Deel III: Uitvoering van een LCA: Inventarisatie, Impactanalyse en Interpretatie

Transcriptie

1 Life Cycle Modelling Deel III: Uitvoering van een LCA: Inventarisatie, Impactanalyse en Interpretatie December 3, 2013 TA Life Cycle Modelling and Economic Evaluation 1 Dr. ir. E.J.L. Chappin Faculty of Technology, Policy and Management Energy &Industry Section

2 Programma vandaag Uitvoering LCA Inventarisatie Effectbeoordeling/impactanalyse Interpretatie December 3,

3 LCA Stap 2: Inventarisatie Stap 2 Inventarisatie Procesbomen? Dataverzameling? Allocatie? December 3,

4 Inventarisatie: Procesboom Opstelling procesboom Grafische voorstelling van stappen van levenscyclus Blokdiagram met in- en outputs Indien verschillend voor ieder alternatief een procesboom Van de stappen het systeem binnenkomend Tot de stappen het systeem uitgaand December 3,

5 Inventarisatie: Procesboom Invulling procesgegevens De stromen van en naar de economie Stromen die economische waarde hebben De stromen van en naar het milieu Stromen zonder economische waarde December 3,

6 Inventarisatie: Dataverzameling Onzekerheid, validiteit Procesgegevens, historische data, Bronnen: Wetenschappelijke literatuur Bedrijfsinformatie (vaak beschermd) Interviews Databases EcoInvent December 3,

7 Inventarisatie: Procesgegevens goederen, diensten, materialen, energie, te verwerken afval Uit de economie Uit het milieu Proces Naar de economie Naar het milieu abiotische grondstoffen, biotische grondstoffen, energiedragers, ruimte emissies naar lucht, water, bodem, straling, geluid, warmte, licht, calamiteiten December 3,

8 Inventarisatie: Procesgegevens Opstelling ingreeptabel Overzicht van (milieu)ingrepen Door geheel productsysteem of per levenscyclusfase Afhankelijk van (kwaliteit) data Maak onderscheid in economisch en milieu. December 3,

9 Inventarisatie: allocatie En daarbij allocatie toepassen Verdeelsleutel(s) om stromen toe te kennen aan producten Op basis van fysieke of economische eigenschappen December 3,

10 Inventarisatie: allocatie Centrale vraag: Hoe worden emissies en onttrekkingen aan producten toegewezen? Een proces, twee outputs hoe verdeel je de onttrekkingen en de emissies? Ideeën? Grondstof Proces Product 1 Product 2 Emissie December 3,

11 Inventarisatie: allocatie Allocatie op basis van fysieke eigenschappen: Massa, volume, energetische waarde Voordelen: Goedgekende eigenschappen Gewichtsfactoren constant in de tijd Nadelen: Keuze van fysische basis arbitrair Onduidelijke grens tussen co-product en afval Geen rekening gehouden met de functionaliteit van de outputs December 3,

12 Inventarisatie: allocatie Allocatie op basis van economische eigenschappen Marktprijs Voordelen: gewichtsfactoren worden door de markt bepaald soepele aanpassing van de gewichtsfactoren, artificiële grens afval/product/co-product verdwijnt Nadelen: marktprijzen niet altijd goed gekend gewichtsfactoren evolueren met de tijd marktprijzen geven niet altijd de functionele waarde weer December 3,

13 Inventarisatie: allocatie Wat bepaalt de keuze voor allocatie? Methodologisch is er geen duidelijke voorkeur Consistentie door de LCA heen Wat het best aansluit bij de wensen van de opdrachtever / strategisch gedrag December 3,

14 Inventarisatie: allocatie Voorbeeld (1): LCA van mokken en plastic bekertjes. Vraag: welk alternatief is beter: een porseleinen mok of een plastic bekertje? Allocatie: Economisch: Bijproducten hebben vaak waarde, dan daaraan afschuiven. Fysiek: Bijproducten hebben vaak relatief veel massa, maar weinig economische waarde. December 3,

15 Inventarisatie: allocatie Voorbeeld (2): LCA van elecktriciteitsproductie Vraag: welk alternatief is beter: een kolencentrale met CO 2 afvang, een windmolen of een biomassacentrale? Allocatie: Economisch alloceren voor restwarmte. Wat zou er anders gebeurd zijn met de landbouwgrond? December 3,

16 Inventarisatie: allocatie Voorbeeld (3): LCA van kranten Vraag: wat is beter: een krant of een vouwbaar scherm met internetconnectie? Allocatie: Andere functies van het scherm? Andere functies van het papier? December 3,

17 Inventarisatie: allocatie Voorbeeld (4): LCA van aluminium Vraag: hoe kan je een aluminiumproductieproces verbeteren? Allocatie: Economisch? De bijproducten hebben vaak kleine/negatieve economische waarde. December 3,

