NAPELEMEK KÖRNYEZETI SZEMPONTÚ VIZSGÁLATA AZ ÉLETCIKLUS ELEMZÉS SEGÍTSÉGÉVEL Darvas Katalin
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)
AZ ÉLETCIKLUS ELEMZÉS
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
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 50 500 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
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
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
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
SZILÍCIUM ÉS VÉKONYRÉTEG NAPELEMEK EGYSZERŰSÍTETT GYÁRTÁSI FOLYAMATA
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
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 39-110 g CO 2 -al egyenértékű ÜHG-t bocsátottak ki a vizsgált rendszerek kilowattóránként Az energia megtérülési ideje 3-6 év
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
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 21-45 g CO 2 eq/kwh
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
AZ ÁLTALAM VIZSGÁLT MODELL
AZ ÁLTALAM VIZSGÁLT MODELL
EREDMÉNYEK A gyártás során felhasznált energia mennyisége 120 000 MJ A rendszer energiatermelése évente 16 157 MJ Az energia megtérülés ideje 7,4 év 5560-5650 kg CO 2 egyenérték a rendszer ÜHG kibocsátása Kilowatt óránként 42 g Fosszilis tüzelőanyagot használó erőműveknél 407 929 g/kwh
EREDMÉNYEK ÖSSZEHASONLÍTÁSA MÁS HAZAI VILLAMOSENERGIA TERMELŐKKEL
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!