Analýza životního cyklu (LCA) fotovoltaického panelu v závislosti na energetické náročnosti výroby komponent

Martin Vácha

Doctoral thesis

Life Cycle Analysis (LCA) of the Photovoltaic Panel Depending on the Energy Performance of the Components Production

Abstract:

Disertační práce je zaměřena na analýzu životního cyklu fotovoltaického panelu v prostředí České republiky odvíjející se od rostoucí poptávky po obnovitelných zdrojích energie v závislosti na snižování produkce škodlivých látek při výrobě energií a uspokojení rostoucí poptávky po množství energie, kterou v současné době získáváme především z konvenčních zdrojů na bázi uhlíku. Studie vychází z Life Cycle Assessment (LCA), která analyzuje a hodnotí environmentální dopady celého životního cyklu produktu od kolébky do hrobu, tedy od těžby, zpracování, výroby, dopravy, užívání až po likvidaci/recyklaci. První část práce obsahuje teoretický rozbor procesů výroby, je zde popsán proces získávání surovin, použitých technologií výroby s implementací konkrétních řešení a vysvětlení probíhajících dějů. V druhé části se soustředím na praktickou část, počínaje výběrem vhodných komponent pro měření výkonu fotovoltaického panelu, jeho vhodným umístěním a nastavením zapojení, následně zjištěním, zápisem a hodnocením získaných dat. Vzhledem k rozsáhlosti dat, jsou tato data sumarizována v tabulkách s přehledem v grafech a následně popsána. Všechna získaná data jsou součástí příloh. Po uplynutí měřené části, tedy období od 1. 1. 2020 do 1. 1. 2021, byly ve spolupráci se společností REsolar s.r.o., Asekol a.s. a informacemi z datových listů výrobce FV panelu společnosti Victron Energy, získány konkrétní data pro měřený FV panel a tyto byly užity za pomoci LCA softwaru SimaPro ke zjištění a popsání zátěže na životního prostředí a zjištění potřebné množství energie v životním cyklu těchto komponent zkoumaného fotovoltaického panelu. Následuje komparativní metoda výzkumu naměřených hodnot s hodnotami uváděnými výrobcem a zjištěnými za pomocí softwaru SimaPro. V závěru práce výsledky analyzuji, vyhodnocuji a navrhuji konkrétní možnosti řešení.

Abstract:

The dissertation is focused on the life cycle analysis of photovoltaic panel in the environment of the Czech Republic based on the increasing demand for renewable energy sources in relation to the reduction of the production of harmful substances in energy production and to meet the growing demand for the amount of energy that we currently obtain mainly from conventional carbon-based sources. The study is based on Life Cycle Assessment (LCA), which analyses and assesses the environmental impacts of the entire life cycle of a product from cradle to grave, i.e. from extraction, processing, manufacturing, transport, use to disposal/recycling. The first part of the thesis contains a theoretical analysis of the production processes, the process of raw material sourcing, the production technologies used with the implementation of specific solutions and an explanation of the processes involved. The second part focuses on the practical part, starting with the selection of suitable components for the measurement of the PV panel performance, its appropriate placement and wiring setup, followed by the detection, recording and evaluation of the acquired data. Due to the size of the data, these data are summarized in tables with summary graphs and then described. All the data obtained are included in the appendices. After the end of the measured part, i.e. the period from 1 January 2020 to 1 January 2021, specific data for the measured PV panel were obtained in cooperation with REsolar Ltd., Asekol Inc. and information from the data sheets of the PV panel manufacturer Victron Energy and these were used with the help of the LCA software SimaPro to identify and describe the environmental load and to determine the energy required in the life cycle of these components of the PV panel under investigation. The following is a comparative research method of the measured values with the values reported by the manufacturer and found using the SimaPro software. At the end of the thesis, I analyze and evaluate the results and propose specific solution options.

Keywords

Fotovoltaický efekt, fotovoltaický panel, posuzování životního cyklu, křemík, životní prostředí, obnovitelné zdroje energie, Life Cycle Assessment, energie.

Keywords

Photovoltaic effect, photovoltaic panel, life cycle assessment, silicon, environment, renewable energy, energy.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 8. 2023

Thesis defence

• Supervisor: Vladimír Lapčík

VSB – Technical University of Ostrava

Hornicko-geologická fakulta

Doctoral programme / field:
Inženýrská ekologie / Ochrana životního prostředí v průmyslu