Priče · Klima
Procena životnog ciklusa solarnih fotonaponskih sistema: karbonski otisak, period povrata energije i komparativna analiza
Fotonaponski (PV) sistemi promovišu se kao stup dekarbonizacije elektroenergetskog sektora, ali sveobuhvatna ekološka ocena zahteva analizu čitavog životnog ciklusa — od ekstrakcije sirovina do dekomisije.
Rad 05 / 10 — pregledni naučno-stručni rad iz zbornika Ekovanje. Kompletan tekst rada prenet je na stranicu radi preglednog čitanja i lakše provere izvora i literature.
Sažetak rada
Fotonaponski (PV) sistemi promovišu se kao stup dekarbonizacije elektroenergetskog sektora, ali sveobuhvatna ekološka ocena zahteva analizu čitavog životnog ciklusa — od ekstrakcije sirovina do dekomisije. Ovaj rad prikazuje ISO 14040/44 kompatibilnu procenu životnog ciklusa (LCA) monokristalnih silicijumskih PV sistema, razmatrajući uticaj lokalnih meteoroloških uslova i strukture elektroenergetskog miksa na ključne pokazatelje. Globalni potencijal zagrevanja (GWP) kristalnih PV sistema tipično iznosi 20–50 g CO₂-eq/kWh zavisno od lokacije i energetskog miksa pri proizvodnji, a period povrata energije (EPBT) 1,5–3,5 godina u umerenim klimatima. Komparativna analiza s fosilnim izvorima potvrđuje višestruko nižu emisijsku intenzivnost PV sistema u celom životnom ciklusu.
1. Metodološki okvir LCA
Procena životnog ciklusa (Life Cycle Assessment, LCA) standardizovana je metoda kvantifikacije ekoloških uticaja sistema duž čitavog životnog ciklusa, definisana ISO normama 14040 i 14044. Četiri metodološke faze su: definicija cilja i granica sistema, inventar životnog ciklusa (LCI), procena uticaja (LCIA) i interpretacija.
Funkcionalna jedinica u LCA PV sistema standardno se definiše kao 1 kWh električne energije isporučene u distributivnu mrežu tokom projektovanog životnog veka sistema, koji za monokristalne Si module iznosi tipično 25–30 godina. Granice sistema obuhvataju čitav vrednosni lanac — od ekstrakcije kvarčnog peska do finalne dekomisije s reciklažom silicijuma.
Ecoinvent baza podataka, kombinovana s podacima IEA PVPS Task 12 programa, ustalila se kao standardna osnova za LCI PV sistema i omogućava komparabilnost rezultata između studija (Frischknecht et al., 2020).
2. Karbonski otisak i dominantni doprinosi
GWP monokristalnih Si PV sistema tipično iznosi 20–50 g CO₂-eq/kWh u zavisnosti od lokacije, specifičnog energetskog miksa pri proizvodnji i sistema montaže. IEA PVPS Task 12 harmonizovane vrednosti za kristalne Si module u centralnoj Evropi iznose oko 20–35 g CO₂-eq/kWh, što je višestruko niže od fosilnih alternativa (Frischknecht et al., 2020).
Dominantni doprinos GWP, oko 70–75%, potiče iz faze proizvodnje silicijumskih vafela i ćelija — specifično iz energetski intenzivnih procesa redukcije SiO₂ u metalurški silicijum i Siemens prečišćavanja do solarnog stepena čistoće. Ovo ukazuje da dekarbonizacija energetskog sistema koji napaja PV industriju direktno smanjuje karbonski otisak narednih generacija PV modula.
Energetski prinos po ulogu (EROI) za savremene kristalne Si PV sisteme u umerenim klimatima iznosi 10–20, što znači da sistem tokom životnog veka proizvodi 10–20 puta više energije nego što je uloženo u čitav vrednosni lanac (Raugei et al., 2017).
3. Uticaj energetskog miksa i klimatskih uslova
Period povrata energije (EPBT) direktno zavisi od globalnog horizontalnog zračenja (GHI) na lokaciji instalacije i od karbonskog intenziteta elektroenergetskog sistema koji napaja proizvodnju modula. Za lokacije s višim GHI — južna Evropa, Balkanski poluostrvo, Mediteran — EPBT je kraći nego za severnu i centralnu Evropu.
Karbonski intenzitet elektroenergetskog sistema ključna je varijabla za klimatsku vrednost PV instalacija: u sistemima s visokim udelom uglja, supstitucija ugljenog kWh solarnim kWh donosi znatno veću klimatsku korist nego u sistemima s visokim udelom nuklearne ili hidroenergije. Ovaj efekat treba uzeti u obzir pri evaluaciji politika podrške OIE.
Frischknecht et al. (2020) naglašavaju da su karbonski otisak i EPBT PV sistema u kontinuiranom padu usled poboljšanja efikasnosti modula, smanjenja potrošnje energije u proizvodnji i porasta udela OIE u energetskim mešavinama proizvođačkih zemalja.
4. Zaključak
PV sistemi pokazuju značajno niži karbonski otisak od fosilnih alternativa u čitavom životnom ciklusu i povoljan period povrata energije naročito u područjima s višim sunčevim zračenjem. Primarni ekološki teret leži u fazi proizvodnje silicijuma, čime se otvara prostor za dalje poboljšanje kroz korišćenje OIE u lancima snabdevanja PV industrije. Sistemska podrška razvoju solarnih kapaciteta ostaje ključna za dekarbonizaciju energetskog sektora u Srbiji i regionu.
Reference i izvori
- Frischknecht, R., Stolz, P., Krebs, L., de Wild-Scholten, M., & Sinha, P. (2020). Life cycle inventories and life cycle assessments of photovoltaic systems (IEA-PVPS Task 12, Report T12-19:2020). IEA.
- ISO 14044:2006. (2006). Environmental management — Life cycle assessment — Requirements and guidelines. ISO.
- Raugei, M., Sgouridis, S., Murphy, D., Fthenakis, V., Frischknecht, R., Breyer, C., & Gavankar, S. (2017). Energy return on energy invested (ERoEI) for photovoltaic solar systems in regions of moderate insolation. Energy Policy, 101, 512–517.
- Stylos, N., & Koroneos, C. (2014). Carbon footprint of polycrystalline photovoltaic systems. Journal of Cleaner Production, 64, 639–645.
- Werner, S., & Reichl, C. (2022). Technology data for electricity generating technologies. Danish Energy Agency.
Šta dalje
Nastavi kroz istu temu
Ako želiš da nastaviš čitanje, otvori temu Klima ili pregledaj celu arhivu priča.
Zašto možeš da veruješ ovom tekstu
Autor, izvori i način rada
Ovu priču priprema Vanja Dragan, master analitičar zaštite životne sredine, uz pregled stručne literature, zvaničnih izvora i lokalnog konteksta kada je tema vezana za Srbiju ili region.
- Autor: Vanja Dragan
- Struka: master analitičar zaštite životne sredine
- Pristup: proverljive tvrdnje, jasni izvori i naknadne dopune kada je potrebno
