Life Cycle Modelling Deel II: Opzet van een LCA: Stap 1: Doelbepaling, reikwijdte

(1)

December 3, 2013

1

Life Cycle Modelling

Deel II: Opzet van een LCA:

Stap 1: Doelbepaling, reikwijdte

TA3290 - Life Cycle Modelling and Economic Evaluation Dr. ir. E.J.L. Chappin

Faculty of Technology, Policy and Management Energy &Industry Section

(2)

Programma vandaag

• Opzet LCA

• Doelbepaling

• Uitvoering LCA

• Een begin

(3)

December 3, 2013 3

Levenscyclusanalyse

• Een ander perspectief

• Levenscyclus

• Data-driven

• Gebaseerd op data

• Decision-support tool

• Helpt voor het nemen van beslissingen

(4)

Literatuur

• Week 1: LCA methodologie

• Handbook on Life Cycle Assessment Chapter 1-5

• Week 2: Artikelen case

• Tan et al: LCA study of a primary aluminum supply chain

• Hauenstein et al: Reflection on LCA study on Hummer vs Prius

• Kim et al: LCA Study of Color Computer Monitor

(5)

December 3, 2013 5

Literatuur

• Achtergrondmateriaal:

• Ehrlich and Holdren: Tragedy of the Commons

• Hardin: Impact of Population Growth

• Niet verplicht voor het tentamen

(6)

LCA Stap 1: Doelbepaling en reikweidte

Stap 1 –

Doelbepaling en Reikweidtedefinitie Waarover?

Voor wie?

(7)

December 3, 2013 7

Doelbepaling

• Bepaling van de toepassing

• Productinformatie

• Product/procesinnovatie

• Beleidsstrategieën

• Perspectief

• Publiek: afwegen publieke belangen

• Commercieel: bedrijfsmatig, winstgevendheid

• Onderzoek: methodologisch

(8)

Doelbepaling

• Vaststelling van de diepgang van de studie

• Trade-off tussen kosten, tijd, beschikbare data en omvang analyse

• Definitie van het onderwerp van de studie

• Samenhangend met perspectief en diepgang

(9)

December 3, 2013 9

Doelbepaling

• Voorbeeld (1): LCA van mokken en plastic bekertjes.

• Vraag: welk alternatief is beter: een porseleinen mok of een plastic bekertje?

• Beleidsvraag: verbieden plastic bekertjes of stimuleren gebruik mokken?

(10)

Doelbepaling

• Voorbeeld (2): LCA van elecktriciteitsproductie

• Vraag: welk alternatief is beter:

een windmolen, een kolencentrale met CO₂ afvang of een biomassavergasser?

• Productinformatie: Welk stuk van de keten in biomassa verder ontwikkelen?

(11)

December 3, 2013 11

Doelbepaling

• Voorbeeld (3): LCA van kranten

• Vraag: wat is beter: een krant of een vouwbaar scherm met internetconnectie?

• Beleidsstrategie: argument voor uitgevers om wel of hun focus te verleggen naar digitalisering

(12)

Doelbepaling

• Voorbeeld (4): LCA van aluminium

• Vraag: hoe kan je een aluminiumproductieproces verbeteren?

• Product/procesinnovatie: welke mogelijke

verbeteringen in productieproces aluminium leiden tot milieuwinst

(13)

December 3, 2013 13

Doelbepaling

• Bepaling van de toepassing

• Productinformatie

• Product/procesinnovatie

• Beleidsstrategieën

• Perspectief

• Publiek: afwegen publieke belangen

• Commercieel: bedrijfsmatig, winstgevendheid

• Onderzoek: methodologisch

(14)

Doelbepaling: alternatieven

• Centrale vraag: Absolute of relatieve milieu-impact?

• Bepalen absolute milieu-impact van 1 alternatief:

• Waardering/beoordeling van

absolute getallen en indicatoren van

(15)

December 3, 2013 15

Doelbepaling: alternatieven

• Bepalen van relatieve impact van meerdere alternatieven:

• Vergelijken van verschillende ontwerpen die een functie kunnen vervullen

• Significant verschil tussen opties?

• Hoe te vergelijken?

(classificatie: volgende week)

(16)

Doelbepaling: functionele eenheid

• Centrale vraag:

• Wat is onze vergelijkingsbasis?

• Definitie:

• De functionele eenheid is de systeemfunctie

• De basisfunctie waarop de LCA scoort

(17)

December 3, 2013 17

Doelbepaling: functionele eenheid

• De onderzochte hoeveelheid

• Eenheid + hoeveelheid

• Niet alleen op basis van de inherente kwaliteit

• Ook op basis van het werkelijke gebruik

• Voorbeelden:

• De consumptie van 1 uur kleuren-TV kijken

• De ‘consumptie’ van 1 (0,5 L) PET-flesje.

