Študije življenjskih ciklovlab.fs.uni-lj.si/kes/gospodarjenje_z_energijo/_lca... · 2015. 10....
Post on 14-Mar-2021
0 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Predavanje
Laboratorij za termoenergetiko
Študije življenjskih ciklov (Life Cycle Assessment – LCA)
Kazalo predavanja
Študija življenjskih ciklov tehnologije 2
Kaj pomeni študija življenjskega cikla tehnologije (v nadaljevanju LCA) in uporabniki
Izvedba LCA študije
1. Cilj in obseg študije
2. Analiza inventarja
3. Analiza vplivov na okolje
4. Interpretacija rezultatov
Naloga: Izdelava sponke za papir
LCA – kaj je to študija življenjskih ciklov
Študija življenjskih ciklov tehnologije 3
Analiza življenjskih ciklov: Sistematičen nabor postopkov zbiranja in pregledovanja vhodnih in
izhodnih materialnih in energijskih tokov ter spremljajočih vplivov na okolje, ki jih je mogoče
neposredno pripisati delovanju proizvoda ali storitve skozi njun življenjski cikel.
ISO 14040 vsebuje uvod v LCA z definicijami in ozadjem ISO 14044 opisuje proces izvedbe LCA študije
LCA – kaj je to študija življenjskih ciklov
Študija življenjskih ciklov tehnologije 4
Faze življenjskega cikla
Stopnje v življenjskem ciklu
Analiza inventarja
Vrednotenje vplivov na okolje
Predelovalne dejavnosti Začetni proizvodi
Pridobivanje/ predelava osnovnih materialov
PROIZVODNJA UPORABA
Reciklaža Odlagališče Sežig
Emisije Odpadki
Poraba energije, osnovnih surovin, efekt tople grede,
poletni smog, zakisljevanje okolja, toksini v okolje,
problemi z odpadki, ...
Izstop Vstop
Proizvodna faza Faza uporabe Zaključek
Izstop Vstop
Izstop Vstop
Izstop Vstop
Izstop Vstop
LCA – zgodovinski pregled
Študija življenjskih ciklov tehnologije 5
prej
• energetska analiza podjetij v energijsko intenzivnih panogah: zmanjšanja stroškov energije in izpostavljenosti tveganjem, povezanih z energetsko oskrbo
1969
• naročilo The Coca-Cola USA
• Cilj: okoljski vplivi različnih embalaž (neobjavljeno): okoljska superiornost plastične embalaže
1984
• Iniciacija švicarskih zveznih laboratorijev
• Nujnost poenotenja metodologije LCA in vpeljave standardov
90ta
• Organizacija SETAC (Society of Environmental Toxicology and Chemistry)
• Splošnejši nabor materialov in prve eko-izkaznice na izdelkih široke potrošnje
do 1996
• Pod okriljem organizacije EcoInvent – Swiss centre for life cycle končali z razvojem različnih podatkovnih baz za materiale in procese iz vseh glavnih gospodarskih panog
od 1997
• ISO standardi serije 14040–14044 podajajo najnatančnejše definicije na področju LCA: terminologijo, metode in postopke, okoljske deklaracije, upravljanje z naravnimi viri, meritve, nadzor, komuniciranje, …
LCA – faze in uporaba
Študija življenjskih ciklov tehnologije 6
1. Definicija ciljev in obsega
1. Definicija ciljev in obsega
2. Analiza inventarja 2. Analiza inventarja
3. Vrednotenje Okoljskih vplivov 3. Vrednotenje
Okoljskih vplivov
4. I
nte
rpre
taci
ja
4. I
nte
rpre
taci
ja
Okvir analize življenjskih ciklov Neposredna uporaba
• Razvoj in izboljšave
proizvodov
• Strateško načrtovanje
• Napotki za oblikovalce
politik
• Marketing
• Ostalo
LCA – koraki
Študija življenjskih ciklov tehnologije 7
1. • CILJ analize življenjskega cikla
2. • OBSEG analize življenjskega cikla
3.
