Considering supply and demand of electric energy in life cycle assessments – a review of current methodologies^⋆

University of Kassel, Center for Environmental Systems research, Kassel, Germany
rehberger@cesr.de

Received: 17 June 2014
Accepted: 28 January 2015

Abstract

A stable power grid requires a balance between electricity supply and demand. To compensate for changes in the demand the network operator puts on or takes off power plants from the net. Peak load plants operate only at times of high electricity demand. As levels for air pollutants emissions are typically lower for peak load plants for reasons of cost-effectiveness, one could argue that a unit of electric energy consumed during peak load has always been associated with a higher environmental impact than at other times. Furthermore, renewable energy technologies, smart approaches for improving the matching between electricity consumption and supply and new products such as electric vehicles or net zero emission buildings gain in importance. In life cycle assessment (LCA) environmental impacts associated with the production and possibly transmission of electricity are most often assessed based on temporally averaged national electricity mixes as electricity flows cannot be traced back to their origin. Neither fluctuations in the supply structure nor the composition of energy supply at a certain moment or regional differences are accounted for. A literature review of approaches for handling electricity in LCA is carried out to compare strengths and weaknesses of the approaches. A better understanding and knowledge about the source of electricity at a given time and place might be valuable information for further reducing environmental impacts, e.g. by shifting electricity consumption to times with ample supply of renewables. Integrating such information into LCA will allow a fairer assessment of a variety of new products which accept a lower energy efficiency to achieve a better integration of renewables into the grid.

Résumé

Pour assurer la fonction d’un réseau électrique une balance entre offre et demande d’électricité est nécessaire et l’opérateur du réseau est responsable d’activer ou désactiver des centrales électriques jusqu’à la balance est obtenu. Des centrales pour des pics de consommation sont seulement actives en temps de la demande haute. Des niveaux des polluants atmosphériques sont normalement plus bas en ce temps à cause des raisons des coûts déraisonnables pendant la plupart du temps. On pourrait avancer que une unité d’électricité consommée pendant des heures de pic consommation est toujours associée avec un impact environnemental plus haut que dans des autres périodes. De plus des nouvelles technologies comme les énergies renouvelables, les concepts smart grid et smart meeting, la diffusion des voitures électriques et des maisons eà´nergie zéro gagnent en importance. D’habitude, dans une analyse du cycle de vie (ACV) des valeurs moyennes (génériques) pour la production d’électricité sont prises des bases de données commerciales ou gratuites. Ces valeurs moyennes n’incluent pas des caractéristiques dynamiques comme par exemple le type, le lieu ou le temps de production. Ces effets dynamiques peuvent influencer la performance écologique de la production des produits ou prestations notamment. Dans des analyses standardisées ni des fluctuations de production ni la composition de la production d’électricité dans un instant spécifique ou le lieu de production sont pris en considération. Ainsi une revue de littérature des approches pour manier l’électricité aux ACV est effectuée. De plus une comparaison systématique indique des points forts et faibles des approches au niveau de l’intégration dans une ACV.

Àl’avenir cette connaissance pourrait contribuer à une réduction de la consommation d’énergie et augmenter la “valeur écologique” des produits. Un autre avantage est l’effet incitatif de la transparence qui pourrait conduire la production industrielle à adapter sa consommation électrique à l’offre actuelle. De plus la valeur des ACV est augmentée car la transparence et l’actualité sont meilleures.