Assessment of energy use and elimination of CO2 emissions in the life cycle of an offshore wind power plant farm

• Autorzy: Tomporowski A. , Flizikowski J. , Opielak M. , Kasner R. , Kruszelnicka W.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Power stations in marine locations cause multi-faceted impact on the environment, man and the economy. There are not many studies devoted to modeling energy benefits for CO2 emissions. The paper presents the issues of assessing the efficiency of offshore wind farms, defined as the ratio of benefits to life cycle inputs. The scientific goal was to develop a mathematical model for efficiency in the design, manufacture, use and management of offshore wind power. The papers practical purpose is the experimental designation of the impact of selected post-use management methods, time of use and maritime location, i.e. average annual productivity of wind power plants on the efficiency of energy benefits from greenhouse gas emissions. The mathematical model of the integrated cost-benefit ratio has been developed for energy use assessment, taking into account the benefits generated by electricity production and the life-cycle CO2 emissions based on the LCA analysis using the CML method. Mathematical model validation was performed by determining the value of the indicator for an existing 2 MW offshore wind farm and comparatively for fossil fuel production: lignite, stone, fuel oil and natural gas. Analytical and research work carried out showed that the higher the efficiency index, the higher the value of the indicator. It has been shown that the location of the power station at sea produces more favorable CO2 elimination rates, due to higher productivity compared to in-land wind power plants. A more favorable form of post-consumer management for CO2 has been determined as recycling. It was found that for electricity generated from offshore wind farms, the value of the energy efficiency benefit from CO2 emissions is higher than for fossil fuel energy production.

Słowa kluczowe

EN

energy efficiency; use of machines; offshore wind power plant farms; CO2 emission

• Wydawca: Gdańsk University of Technology, Faculty of Ocean Engineering & Ship Technology
• Czasopismo: Polish Maritime Research
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 4
• Strony: 93--101
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Tomporowski A.

• Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. J. i J. Śniadeckich w Bydgoszczy S. Kaliskiego 7 85-796 Bydgoszcz Poland

autor

Flizikowski J.

• Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. J. i J. Śniadeckich w Bydgoszczy S. Kaliskiego 7 85-796 Bydgoszcz Poland

autor

Opielak M.

• Politechnika Lubelska Nadbystrzycka 36 20-610 Lublin Poland

autor

Kasner R.

• Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. J. i J. Śniadeckich w Bydgoszczy S. Kaliskiego 7 85-796 Bydgoszcz Poland

autor

Kruszelnicka W.

• Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. J. i J. Śniadeckich w Bydgoszczy S. Kaliskiego 7 85-796 Bydgoszcz Poland

