E47. Duurzaamheid en levenscyclusanalyse — oplossingen
EExpert · deel E10 · Systems engineering
Oplossingen · hoofdstuk 47Duurzaamheid en levenscyclusanalyse
Van een duidelijke dienst en inventaris naar een onderbouwde milieukeuze
Uitgewerkte oplossingen bij de 11 opdrachten van het werkboek. Voor de leerkracht, en voor wie zichzelf wil verbeteren nadat hij het eerst zelf probeerde.
Een milieuclaim begint bij onderdelen, functies en controleerbare gegevens.
Voor de leerkrachtDeze pagina bevat de antwoorden. Druk het werkboek af zonder deze pagina.
Oefenen
Oefenen
één stap, direct toepassen
47.1
Formuleer de dienst
Oefenen6Begrijpen25 min
Een leverancier vergelijkt twee accu's per kg product.
a
Maak een passende functionele eenheid voor nachtstroom en noem minstens vier gelijk te houden prestaties.
Een bruikbaar begin: 1 kWh bruikbare energie geleverd aan hetzelfde belastingsprofiel over twintig jaar. Leg uitgangsspanning/kwaliteit, bruikbare eindcapaciteit, autonomie en toegestane uitval vast; ook temperatuur, cycli en onderhoud. De referentiestroom bevat alle pakketten en randapparatuur die de dienst werkelijk leveren. Per kg vergelijken kan minder dienst belonen.
47.2
Klimaatkarakterisatie
Oefenen6Rekenen25 min
40 kg CO₂, 0,5 kg fossiel CH₄ en 0,02 kg N₂O; IPCC AR6 GWP100.
a
Bereken de drie bijdragen en het totaal. Welke eenheid heeft de uitkomst?
40×1=40; 0,5×29,8=14,9; 0,02×273=5,46. Som 60,36 kg CO₂-eq. De emissiemassa 40,52 kg is een andere grootheid. Noteer GWP100 en methodeversie; gebruik geen andere methaanfactor zonder het type te specificeren.
47.3
Vervangingsgrens
Oefenen6Rekenen25 min
Horizon 20 jaar, productie 100 kg CO₂-eq per toestel, levensduur 10 jaar.
a
Tel installaties en bereken projectgemiddelde. Wat verandert bij levensduur 9 jaar?
Bij 10 jaar: installaties op 0 en 10; precies 20 ligt buiten [0,20). Twee pakketten, 200/20=10 kg/jaar. Bij 9 jaar: 0,9,18; drie pakketten, 300/20=15 kg/jaar. Een kleine levensduurwijziging kan bij een eindige grens een extra pakket veroorzaken; rapporteer de resterende levensduur en allocatieregel.
Toepassen
Toepassen
meerdere stappen, in een context
47.4
Dubbele module in het station
Toepassen7Analyseren25 min
Een rapport telt 20×164 kg moduleimpact op bij een stationinventaris die al moduleonderdelen en globale netimport bevat.
a
Leg de dubbeltellingen en eenheidsfout uit. Ontwerp een herstelbare tabelgrens.
164 kg/jaar bevat eigen productiespreiding en gebruiksallocaties. 20×164 past qua horizon, maar telt componenten/gebruiksenergie opnieuw wanneer ze in de globale tabel staan. Het is geen nieuwe productiepost. Gebruik één componentinventaris, module-PV 1,4 en extra-PV 4,2 kWp apart, module- en stationbatterij apart en één globale netimport. Leg vervanging, transport en eindprocessen vast; verwijder overlappende modulejaarpakketrijen, niet willekeurig alleen de energie.
47.5
De opslagvergelijking narekenen
Toepassen7Rekenen25 min
Gebruik de opslagvarianten A en B uit het uitgewerkte voorbeeld, maar neem g=0,03 kg CO₂-eq/kWh.
a
Bereken totale impacts en kies binnen de beperkte grens. Waarom is de keuze voorwaardelijk?
A: 500+526,315789×0,03=515,789474 kg; B: 400+2500×0,03=475 kg. B wint hier met 40,789474 kg omdat 0,03 onder het omslagpunt 0,050667 ligt. Beide moeten dezelfde 10000 kWh leveren. Productieposten, rendement, levensduur en randapparatuur zijn aannamen; veiligheid en andere impactcategorieën blijven voorwaarden.
47.6
Paneel met minder benutting
Toepassen7Rekenen25 min
Eemb=1200 kWh primair, Y=350 kWh/jaar, p=2, geen degradatie.
a
Bereken tE bij benutting 1; 0,70 en 0,40. Vergelijk met koolstofterugverdientijd.
tE=1200/(700f). Voor f=1:1,714286 jaar; f=0,70:2,448980 jaar; f=0,40:4,285714 jaar. Koolstofterugverdientijd vraagt kg CO₂-eq en een vermeden emissiefactor; dezelfde energietijd mag je niet daarvoor gebruiken. De f is het nuttige aandeel van de opwek, geen elektrisch omzettingsrendement van het paneel.
47.7
Een parameter echt doorrekenen
Toepassen7Programmeren50 min
De 48 V-capaciteit staat nog open; gebruik lca_station_s1.py.
a
Maak een scenario-tabel voor B=5,10,20 en levensduur 8,10,12 jaar. Welke koppeling ontbreekt in deze simpele sensitiviteit?
