Ökobilanzen von Energiesystemen

Transkript

1 Ökobilanzen von Energiesystemen Rolf Frischknecht Geschäftsführender Partner ESU-services GmbH ESU Branchengespräch 2012, Uster Energie und Nachhaltigkeit ein breites Spektrum

2 Zero emissions! Page 2

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4 Quelle: Page 4

5 Überblick Wer sind wir? Wie funktioniert eine Ökobilanz? Umweltbilanz Strom und Standardmix Uster Umweltoptimierung in Firmen Folgerungen Page 5

6 Unser Anspruch Page 6 fair consulting in sustainability

7 Kunden (ausgewählte) Energieversorgung: EVUs (Zürich: ewz; Basel: IWB, Axpo), VUE (naturemade), Gaz de France, Electricité de France, Veolia, Areva, laborelec (Belgien), European Photovoltaics Industry Association Gebäude und Zulieferer: Geberit, Georg Fischer (+GF+), European Association for Geosynthetic Materials (EAGM) Chemie: Roche, Ciba Specialty Chemicals, Merquinsa (Spanien) Automobil und Zulieferer: VW, Daimler, Rieter Automotive Dienstleistung / Telekommunikation: ABS, Deutsche Telekom, Swisscom, Motorola, local.ch Page 7

8 Wie funktioniert eine Ökobilanz? Systematische Analyse der Umweltauswirkungen über den ganzen Lebensweg Beurteilung von Emissionen in Luft, Boden und Wasser Ermittlung der Ressourcenverbräuche wie Energie, Land und Mineralien Page 8

9 Strom aus Fotovoltaikanlagen Page 9

10 Strom aus Kernkraftwerken Page 10

11 Umweltauswirkungen Strom aus verschiedenen Kraftwerken Quelle: ESU & PSI 2012 Page 11

12 Umweltbelastung Standardmix Uster Anteile im Standardmix Umweltbelastung Standardmix Page 12

13 Firmenbilanz local.ch, optimiert Page 13

14 Firmenbilanz local.ch Page 14

15 Folgerungen Ökobilanzen helfen, versteckte Umweltauswirkungen sichtbar zu machen Stromprodukte aus erneuerbaren Energien haben tiefe Umweltbelastung Umweltauswirkungen des Standardmix Uster können weiter gesenkt werden Ökobilanzen helfen Unternehmen, Schwachstellen in der Umweltbilanz zu erkennen und verbessern Page 15

16 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Rolf Frischknecht ESU-services, Uster, Schweiz Verdankung: Die hier vorgestellten Arbeiten wurden ermöglicht dank finanzieller Unterstützung durch das Schweizerische Bundesamt für Energie (BFE). Page 16

17 Hauptcharakteristika Fallbeispiel Standort: Uster Sunpower E19 / 240 Monokristallin Moduleffizienz: 19.3 % Fläche: 32 m 2 Leistung: 6.48 kwp Page 17 Ertrag: ca kwh/kwp

18 Hauptcharakteristika der Anlage Anlagegrösse (Nennleistung) Zelltechnologie 3 kw p Multikristalline Siliziumzellen Zelleffizienz 14,4 % Moduleffizienz 2025: 17 22%; 2050: 18 25% Standort Schweiz Modultyp Gerahmte Paneele * Montagesystem Aufgesetzt auf Schrägdach * Lebensdauer der Anlage Ertrag 30 Jahre 922 kwh / kw p * Anlage 2025 und 2050: dachintegrierte, rahmenlose Laminate Page 18

19 Modellierung: Herkunft Module & Silizium 20 % electronic grade silicon from Germany 46 % solar grade silicon from Germany 9 % solar grade silicon from Norway 25% solar grade silicon from US solar and electronic grade silicon from China manufacturing of ingot, wafer and cells in Europe manufacturing of ingot, wafer and cells in China 66% modules manufactured in Europe 34% modules imported from China Page 19 photovoltaic installations in Central Europe

20 Umweltbelastungsanteile der Prozess-Stufen Silizium Wafer PV-Zelle PV-Modul Wechselrichter Elektrische Installationen Montagesystem Betrieb erneuerbare Energie nicht erneuerbare Energie Klimawandel Überdüngung Versauerung Feinstaub Sommersmog Humantoxizität 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Page 20