• ANALIZA INVENTARJA (LCI) - popis energijskih in masnih tokov, vplivov na okolje
4. • Vrednotenje okoljskih vplivov skozi OKOLJSKE KAZALCE
5. • INTERPRETACIJA/ANALIZA in poročanje
6. • Kritična ocena študije (opcijsko)
1. Cilj in obseg CILJ
• Področje uporabe LCA študije (marketing, razvoj izdelka, izboljšanje proizvoda, itd.)
• Namen: z namenom je definiran obseg študije;
• Občinstvo: javnost, tehnična stroka, itd.
• Uporaba primerjalnih študij za publikacijo more biti narejena kritična ocena;
OBSEG
Med definicijo obsega študije je proizvod/proces definiran, vse predpostavke, metodologija. Naslednje postavke potrebujejo natančno definicijo: • Funkcionalnost izdelka
• Funkcionalna enota
• Referenčni tok
• Opis sistema
• Robni pogoji
• Alokacije
• Uporabljena metoda in okoljski kazalniki
• Potrebni podatki
• Ocena podatkov
• Omejitve
• Kvaliteta podatkov
• Skrben pregled
• Tip poročanja
Študija življenjskih ciklov tehnologije 8
Razlage Razlage
Obseg: namen in funkcionalna enota
FUNKCIONALNOST PROIZVODA
• Če primerjamo različne produkte mora biti njihova funkcionalnost natančno opisana
PRIMER: Svinčnik
Namen: pisanje ali risanje
Funkcionalna enota: risanje črte, ki je 1 mm široka in 5 km dolga in ne zbledi v roku 10 let
Referenčni tok: je število enot proizvoda/materiala, ki izpolnjuje pogoj namembnosti, ki je
definirana z funkcionalno enoto:
1 svinčnik proizvajalca A
1,2 svinčnika proizvajalca B
Študija življenjskih ciklov tehnologije 9
Obseg: robni pogoji (primer sponke za papir)
Študija življenjskih ciklov tehnologije 10
Cut-off kriteriji: Kateri materiali so vključeni/izključeni v LCA modelu (po masi, po vplivu na okolje, itd.).
Po masi: vključimo vse kar predstavlja več kot 5 % celotne mase
… po energiji, tržni vrednosti, proizvodnih korakih, predvidenem vplivu, itd.
• Od zibelke do groba
• Od zibelke do vrat
• Od vrat do vrat
• Od vrat do groba
Obseg: Alokacija (razdelitev)
Študija življenjskih ciklov tehnologije 11
V večini procesov proizvajamo več kot samo en produkt, tako morajo biti vsi vstopni, izstopni tokovi
in vplivi na okolje razdeljeni (alocirani) na različne proizvode
• na maso: proporcionalno glede na maso;
• na kalorično vrednost: uporaba pri modelih za proizvodnjo goriv;
• na tržno vrednost;
• na drug kriterij;
ISO14044 priporoča da se razdeljevanju (alokaciji) izognemo kadar je to mogoče. Če to ni možno je potrebno metodo zelo natančno opisati in narediti občutljivostno analizo glede na uporabo različnih razdeljevalnih metod. Priporoča se uporabo alokacije po masi ali kalorični vrednosti in manj glede na druge kriterije.
PRIMER:
0,9 kg
0,1 kg
Proizvod A predstavlja 90 % mase, zato mu predpišemo tudi 90 % vseh okoljskih vplivov – to pomeni, da uporabili razdelitev po masi.
Namesto razdeljevanja lahko uporabimo še: • Razširitev sistema • Zamenjava (procesa/materiala)
Obseg: Kvaliteta vstopnih podatkov
Študija življenjskih ciklov tehnologije 12
Podatki potrebni za študijo morajo biti identificirani na začetku študije. Kvaliteta
podatkov je vedno „trgovanje“med izvedljivostjo in celovitostjo.
• Zbiranje podatkov
– Izvor: merjeni, izračunani, ocenjeni
– Primarni ali Sekundarni (literatura, baza podatkov, itd.)
• Časovna referenca: kdaj je bil pridobljen in ali so nastale med tem spremembe
• Geografska referenca: za katere države/regije so podatki relevantni
• Tehnologija (Best Available Technology): ali so „zastareli“ sekundarni podatki primerni v
modelu?
