Life cycle assessment of thermoelectric generation in Italy

The concept of sustainability has been gaining importance over the past few decades as a result of growing environmental concerns and the need for global action to address them. The notion of sustainability encompasses the environmental aspect as one of the three fundamental pillars together with the economic and social aspects. Many factors can contribute to achieve sustainable development, one of the most important is the requirement for a supply of energy resources that is fully sustainable. Within the energy system, a huge component is represented by electricity whose environmental impacts affect every value chain in our society. According to the last data made available by Terna, the thermoelectric installed power in Italy reaches 51% of the total installed capacity, a huge reduction compared to only 14 years ago when it represented 70%, but still, it is the backbone of the Italian power production system. The aim of this thesis is to focus on thermoelectric generation in the Italian energy system. The output is an updated and detailed LCA of the Italian electricity mix, using primary data for the thermoelectric generation, to gain a better resolution of the picture. The primary data were extracted from the analysis and screening of the environmental statements published by all the Italian power plants that hold an EMAS (Eco-Management and audit scheme) certification. The main results analysis was the evaluation of the impact that a deep update with primary data can have compared to a model based only on database data, showing that the variations are not negligible. Then, thanks to the high quality of emissions data from waste to energy plants (WtE), it has been conducted a scenario analysis in which the electricity in the mix that comes from WtE is not considered burden free, like under the classic “cut-off” system model assumption. Finally, a second scenario analysis has been conducted to see which are the effect of an exergetic allocation methodology compared to the energetic one, used by default by RSE in the past electricity mix LCAs, to deal with the multifunctionality of combined heat and power plants, showing that the allocation assumptions for heat and power in CHP plants influence substantially the final impacts of the electricity mix.

Il concetto di sostenibilità ha acquisito importanza negli ultimi decenni a seguito delle crescenti preoccupazioni ambientali e della necessità di un'azione globale per affrontarle. Il concetto di sostenibilità comprende l'aspetto ambientale come uno dei tre pilastri fondamentali, insieme agli aspetti economici e sociali. Molti fattori possono contribuire al raggiungimento di uno sviluppo sostenibile, uno dei più importanti è la necessità di un approvvigionamento di risorse energetiche che sia pienamente sostenibile. All'interno del sistema energetico, una componente fondamentale è rappresentata dall'elettricità, il cui impatto ambientale si ripercuote su ogni catena di valore della nostra società. Secondo gli ultimi dati resi disponibili da Terna, la potenza termoelettrica installata in Italia raggiunge il 51% del totale, con una forte riduzione rispetto a soli 14 anni fa, quando rappresentava il 70%, ma rimane comunque la spina dorsale del sistema di produzione di energia elettrica italiano. L'obiettivo di questa tesi è quello di indagare l’impatto ambientale della generazione termoelettrica nel sistema energetico italiano. Il risultato è un’analisi LCA aggiornata e dettagliata del mix elettrico italiano con l’utilizzo di dati primari per la generazione termoelettrica per ottenere una migliore risoluzione degli impatti del mix elettrico. I dati primari sono stati estratti dall'analisi e dallo screening delle dichiarazioni ambientali pubblicate da tutte le centrali elettriche italiane in possesso della certificazione EMAS (Eco-Management and audit scheme). L'analisi dei risultati principali è stata la valutazione dell'impatto che un aggiornamento approfondito con dati primari può avere rispetto a un modello basato principalmente su dati di database, dimostrando che le variazioni non sono trascurabili. Poi, grazie all'alta qualità dei dati sulle emissioni degli impianti di termovalorizzazione, è stata condotta un'analisi di scenario in cui l'elettricità del mix proveniente dal termovalorizzatore non è considerata burden-free, come nell'ipotesi classica del modello di sistema "cut-off". Infine, è stata condotta una seconda analisi di scenario per vedere quali sono gli effetti di una metodologia di allocazione exergetica rispetto a quella energetica, utilizzata di default da RSE nelle passate valutazioni del mix elettrico, per gestire la multifunzionalità degli impianti di cogenerazione. Tale analisi dimostra che le ipotesi di allocazione fra energia termica ed energia elettrica negli impianti di cogenerazione influenzano sostanzialmente gli impatti finali del mix elettrico.