18 Inventarisatie: allocatie Fysieke basis Voordelen: Niet ambigu Constant in de tijd Nadelen: Keuze arbitrair Co-product of afval Functionaliteit van de outputs? Economische basis Voordelen: Door de markt bepaald Co-product of afval Nadelen: Welke marktprijzen Veranderlijk Prijs = functionele waarde? December 3,

19 Inventarisatie: allocatie Oefening allocatie Uitstoot 0.8 ton CO 2 1 MWh elektriciteit, 35,- 1.5 MWh warmte, 5,- Allocatie naar energieinhoud: Elektriciteit 0.8 * 1 / 2.5 = 0.32 ton CO 2 Warmte 0.8 * 1.5 / 2.5 = 0.48 ton CO 2 Allocatie naar economische waarde: Elektriciteit 0.8 * 35 / 40 = 0.70 ton CO 2 Warmte 0.8 * 5 / 40 = 0.10 ton CO 2 December 3,

20 Oefeningen (1) Aardolieraffinage. Een LCA wordt opgesteld van een aardolieraffinaderij. De opdrachtgever is de eigenaar van de raffinaderij, die wil weten hoeveel CO 2 uitstoot gepaard gaat met de productie van benzine. 1. Teken een versimpeld systeemdiagram van een raffinaderij. 2. Wat is de functionele eenheid van je analyse? December 3,

21 Oefeningen 1.0 kg benzine ( 0.30/L, 47.3 MJ/kg, 720 g/l) 0.80 kg diesel ( 0.20/L, 44.8 MJ/kg, 850 g/l) 0.40 kg methaan (0.50 /kg, 55.5 MJ/kg) Allocatie. De raffinaderij produceert per tijdseenheid de stoffen in de tabel. 1. Wanneer heb je bij een LCA allocatie nodig? Bij welke stap in de LCA? 2. Heb je hier allocatie nodig? 0.20 ton CO 2 & 1.5 g SO 2 3. Beargumenteer welke allocatiemethode je zou toepassen. 4. Bereken de allocatie aan de hand van je keuze bij Hoeveel CO 2 uitstoot gaat gepaard met 1 L benzine? December 3,

22 Uitwerking Allocatie naar gewicht: Totaal: = 2.2 kg. Benzine: 1.0 kg / 2.2 kg * 0.2 ton CO 2 = 0.09 ton CO 2 / kg 0.09 ton/kg * kg/l = ton CO 2 / L benzine Diesel: 0.8 kg / 2.2 kg * 0.2 ton CO 2 = ton CO 2 / kg ton/kg * kg/l = ton CO 2 / L diesel Methaan: 0.4 kg / 2.2 kg * 0.2 ton CO 2 = ton CO 2 / kg CH 4 December 3,

23 Uitwerking Allocatie naar economie: Totale waarde: 0.30*0.720* *0.850* *0.4 = = Benzine: / * 0.2 ton CO 2 = ton CO 2 / kg ton/kg * kg/l = ton CO 2 / L benzine Diesel: / * 0.2 ton CO 2 = ton CO 2 / kg ton/kg * kg/l = ton CO 2 / L diesel Methaan: 0.02 / * 0.2 ton CO 2 = ton CO 2 / kg CH 4 December 3,

24 Stappen in een LCA (3) Stap 3 Effectbeoordeling (of Impactanalyse) Hoe scoren de alternatieven? Classificatie? Normalisatie? December 3,

25 Effectbeoordeling: Hoe tel je op? Emissies: 5 ton CO 2 0,5 ton SO kg CH 4 Totaal: 5,65 ton? Wat heb je nodig? December 3,

26 Effectbeoordeling: Hoe tel je op? Twee dimensies: Verschillende soorten onttrekkingen/emissies die bijdragen aan een milieuprobleem Bijdragen aan verschillende milieuproblemen vergelijken Product Grondstof Grondstof 2 Milieuprobleem 2 Proces Emissie 1 Emissie 2 Milieuprobleem 1 December 3, Dus niet allocatie (verschillende outputs van 1 proces)

27 Effectbeoordeling: Classificatie Proces Product Emissie 1 Emissie 2 Milieuprobleem 1 Centrale vraag: Hoe kun je verschillende soorten bijdragen aan een milieuprobleem vergelijkbaar maken? (1 e dimensie) Keuze milieu-effecten Bepaal de mee te nemen subverzameling van onttrekkingen en emissies relevant voor een milieuprobleem Beargumenteer deze keuze!! Gebruik goed gedefinieerde classificatiefactoren Omrekening van milieu-ingrepen tot milieueffecten en effectscores Gebruik formules van experts voor zover deze bestaan December 3,

28 Effectbeoordeling: Classificatie voorbeelden van milieu-effecten uitputting: (a)biotische grondstoffen verontreiniging: broeikaseffect ozonlaag toxiciteit verzuring stank aantasting: ecosysteem landschap slachtoffers December 3,

