Advanced

Livscykelanalys på en solfångare med aluminiumabsorbator - med en mindre jämförande analys

Esaiasson, Jonas LU (2015) In TVBH-5084 VBF820 20151
Division of Building Physics
Abstract
This paper reports the result of a life-cycle analysis done on a solar thermal collector in Sweden. Kristianstad Industri Service AB (KISAB) is developing a solar thermal collector with a framework and absorbing plate made out of aluminium and no flow tubes. The aluminium is instead hollow and the whole area of the absorbing plate is therefore in contact with the coolant. The solar thermal collector therefore consist of 80 % aluminium. The covering for the collector is made of polycarbonate and the isolation is a mix of polyethylene and aluminium. The collector from KISAB is also compared with a similar collector done by Battisti, R (2005).

The functional unit is the whole solar thermal collector which excludes pumps, tubes and... (More)
This paper reports the result of a life-cycle analysis done on a solar thermal collector in Sweden. Kristianstad Industri Service AB (KISAB) is developing a solar thermal collector with a framework and absorbing plate made out of aluminium and no flow tubes. The aluminium is instead hollow and the whole area of the absorbing plate is therefore in contact with the coolant. The solar thermal collector therefore consist of 80 % aluminium. The covering for the collector is made of polycarbonate and the isolation is a mix of polyethylene and aluminium. The collector from KISAB is also compared with a similar collector done by Battisti, R (2005).

The functional unit is the whole solar thermal collector which excludes pumps, tubes and accumulator tank. The life-cycle analysis is in accordance with the international ISO standard to create a comprehensive report.

The aim of the study is to identify large environmental impact categories from subsystems and therefore possible be able to reduce them. The life-cycle analysis is also done to produce a Swedish reference database of solar thermal collectors.

The collector from KISAB has in this report been compared with a solar thermal collector with an integrated water tank. The collector from Battisti, R (2005) is made of large copper tubes which function both as an absorbator plate and a water tank. The tubes is held together by a steel frame and has a covering of polycarbonate.

The study is done with a LCA program called OpenLCA and Excel. OpenLCA has been used for the majority of the calculations and Excel for the merger of subsystems. Ecoinvent 2.2 provides the data for the different subsystem and the collection of data was done around 2007.

The results show that the production of aluminium, anodizing and extrusion accounts for the larges emissions. The next largest emissions in most cases are the production of polycarbonate, though it is possible to lower them if the polycarbonate underneath is from recycled material.

The energy payback time was very low with a time of 0.58 years. Similar the CO2-eqv payback time was low with a payback time of 3 years if the collector replaces a heat pump.

In the comparison the collector form KISAB shows smaller emissions in all categories except eutrophication. The collector from KISAB also has global CO2 emissions which are 43 % of the emissions from Battisti, R (2005).

In the sensitivity analysis of the recycling fraction of aluminium a clear correlation with fraction recycled and emissions can be seen. Emissions from 100 % recycled aluminium was often only 30-40 % of the emission compared to if no recycling occurred. (Less)
Abstract (Swedish)
I denna studie görs en livscykelanalys på en solfångare som Kristianstads Industri Service AB (KISAB) utvecklar. Även en mindre jämförelse görs med en solfångarstudie från Battisti, R (2005). KISAB:s solfångare har inga absorbatorflänsar utan den fungerar liknande en integrerad vattentank men med väldigt lite medium i den. KISAB:s solfångare består till 80 % av aluminium eftersom både absorbatorn och ramen är av aluminium. Täckmaterialet är polykarbonat och isoleringen i solfångaren är en blandning av aluminium och polyeten.

Den funktionella enheten är en solfångare. Inga pumpar, rör eller ackumulatortankar ingår i den funktionella enheten. Livscykelanalysen (LCA) följer den internationella ISO standarden för att få en så enhetligt LCA... (More)
I denna studie görs en livscykelanalys på en solfångare som Kristianstads Industri Service AB (KISAB) utvecklar. Även en mindre jämförelse görs med en solfångarstudie från Battisti, R (2005). KISAB:s solfångare har inga absorbatorflänsar utan den fungerar liknande en integrerad vattentank men med väldigt lite medium i den. KISAB:s solfångare består till 80 % av aluminium eftersom både absorbatorn och ramen är av aluminium. Täckmaterialet är polykarbonat och isoleringen i solfångaren är en blandning av aluminium och polyeten.

Den funktionella enheten är en solfångare. Inga pumpar, rör eller ackumulatortankar ingår i den funktionella enheten. Livscykelanalysen (LCA) följer den internationella ISO standarden för att få en så enhetligt LCA som möjligt.

Målet med studiens livscykelanalys är att identifiera miljöpåverkan från olika delsystem i solfångaren för att på så sätt eventuellt kunna minska inverkan på miljön. LCA:n görs också för att bygga upp en referensbas med svenska solfångare och för att kunna jämföra den med andra solfångare.