• Natančnost: ali so podatki dovolj natančni;
• Celostnost podatkov: Kateri podatki manjkajo in kako je manjko zapolnjen?
• Reprezentativnost / Konsistentnost / Ponovljivost
2. LCI (Analiza inventarja): LCI tabela
Študija življenjskih ciklov tehnologije 13
Faza, zbiranja podatkov in kreiranje tabele
inventarja (LCI tabela):
• Iterativen proces;
• Predstavlja revizijo procesa;
• Morebitna adaptacija cilja/obsega;
• Rezultat je LCI tabela;
• V glavnem gre za vstopne in izstopne tokove (material in energija)
LCI je predhoden korak in zelo pomemben
korak LCIA koraku, kjer ovrednotimo vpliv
inventarja na okolje.
postopek vzpostavitve LCI tabele
LCI (Analiza inventarja): Zbiranje podatkov
Študija življenjskih ciklov tehnologije 14
Časovno najbolj zahteven proces LCA študiji. Potrebno je zbrati podatke za vse procese
v sistemu:
Vstopni
• Energijski tokovi
• Materialni tokovi
• Pomožni tokovi
• Ostali fizični tokovi
Produkti in stranski produkti
Izstopni
• Odpadki
• Emisije v vodo, zrak in zemljo
• Ostali okoljski vplivi
Primer podatkovnega lista
Izračun LCI
Študija življenjskih ciklov tehnologije 15
Pred izračunom je potrebno narediti še 3 stvari:
• Validacija podatkov: ustreznost masnih in energijskih bilanc!
• Povezava/skaliranje podatkov glede na osnovni proces;
• Povezava/skaliranje podatkov glede na funkcionalno enoto;
* v programskem okolju Gabi lahko LCI tabelo generiramo avtomatsko, ko je
celoten proces ustrezno modeliran.
3. LCIA: Ovrednotenje okoljskih vplivov
Študija življenjskih ciklov tehnologije 16
LCIA identificira in ovrednoti količino in pomembnost potencialnih okoljskih
vplivov, ki izhajajo iz popisa inventarja (LCI). Vstopni in izstopni tokovi so najprej
pretvorjeni v vplivne kategorije, nato kvantificirani s utežnostnimi faktorji.
klasifikacija in karakterizacija
Zahtevana koraka
• Klasifikacija
• Karakterizacija (obtežba)
Opcijska koraka
• Normiranje
• Evalvacija
LCIA: Metode ovrednotenja okoljskih vplivov
Študija življenjskih ciklov tehnologije 17
Obstajajo različne metode za ovrednotenje oz. LCIA. Dve osnovni metodi za
ovrednotenje okoljskih vplivov:
• TRACI** (Tool for Reduction of Chemical and Environmental Impacts): mid-point
metoda (problem oriented) - ZDA
• CML*: End point metoda (damage oriented) - EU * Centre of Environmental Studies, Uni of Leiden
**EPA: U.S. Environmental Protection Agency
PRIMER: ECOINDICATOR 95 metoda
Metoda usmerjene v povzročeno škodo damage oriented, angl.
- Klasificiranje tokov v različne vplivne kategorije (impact category)
- Vplivne kategorije so tudi velikokrat združene, da ustrezajo končnim vplivom:
- Škoda za človekovo zdravje;
- Škoda povzročena ekosistemu;
- Škoda povzročena virom;
S takšnimi metodami je interpretacija rezultatov veliko enostavnejša.
Izbira metode in okoljskih kazalcev mora biti jasno opisana in predstavljena v definiciji cilja
in obsega!
LCIA: Klasifikacija in kategorizacija (pr.: metan)
Študija življenjskih ciklov tehnologije 18
Klasifikacija in karakterizacija metana je narejena glede na CML 2001 s faktorjem iz decembra 2007. Klasifikacija pomeni v kateri vplivni kategoriji ima določena snov vpliv. Vse emisije, ki doprinesejo k globalnemu segrevanju (GWP) so prevedene v CO2 ekvivalent glede na utežnostni (kategorizacijski) faktor. Po CML 2001 (Dec. 2007) ima metan faktor 25, kar pomeni da prispeva v GWP 25 krat več kot CO2, ko je vzeto časovno okno obravnave 100 let. Torej 6 kg metana pomeni 150 kgCO2 equivalenta.
