Ocena življenjskega cikla UBA: fotonapetostni sistemi se po največ 2,1 letih energijsko amortizirajo
Dlje kot fotonapetostni sistem deluje, večja je njegova korist za okolje. Zvezna agencija za okolje je pri svojih preračunih upoštevala tehnološki razvoj komponent. Recikliranje pozitivno vpliva tudi na ekološko ravnovesje.
Foto: Pixabay/Annca
Zvezna agencija za okolje (UBA) je naročila posodobitev ocene vplivov vetrnih elektrarn in fotonapetostnih sistemov na okolje. Raziskovalci iz Sphera Solutions GmbH in Fraunhoferjevega inštituta za gradbeno fiziko IBP so pri svojih izračunih upoštevali tehnološki razvoj, ki pozitivno vpliva na okoljsko ravnovesje sistemov. Ocena življenjskega cikla fotovoltaičnega sistema in proizvodnje sončne energije je bila izvedena za generične strešne in talne sisteme s lokacijami v Nemčiji in južni Evropi. Ker se mešanica proizvodnje električne energije za posamezne države na preučenih lokacijah močno razlikuje, bi bile ocene življenjskega cikla za preučene lokacije proizvodnje modulov velike pasovne širine. Hkrati je postalo očitno, kot je dejala tudi UBA, da so potencialne koristi uporabe in recikliranja dragocenih materialov večje od vplivov na okolje, ki jih povzroča obratovanje reciklažnih obratov. Recikliranje modulov lahko torej prispeva k nadaljnjemu zmanjšanju vpliva na okolje v življenjskem ciklu sončnih modulov. Glede na učinkovitost in tehnologijo bi prihranek znašal med 3 in 15 odstotki.
Poleg modulov je UBA pri pripravi ekotehnike za fotovoltaično proizvodnjo upošteval tudi druge sistemske komponente, kot so pretvorniki, podkonstrukcije in kabli. Poleg učinkovitosti modula je življenjska doba fotonapetostnih sistemov tudi pomemben dejavnik, ki vpliva. Za svoje izračune so znanstveniki UBA predvideli čas delovanja 30 let in povprečno razmerje zmogljivosti, vključno z izgubami zaradi razgradnje 0,75 za strešne sisteme in 0,8 za talne sisteme s fotonapetostnimi sistemi, optimalno usmerjenimi proti soncu. Povprečno letno sončno sevanje za lokacije v Nemčiji naj bi znašalo 1200 kilovatnih ur na kvadratni meter na leto, v južni Evropi pa 1700 kilovatnih ur na kvadratni meter na leto. UBA je za osnovo uporabila tudi izkoristke modulov, specifičnih za tehnologijo: 18 odstotkov za monokristalne, 16,8 odstotka za večkristalne, 17 odstotkov za kadmijev telurid in 14,6 odstotka za module CIGS.
Rezultati so pokazali, da je ekološko ravnovesje sončne energije iz fotovoltaičnih sistemov z monokristalnimi solarnimi moduli v Nemčiji od 43 do 63 gramov ekvivalenta CO2 na kilovatno uro. S popolnoma integrirano proizvodno vrednostno verigo za module v Evropi bi to znašalo 32 gramov CO2 na kilovatno uro. Za lokacije v južni Evropi je UBA določil vrednosti od 30 do 44 gramov CO2 na kilovatno uro. Za večkristalne fotonapetostne sisteme UBA kvantificira potencial globalnega segrevanja proizvedene sončne energije na 36 do 47 gramov CO2 na kilovatno uro za nemške lokacije, za sisteme CIGS z 24 grami CO2 na kilovatno uro in s tankim filmom kadijevega telurida moduli, porabljeni pri 17 do 20 gramih CO2 na kilovatno uro.
V analizi občutljivosti so bile preučene tudi odvisnosti parametrov faze uporabe od okoljskega profila sončne energije. Da bi to naredili, so raziskovalci UBA spreminjali čas delovanja sistema, razmerje zmogljivosti, poslabšanje in življenjsko dobo pretvornika. Rezultati analize občutljivosti so pokazali, da se potencial globalnega segrevanja fotovoltaične proizvodnje električne energije lahko znatno poveča, če je čas delovanja sistema krajši od predvidenih 30 let in se posledično zmanjša donos električne energije. Odstopanja bi bila v območju od približno -8 do +38 odstotkov pri vseh variacijah parametrov. Zato čim daljša uporaba fotovoltaičnih sistemov pozitivno vpliva na rezultat ocene življenjskega cikla.
Rezultati analize občutljivosti pa tudi kažejo, da so potenciali globalnega segrevanja fotonapetostne električne energije, tudi v najneugodnejšem predpostavljenem primeru, v vseh primerih precej pod 100 grami ekvivalenta CO2 na kilovatno uro za vse obravnavane tehnologije. To pomeni, da ostajajo precej pod vrednostmi običajnih tipov proizvodnje fosilnih goriv, nadaljuje UBA. Za zemeljski plin je to 490 gramov ekvivalenta CO2 na kilovatno uro, za proizvodnjo lignita pa okoli 1140 gramov ekvivalenta CO2 na kilovatno uro.
UBA je navedla tudi čas povračila energije preučenih fotonapetostnih sistemov. V Nemčiji bi to znašalo med 0,9 leta za kadmij-teluridne module in 2,1 leta za monokristalne solarne module. Rezultati monokristalnih modulov temeljijo na razmeroma konzervativnih predpostavkah. * Primarna poraba energije, vložena v proizvodnjo, uporabo in konec življenjske dobe fotovoltaičnih sistemov, se zato amortizira po zelo kratki življenjski dobi sistema. Zvezna agencija za okolje je razvila tudi orodje za izračun, tako da lahko vsak posamezno določi oceno življenjskega cikla svojega fotonapetostnega sistema.
