Wind energy in Italy: mapping and environmental profile of the electricity production from italian wind farms

The Intergovernmental Panel on Climate Change’s sixth report noted the highest average annual emissions of greenhouse gases of the period 2010-2019. Consequently, ambitious targets and pledges must be set to reach the goal of limiting global warming well below 2°C (Paris Agreement target). The European Union (EU) exemplifies this commitment by setting the goal, within the European Green Deal strategy, of reaching climate neutrality by 2050. This implies a change in many sectors, especially the energy one. The increasing share of renewable energy in recent years represents a pivotal aspect requiring sustained emphasis. The thesis presented herein is developed in accordance with this aspect. A mapping of the Italian wind farms with a total installed capacity higher than 200 kW is performed. A top-level estimate of farms’ electricity production is modelled through a new technique proposed by the author. Based on the model outputs, the climate profile of wind electricity is assessed using the process-based Life Cycle Assessment method. The inventory was derived from ecoinvent 3.9.1 background databases and scaled up into five rated power (600, 850, 2000, 3000 and 4200 kW). According to regional position, rated power and average wind speed, an updated emission factors database of Italian wind electricity is obtained. An interactive map is created by the author with all the findings of the work. According to the thesis’ assumption and model, the range of climate profile goes from 13.62 to 44.58 gCO2eq/kWhel. This is aligned with the literature and the ecoinvent database. Moreover, hydrogen production with alkaline water electrolysis was analysed. In all cases, if supplied with Italian wind electricity, the emissions embodied are lower than the EU taxonomy limit.

Il sesto rapporto del Gruppo intergovernativo sul cambiamento climatico ha rilevato le più alte emissioni medie annue di gas serra del periodo 2010-2019. Di conseguenza, è necessario fissare obiettivi e impegni ambiziosi per raggiungere l’obiettivo di limitare il riscaldamento globale ben al di sotto dei 2°C (obiettivo dell’Accordo di Parigi). L’Unione Europea (UE) esemplifica questo impegno fissando l’obiettivo, tramite la strategia Europe Green Deal, di raggiungere la neutralità climatica entro il 2050. Ciò implica un cambiamento in molti settori, soprattutto in quello energetico. L’aumento della quota di energia rinnovabile negli ultimi anni rappresenta un aspetto cruciale che richiede un impegno costante. La tesi qui presentata si sviluppa in funzione di questo aspetto. Viene eseguita una mappatura dei parchi eolici italiani con una capacità installata totale superiore a 200 kW. Una stima di primo livello della produzione di energia elettrica dei parchi viene modellata attraverso una nuova tecnica proposta dall’autore. Sulla base dei risultati del modello, il profilo climatico dell’elettricità eolica viene valutato utilizzando il metodo di analisi del ciclo di vita. L’inventario è stato ricavato dai database di base di ecoinvent 3.9.1 e scalato per cinque potenze nominali (600, 850, 2000, 3000 e 4200 kW). In base alla posizione regionale, alla potenza nominale e alla velocità media del vento, è stato ottenuto un database aggiornato dei fattori di emissione dell’elettricità eolica italiana. L’autore ha creato una mappa interattiva con tutti i risultati del lavoro. Secondo le ipotesi e il modello della tesi, il range del profilo climatico va da 13.62 a 44.58 gCO2eq/kWhel. I valori sono in linea con la letteratura e con il database ecoinvent. Inoltre, è stata analizzata la produzione di idrogeno con elettrolisi di acqua alcalina. In tutti i casi, se alimentata con energia eolica italiana, le emissioni generate sono inferiori al limite della tassonomia europea.