KISAB:s solfångare har i denna rapport jämförts med en liknande solfångare med integrerad vattentank. Solfångaren som Battisti, R (2005) har gjort en LCA på är uppbyggd av koppartuber som fungerar både som vattentank och som absorbator. Dessa hålls fast av en stålram och har även den polykarbonat som täckmaterial.

Studien är gjord med LCA programmet OpenLCA och Excel. OpenLCA har använts för majoriteten av uträkningarna och Excel har använts för sammanslagning av delsystem samt vissa mindre uträkningar. Datan kommer från ecoinvent 2.2 vars insamling är gjord runt 2007.

Resultaten visar att aluminiumproduktionen, anodisering och extrudering tillsammans står för de största utsläppen. Därefter kommer i de flesta fallen produktionen av polykarbonaten, dessa utsläpp kan sänkas något om undersidan är gjord av återvunnen polykarbonat.

Återbetalningstiden av energin var väldigt låg med 0,58 år och även om en 27W pump inkluderades så ökade inte återbetalningstiden nämnvärt. Återbetalningstiden på CO2-ekvivalenter var även den låg. Drygt tre år om solfångaren ersätter en värmepump.

Jämförelsen mellan Battisti, R (2005) och KISAB:s solfångare visar att KISAB:s solfångare har mindre utsläpp i alla kategorier förutom övergödning. I global uppvärmningspotential så har KISAB:s solfångare 43 % av utsläppen jämfört med Battisti, R (2005).

Även en känslighetsanalys gjordes på återvinningsfraktionen för aluminiumproduktionen. Analysen visar att utsläppen kan skilja mycket beroende på hur stor del av aluminiumet som återvinns. Utsläppen för 100 % återvinning var ofta endast 30 -40 % av utsläppen för 0 % återvinning. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Esaiasson, Jonas LU
supervisor
organization
alternative title
Life-cycle assessment of a solar thermal collector with aluminium absorber - with a small comparative analysis
course
VBF820 20151
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
life-cycle, lca, solenergi, solvärme, livscykelanalys, solar energy: solar thermal, aluminium absorber
publication/series
TVBH-5084
ISSN
1652-6783
language
Swedish
additional info
Examinor: Lars-Erik Harderup, Building Physics.
id
7854462
date added to LUP
2015-10-09 15:41:11
date last changed
2015-10-09 15:41:11
@misc{7854462,
  abstract     = {This paper reports the result of a life-cycle analysis done on a solar thermal collector in Sweden. Kristianstad Industri Service AB (KISAB) is developing a solar thermal collector with a framework and absorbing plate made out of aluminium and no flow tubes. The aluminium is instead hollow and the whole area of the absorbing plate is therefore in contact with the coolant. The solar thermal collector therefore consist of 80 % aluminium. The covering for the collector is made of polycarbonate and the isolation is a mix of polyethylene and aluminium. The collector from KISAB is also compared with a similar collector done by Battisti, R (2005). 

The functional unit is the whole solar thermal collector which excludes pumps, tubes and accumulator tank. The life-cycle analysis is in accordance with the international ISO standard to create a comprehensive report. 

The aim of the study is to identify large environmental impact categories from subsystems and therefore possible be able to reduce them. The life-cycle analysis is also done to produce a Swedish reference database of solar thermal collectors. 

The collector from KISAB has in this report been compared with a solar thermal collector with an integrated water tank. The collector from Battisti, R (2005) is made of large copper tubes which function both as an absorbator plate and a water tank. The tubes is held together by a steel frame and has a covering of polycarbonate. 

The study is done with a LCA program called OpenLCA and Excel. OpenLCA has been used for the majority of the calculations and Excel for the merger of subsystems. Ecoinvent 2.2 provides the data for the different subsystem and the collection of data was done around 2007. 

The results show that the production of aluminium, anodizing and extrusion accounts for the larges emissions. The next largest emissions in most cases are the production of polycarbonate, though it is possible to lower them if the polycarbonate underneath is from recycled material. 

The energy payback time was very low with a time of 0.58 years. Similar the CO2-eqv payback time was low with a payback time of 3 years if the collector replaces a heat pump. 

In the comparison the collector form KISAB shows smaller emissions in all categories except eutrophication. The collector from KISAB also has global CO2 emissions which are 43 % of the emissions from Battisti, R (2005).

In the sensitivity analysis of the recycling fraction of aluminium a clear correlation with fraction recycled and emissions can be seen. Emissions from 100 % recycled aluminium was often only 30-40 % of the emission compared to if no recycling occurred.},
  author       = {Esaiasson, Jonas},
  issn         = {1652-6783},
  keyword      = {life-cycle,lca,solenergi,solvärme,livscykelanalys,solar energy: solar thermal,aluminium absorber},
  language     = {swe},
  note         = {Student Paper},
  series       = {TVBH-5084},
  title        = {Livscykelanalys på en solfångare med aluminiumabsorbator - med en mindre jämförande analys},
  year         = {2015},
}