21 CO 2 -Emissionen verschiedener Solarzellen gco 2 -eq./kwh Multi-Si 13.6% Mono-Si 14.0% Mono-Si 19.0% a-si 6.5% aufgesetzt CIS 10.8% intergriert ribbon-si 12.5% CdTe 11.7% 1/3 Import aus China europäisch europäisch 2/3 aus Malaysia Page kwh/kwp 1000 kwh/kwp 922 kwh/kwp

22 Entwicklung Vergangenheit nicht-erneuerbare Energie [MJ-eq/kWh] Zukunft (pessimistisch) Zukunft (realistisch-optimistisch) Zukunft (sehr optimistisch) installierte Leistung [MW] installierte Kapazität in der Schweiz (MWp) Page 22 Quelle: NEEDS 2007

23 Resultate Die wichtigsten Beiträge zu den Umweltbelastungen von Solarstrom kommen aus der Siliziumproduktion und der Herstellung von Wafer, Solarzellen, Modulen und dem Montagesystem. Der Verbrauch nicht-erneuerbarer Energie wurde seit den 90er Jahren stetig reduziert. Strom aus CdTe-Laminaten hat einen tieferen CO 2 - Fussabdruck als Strom aus siliziumbasierten Paneelen. Page 23

24 Energierückzahldauer entspricht der Zeit, bis eine Fotovoltaik-Anlage durch ihre Stromproduktion den Verbrauch nicht erneuerbarer Primärenergie um so viel reduziert hat, wie für die Herstellung der Anlage benötigt wurde. Referenzsystem: Bedarf an nicht erneuerbarer Primärenergie des europäischen Strommixes Page 24

25 Energie-Rückzahldauer von PV-Anlagen Page 25

26 Reduktionspotenzial entspricht der Menge Emissionen oder Abfall, welche eine Fotovoltaik-Anlage im Laufe ihrer Lebensdauer durch ihre Stromproduktion reduzieren hilft. Emissionen und Abfälle, welche während der Herstellung der Anlage verursacht wurden, werden in Abzug gebracht. Referenzsystem: Strommix des Landes, in welchem die Anlage installiert wird Page 26

27 Treibhausgas-Reduktionspotenzial von PV-Anlagen Page 27

28 Reduktion radioaktiver Abfälle durch Solarstrom Page 28

29 Resultate In Südeuropa beträgt die Energie-Rückzahldauer weniger als 2 Jahre Optimal ausgerichtete Anlagen mit Zellen hoher Effizienz erreichen auch im Mittelland Energierückzahldauern von 2.5 Jahren 1 kwp Solaranlage kann während ihrer Lebensdauer folgende Umweltbelastungen reduzieren: Mehr als 35 Tonnen Treibhausgase (Griechenland) Mehr als 210 cm 3 hochradioaktive Abfälle (Frankreich) Page 29

30 Umweltauswirkungen von PV Je nach Technologie zwischen 35 und 80 g CO 2 -eq pro kwh (ab Klemme) wesentliche Komponenten: Herstellung Silizium, Wafer, Solarzellen, Module und Montagesystem Weitere Reduktionen infolge zukünftiger technischer Entwicklung zu erwarten Page 30

31 Umweltvergehen in China Page 31 NZZ

32 Einfluss Chinesische Produktion Stromintensive Siliziumherstellung Kein (nachweislicher) Einsatz erneuerbaren Stroms Deutliche Erhöhung der Umweltintensität von Solarstrom aus chinesischen Modulen Vereinfachte Bilanzierung Informationslage chinesische Produktion verbessern Page 32

33 Vergleich der Treibhausgasemissionen durch chinesische und europäische PV-Module gco2-eq/kwh Schiffstransport Stromverbrauch in Fotovoltaikindustrie Treibhausgase aus anderen Prozessen Page 33 - Solarstrom aus Anlage mit europäischen Paneelen (2006 Technologie) Solarstrom aus Anlage mit europäischen Paneelen (2011 Technologie) Solarstrom aus Anlage mit chinesischen Paneelen (2011 Technologie)

34 Resultate Europa ist Marktführer beim Bau von Fotovoltaik-Anlagen China ist Marktführer bei der Fotovoltaik-Produktion Technologische Fortschritte werden durch die Produktionsverlagerung nach Asien überkompensiert Strom aus PV-Anlagen chinesischer Herkunft hat um 70 % höhere Treibhausgas-Emissionen als Solarstrom aus Anlagen europäischer Herkunft Page 34