Assessment of the quantity of solar power plant’s climate impacts during its life cycle in different applications

Abstract

By 2050 the whole energy sector should reach carbon neutrality. The oil dependence and entrenchment of fossil fuel use are the greatest challenges in the transport sector. Synthetic fuels from renewable energy sources could enable a transition in a sector where transformation is desperately needed.

The calculations are based on life cycle assessment regulations and the review is conducted in accordance with RED III. Methanol and methane were selected as end-products, which were produced using green hydrogen from solar electricity and carbon dioxide captured from a biogenic source. The results were assessed also from a total efficiency point of view, hence the energy transferring to end-product is weaker in more processed fuels. Finally, the study focused on what requirements the ELY Centre should set for operators.

The results showed that methanol production compared to methane produces more end-product related to land area but causes more emissions per end-product. The biggest emission source was detected to be hydrogen production, and the material selection and heat utilisation were detected to affect significantly to the emissions. Additionally, it was detected that threshold values of RED III were met when producing methanol form solar electricity.

Vuoteen 2050 mennessä koko energiasektorin tulisi saavuttaa hiilineutraalisuus. Haasteena liikennesektorilla on tällä hetkellä vahva öljyriippuvuus ja fossiilisten polttoaineiden vakiintunut käyttö. Uusiutuvaa energiaa hyödyntävät synteettiset polttoaineet voivat mahdollistaa muutoksen sektorilla, jossa murros on erittäin tarpeellista.

Laskennat perustuivat elinkaarimallinnuksen säädöksiin ja RED III:n mukaiseen tarkasteluun. Lopputuotteiksi valikoitui metanoli ja metaani, joiden valmistamiseen käytettiin vihreää vetyä aurinkosähköstä ja biogeenisestä lähteestä talteen otettua hiilidioksidia. Tuloksia tarkasteltiin myös kokonaishyötysuhteen näkökulmasta, sillä prosessoiduissa polttoaineissa energian siirtyminen lopputuotteeseen on heikompaa. Lopuksi pohdittiin, mitä vaatimuksia ELY-keskuksen tulisi asettaa toiminnanharjoittajille.

Tulokset osoittivat, että metanolin tuotannolla metaaniin verrattuna saavutetaan enemmän lopputuotetta suhteessa pinta-alaan, mutta aiheutetaan lopputuotetta kohden enemmän päästöjä. Elinkaarisesti merkittävin päästönlähde todettiin olevan vedyntuotanto, ja materiaalivalinnoilla ja lämmön hyödyntämisellä oli huomattavia vaikutuksia päästöihin. Lisäksi tuloksista oli havaittavissa, että RED III:n mukaiset raja-arvot on mahdollista saavuttaa, kun metanolia tuotetaan aurinkosähköstä.