29 Effectbeoordeling: Classificatie Opstelling milieuprofiel Sorteren van effectscores Effectscore = Σ classificatiefactor * milieu-ingreep Vb. Global warming potential (GWP, in ton CO 2 -eq. effect van emissie in 100 jaar) 1*CO *CH *NO x + (gebaseerd op IPCC rapport, 2001) December 3,

30 Oefening Classificatie 1. Classificeer de volgende emissies: 5 ton CO 2 0,5 ton SO 2 geen broeikasgas, maar wel verzuring 150 kg CH 4 Totaal: 5*1 + 0*0,5 + 25*0,150 = 8,75 ton CO 2 -eq. December 3,

31 Effectbeoordeling: Normalisering Proces Product Emissie 1 Emissie 2 Milieuprobleem 1 Milieuprobleem 2 Centrale vraag: Hoe kan je verschillende milieuproblemen vergelijkbaar maken? (2 e dimensie) Normering/normalisering effectscores Genormaliseerde effectscore = effectscore activiteit / basisgetal Normering is een manier om de verschillende scores te vergelijken Hogere scores duiden op een relatief groter effect en wegen daarom zwaarder mee December 3,

32 Effectbeoordeling: Normalisatie Normalisatie op basis van Jaarlijkse menselijke activiteit (komt vaak voor) Distance-to-target Vergeleken met score basisalternatief Vermenigvuldigen met kostenfactor om emissie ongedaan te maken Selectie van slechts 1 milieuthema Niet normaliseren Dit behelst ook het eventueel converteren naar 1 getal. December 3,

33 Effectbeoordeling December 3,

34 Oefening Normalisering op basis van jaarlijkse activiteit 1. Maak de impact van 5.65 ton CO 2 -eq. en 0.5 ton SO 2 -eq. Vergelijkbaar op de thema s broeikaseffect en verzuring. Gegevens van uitstoot Nederland 250*10 6 ton CO 2 -eq / jaar 4*10 3 ton SO 2 -eq / jaar (alleen verkeer) 5,65 ton CO 2 / 250*10 6 ton CO 2 = 2,3*10-8 0,5 ton SO 2 / 4*10 3 ton SO 2 = 1.3*10-4 Dus SO 2 uitstoot is veel erger? December 3, Wil je deze wel optellen?

35 Stappen in een LCA (4) Stap 4 Interpretatie Wat betekenen de resultaten? Hoe gaan we verder? Wat kunnen we verbeteren? Gevolgen van aannames? December 3,

36 Interpretatie: Aannames Diverse oorzaken van aannames: Belangrijke keuzes (systeemgrens, allocatie, classificatie, normalisering, milieuthema s) Kwaliteit data (bronnen, leeftijd, relevantie, onzekerheid) Detailniveau (opzet, uitvoering, analyse) Opdrachtgever (wie betaalt de analyse, bepaalt de uitkomst) December 3,

37 Interpretatie: Verbeteranalyse Zwaartepuntanalyse Welke processen veroorzaken de grootste milieu-ingrepen? Transport, proces/productie, eindgebruik, etc. Marginale analyse Welke kleine verandering geeft de grootste verbetering? Is die strategie haalbaar? Hou verhoudt zich dat met de zwaartepuntanalyse Iteratief LCA resultaat ontwerp verbeteringen nieuwe LCA December 3,

38 Interpretatie: Gevoeligheidsanalyse Hoe groot is het verschil tussen de alternatieven? Groot genoeg voor een significant verschil? Welk gevolg hebben de aannames voor de resultaten? Let op impliciete aannames, zoals systeemgrens, allocatie etc. Welk gevolg heeft een 10% verandering in de elk stuk data voor de uitkomsten? Hoe groter, hoe gevoeliger de uitkomsten zijn voor deze data en hoe belangrijk de validiteit van de aannames is. Vergelijk ook met zwaartepuntanalyse en marginale analyse. December 3,

39 Software tools voor LCA ruim 60 software tools afkomstig uit: Australië, Canada, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Japan, Nederland, Oostenrijk, Verenigd Koninkrijk, Verenigde Staten, Zuid-Korea, Zweden en Zwitserland bijvoorbeeld: CMLCA (Chain Management by Life Cycle Assessment), CML, Leiden SimaPro, Pré Consultants, Amersfoort GaBi, PE International, Duitsland Team 3.0, Ecobilan, Frankrijk meer informatie: December 9 maart , 2013 (hoorcollege 6) 39

40 Oefeningen Interpretatie 1. Wat is het verschil tussen een marginale analyse en een zwaartepuntanalyse? 2. Kun je innovaties ontwikkelen met behulp van LCA? 3. Geef een overzicht van de soorten aannames die belangrijk zijn voor de interpretatie van een LCA. December 3,