LCA di diverse soluzioni per la produzione fotovoltaica in Italia
4. Analisi di Inventario
L’analisi d’inventario è stata effettuata per le tecnologie in esame facendo
ricorso al database Ecoinvent2 (versione 3.1). Molti dei data set (ad esclusione
di quelli relativi ai moduli a silicio mono e multi-cristallino, non integrati e agli impianti fotovoltaici a terra) si riferiscono, in Ecoinvent 3.1, alla realtà svizzera e sono stati adattati alle condizioni medie italiane di radiazione solare incidente, sulla base delle ore di funzionamento pubblicate dal GSE (GSE, 2015 a).
5. Valutazione degli impatti
Nei grafici in Figura 2 sono mostrati i risultati dell’analisi LCA delle diverse
tecnologie-installazioni per le categorie di impatto prese in considerazione. I risultati sono posti a confronto con quelli relativi ad un ciclo combinato a gas naturale. Quest’ultimo, come già accennato, rappresenta la tecnologia che con maggiore probabilità viene sostituita dalla produzione fotovoltaica essendo caratterizzata da un indice di marginalità nelle ore di picco superiore al 75% (GME,2014). Tutti i risultati sono riferiti all’unità funzionale, 1 kWh di energia
elettrica prodotta ed immessa nella rete di bassa tensione3. Si nota (Figura 2)
che per le categorie Cambiamenti Climatici, Acidificazione, Formazione di ozono fotochimico e Eco-tossicità gli impatti di tutte le tecnologie fotovoltaiche risultano di gran lunga inferiori a quelli della tecnologia fossile considerata, arrivando al massimo, rispettivamente, al 14%, 27%, 36% e 37% degli impatti del ciclo combinato a gas naturale. Anche per il Particolato il fotovoltaico mostra impatti inferiori anche se, in questo caso, in proporzione minore (circa 66% al massimo degli impatti del gas naturale in ciclo combinato).
2 www.ecoinvent.org- Metodo di allocazione: “Allocation at the point of substitution”.
3 All’energia elettrica da gas naturale in ciclo combinato sono state allocate perdite di rete del 6,3% come da TERNA – 2013.
Figura 2: Risultati LCA delle tecnologie fotovoltaiche e del ciclo combinato a gas naturale riferiti a 1 kWh immesso in rete
Di andamento contrario sono invece gli impatti legati alla tossicità umana per i quali tutte le soluzioni fotovoltaiche, nel caso degli effetti non cancerogeni, e quattro su undici delle soluzioni fotovoltaiche, nel caso degli effetti cancerogeni, mostrano impatti superiori a quelli del ciclo combinato a gas naturale. Infine, come prevedibile, per la categoria di impatto legata al consumo di suolo spiccano le installazioni fotovoltaiche a terra che sono le uniche a presentare
impatti rilevanti rispetto non solo a tutte le altre tipologie di impianti fotovoltaici, ma anche alla centrale a gas.
Per quanto riguarda il confronto all’interno della gamma di tecnologie ed installazioni considerate (Figura 3), dai risultati non emerge né una soluzione (ovvero una combinazione tecnologia-installazione) migliore delle altre per tutte le categorie di impatto considerate, né una con prestazioni peggiori.
Si evidenzia, comunque, come la soluzione relativa all’installazione non
integrata su tetto di pannelli in Silicio monocristallino sia quella che con più frequenza presenta un impatto maggiore rispetto alle altre. Dal punto di vista tecnologico, i film sottili in CdTe e CIS sono le uniche tecnologie a presentare valori sempre al di sotto della media per tutte le categorie di impatto. Tra le tecnologie “tradizionali” invece è il silicio amorfo che, nel caso di installazione integrata, presenta mediamente prestazioni migliori rispetto ai moduli a silicio cristallino e ribbon, ad eccezione della categoria di impatto Human toxicity- cancer effect. Tra le due tecnologie a silicio cristallino, il multi-cristallino presenta impatti sempre inferiori al mono-cristallino ad eccezione della categoria Tossicità umana per la quale gli impatti sono pressoché uguali.
Figura 3: Risultati LCA per le diverse tecnologie/installazioni fotovoltaiche considerate - dati espressi come percentuale rispetto al massimo
Infine, dall’analisi degli indicatori di Cumulative Energy Demand (CED) si nota che differenze apprezzabili, seppure di modesta entità, tra le diverse soluzioni di installazione-tecnologia fotovoltaica riguardano prettamente l’energia da fonti fossili non rinnovabili (Figura 4) e che le soluzioni fotovoltaiche comportano, tutte, un netto miglioramento rispetto alla produzione da un impianto in Ciclo Combinato a gas naturale.
0 2 4 6 8 10
slanted-roof installation, a-Si, laminated, integrated slanted-roof installation, a-Si, panel, mounted slanted-roof installation, CdTe, laminated, integrated slanted-roof installation, CIS, panel, mounted slanted-roof installation, multi-Si, laminated, integrated slanted-roof installation, multi-Si, panel, mounted slanted-roof installation, ribbon-Si, laminated, integrated slanted-roof installation, ribbon-Si, panel, mounted slanted-roof installation, single-Si, laminated, integrated slanted-roof installation, single-Si, panel, mounted open ground installation, multi-Si natural gas, combined cycle power plant
MJ
Renewable, biomass Renewable, wind, solar, geothe Renewable, water
Non-renewable, nuclear Non renewable, fossil Non-renewable, biomass
Figura 4: Risultati LCA per gli indicatori di CED
6. Conclusioni
Il lavoro presentato confronta, alla luce della recente evoluzione dello scenario di produzione elettrica nazionale, le prestazioni ambientali di diverse tipologie di impianti fotovoltaici. Le variazioni di prestazioni ambientali dipendono sia dalla tecnologia utilizzata per la conversione in energia elettrica, sia per il tipo di installazione (a terra, su tetto non integrato, su tetto integrato).
Rispetto ad altri studi presenti in letteratura, quello qui presentato si differenzia per lo sforzo di rappresentare un profilo ambientale nella maniera più completa possibile, senza perdere di vista la leggibilità e la comunicabilità dei risultati. Inoltre, avendo utilizzato la versione Ecoinvent 3.1 (2014), il presente studio costituisce un aggiornamento rispetto a quelli disponibili in letteratura per la realtà Italiana.
I risultati mostrano che non esiste una combinazione tecnologia/installazione migliore per tutti gli impatti analizzati, ma che in generale l’uso di fotovoltaico presenta dei vantaggi in termini ambientali rispetto alle tecnologie fossili. La principale contropartita riguarda un rilevante consumo di suolo, nel caso delle installazioni a terra. Interessanti sviluppi dell’analisi esposta potranno derivare dall’inserimento, nel set di soluzioni considerate, delle tecnologie fotovoltaiche a concentrazione, a tutt’oggi in via di sviluppo. Da dati tratti dal progetto APOLLON (RSE, 2014), si evince, infatti, come questi impianti possano arrivare a emettere meno del 5% delle emissioni a effetto serra di un ciclo combinato a gas naturale, un dato confermato anche da altri studi (Fthenakis e Kim, 2013).
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