(18)

Doelbepaling: functionele eenheid

• Voorbeeld (1): LCA van mokken en bekertjes.

• Vraag: welk alternatief is beter: een

porseleinen mok of een plastic bekertje?

• Functionele eenheid?

• Consumptie van 1 kopje koffie

• Consumptie van 1 beker melk

(19)

December 3, 2013 19

Doelbepaling: functionele eenheid

een windmolen, een kolencentrale met CO₂ afvang of een biomassavergasser?

• 1 MWh elektriciteit

• 1 uur verlichting

• Welke problemen zie je hier ontstaan?

(20)

Doelbepaling: functionele eenheid

• Vraag: wat is beter: een krant of een

vouwbaar scherm met internetconnectie?

• Functionele eenheid:

• Consumptie van 1 krant

• Consumptie van 1 nieuwsartikel

(21)

December 3, 2013 21

Doelbepaling: functionele eenheid

• Vraag: hoe kan je een aluminiumproductieproces verbeteren?

• 1 ton aluminium tegen standaardcondities:

• dikte

• op rol

• temperatuur

(22)

LCA Stap 1: Doelbepaling en reikweidte

Stap 1 –

Doelbepaling en Reikweidtedefinitie Waarover?

Voor wie?

(23)

December 3, 2013 23

Doelbepaling: systeemafbakening

• Centrale vragen:

• Wat neem je wel/niet mee?

• Welke componenten? Welk detailniveau?

• Bepalende factor voor:

• de uitkomst

• de omvang van een LCA

• de haalbaarheid van een LCA

Blower

Heat Exchanger Generator

Generator Gas Turbine

Steam Turbine

Air

E

Fuel

Power

E Power

Furnace / Boiler

T

Exhaust HP-Steam

LP-Steam Water

Cold Water

Hot Water

Winning

Transport Overzee

Mijn (deep-pit)

Electriciteit

Mijn (dagbouw) Mijn

Winning Winning

Export

Kolencentrales Overslag

Reststoffen

(24)

Doelbepaling: systeemafbakening

• Keuze is afhankelijk van doel

• In toenemende omvang:

• Cradle to Gate

• Cradle to Grave

• Cradle to Cradle

Blower

Steam Turbine

Air

E

Fuel

Power

E Power

Furnace / Boiler

T

Exhaust HP-Steam

LP-Steam Water

Cold Water

Hot Water

Winning

Mijn (deep-pit)

Mijn (dagbouw) Mijn

Winning Winning

(25)

December 3, 2013 25

Doelbepaling: systeemafbakening

• Systeemafbakening:

• Begin bij het productie van aardolie

• Begin bij het productie van porselein

• Eindig bij de verwerkte bekers (verbrand in oven)

Blower

Steam Turbine

Air

E

Fuel

Power

E Power

Furnace / Boiler

T

Exhaust HP-Steam

LP-Steam Water

Cold Water

Hot Water

Winning

Transport Overzee

Mijn (deep-pit)

Electriciteit

Mijn (dagbouw) Mijn

Winning Winning

Export

Reststoffen

(26)

Doelbepaling: systeemafbakening

• Detailniveau:

• Cradle to Grave

• Welke onttrekkingen en emissies?

Blower

Steam Turbine

Air

E

Fuel

Power

E Power

Furnace / Boiler

T

Exhaust HP-Steam

LP-Steam Water

Cold Water

Hot Water

Winning

Mijn (deep-pit)

Mijn (dagbouw) Mijn

Winning Winning

(27)

December 3, 2013 27

Doelbepaling: systeemafbakening

een kolencentrale, windmolen of een biomassacentrale?

• Begin bij de productie van de centrales

• En begin bij de productie van biomassa/kolen

• Eindig na de verwerking van de centrales

• Eindig na verwerking van bij/restproducten

Blower

Steam Turbine

Air

E

Fuel

Power

E Power

Furnace / Boiler

T

Exhaust HP-Steam

LP-Steam Water

Cold Water

Hot Water

Winning

Transport Overzee

Mijn (deep-pit)

Electriciteit

Mijn (dagbouw) Mijn

Winning Winning

Export

Reststoffen

(28)

Doelbepaling: systeemafbakening

Blower

Steam Turbine

Air

E

Fuel

Power

E Power

Furnace / Boiler

T

Exhaust HP-Steam

LP-Steam Water

Cold Water

Hot Water

Winning

Transport Overzee

Mijn (deep-pit)

