Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Comparative LCA model on renewable power solutions for off-grid radio base stations
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Industrial Ecology.
2010 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Globally, there are approximately 900 000 telecommunication radio base station sites (RBS-sites)located in areas without access to the electrical grid. Traditionally, these sites are powered by dieselgenerators, consuming large amounts of fossil diesel fuel. Diesel combustion is connected both toenvironmental impacts and high economical expenses for the mobile operators. As the mobilenetwork expansion is increasingly located in off-grid areas of developing countries, the search forrenewable power alternatives has been intensified.

This Master thesis presents results from a life cycle assessment (LCA) of photovoltaic and windturbine hybrid power configurations for off-grid RBS-sites. The LCA covers environmental impactsfrom all life cycle activities of the hybrid system: from raw material extraction, manufacturing, andtransportation, to on-site usage, and disposal.

To enable assessment of variable hybrid configurations, four scalable sub-models were constructed:one diesel sub-model including the generator and yearly diesel consumption, one back-up batterysub-model, one PV module sub-model and one wind turbine sub-model. Included in the sub-modelswere required site equipment; e.g. foundations for generators, PV modules and battery banks, powerconverters, fuel tanks and possible housings. The number of generators, liters of fuel consumed peryear, number of battery cells, square meters of PV module and number of wind turbines were set asvariables. Hereby RBS-sites with different capacities and availability of renewable source could bemodeled.

A hybrid configuration including 21 square meters photovoltaic modules, one wind turbine, a storageof 36 (12 V) batteries and one generator back-up consuming 1500 liters of diesel fuel per year wasevaluated. The hybrid site represents between 11 and 16 percent of the different environmentalimpact potentials, global warming potential specifically representing 13 percent, caused by acorresponding traditional diesel site consuming 20000 liters of fuel per year. The most importantparameters influencing the environmental performance of the renewable hybrid site following thediesel fuel production and combustion are the production energy mix and energy intensive processesincluding the up-stream silicon and lead processing.

The thesis confirmed great environmental benefits of using wind and solar power at RBS-sites. Theadditional gain of applying wind power when feasible to decrease the PV module area or batterycapacity required was also demonstrated. The great importance of manufacturing location andelectricity mix should encourage Ericsson to map supplier manufacturing locations, searchingpossibilities to decrease the environmental impacts from the manufacturing phase of the differentsub-systems.

Abstract [sv]

Idag finns det omkring 5 miljoner radiobasstationer i det i det globala telekomnätet, varav 900000 ärbelägna i områden utan tillgång till elektricitet. Traditionellt drivs dessa stationer av dieselgeneratorersom konsumerar stora mängder diesel. Dieselförbränningen bidrar både till lokala och globalamiljöeffekter samt höga driftkostnader för mobiloperatörerna. Expansionen av mobilnätet sker i alltstörre utsträckning i områden i utvecklingsländer utan elförsörjning, vilket har ökat intresset föralternativa kraftkällor.

Inom examensarbetet har ett redskap för jämförande livscykelanalys (LCA) av förnyelsebara krafthybridlösningarför radiobasstationer utvecklats. Hybriderna kombinerar solceller och vindturbinermed dieselförbränning och batterier.

Genom att använda LCA inkluderas miljöeffekter från alla steg i hybridsystemets livscykel; frånutvinning av råmaterial och tillverkning av sub-system, transport, användning på RBS-siten till denslutliga avvecklingen.

För att kunna utvärdera olika hybridkonfigurationer skapades 4 olika delmodeller: en delmodell fördieselförbränning innefattande generator och dieselkonsumption, en batteri-delmodell, en PVdelmodellsamt en vindturbin-delmodell. Delmodellerna inkluderar även nödvändiga komponentersom betonggrund till generatorer, PV-modulerna och batteribanken. Antal dieselgeneratorer,battericeller, vindturbiner samt PV-moduler och liter dieselkonsumption kan varieras för att simuleraen specifik anläggning.

En hybridlösning med 21 m2 solceller, en vindturbin, 36 stycken (12V) battericeller och endieselgenerator som konsumerar 1500 liter diesel per år analyserades. Hybridlösningen ger upphovtill miljöeffekter motsvarande mellan 11 och 16 procent, global uppvärmning motsvarande 13procent, av miljöeffekterna orsakade av en traditionell dieselkonfiguration som konsumerar omkring20000 liter diesel per år. Betydelsefulla parametrar som påverkar miljöeffekterna frånhybridlösningen förutom produktion och förbränning av diesel är vilken elektricitetsmix somanvänds vid tillverkning av de olika komponenterna och energiintensiva processer som kisel- ochblyframställning.

Resultaten tydliggör de stora minskningar av miljöeffekterna som en övergång från dieselförbränningtill sol- och vindkraft på RBS-anläggningar kan ge. Den relativa förbättringen av att installeravindturbiner för att minimera mängden sol- och battericeller har även visats. Betydelsen avproduktionsplats och elektricitetsmix för den totala miljöpåverkan bör motivera Ericsson attkartlägga och välja tillverkare som innebär ett litet bidrag till de totala miljöeffekterna.

Place, publisher, year, edition, pages
2010.
Series
Trita-IM, ISSN 1402-7615 ; 2010:18
Keyword [en]
renewable energy, radio base station, life cycle assessment, LCA, hybrid power system, wind power, solar power
Keyword [sv]
förnyelsebar energy, radiobasstation, livscykelanalys, LCA, hybridsystem för elgenerering, vindkraft, solenergi
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-53247OAI: oai:DiVA.org:kth-53247DiVA: diva2:471380
External cooperation
Ericsson
Subject / course
Industrial Ecology
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2012-01-25 Created: 2011-12-26 Last updated: 2012-01-25Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(9257 kB)3743 downloads
File information
File name FULLTEXT02.pdfFile size 9257 kBChecksum SHA-512
1ab86024d2375f1b97aafb2a724df744d0e06504898303f49adbdc8e1473a3c1192fbef40d71397e634e85a88f08c156187528ad4561c217327db08a6f2b5132
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Industrial Ecology
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 3743 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 603 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf