLTALAM VIZSGÁLT MODELL 3,5 kwp monokristályos napelemes rendszer vizsgálata Magyarországi besugárzási adatokkal (1250 kwh/m 2 /év) számolva A modell tartalma 17 db egyenként 210 Wp teljesítményű napelem kerettel, felületük 1,6 m 2, 60 db cellát tartalmaznak, hatékonyságuk 14%, élettartamuk 30 év Az elemzést GaBi6 Education szoftverrel készítettem

15 AZ ÁLTALAM VIZSGÁLT MODELL

16 AZ ÁLTALAM VIZSGÁLT MODELL

17 EREDMÉNYEK A gyártás során felhasznált energia mennyisége MJ A rendszer energiatermelése évente MJ Az energia megtérülés ideje 7,4 év kg CO 2 egyenérték a rendszer ÜHG kibocsátása Kilowatt óránként 42 g Fosszilis tüzelőanyagot használó erőműveknél g/kwh

18 EREDMÉNYEK ÖSSZEHASONLÍTÁSA MÁS HAZAI VILLAMOSENERGIA TERMELŐKKEL

19 KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!