Bibliografia

• 1. Alberts H. Recycling of wind turbine rotor blades – fact or fiction? Dewi Magazin 2009; 2(34): 32-41.
• 2. Conconi M. Raport EWEA: Research note outline on recycling wind turbines blades. Brussels: The European Wind Energy Association, 2012.
• 3. Davidsson J, Hook M, Wall G. Review of life cycle assessments on wind energy systems. The International Journal of Life Cycle Assessment 2012; 17(6): 729–742.
• 4. Davis S, Peters G P, Calderia K. The supply chain of CO2 emissions. Proceedings of the National Academy of Sciences 2011; 108(45): 18554–18559.
• 5. Flizikowski J, Sadkiewicz J, Tomporowski A. Charakterystyki użytkowe sześciowalcowego mielenia uziarnionych surowców dla przemysłu chemicznego i spożywczego. Przemysł chemiczny 2015; 94(1): 69-75.
• 6. Flizikowski J, Topoliński T, Opielak M, Tomporowski A, Mroziński A. Research and Analysis of Operating Characteristics of Energetic Biomass Micronizer. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2015; 17(1): 19-26.
• 7. Garrett P, Rendc K. Life cycle assessment of wind power: comprehensive results from a state-of-the-art approach. The International Journal of Life Cycle Assessment 2013; 18(1): 37-48.
• 8. Gilingham K, Newell R, Palmer K. Energy efficiency, economics and policy. Annual Review of Resource Economics 2009; 1(1): 597-620.
• 9. Hau E. Wind turbines: Fundamentals, technologies, application and economics. Berlin: Springler-Verlag, 2006.
• 10. Kasner R. Ocena korzyści i nakładów cyklu życia elektrowni wiatrowej. Dysertacja. Poznań: Politechnika Poznańska, 2016.
• 11. Kłos Z, Małdziński L, Wisłocki K. Rozprawy naukowe. Poznań: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2011.
• 12. Kosicka E, Kozłowski E, Mazurkiewicz D. The use of stationary tests for analysis of monitored residual processes. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2015; 17(4): 604–609.
• 13. Malujda I. Kierunki projektowania i badania cech konstrukcyjnych elementów maszyn. Poznań: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2006.
• 14. Mitchell R B. Technology is not Enough: Climate change, population, affluence and consumption. Journal of Environment & Development 2012; 21(1): 24-27. 15. Oexmann J. Post-combustion CO2 capture: energetic evaluation of chemical absorption processes in coal-fired steam power plants. Hamburg: Epubli, 2011.
• 16. Petrakopoulou F, Tsatsaronis G, Morosuk T, Paitazoglou C. Environmental evaluation of a power plant using conventional and advamced exergy-based mathods. Energy 2012; 45(1): 23–30.
• 17. Piasecka I. Badanie i ocena cyklu życia zespołów elektrowni wiatrowych. Dysertacja. Poznań: Politechnika Poznańska, 2014.
• 18. Piasecka I. Charakterystyki destrukcyjności KujawskoPomorskich elektrowni wiatrowych. Rozdział w monografii: V Eko-Euro-Energia. Inżynieria Odnawialnych Źródeł Energii pod red. A. Mrozińskiego. Bydgoszcz: Wydawnictwo Fundacji Rozwoju Mechatroniki, 2013.
• 19. PN-EN ISO 14040:1997. Zarządzanie środowiskowe – Ocena cyklu życia – Zasady i struktura. Warszawa: PKN, 2000.
• 20. PN-EN ISO 14041:1998. Zarządzanie środowiskowe – Ocena cyklu życia – Określenie celu i zakresu oraz analiza zbioru. Warszawa: PKN, 2002.
• 21. PN-EN ISO 14042:2000. Zarządzanie środowiskowe – Ocena cyklu życia – Ocena wpływu cyklu życia. Warszawa: PKN, 2002.
• 22. PN-EN ISO 14043:2000. Zarządzanie środowiskowe – Ocena cyklu życia – Interpretacja cyklu życia. Warszawa: PKN, 2002.
• 23. Popczyk J. Bezpieczeństwo elektroenergetyczne w społeczeństwie postprzemysłowym na przykładzie Polski. Gliwice: Wydawnictwa Politechniki Śląskiej, 2009.
• 24. Popczyk J. Energetyka rozproszona – od dominacji energetyki w gospodarce do zrównoważonego rozwoju, od paliw kopalnych do energetyki odnawialnej i efektywności energetycznej. Warszawa: Polski Klub Ekologiczny Okręg Mazowiecki, 2011.
• 25. Price T J. UK large-scale wind power programme from 1970 to 1990: The carmarthen bay experiments and the musgrove vertical-axis turbines. Wind Engineering 2006; 30(3): 225–242.
• 26. Raupach M, Marland G, Ciais P, Canadell J. Global and regional drivers of accelerating CO2 emissions. Proceedings of the National Academy of Sciences 2007; 104(24): 10288–10293.
• 27. Rijswijk K, Bersee H E N. Reactive processing of textile fiber-reinforced thermoplastic composites – An overview. Composite Part A: applied science and manufacturing 2007; 38(3): 666–681.
• 28. Rudnicki J. Application isssues of the semi-markov reliability model, Polish Maritime Research 1(85) 2015, 22:55-64, 10.1515/pomr-2015- 000
• 29. Tomporowski A, Opielak M. Structural features versus multi-hole grinding efficiency. Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability 2012; 14(3): 223-228.
• 30. Tomporowski A. Stream of efficiency of rice grains multidisc grinding. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2012; 14(2): 150-153.
• 31. Ulgiati S, Raugei M, Bargigli S. Overcoming the in adequacy of single-criterion approaches to Life Cycle Assessment. Ecological Modelling 2006; 190(3-4): 432–442.
• 32. Wang D, Bao A, Kunc W, Liss W. Coal power plant flue gas waste heat and water recovery, Applied Energy 2012; 91(1): 341–348.
• 33. Wnuk Z. Ekologia i ochrona środowiska. Wybrane zagadnienia. Rzeszów: Wydawnictwo Uniwersytetu Rzeszowskiego, 2010.
• 34. Zimmermann T. Parameterized tool for site specific LCAs of wind energy converters. The International Journal of Life Cycle Assessment 2013; 18(1): 49–60.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).