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Advisor(s)
Abstract(s)
Given Europe’s objectives for the energy transition, namely the
17 Sustainable Development Goals (SDGs) and climate neutrality by 2050,
High Temperature Superconductors (HTS) are an emerging technology
for electric energy transmission and distribution.
The Life Cycle Assessment (LCA) methodology makes it possible
to quantify the environmental impacts associated with a product, process
or service, and can be applied to the current state of the art, or allow
projections to be made for future studies or projects. In this work the
Dogger Bank A project was chosen as case study.
The Life Cycle Impact Assessment (LCIA) results demonstrated
that HTS is on average, 62 % more ecological for the 18 impact categories
studied. It was also found, that although both systems have the majority
of the impact associated with manufacturing phase, with 93 % and 91 %,
for Conventional Export System (CES) and for HTS, respectively. For
the latter one, the distribution of manufacturing impacts, is represented
by 40 % for cable material, 40 % for conversion substations, and 10 %
for conversion substations cooling. The Comulative Energy Demand
(CED), shows a better consumption performance for the innovative
system, compared to conventional one, 18.83 kJ/kWh and 31.80 kJ/kWh,
respectively.
This study also led to the finding of an alternative scenario in
which it was determined that the conventional system Global Warming
Potential (GWP) equals the superconducting system GWP, when installed
about 60 % closer from the coast. Another alternative scenario was
simulated, considering that the materials used for manufacturing would
be 100 % discarded at the end of its life cycle, which resulted in an
increase in total global warming potential of 8 % for the CES and 2 %
HTS system.
At last, it was shown that, conventional export system emited
8264 tCO2eq over its entire life cycle, while the superconducting export
system emited 5220 tCO2eq, meaning a 37 % reduction in GWP.
Tendo em conta os objectivos da Europa para a transição energética, nomeadamente os 17 Objectivos de Desenvolvimento Sustentável (SDGs) e a neutralidade climática até 2050, os Supercondutores de Alta Temperatura (HTS) são uma tecnologia emergente para o transporte e distribuição de energia eléctrica. A metodologia de Análise de Ciclo de Vida (LCA) permite quantificar os impactes ambientais associados a um produto, processo ou serviço, e pode ser aplicada ao estado atual da arte, ou permitir a realização de projecções para estudos ou projectos futuros. Neste trabalho o projeto Dogger Bank A foi escolhido como caso de estudo. Os resultados da Análise de Impacte de Ciclo de Vida (LCIA) demonstraram que o HTS é, em média, 62 % mais ecológico para as 18 categorias de impacte estudadas. Verificou-se também, que, embora ambos os sistemas tenham a maioria do impacte associado à fase de fabrico, com 93 % e 91 %, para o Sistema de Exportação Convencional (CES) e para o HTS, respetivamente. Para este último, a distribuição dos impactes de fabrico é representada por 40 % para o material dos cabos, 40 % para as subestações de conversão e 10 % para o arrefecimento das subestações de conversão. A Demanda de Energia Cumulativa (CED), mostra um melhor desempenho de consumo para o sistema inovador, em comparação com o convencional, 18,83 kJ/ kWh e 31,80 kJ/ kWh, respetivamente. Este estudo também levou à descoberta de um cenário alternativo cenário alternativo no qual se determinou que o Potencial de Aquecimento Global (GWP) do CES é igual ao GWP do HTS, quando instalado cerca de 60 % mais próximo da costa. Outro cenário alternativo, considerando que os materiais utilizados no fabrico fabrico seriam 100 % eliminados no final do seu ciclo de vida, o que resultou num aumento do potencial de aquecimento global total de 8 % para o sistema CES e de 2 % para o HTS. Por fim, verificou-se que o CES emitiu 8264 tCO2eq durante todo o seu ciclo de vida, enquanto o HTS emitiu 5220 tCO2eq, o que representa uma redução de 37 % do GWP.
Tendo em conta os objectivos da Europa para a transição energética, nomeadamente os 17 Objectivos de Desenvolvimento Sustentável (SDGs) e a neutralidade climática até 2050, os Supercondutores de Alta Temperatura (HTS) são uma tecnologia emergente para o transporte e distribuição de energia eléctrica. A metodologia de Análise de Ciclo de Vida (LCA) permite quantificar os impactes ambientais associados a um produto, processo ou serviço, e pode ser aplicada ao estado atual da arte, ou permitir a realização de projecções para estudos ou projectos futuros. Neste trabalho o projeto Dogger Bank A foi escolhido como caso de estudo. Os resultados da Análise de Impacte de Ciclo de Vida (LCIA) demonstraram que o HTS é, em média, 62 % mais ecológico para as 18 categorias de impacte estudadas. Verificou-se também, que, embora ambos os sistemas tenham a maioria do impacte associado à fase de fabrico, com 93 % e 91 %, para o Sistema de Exportação Convencional (CES) e para o HTS, respetivamente. Para este último, a distribuição dos impactes de fabrico é representada por 40 % para o material dos cabos, 40 % para as subestações de conversão e 10 % para o arrefecimento das subestações de conversão. A Demanda de Energia Cumulativa (CED), mostra um melhor desempenho de consumo para o sistema inovador, em comparação com o convencional, 18,83 kJ/ kWh e 31,80 kJ/ kWh, respetivamente. Este estudo também levou à descoberta de um cenário alternativo cenário alternativo no qual se determinou que o Potencial de Aquecimento Global (GWP) do CES é igual ao GWP do HTS, quando instalado cerca de 60 % mais próximo da costa. Outro cenário alternativo, considerando que os materiais utilizados no fabrico fabrico seriam 100 % eliminados no final do seu ciclo de vida, o que resultou num aumento do potencial de aquecimento global total de 8 % para o sistema CES e de 2 % para o HTS. Por fim, verificou-se que o CES emitiu 8264 tCO2eq durante todo o seu ciclo de vida, enquanto o HTS emitiu 5220 tCO2eq, o que representa uma redução de 37 % do GWP.
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Keywords
Renewable Energy Offshore Production Offshore Export Cables Life Cycle Assessment HVDC Cables Superconductors