Evaluación de la Sostenibilidad y Circularidad de Estructuras de Soporte en Sistemas Agro-Fotovoltaicos
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hdl:2117/421407
Document typeMaster thesis
Date2024-07-19
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Abstract
L'augment global de la demanda energètica, impulsat pel creixement poblacional i el desenvolupament industrial, ha exacerbat el canvi climàtic, amb la generació d'energia contribuint significativament a les emissions de CO2. En resposta, la Unió Europea s'ha compromès a reduir les seves emissions de gasos d'efecte hivernacle en un 55% per al 2030 i a assolir un 42,5% de participació d'energies renovables en el seu consum energètic, promovent especialment la generació fotovoltaica. No obstant això, l'expansió de plantes fotovoltaiques competeix amb l'ús de terres agrícoles, la qual cosa ha portat al desenvolupament de sistemes agro-fotovoltaiques (APV) que combinen la producció energètica i alimentària en el mateix terreny. Aquest treball de màster avalua la sostenibilitat de les estructures de suport en sistemes APV per suportar 28 m² de panells solars, comparant l'ús d'acer i fusta mitjançant el Model Integrat de Valor per a una Avaluació Sostenible (MIVES). Aquest model permet una anàlisi exhaustiva considerant aspectes econòmics, ambientals i de circularitat. Els resultats indiquen que la fusta presenta un perfil de sostenibilitat superior a l'acer, mostrant avantatges en termes de menor contaminació ambiental, millor rendiment en salut humana i menor dependència de recursos no renovables. A més, la fusta resulta més favorable en l'anàlisi econòmica a causa del seu menor cost de materials i desmantellament. En termes de circularitat, la fusta genera menys residus no reciclables i pot ser compostada o triturada, mentre que l'acer destaca per la seva alta capacitat de reciclatge. Les anàlisis de sensibilitat confirmen que la fusta és consistentment més sostenible que l'acer en tots els escenaris avaluats. La metodologia MIVES s'aplica mitjançant un arbre de presa de decisions compost per tres requeriments: econòmic, ambiental i de circularitat, subdividits en set criteris i 24 indicadors totals. El aumento de la demanda energética global, impulsado por el crecimiento poblacional y el desarrollo industrial, ha exacerbado el cambio climático, con la generación de energía contribuyendo significativamente a las emisiones de CO2. En respuesta, la Unión Europea se ha comprometido a reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero en un 55% para 2030 y a alcanzar un 42,5% de participación de energías renovables en su consumo energético, promoviendo especialmente la generación fotovoltaica. Sin embargo, la expansión de plantas fotovoltaicas compite con el uso de tierras agrícolas, lo que ha llevado al desarrollo de sistemas agro-fotovoltaicos (APV) que combinan la producción energética y alimentaria en el mismo terreno. Este trabajo de máster evalúa la sostenibilidad de las estructuras de soporte en sistemas APV para soportar 28 m² de paneles solares, comparando el uso de acero y madera mediante el Modelo Integrado de Valor para una Evaluación Sostenible (MIVES). Este modelo permite un análisis exhaustivo considerando aspectos económicos, ambientales y de circularidad. Los resultados indican que la madera presenta un perfil de sostenibilidad superior al acero, mostrando ventajas en términos de menor contaminación ambiental, mejor desempeño en salud humana y menor dependencia de recursos no renovables. Además, la madera resulta más favorable en el análisis económico debido a su menor coste de materiales y desmantelamiento. En términos de circularidad, la madera genera menos residuos no reciclables y puede ser compostada o triturada, mientras que el acero destaca por su alta capacidad de reciclaje. Los análisis de sensibilidad confirman que la madera es consistentemente más sostenible que el acero en todos los escenarios evaluados. La metodología MIVES se aplica mediante un árbol de toma de decisiones compuesto por tres requerimientos: económico, ambiental y de circularidad, subdivididos en siete criterios y 24 indicadores totales. The global increase in energy demand, driven by population growth and industrial development, has exacerbated climate change, with energy generation significantly contributing to CO2 emissions. In response, the European Union has committed to reducing its greenhouse gas emissions by 55% by 2030 and achieving a 42.5% share of renewable energy in its energy consumption, with a particular emphasis on photovoltaic generation. However, the expansion of photovoltaic plants competes with the use of agricultural land, leading to the development of agro-photovoltaic (APV) systems that combine energy and food production on the same land. This master's thesis evaluates the sustainability of support structures in APV systems to support 28 m² of solar panels, comparing the use of steel and wood using the Integrated Value Model for Sustainable Evaluation (MIVES). This model allows for a comprehensive analysis considering economic, environmental, and circularity aspects. The results indicate that wood presents a superior sustainability profile compared to steel, showing advantages in terms of lower environmental pollution, better human health performance, and lower dependence on non-renewable resources. Additionally, wood is more favorable in economic analysis due to its lower material and dismantling costs. In terms of circularity, wood generates less non-recyclable waste and can be composted or shredded, while steel stands out for its high recycling capacity. Sensitivity analyses confirm that wood is consistently more sustainable than steel in all evaluated scenarios. The MIVES methodology is applied through a decision-making tree composed of three requirements: economic, environmental, and circularity, subdivided into seven criteria and 24 total indicators. Value functions are used to integrate these indicators, allowing for a satisfaction level and calculating the value index of each alternative.
SubjectsPhotovoltaic power systems, Structural design, Instal·lacions fotovoltaiques, Disseny d'estructures
DegreeMÀSTER UNIVERSITARI EN ENGINYERIA AMBIENTAL (Pla 2014)
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