Študije življenjskih ciklovlab.fs.uni-lj.si/kes/gospodarjenje_z_energijo/_lca... · 2015. 10....

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


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


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


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


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


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


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


Obseg: robni pogoji (primer sponke za papir)


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)


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


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


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


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


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


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


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)


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


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


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


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)


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


Laboratorijska vaja v programskem okolju Gabi

Navodila za izvedbo na vaji

Narejen model

Opcijski elementi v LCA študiji


• 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.

Študije življenjskih ciklovlab.fs.uni-lj.si/kes/gospodarjenje_z_energijo/_lca... · 2015. 10....

Documents