Draai lca(B,station_batterij_leven=L) en deel door 20. Voor L=8/10/12 jaar geeft B=5: 783,68/758,68/758,68; B=10: 858,68/808,68/808,68; B=20: 1008,68/908,68/908,68 kg CO₂-eq per stationsjaar. Bij 10/12 jaar is de jaarlijkse batterijpost 10B; bij 8 jaar 15B; de rest is 708,68. In een echte keuze verandert B mogelijk import, verliezen, beschikbaarheid en levensduur; een vast gebruiksprofiel kan dus ongeldige functionele varianten vergelijken. Markeer alle punten als scenario, niet als nieuwe configuratie.
Uitdagen
Uitdagen
transfer, open problemen, leerlijnen combineren
47.8
Hele-stationsinventaris
Uitdagen9Habitat100 min
Je bereidt de LCA voor het brein van Habitat voor.
Schematische procesgrens van LCA-S1. Recycling wordt met de gekozen cut-offregels verwerkt; een tweede analyse mag andere allocatie kiezen, mits zichtbaar en consistent.
a
Maak een grensdiagram en inventaris met ieder onderdeel eenmaal, bronstatus en vervanging.
Neem station en één module samen; scheid beide PV-groepen en beide accu's, inclusief omvormers/kabels, waterstofketen, gebouw, warmte/water, transport, onderhoud en einde. Gebruik globale netimport eenmaal; wijs railstromen alleen toe met een expliciete verdeelregel. Geef capaciteit, hoeveelheid, productiefactor, bron/methode, regio/jaar, dienstduur, pakketcount en datastatus. Vermeld dat B en S1-bundels open zijn en dat i38's 164 niet extra wordt opgeteld.
b
Formuleer een functionele eenheid, minimaal drie ontbrekende brongegevens en een besluit dat nu al verantwoord is.
Beschrijf hetzelfde gevalideerde woon-/klimaat-/teeltprofiel en horizon voor alle alternatieven. Ontbrekend kunnen zijn materiaallijst, leveranciers-EPD, accu-cycliveroudering, werkelijk importprofiel en eindverwerking. Een verantwoord voorlopig besluit prioriteert data voor hotspots en behoudt bewezen herstelbaarheid; het presenteert geen exacte werkelijke stationsvoetafdruk.
Zo wordt dit beoordeeld
grens
Geen dubbeltelling of verborgen gebruikspost.
gegevens
Bronstatus en onbekende parameters zichtbaar.
besluit
Dienst gelijk, claim beperkt tot bewijs.
47.9
Circulaire pompkeuze
Uitdagen9Ontwerpen45 min
De reparatievariant bespaart 14 kg CO₂-eq, maar verbruikt 2 W extra gedurende 3000 uur per jaar, vijf resterende jaren. Netfactor 0,15.
a
Bereken of de beperkte klimaatbesparing overeind blijft. Ontwerp de functionele acceptatieproef.
Extra energie=0,002 kW×3000 h/jaar×5=30 kWh. Extra impact=4,5 kg. Netto voordeel=14−4,5=9,5 kg CO₂-eq, als de overige grens gelijk blijft. Toets debiet/druk, lek, elektrische bescherming, hygiëne en verwachte levensduur. Een reparatie die die eisen niet haalt is geen gelijkwaardig alternatief; leg onderdelen en onderhoudsinstructie vast.
47.10
Allocatie verdedigen
Uitdagen9Analyseren50 min
Een aluminiumpost krijgt zowel een lage recyclaatfactor als een volledige vermeden-primaire-productiecredit aan het einde.
a
Onderzoek wanneer dit dubbel telt en maak twee transparante scenario's zonder zelf een universeel correcte regel te verzinnen.
Vraag wat de inputfactor al toerekent en aan welke levenscyclus de recyclingwinst behoort. Scenario 1: expliciete cut-off, inputproductie inclusief gekozen mix, eigen inzameling/verwerking, geen krediet voor volgend product. Scenario 2: een benoemde consistente verdeel-/substitutieregel met herstelrendement, kwaliteit en tegenfeitelijk materiaal; voer die voor beide varianten gelijk uit. Meld dat uitkomsten methodeafhankelijk zijn. Je mag recyclingwinst niet automatisch tweemaal boeken.
47.11
Robuuste keuze en tegenonderzoek
Uitdagen9Onderzoeken70 min
Een team wil op basis van één S1-totaal B=10 kWh vastleggen.
a
Geef een onderzoeksplan dat de keuze aan gelijkwaardige dienst, bronkwaliteit en gevoeligheid koppelt. Benoem één mogelijk omslagbewijs.
Valideer eerst het gelijke energie-/autonomieprofiel en bruikbare capaciteit met veroudering. Vraag productgegevens en dienstduur onder die cycli/temperatuur; onderzoek import/verliezen voor iedere capaciteit en gedeelde factoronzekerheid. Draai volledige scenario's met hetzelfde station-/modulegrensdiagram. Een extra pakket bij kortere levensduur of sterk andere import kan de rangorde omkeren. Publiceer code, invoer, bronversie, impactcategorieën en beperkingen; S1 blijft screening tot de gegevens zijn vervangen. Geen minimale CO₂-score overrulet de veiligheid of vereiste dienst.