Mijn (dagbouw) Mijn

Winning Winning

Winning

Transport Overzee

Mijn (deep-pit)

Mijn (dagbouw) Mijn

Winning Winning

Overslag

(29)

December 3, 2013 29

Doelbepaling: systeemafbakening

Blower

Steam Turbine

Air

E

Fuel

Power

E Power

Furnace / Boiler

T

Exhaust HP-Steam

LP-Steam Water

Cold Water

Hot Water

Winning

Transport Overzee

Mijn (deep-pit)

Electriciteit

Mijn (dagbouw) Mijn

Winning Winning

Export

Reststoffen

(30)

Doelbepaling: systeemafbakening

• Vraag: wat is beter: een krant of een scherm (pda, vouwbaar scherm etc)?

• Begin bij productie van papier, inkt en scherm

• Eindig na de verwerking van papier, inkt en scherm

Blower

Steam Turbine

Air

E

Fuel

Power

E Power

Furnace / Boiler

T

Exhaust HP-Steam

LP-Steam Water

Cold Water

Hot Water

Winning

Mijn (deep-pit)

Mijn (dagbouw) Mijn

Winning Winning

(31)

December 3, 2013 31

Doelbepaling: systeemafbakening

Blower

Steam Turbine

Air

E

Fuel

Power

E Power

Furnace / Boiler

T

Exhaust HP-Steam

LP-Steam Water

Cold Water

Hot Water

Winning

Transport Overzee

Mijn (deep-pit)

Electriciteit

Mijn (dagbouw) Mijn

Winning Winning

Export

Reststoffen

pulp produktie

waterwinning en -zuivering

produktie zeepachtige stoffen

produktie bleekmiddel

geschikt oud papier electriciteit

slib slibverbranding produktie

kapitaalgoederen

water

wasmiddel

bleekmiddel

kapitaalgoederen

houtproduktie _houtchips

water

emissie as

stoom vast afval (plastic, nietjes, e.d.)

Chemische pulp

afgedankte kapitaalgoederen

papierproduktie

klei/hars-productie _klei/hars

produktie

kapitaalgoederen kapitaalgoederen

wkk

water ^afvalwater

mechanische waterzuivering

slib

electriciteit

snijresten geschikt

oud papier

(32)

Systeemafbakening

pulp produktie

waterwinning en -zuivering

produktie zeepachtige stoffen

produktie bleekmiddel

geschikt oud papier electriciteit

slib slibverbranding produktie

kapitaalgoederen

water

wasmiddel

bleekmiddel

kapitaalgoederen

houtproduktie _houtchips

water

emissie as

stoom vast afval (plastic, nietjes, e.d.)

Chemische pulp

papierproduktie

klei/hars-productie _klei/hars

produktie

kapitaalgoederen kapitaalgoederen

wkk

slib electriciteit electriciteit

snijresten geschikt

oud papier

Blower

Steam Turbine

Air

E

Fuel

Power

E Power

Furnace / Boiler

T

Exhaust HP-Steam

LP-Steam Water

Cold Water

Hot Water

Winning

Mijn (deep-pit)

Mijn (dagbouw) Mijn

Winning Winning

(33)

December 3, 2013 33

Doelbepaling: systeemafbakening

• Vraag: hoe kan je een

aluminiumproductieproces verbeteren?

• Aluminiumproductiemethode, aluminium.

• of: begin aluminiumerts tot verwerkt aluminium

Blower

Steam Turbine

Air

E

Fuel

Power

E Power

Furnace / Boiler

T

Exhaust HP-Steam

LP-Steam Water

Cold Water

Hot Water

Winning

Transport Overzee

Mijn (deep-pit)

Electriciteit

Mijn (dagbouw) Mijn

Winning Winning

Export

Reststoffen

(34)

Oefeningen (1)

Ontwerp LCA

1. Noem drie belangrijke keuzes in het ontwerp van een LCA?

2. Wat is een functionele eenheid?

3. Welke onderdelen heeft een functionele eenheid?

(35)

December 3, 2013 35

Oefeningen (2)

LCA van kolenwinning / elektricteitsproductie 1. Stel een eerste systeemdiagram op van het gebruik

van kolen voor elektriciteitsproductie

2. Geef een doel waarvoor LCA zou kunnen worden gebruikt voor deze case

3. Wat is de functionele eenheid?

4. Geef de systeemafbakening

5. Maak een nieuw systeemdiagram voor de LCA