Na srečo imamo za ta korak imamo orodja kot je Gabi
4. Interpretacija
Študija življenjskih ciklov tehnologije 19
Dva glavna koraka, ki sta lahko iterativna:
I. Identifikacija vplivnih elementov
II. Evalvacija
I. Identifikacija pomembnih/vplivnih zadev
Identifikacija elementov, ki doprinesejo največ v rezultatih (LCI/LCIA) za vsak
proizvod/proces. Vključuje:
• LCI elemente: energijska poraba, materialni tokovi, emisije, odpadki, itd.
• Vplivne indikatorje, ki so v študiji posebej izpostavljeni ali jih imamo poseben interes obravnavati
• Glavne doprinose v posameznih fazah: pr.: transport, proizvodnja energije
Vse mora biti zbrano in prikazano v obliki tabel, diagramov, itd. Lahko je strukturirano
glede na LCA faze, procese (porabljena energija, transport, deviški materiali), vrste
okoljskih vplivov, itd.
4. Interpretacija
Študija življenjskih ciklov tehnologije 20
Dva glavna koraka, ki sta lahko iterativna:
I. Identifikacija vplivnih elementov
II. Evalvacija
I. Evalvacija
Uporaba treh metod je bistvena
a. Preverjanje celostnosti modela: identifikacija manjkajočih/nepopolnih
podatkov in analiza glede na cilj in obseg (nadomestitev: da ali ne)
b. Občutljivostna analiza: kako se rezultati odzovejo na negotovosti in
podatkih, predpostavkah, alokacijskih metodah, itd.
c. Preverjanje konsistentnosti: uporabljenih metod, cilja in obsega: kvaliteta
podatkov, robni pogoji, simetrija podatkov glede na časovno skalo in
regionalen izvor, itd.
4. Interpretacija: zaključki, poročilo in priporočila
Študija življenjskih ciklov tehnologije 21
Glavna faza interpretacije je postaviti zaključke, identificirati omejitve in
podati priporočila za ciljno publiko študije. Zaključki zopet pomenijo iterativen
proces z ostalimi elementi faze interpretacije:
• Identifikacija vplivnih elementov
• Evaluacija metodologije in rezultatov (celostnost, občutljivost in
konsistentnost)
• Postavitev preliminarnih zaključkov in preverjanje ali so le ti v skladu z
zahtevami cilja in obsega študije
4. Interpretacija: Poročilo (referenčni dokument)
Študija življenjskih ciklov tehnologije 22
1. Osnovne informacije o študiji a. Ime in priimek organizacije in osebe ki je delala LCA analizo
b. Datum poročila
c. Ostali podatki o poročilu (verzija)
2. Definicija cilja in obsega
3. LCI (zbiranje podatkov, postopki izračuna, LCI tabela)
4. LCIA (metodologija, rezultati)
5. Interpretacija
a. Rezultati
b. Predpostavke in omejitve
c. Ocena kvalitete podatkov
6. Kritična ocena a. Ime in priimek ocenjevalcev
b. Poročilo
c. Priporočila in kritike
PRIMER: LCA model sponke za papir
Študija življenjskih ciklov tehnologije 23
Laboratorijska vaja v programskem okolju Gabi
Navodila za izvedbo na vaji
Narejen model
Opcijski elementi v LCA študiji
Študija življenjskih ciklov tehnologije 24
• Normiranje
Normiranje je lahko narejeno glede na različne veličine.
PR: GWP tehnologije/glavo
• Združevanje
Pomeni sortiranje in rangiranje vplivnih kategorij. Je opcijski element z dvema možnima
pristopoma: nominalno glede na vstopni/izstopni tok ali globalno, regionalno ali lokalno časovno
skalo. Dodatno so lahko vplivne veličine rangirane po pomembnosti: visoka/srednja/nizka. Vse je
odvisno od organizacije, posameznika, ki dela študijo – zato nujnost natančnega opisa!
• Utežitev
Vplivne kategorije lahko poljubno obtežimo, a moramo zato imeti jasno razlago.
top related